DE449181C

DE449181C - Relay based on the rotating field principle, especially intended for automatic parallel switching of synchronous machines

Info

Publication number: DE449181C
Application number: DEA44867D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Bayer
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1924-05-06
Filing date: 1925-05-02
Publication date: 1927-09-08

Description

Auf dem Drehfeldprinzip beruhendes, insbesondere für selbsttätiges Parallelschalten von Synchronmaschinen bestimmtes Relais. Vorrichtungen zur selbsttätigen Parallelschaltung von Synchronmaschinen untereinander oder mit Wechselstromnetzen sind ,wiederholt ausgeführt worden. Sie haben die bekannte Bedingung zu erfüllen, beide Stromquellen praktisch ohne störenden oder schädlichen Strom- und Leistungsausgleich miteinander zu verbinden, was nur möglich ist, wenn die Spannungsvektoren dieser Stromquelle gleiche oder nahezu gleiche Winkelgeschwindigkeit und Phasenlage und zweckmäßig auch gleiche Größe im Augenblick der Zusammenschaltung besitzen.Based on the rotating field principle, especially for automatic Parallel switching of synchronous machines specific relay. Devices for automatic Parallel connection of synchronous machines with one another or with alternating current networks have been carried out repeatedly. You have to meet the well-known condition Both power sources with practically no disruptive or harmful current and power equalization to connect with each other, which is only possible if the voltage vectors of this Power source the same or almost the same angular velocity and phase position and expediently also have the same size at the moment of interconnection.

Die bisher bekannt gewordenen Einrichtungen für selbsttätige Parallelschaltung besitzen die gemeinsame Eigenschaft, daß sie den für die obenerwähnte stoßfreie Zuschaltung erforderlichen Moment, in dem Frequenz, Phasenlage und Größe der Spannung beider Stromquellen übereinstimmen, nicht mit der notwendigen Genauigkeit erfassen. Sie bewirken insbesondere die Zuschaltung nur bei annähernd gleicher Frequenz. Dies ist meist die Folge der Verwendung eines Zeitrelais, das -den Stromkreis des Schaltmagneten des Haupt- ((`51-) Schalters erst dann schließt, wenn die zuzuschaltende Maschine während einer gewissen, wenn auch kurzen Zeit bei gleicher Phasenlage gleiche Frequenz mit der bereits im Betrieb befindlichen Maschine oder dem Netz besitzt. Tritt innerhalb dieser kurzen Zeit eine plötzliche Frequenzänderung einer der beiden Stromquellen, also eine Frequenzdifferenz, auf, so findet keine rechtzeitige Rückgängigmachung der eingeleiteten Schaltbewegung des Zeitrelais statt, und das Zuschalten erfolgt unter Strom- und Leistungsstoß. Außerdem bedeutet das Zeitrelais, das gewöhnlich mehrere Kontakte besitzt, eine Komplikation der ganzen Einrichtung; seine Vermeidung erscheint daher erwünscht. Außer den Kontakten des Zeitrelais sind nun aber im Stromkreis des Schaltmagneten gewöhnlich noch weitere Kontakte vorhanden, so daß dessen zuverlässige Betätigung vom einwandfreien Betriebszustand einer Mehrheit von Kontakten abhängig ist, was als ein Nachteil betrachtet werden muß, wenn in Betracht gezogen wird, daß einerseits in manchen Fällen das Bedürfnis einer rasch und sicher erfolgenden Zuschaltung einer Maschine zur anderen besteht, andererseits ein Zuschalten unter anderen als den obengenannten Bedingungen eine Gefährdung der Maschinen oder des äußeren Stromkreises derselben bedeuten kann.The previously known devices for automatic parallel connection have the common property that they are shock-free for the above-mentioned Connection required moment in which frequency, phase position and size of the voltage both power sources match, do not record with the necessary accuracy. In particular, they only switch on at approximately the same frequency. this is mostly the result of using a timing relay, the -the circuit of the solenoid of the main ((`51-) switch only closes when the machine to be switched on same frequency during a certain, albeit short, time with the same phase position with the machine or the network that is already in operation. Occurs within a sudden change in frequency of one of the two power sources during this short period of time, So if a frequency difference occurs, there is no timely reversal the initiated switching movement of the timing relay takes place, and the connection takes place under power and power surge. Besides, the timer means that usually has multiple contacts, a complication of the whole establishment; its avoidance therefore seems desirable. In addition to the contacts of the timing relay, they are now in the circuit of the solenoid usually have other contacts, so that its reliable Actuation depends on the correct operating condition of a majority of contacts is what must be considered a disadvantage when considering that on the one hand, in some cases, the need for a quick and secure one Connection of one machine to the other exists, on the other hand a connection under conditions other than those mentioned above pose a risk to the machinery or the external circuit of the same can mean.

Einzelne Vorrichtungen erfordern auch eine Ergänzung durch Synchronisierspannungsmesser oder -lampen, also Einrich- Lungen, die beim Anschalten von Hand aus bereits allein genügen.Individual devices also require the addition of synchronizing voltmeters or lamps, i.e. furnishing Lungs released when switched on by hand from alone is enough.

Die vorliegende Erfindung-vermeidet nun diese Nachteile bei größerer Einfachheit in der Ausführung und erhöhter Betriebssicherheit.The present invention avoids these disadvantages with a larger one Simplicity in execution and increased operational safety.

Sie bewirkt, wenn man von dem Erfordernis der Spannungsgleichheit absieht, die Zuschaltung unter Verwendung nur eines einzelnen Elementes mit beweglichen Teilen und unter Vermeidung eines Zeitrelais. Sie läßt sich ferner auch so ausgestalten, daß man zur Berücksichtigung der zwischen den zusammenzuschalternden Maschinen herrschenden Spannungsdifferenz zwar noch ein weiteres bewegliches Element hinzufügen muß, aber eines weiteren Kontaktes nicht bedarf. Die Erfindung hat auch den Vorteil, daß sie sowohl vor dem Zuschalten wie im Moment -des Zuschaltens den Betriebszustand, soweit er für das Zuschalten in Beträcht kommt, auf einen Blick erkennen läßt.It causes if one of the requirement of equality of tension refrains from switching using only a single element with movable Share and avoid a timing relay. It can also be designed in such a way that one has to take into account the prevailing between the machines to be switched together Voltage difference still has to add another movable element, but no further contact is required. The invention also has the advantage that it the operating status both before switching on and at the moment of switching on, so far he comes into view for switching on, can be recognized at a glance.

Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in dieser besonderen Ausgestaltung dargestellt, bei der unter Verwendung nur eines einzigen Kontaktes die Parallelschaltung nur dann erfolgen kann, wenn Spannung, Phase -und Frequenz in beiden parallel zu schaltenden Leitungsteilen gleich sind. Das gleichzeitig durch Frequenz- und Phasendifferenz beider Stromquellen beeinflußte Relais ist mit. R,, das die Differenz der Spannungen berücksichtigende Relais mit R= bezeichnet.On the accompanying drawing is an embodiment of the invention shown in this particular embodiment when using only one single contact, the parallel connection can only take place if voltage, Phase and frequency are the same in both line parts to be connected in parallel. That was influenced by the frequency and phase difference of both power sources at the same time Relay is with. R ,, the relay taking into account the difference in voltages R = denotes.

Das nach dem bekannten Drehfeldprinzip ausgebildete Relais R,_ besitzt zwei um eine gemeinsame Achse unabhängig voneinander drehbar angeordnete Teile, von denen der innere ,als Rotor, der äußere als Stator bezeichnet werden soll, obgleich diese letztere aus der Praxis oder auf dem Drehfeldprinzip beruhenden Einrichtungen entnommene Bezeichnung insofern im vorliegenden Fall nicht ganz zutreffend ist, als der Stator dieses Relais nicht im Raum feststeht, sondern um die Achse A je um den gleichen, durch die Anschläge a, und a. gegebenen Winkel rechts und links von der Vertikalen vierdrehbar ist.The relay R, _, designed according to the known rotating field principle, has two parts rotatably arranged around a common axis independently of one another, of which the inner one shall be called the rotor, the outer one the stator, albeit the latter from practice or devices based on the rotating field principle the designation taken, insofar as it is not entirely correct in the present case, when the stator of this relay is not fixed in space, but around axis A each around the same, by the stops a, and a. given angle right and left is four-rotatable from the vertical.

Der Stator besitzt eine dreiphasige, normal zweipolige Wicklung, der nach Art eines Doppel-T-Ankers ausgebildete Rotor jedoch eine in sich geschlossene Wicklung. Letzterer kann aber bei passender Formgebung auch ohne solche ausgeführt werden.The stator has a three-phase, normally two-pole winding, the in the manner of a double-T armature, however, a self-contained rotor Winding. The latter, however, can also be carried out without such if the shape is appropriate will.

Mit dem Rotor fest verbunden ist eine etwa aus Aluminium herzustellende Bremsscheibe Al, die, wie bei Elektrizitätszählern üblich, unter dem Einfluß des permanenten Bremsmagneten B steht.Firmly connected to the rotor is one that can be made from aluminum, for example Brake disc Al, which, as usual with electricity meters, is under the influence of the permanent brake magnet B is.

Der Stator besitzt am Umfang das radial verstellbare Gewicht G1, das ihn in die neutrale Mittellage einzustellen versucht, wobei das Gewicht die tiefste Lage einnimmt, wenn Frequenzgleichheit besteht und zwischen dem Rotor und Stator kein Drehmoment mehr auftritt. Diametral gegenüber dem Gewicht befindet sich der Anschlagstift S, der eine Verdrehung des Stators über die beiderseitigen Anschläge a, und a2 verhindert.The stator has the radially adjustable weight G1 on the circumference, which tries to set it in the neutral central position, the weight being the lowest Assumes position when there is equal frequency and between the rotor and stator no more torque occurs. The is diametrically opposite the weight Stop pin S, which prevents rotation of the stator via the stops on both sides a, and a2 prevented.

Der Stator besitzt ferner den beweglichen, unter dem Einfluß einer Spiralfeder stehenden Kontaktstift K, der bei Vorbeibewegung des Rotors durch dessen Nocken K3 unter Überwindung des Federdruckes radial nach außen bewegt wird, wobei K, wenn sich der Stator in der neutralen Mittellage befindet, den oberen der beiden Kontakte von K nach abwärts bewegt.The stator also has the movable, under the influence of a Coil spring standing contact pin K, which when the rotor moves past by its Cam K3 is moved radially outward while overcoming the spring pressure, wherein K, when the stator is in the neutral central position, the upper of the two Contacts moved from K downwards.

Die drei Phasenwicklungen des Stators sind in der in der Zeichnung dargestellten Weise mit den Sekundärklemmen von primär an .die Maschinenwicklungen angeschlossenen Spannungswandlern verbunden.The three phase windings of the stator are in the one in the drawing shown way with the secondary terminals from primarily on .die machine windings connected voltage converters.

Das nach Ausführung und Wirkungsweise bekannte Relais R, steht unter dem Einfluß der Spannungen beider Stromquellen (Generator I und II). Bei Spannungsgleichheit erreicht der von ihm bewegte Stift K, seine Höchstlage und drückt hierbei den unteren der beiden Kontakte K nach oben. Falls die Spannungen bei der Parallelschaltung unberücksichtigt bleiben sollen, muß der untere Kontakt von- vornherein entsprechend hoch angeordnet sin.The relay R, which is known for its design and mode of operation, is below the influence of the voltages of both power sources (generator I and II). If the voltage is equal the pin K moved by him reaches its maximum position and presses the lower one of the two contacts K to the top. If the voltages in the parallel connection are to be disregarded, the lower contact must be from the outset accordingly high arranged sin.

Die Wirkungsweise ,der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist nun folgende: Ist der zum Generator I zuzuschaltende Generator TI auf ungefähr gleiche Spannung und Frequenz wie Generator I gebracht, so drehen sich Stator und Rotor ides Relais R,. unter dem Einfluß des entsprechend -der Differenz der Frequenzen beider Maschinen in bekannter Weise entstehenden Drehfeldes in entgegengesetzter Richtung. Die Bewegung des Stators ist durch die beiden Anschläge A, bzw. A, beschränkt, der Rotor dagegen rotiert bei z. B. konstanter Frequenzdifferenz mit konstanter 'Geschwindigkeit, wobei das auf ihn ausgeübte Drehmament, wenn von seiner Eigenreibung abgesehen wird, durch das zwischen Magnet B und Aluminiumscheibe A, wirksame Bremsmoment aufgezehrt wird.The operation of the device described above is now the following: If the generator TI to be connected to generator I is approximately the same If the voltage and frequency are the same as generator I, the stator and rotor rotate ides relay R ,. under the influence of the corresponding -the difference in frequencies of both machines in a known manner that arise in opposite directions Direction. The movement of the stator is limited by the two stops A and A, respectively. the rotor, however, rotates at z. B. constant frequency difference with constant 'Speed, being the torque exerted on it, if from its own friction Apart from that, the braking torque between magnet B and aluminum disc A is effective is consumed.

Wird die Frequenz des Generators II genau gleich der des Generators I, so wird ,die Winkelgeschwindigkeit des Drehfeldes gleich Null, der Stator dreht sich unter dem Einfluß des Gewichts G, (das natürlich auch durch eine Feder ersetzt werden kann) in die neutrale Lage (Tiefstlage des Gewichts G.), der Rotor bleibt dagegen in einer Lage stehen, die der Richtung,des nur noch durch die Differenz in der Phasenlage beider Generatoren bestimmten, räumlich feststehenden Felsdes entspricht. Er dreht sich erst dann in die vertikale Lage, wobei seine Achse durch den Schwerpunkt des Gewichts G, geht wenn die Phasenlage des Generators II in die des Generators I übergeht.The frequency of the generator II becomes exactly the same as that of the generator I, the angular velocity of the rotating field is zero, the stator rotates under the influence of the weight G, (which of course also replaced by a spring can be) in the neutral position (lowest position of the weight G.), the The rotor, on the other hand, remains in a position that corresponds to the direction, of which only through the Difference in the phase position of the two generators certain, spatially fixed Felsdes corresponds to. Only then does it turn into the vertical position, with its axis through the center of gravity of the weight G, if the phase position of the generator II into that of the generator I.

In diesem Moment wird der Kontaktstift K1 durch den Nocken l(3 radial nach auswärts gedrückt und gleichzeitig der obere Kontakt von K (über welchem sich der Stift K, infolge der neutralen Lage des Stators befindet) nach abwärts bewegt. Wenn nun der untere Kontakt K so angeordnet ist, daß durch diese Aufwärtsbewegung des oberen Kontaktes allein schon die beiden Kontakte K Stromschluß bewirken, so erfolgt die Parallelschaltung, ohne daß die Spannungen genau gleich sind.At this moment, the contact pin K1 is controlled by the cam l (3 radial pushed outwards and at the same time the upper contact of K (above which the pin K, located due to the neutral position of the stator) moves downwards. If now the lower contact K is arranged so that by this upward movement of the upper contact alone the two contacts K cause a current connection, so the parallel connection takes place without the voltages being exactly the same.

Soll die Parallelschaltung aber auch nur bei genau übereinstimmenden Spannungen der beiden Generatoren erfolgen, so ist der untere Kontakt von K so angeordnet, daß er erst durch den Stift K. des Relais R., in seine höchste Lage gebracht werden muß, damit sich in dieser Lage .der obere mit dem unteren Kontakt berührt und der bei K eintretende Stromschluß im Stromkreis des Schaltmagneten des ölschalters die Einschaltung des Schalters von Generator II bewirkt.However, should the parallel connection only be used if they are exactly the same If voltages of the two generators occur, the lower contact of K is arranged in such a way that that it can only be brought into its highest position by the pin K. of the relay R. must, so that in this position. the upper contact with the lower contact and the at K occurring current short in the circuit of the switching magnet of the oil switch the Activation of the switch of generator II causes.

Bestand bei Übereinstimmung von Frequenz und Phase beider Generatoren noch Ungleichheit beider Spannungen, was durch einen Blick auf das Relais zu erkennen ist (das Gewicht G., befindet sich dann nämlich nicht in -der durch den Drehpunkt gehenden Vertikalen, Stift K. hat nicht seine Höchstlage), so ist, wenn auf die Spannungsübertinstimmung bei der Parallelschaltung Wert gelegt wird, während sich Stator und Rotor in unveränderter Lage befinden, die Spannull- von Generator II durch Änderung von dessen Erregung der des Generators I gleichzumachen.Existed if the frequency and phase of both generators matched still inequality of both voltages, which can be seen by looking at the relay is (the weight G., is then namely not in -the through the fulcrum going vertical, pin K. does not have its highest position), so if on the Voltage match in the parallel connection is important while The stator and rotor are in the same position, the tension zero from generator II to equalize that of generator I by changing its excitation.

Ob sie zu hoch oder zu niedrig ist, ist ebenfalls ohne Benutzung eines Spannungsanzeigers unmittelbar aus dem Ausschlag des Gewichts nach rechts oder links sofort erkennbar.Whether it is too high or too low is also without using one Voltage indicator directly from the deflection of the weight to the right or left immediately recognizable.

Wie aus Vorstehendem ersichtlich, kommt der für die Betätigung des Maschinenschalters nötige Stromschluß durch Funktion des einzigen Kontaktes K zustande, und zwar dann, wenn mindestens zwei oder alle drei Voraussetzungen für die Parallelschaltbar-]zeit gleichzeitig erfüllt sind. Die Anordnung eines besonderen Zeitrelais ist in beiden Fällen nicht notwendig.As can be seen from the above, the for actuating the The machine switch, the necessary current circuit is established by the function of the single contact K, namely if at least two or all three requirements for the parallel switching] time are fulfilled at the same time. The arrangement of a special timing relay is in both Cases not necessary.

Die Empfindlichkeit der Vorrichtung kann in bekannter Weise durch die Verstellbarkeit des Gewichts G, am Stator, durch eventuelle Einschaltung einer in der Zeichnung nicht ersichtlichen Übersetzung zwischen Rotor und Bremsscheibe sowie durch die Verstellbarkeit des Gewichts G, beim Relais R2 in weiten Grenzen beeinflußt werden.The sensitivity of the device can be determined in a known manner the adjustability of the weight G, on the stator, by possibly switching on a not visible in the drawing translation between rotor and brake disc as well as the adjustability of the weight G, with relay R2 within wide limits to be influenced.

Claims

PATENT CLAIMS: i. In particular, based on the rotating field principle Relay designed for automatic parallel switching of synchronous machines - thereby .marked that the stator of the same .rotatable and under the influence of the torque exerted on it by the rotatable rotor and a mechanical one Restoring force around one through its excitation and through controllable strength of the rotor braking torque deflects a certain angle, with the stator and rotor carrying devices through that of both at a certain spatial position, that of the coincidence of frequency and phase of both power sources corresponds to an electrical contact or another Triggering device for the switch-on movement of the machine switch is actuated.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the triggering device for the machine switch also under the influence of a voltage relay known per se stands that the switch-on is only activated at the moment when the voltage of the current sources is equal enables.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the triggering device for .the machine switch has two mutually movable contacts, of which one with the stator in the zero position by the rotor of the phase meter, the other is moved by the voltage relay, and both are so far apart are that contact can only be made through the interaction of the phase meter and the Voltage relay is possible and consequently to take into account -of frequency, Voltage and phasing only a single contact is required.