DE1538087C3 - - Google Patents

Description

Netzspannung zu großer Amplitude der zweiten Netzspannung ein Sperrsignal und der zweite Trigger bei gegenüber der ersten minimal zulässigen Netzspannung größerer Amplitude der zweiten Netzspannung ein Freigabesignal an die Veriegelungseinrichtung abgibt, daß an die Phasenvergleicheinrichtung eine Schaltungseinrichtung, bestehend aus der Schlupfbegrenzungsschaltung und der pa^Uel dazu angeordneten Zeitvorgabeeinrichtung, angeschlossen ist, deren Schlupfbegrenzungsschaltung mit einem Trigger ausgerüstet ist, der ein Sperrsignal abgibt, falls eine dem Schlupf proportionale Spannung zu groß ist, und deren Zeitvorgabeeinrichtung das die Eig'enzeit des Kommandoschalters berücksichtigende Freigabesignal über einen zugehörigen Trigger an die Verriegelungseinrichtung liefert, und daß die das Parallelschaltkommando abgebende Verriegelungseinrichtung eine durch die einzelnen Freigabesignale angesteuerte Gleichrichterschaltung enthält, die eine Transistorschaltung zur Betätigung des Parallelschaltgliedes ansteuert.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bringt der Aufbau der Phasenvergleicheinrichtung aus Triggern, Koppelglied und Filter die Eigenschaft ■ mit sich, daß wegen der Verwendung der Trigger nur die Phasenlage der Spannungen, d.h. bevorzugt die Nulldurchgänge, ausgewertet werden, so daß der Verlauf der Spannungen zwischen den Nulldurchgängen kei'nerlei Einfluß hat. Den Spannungen überlagerte Störgrößen können daher den Phasenvergleich nicht beeinflussen. Entsprechendes gilt für die Amplituden-Vergleicheinrichtung, bei der durch Triggern vorgeschaltete Filter etwaige Störgrößen aus den miteinander zu vergleichenden Spannungen herausgesiebt werden. Dadurch, daß die Zeitvorgabeeinrichtung und die Schlupfbegrenzungsschaltung an die Phasenvergleioheinrichtung angeschlossen sind, ist im Vergleich zu der bekannten Schaltungsanordnung der Bedarf an Wandlern verringert und außerdem dafür gesorgt, daß auch diese Einrichtungen unbeeinflußt von den den Spannungen der parallel zu schaltenden Wechselstromnetze überlagerten Störgrößen arbeiten.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich aus den Maßnahmen nach den Unteransprüchen, wobei den Anordnungen nach den Unteransprüchen 7 und 8 für sich besondere Bedeutung im Hinblick auf die Gewinnung einer Gleichgroße mit besonders geringer Welligkeit zukommt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen bzw. Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze soll an Hand der folgenden Figuren näher erläutert werden.

In der F i g. 1 ist ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt. Die Schaltungsanordnung ist über einen Wandler Wl an die Spannung t/l des in Betrieb befindlichen Weohselstromnetzes und unter Verwendung des Wandlers W 2 an die Spannung U 2 beispielsweise eines dem Wechselstromnetz parallel zu schaltenden Generators angeschlossen. Jeder der beiden Wandler Wl und W2 besitzt außer der Primärwicklung w 1 bzw. w2 zwei Sekundärwicklungen w V und wl" bzw. w2' und w 2", von denen die Sekundärwicklungen w 1' und w 2' mit den Eingangsklemmen 1-2 und 3-4 der Phasenvergleicheinrichtung P und die Sekundärwicklungen wl" und w2" mit den Eingangsklemmen 5-6 und 7-8 der Amplitudenvergleicheinrichtung A verbunden sind.

Die Ausgangsklemmen 9-10 der Phasenvergleicheinrichtung P sind direkt an die Eingangsklemmen 9'-10' der Schaltungseinrichtung S angeschlossen, die eine Schlupfbegrenzungsschaltung und eine Zeitvorgabeeinrichtang enthält. Die mit der Zeitvorgabeeinrichtung verbundenen Ausgangsklemmen 11-12 der Schaltungseinrichtung S stehen mit den Eingangsklemmen ll'-12' der Verriegelungseinrichtung V in Verbindung, und die mit der Schlupfbegrenzungsschaltung verbundenen Ausgangsklemmen 13-14 der Schaltungseinrichtung S sind an die Eingangsklemmen 13'-14' der Verriegelungseinrichtung V angeschlossen.

Die Amplitudenvergleicheinrichtung A ist über ihre Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 mit den Eingangsklemmen 1S'-16' und 17'-18' der Verriegelungseinrichtung V verbunden, an deren Ausgangsklemmen ein das Parallelschaltkommando auslösendes Relais R angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende:

In der Phasenvergleicheinrichtung P, die über den

Wandler Wl an eine der Spannung i/l im Wechselstromnetz proportionale Spannung UIp und über den Wandler W 2 an eine der Spannung U 2 des parallel zu schaltenden Generators proportionale Spannung UIp angeschlossen ist, wird eine dem jeweils vorhandenen Phasenwinkel zwischen den Spannungen t/l und XJ2 proportionale Spannung Up erzeugt; diese Spannung wird der Schaltungseinrichtung S über die Klemmen 9'-10' zugeführt.

Die Spannung Up beinflußt sowohl die in der Schaltungseinrichtung 5 vorhandene Zeitvorgabeeinrichtung als auch die Schlupfbegrenzungsschaltung und läßt dann eine ein Freigabesignal darstellende Spannung Usz an den mit der Zeitvorgabeeinrichtung verbundenen Ausgangsklemmen 11-12 der Schaltungseinrichtung 5 entstehen, wenn bis zum Zeitpunkt des Phasenwinkels Null, d. h. der Spannung Up gleich Null, eine der Eigenzeit des verwendeten Kommandoschalters entsprechende Zeitdauer vorhanden ist. Ebenfalls durch die Spannung Up wird die in der Schaltungseinrichtung S enthaltene Schlupfbegrenzungsschaltung gesteuert, die an den Ausgangsklemmen 13-14 der Schaltungseinrichtung S eine ein Freigabesignal für die Verriegelungseinrichtung V darstellende Spannung Uss erzeugt, wenn die Frequenzen der Spannungen Ul und U 2 eine vorgegebene Differenz nicht überschreiten, d. h., wenn der Schlupf zwisehen dem Wechselstromnetz und dem parallel zu schaltenden Generator einen vorgegebenen Wert einhält.

Hinsichtlich ihrer Amplitude werden die Spannungen Ul und t/2 in der Amplitudenvergleicheinrichtang A verglichen, an deren Eingangsklemmen 5-6 eine über den Wandler Wl aus der Spannung Ul des Wechselstromnetzes abgeleitete Spannung UIa und an deren Eingangsklemmen 7-8 eine über den Wandler W2 aus der Spannung t/2 des parallel zu schaltenden Generators abgeleitete Spannung U 2a liegt. Hält das Amplitudenverhältnis der Spannungen t/l und. U2 einen vorgegebenen Wert ein, dann werden von der Amplitudenvergleicheinrichtung über ihre Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 weitere Freigabesignale UsI und Us 2 an die Verriegelungseinrichtang V geliefert.

Werden der Verriegelungseinrichtung V von der Schaltungseinrichtung S das Freigabesignal Usz und das Freigabesignal Uss und von der Amplitudenvergleicheinrichtung A die Freigabesignale UsI und Us 2 zugeführt, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und Frequenzdifferenz der Spannungen Ul und Ul vorgegebene Werte einhalten; die Verriegelungseinrichtung V bringt dann das Relais R zum Ansprechen, das den Komrnandoschalter betätigt, wodurch der Generator dem Wechselstromnetz parallel geschaltet wird.

Zur näheren Erläuterung des Aufbaues und der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Parallelschalten zweier Wechsel-Stromnetze bzw. zum Zuschalten eines Generators an ein im Betrieb befindliches Wechselstromnetz sollen im folgenden die .einzelnen Schaltungsteile nacheinander für sich behandelt werden.

In der F i g. 2 ist zunächst ein Ausführungsbei- ao spiel der Phasenvergleicheinrichtung P in Form eines Blockschaltbildes dargestellt. Die beiden miteinander hinsichtlich ihrer Phase zu vergleichenden, aus den Spannungen U1 und Ul abgeleiteten Spannungen UIp und UIp liegen an den Eingangsklemmen 1 und 2 bzw. 3 und 4 der Phasenvergleicheinrichtung P, die zwei Trigger Tp 1 und Tp 1 enthält. Die beiden Trigger Tp 1 und Tp 2 sind mit einem gemeinsamen Kopplungsglied K verbunden, das vorzugsweise über ein Anpassungsglied Ag an das Filter Fp angeschlossen ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Phasenvergleicheinrichtung P, bei der die Trigger symmetrisch und das Filter unsymmetrisch ausgeführt sind, ist als Blockschaltbild in der F i g. 3 gezeigt. Zur Symmetrierung der symmetrischen Trigger Tps 1 und Tpsl besitzen die Sekundärwicklungen wl' und wT der Wandler Mittenanzapfungen 19 und 20, die miteinander verbunden und sowohl an Masse M als auch an die Eingangsklemmen 21 und 22 der Trigger Tps 1 und Tpsl angeschlossen sind. Die Enden der Sekundärwicklungen w 1' und w 1' der Wandler sind über einstellbare Widerstände R1 und Rl bzw. R 3 und R 4, die zur genauen Symmetrierung dienen, mit den Eingangsklemmen 23 und 24 des Triggers Tps 1 bzw. mit den Eingangsklemmen 25 und 26 des Triggers Tpsl verbunden.

Der symmetrische Trigger Tpsl besitzt die Ausgangsklemmen 27, 28 und 29 und der symmetrische Trigger Tps2 die Ausgangsklemmen 3O₃ 31 und 32; von diesen Ausgangsklemmen der beiden Trigger Tps 1 und Tpsl sind die Ausgangsklemmen 29 und 32 gemeinsam an die Eingangsklemme 33 des vorzugsweise als Logikschaltung ausgeführten Kopplungsgliedes K geführt. Die anderen Ausgangsklemmen der symmetrischen Trigger Tps 1 und Tpsl, das sind die Ausgangsklemmen 27 und 28 sowie 30 und 31, sind an getrennte Eingangsklemmen 27' und 28' sowie 30' und 31' des Kopplungsgliedes K herangeführt.

Das Kopplungsglied K besitzt die beiden Ausgangsklemmen 34 und 35, von denen die Ausgangsklemme 34 über ein Anpasungsglied Ag an die Eingangsklemme 34' des unsymmetrischen Filters Fp und die Ausgangsklemme 35 an Masse M angeschlossen sind. Ebenfalls mit Masse M verbunden ist die Eingangsklemme 35' des unsymmetrischen Filters Fp. An den Ausgangsklemmen 9 und 10 des unsymmetrischen Filters Fp, die mit den Ausgangsklemmen der Phasenvergleicheinrichtung identisch sind, kann die dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen U1 und Ul bzw. UIp und U2p proportionale Ausgangsgröße abgenommen und der Schaltungseinrichtung S zugeführt werden.

Zur Gleichspannungsversorgung der Phasenvergleicheinrichtung P dient eine Gleichspannungsquelle, deren positive Klemme + U direkt an die Speiseklemme 36 des Kopplungsgliedes K und über einen Widerstandes sowohl mit den Ausgangsklemmen 29 und 32 der beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tps 2 als auch mit der Eingangsklemme 33 des Kopplungsgliedes K verbunden ist.

Werden der Phasenvergleicheinrichtung P über die Sekundärwicklungen w 1' und w 2' der Wandler die beiden hinsichtlich ihrer Phasenlage miteinander zu vergleichenden Spannungen Ul und Ul bzw. UIp und UIp zugeführt, dann erzeugen die symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 an ihren Ausgangsklemmen 27 und 28 bzw. 30 und 31 Rechteckspannungen UrI und UrI bzw. Ur 3 und Ur 4, die jeweils gegeneinander um 180° in der Phase verschoben sind. Diese Rechteckspannungen, die bezogene Werte »0« oder »1« aufweisen, werden dem Kopplungsglied K zugeführt und rufen Rechteck -Spannungsimpulse UrS an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K hervor, wenn zur gleichen Zeit einander entsprechende Ausgangsklemmen 27 und 30 bzw. 28 und 31 der beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tpsl unterschiedliche Potentiale (»0« und »1«) aufweisen. Aus diesen am Ausgang des Kopplungsgliedes K auftretenden Rechteck-Spannungsimpulsen Ur 5 werden in dem unsymmetrischen Filter Fp die Wechselanteile ausgesiebt, so daß an den Ausgangsklemmen 9 und 10 des unsymmetrischen Filters Fp eine Gleichgröße auftritt, deren Augenblickswert dem momentanen Phasenwinkel zwischen den beiden Wechselgrößen proportional ist.

Zur Erläuterung der funktioneilen Wirkungsweise der Phasenvergleicheinrichtung P soll im folgenden ausführlich auf ihre einzelnen Schaltungsteile eingegangen werden.

In der F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines symmetrischen Triggers dargestellt, wie er beispielsweise als symmetrischer Trigger Tpsl bzw. Tpsl in der Phasenvergleicheinrichtung P nach F i g. 3 Verwendung finden kann. Dieser symmetrische Trigger, der zur genauen Erfassimg des Nulldurchganges der Spannungen U1 ρ bzw. UIp eine möglichst kleine Steuerbreite besitzen soll, ist aus den beiden Transistoren Tl und T 2 aufgebaut. Die Emitter der beiden, vorzugsweise als NPN-Si-Transistoren ausgeführten Transistoren sind miteinander verbunden und direkt an Masse M angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt der Emitter der beiden Transistoren Tl und Tl und jeweils einer Basis der beiden Transistoren sind Gleichrichterelemente D1 und D1 angeschlossen und derart gepolt, daß bei jeder Halbwelle der dem symmetrischen Trigger an seinen Eingangskiemmen 23 und 24 bzw. 25 und 26 zugeführten Spannung nur jeweils ein Transistor leitend ist. Im übrigen ist der symmetrische Trigger in allgemein bekannter Weise aufgebaut, so daß auf eine weitere Ausführung bezüglich der Funktion seiner übrigen Schaltungselemente verzichtet werden kann.

Die Ausgangsklemmen 27, 28 und 29 bzw. 30, 31 und 32 der symmetrischen Trigger Tpsl und Tps2 sind, wie oben bereits erwähnt, mit den Eingangs-

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klemmen 27', 28', 30', 31' und 33 des Kopplungs- negativen Halbwelle der Spannung U2p denWert»0« gliedes K verbunden, das vorzugsweise als Logik- an. Umgekehrt dazu ist das Potential an der Ausschaltung ausgeführt ist. Wie dem in der F i g. 5 dar- gangsklemme 31 während der positiven Halbwelle gestellten Schaltbild der Logikschaltung zu entneh- der Spannung U2p »C« und während der negativen men ist, enthält diese eine Gleichrichtersteueranord- 5 Halbwelle »1«. Das jeweils bei einer bestimmten nung G und einen Transistor Γ3. Die .Basis B dieses Polarität der beiden Spannungen OIp und V2p an Transistors ist über Gleichrichterelejhente D 3 und den Ausgangsklemmen der beiden symmetrischen D 4 der GleichrichtersteueranordnuHg G mit jeweils Trigger Tp^l und Tps2 bzw. das an den Eingangseinem Schaltungspunkt P1 und P 2 verbunden. Der klemmen 27', 28', 30' und 31' des Kopplungsglie-Schaltungspunkt P1 steht über die Gleichrichter- io des K vorhandene Potential ist in der F i g. 5 durch elemente D 5 und D 6 der Gleichrichtersteueranord- die Ziffern »1« und »0« an den entsprechenden Einnung G mit den Eingängen 28' und 31' des Kopp- gangen gekennzeichnet.

lungsgliedes K bzw. mit den Ausgängen 28 und 31 Wie bereits oben kurz ausgeführt wurde, sollen an der symmetrischen Trigger Tps 1 und Tps2 in Ver- den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsbindung. Außerdem ist der Schaltungspunkt P1 über 15 gliedes K nur dann Rechteck-Spannungsimpulse aufeinen Widerstand R 6 mit der Eingangsklemme 33 treten, wenn die an den jeweils einander entspredes Kopplungsgliedes K und damit auch mit den chenden Ausgängen 27 und 30 bzw. 28 und 31 der Ausgangsklemmen 29 und 32 der symmetrischen beiden symmetrischen Trigger Tpsl und Tps 2 aufTrigger verbunden. Der Schaltungspunkt P 2 steht tretenden Rechteckspannungen UrI und Ur 3 bzw. über die Gleichrichterelemente D 7 und D 8 der ao Ur 2 und Ur 4 unterschiedliche Potentiale aufweisen. Gleichrichtersteueranordnung G mit den Eingängen Das bedeutet für die Schaltung, daß in diesem Augen-27' und 30' des Kopplungsgliedes K und damit mit blick der Basisstrom il des Transistors T3 desKoppden Ausgängen 27 und 30 der symmetrischen Trigger lungsgliedes K Null sein muß. Dies ist dann und nur in Verbindung. Ferner ist der Schaltungspunkt P 2 dann der Fall, wenn sowohl der über das Gleichrichüber einen Widerstand R 7 an die Eingangsklemme 25 terelement D 3 der Gleichrichtersteueranordnung G 33 des Kopplungsgliedes K angeschlossen. Zwischen fließende Strom ζ 2 als auch der über das Gleichrich-Basisß und Emitter E des Transistors T 3 liegt der terelement Z) 4 fließende Strom/3 Null ist. Diese Widerstand .R 8. Der Kollektor C des Transistors T 3 Ströme — /2 und i3 — sind aber nur dann Null, ist über einen Widerstand R 9 mit der Klemme + U wenn sowohl über das Gleiohrichterelement D 5 oder der Gleichspannungsquelle verbunden. Die Ausgangs- 30 Z) 6 als auch über das Gleichriohterelement D 7 oder klemmen 34 und 35 sind einmal vom Kollektor C des DS der Gleichrichtersteueranordnung G ein Strom Transistors T 3 und zum anderen vom Emitter des fließt. Voraussetzung dafür ist, daß an den Eingangs-Transistors T 3 herausgeführt. Die Ausgangsklemme klemmen 27' oder 30' und an den Eingangsklemmen 35 ist direkt mit Masse M verbunden. 28' oder 31' des Kopplungsgliedes K das Potential

Wie aus den in den symmetrischen Triggern Tpsl 35 »0« vorhanden ist. Nur dann nämlich fließt von der

und Tps 2 erzeugten Rechteckspannungen UrI bis mit der Klemme + U der Gleichspannungsquelle ver-

Ur 4 mittels des Kopplungsgliedes K Rechteck-Span- bundenen Eingangsklemme 33 des Kopplungsglie-

nungsimpulse UrS gewonnen werden, deren Mittel- des K über den Widerstand R 6 und das Gleichrich-

wert dem Phasenwinkel zwischen den beiden Span- terelement D S oder D 6 und über den Widerstand

nungen UIp und U 2p proportional ist, soll an Hand 40 Ä7 und das Gleichrichterelement D 7 oder D 8 ein

der in der F i g. 6 daxgestellten Diagramme erläutert Strom,
werden. An den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopp-

Wird der Phasenvergleicheinrichtung P über die lungsgliedes K entstehen also nur Rechteck-Span-Sekundärwicklung w V beispielsweise die aus der nungsimpulse, wenn an einer der Eingangsklemmen Spannung Ul des Wechselstromnetzes abgeleitete 45 ²⁷' ^{oder 30}'^{imd einer der} Eingangklemmen 28' oder Spannung U Ip mit dem im oberen Diagramm der 3Γ des Kopplungsgliedes K die Spannung den Wert Fig. 6 dargestellten .Zeitverlauf zugeführt, dann ent- »0« besitzt. Betrachtet man unter diesem Gesichtsstehen an den Ausgangsklemmen 27 und 28 des sym- punkt die in F i g. 5 an den Eingangsklemmen des metrischen Triggers Tpsl Rechteckspannungen UrI Kopplungsgliedes K sowie die in den beiden oberen und Ur2, die um 180° phasenverschoben sind und 50 Diagrammen der Fig. 6 tabellarisch zusammenderen bezogene Werte »1« oder »0« betragen. Ist die gestellten Potentialzustände der Spannungen UrI Spannung UIp während der ersten Halbwelle posi- bis Ur4, dann erkennt man, daß die gestellte Bedintiv, dann besitzt die Rechteckspannung UrI an der gung nur dann erfüllt ist, wenn
Ausgangsklemme 27 -das Potential »1« und die -,^- ,, ~„/ · _n τ> * ^ ι
Rechteckspannung i/r 2 an der Ausgangsklemme 28 55 an der Emgangsk emme 27 em »0«-Potentia ,
das Potential »0«. Während der folgenden negativen ^an ^^er Eingangsklemme 30 em »1«-Potentia ,
Halbwelle der Spannung UIp nimmt die Rechteck- ^an f^r Eingangsklemme 28 ein »1«-Potentia und
spannung UrI das Potential »0« und die Rechteck- ^{m der} Eingangsklemme 31 em »0«-Potential
spannung ψ 2 das Potential »1« an _{herrscht Außerdem tritt an den} Ausgangsklemmen

Wird gleichzeitig dem symmetrischen Tngger Tpsl 60 _{M und 35 deg} Kopplungsgliedes X auch ein Recht-

uber die Sekundärwicklung w 2 beispielsweise die m eck-Spannungsimpuls auf, wenn
der Phase bezüglich der Spannung U Ip um den Wm-

kel φ verschobene Spannung U2p mit dem im mittle- an der Eingangsklemme 27' ein »1«-Potential,

ren Diagramm der F i g. 6 dargestellten Zeitverlauf zu- _an defEingangsklemme 30' ein »0«-Potential,
geführt, dann nimmt die an der Ausgangsklemme 30 6₅ an der Eingangsklemme 28'ein »Ö«-Potential und

des symmetrischen 'Triggers Tps 2 stehende Recht- an der Eingangsklemme 31'ein »1«-Potential

eckspannung Ur 3 während der positiven Halbwelle ^!

der Spannung U2p den- Wert »1« und während der vorhanden ist. Das Auftreten der an den Ausgangs-

klemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K anstehenden Rechteck-Spannungsimpulse Ur 5 in Abhängigkeit von der Zeit t ist im unteren Diagramm der F i g. 6 dargestellt.

Ändert sich der zwischen den beiden Spannungen UIp und UIp vorhandene Phasenwinkel·, wird er beispielsweise kleiner als der in der E ig., 6 eingezeichnete Phasenwinkel, dann werden die Rechteck Spannungsimpulse Ur5 schmaler; steigt der Phasenwinkel dagegen an, dann nehmen die Rechteck-Spannungsimpulse an Breite zu und erreichen bei einem Phasenwinkel von 180° ihre maximale Breite.

Die Höhe der Rechteck-Spannungsimpulse Ur 5 ist, wenn die Gleichspannungsquelle eine konstante Gleichspannung liefert, ebenfalls konstant und ist von gegebenenfalls den Spannungen UIp und UIp überlagerten Störungen nicht beeinflußt. Die Rechteck-Spannungsimpulse UrS sind daher in ihrer Länge dem Phasenwinkel exakt proportional.

Die Rechteck-Spannungsimpulse Ur 5 werden dem unsymmetrischen Filter Fp zugeführt, das die Wechselstromanteüe aus diesen Impulsen aussiebt. Es tritt dann an den Ausgangsklemmen 9 und 10 des unsymmetrischen Filters Fp, das beispielsweise den in der F i g. 7 dargestellten Schaltungsaufbau als Reaktanzfilter besitzen kann, eine Gleichgröße auf, deren Wert dem Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen UIp und 172p proportional ist.

Wird der Phasenwinkel zwischen zwei Spannungen unterschiedlicher Frequenzen gemessen, wie es bei einer Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen der Fall ist, dann entsteht an Stelle der Gleichgröße eine sich entsprechend der Periode des Schlupfes ändernde Dreieckspannung Up, die jeweils nach einer Schlupfperiode im Synchronpunkt, d. h. bei Übereinstimmung der Phasenlage der beiden Spannungen, den Augenblickswert Null hat und jeweils eine halbe Schlupfperiode danach — bei Gegenphasigkeit der beiden Spannungen — ihren größten Augenblickswert aufweist. Je größer die Frequenzdiflerenz der beiden Spannungen ist, um so größer ist auch die Schlupffrequenz und um so kürzer ist die Schlupfperiode. Infolgedessen zeigt die in der F i g. 8 ausgezogene Kurve K1 mit dem steilsten Anstieg eine relativ hohe Frequenzdifferenz an, während die beiden anderen strichliert bzw. strichpunktiert gezeichneten, flacher ansteigenden Kurven Kl und K 3 auf eine relativ kleine Frequenzdifferenz hindeuten.

Es ist bekannt, daß Reaktanzfilter nur dann einwandfrei arbeiten, wenn an ihren Eingängen etwa der der Berechnung zugrunde gelegte Eingangswiderstand konstant vorhanden ist. Um diese Bedingung einzuhalten, ist zwischen dem Kopplungsglied K und dem unsymmetrischen Filter Fp das Anpassungsglied Ag vorgesehen. Dieses Anpassungsglied Ag muß derart dimensioniert sein, daß es den relativ hohen Ausgangswiderstand des Kopplungsgliedes, wie er sich bei gesperrtem Transistor Γ 3 ergibt, auf den der Berechnung zugrunde gelegten Eingangswiderstand des Filters Fp herabmindert und bei leitendem Zustand des Transistors Γ3, d.h. niederohmigem Ausgangswiderstand des Kopplungsgliedes K, auf den gewünschten Wert des Eingangswiderstandes des Filters Fp anhebt. Dies läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß das Anpassungsglied Ag aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Gleichrichterelementes besteht.

Einen Ausschnitt aus der Phasenvergleicheinrichtung P mit dem Anpassungsglied Ag zeigt die Fig. 9. Ist der Transistor T 3 des Kopplungsgliedes K gesperrt, dann liegt an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K eine relativ hohe Spannung, so daß der von der Klemme + U der Gleichspannungsquelle über den Widerstand R 9 und über die Eingangsklemmen 34' und 35' des unsymmetrischen Filters Fp fließende Strom vorwiegend den

ίο niederohmigen Weg über das Gleichrichterelement D 9 des Anpassungsgliedes Ag wählt. Geht der Transistor Γ 3 des Kopplungsgliedes K bei entsprechender Ansteuerung der Eingangsklemmen des Kopplungsgliedes K in den leitenden Zustand über, dann sinkt die Spannung an den Ausgangsklemmen 34 und 35 des Kopplungsgliedes K erheblich ab. Das Gleichriohterelement D 9 des Anpassungsgliedes Ag stellt bei dieser Spannung einen relativ hochohmigen Widerstand dar, so daß nunmehr der Widerstand R10 des Anpassungsgliedes Ag wirksam wird, wodurch eine Erhöhung des in diesem Falle sonst sehr niedrigen Ausgangswiderstandes des Kopplungsgliedes K erzielt wird.

Die sich mit der Schlupffrequenz ändernde, an den Ausgangsklemmen 9 und 10 der Phasenvergleicheinrichtung P auftretende Dreieckspannung Up wird der Schaltungseinrichtung 5 über deren Eingangsklemmen 9' und 10' zugeführt. Die Schaltungseinrichtung S enthält, wie die Fig. 10 erkennen läßt, die Zeitvorgabeeinriehrung Z und die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch, die über einen Impedanzwandler J mit den Eingangsklemmen 9' und 10' der Schaltungseinrichtung S bzw. mit den Ausgangsklemmen 9 und 10 der Phasenvergleichemrichtung P verbunden sind.

Der Impedanzwandler/, dem gegebenenfalls ein Verstärker vorgeschaltet sein kann, stellt eine als Emitterfolger bekannte Schaltung dar und enthält unter anderem den Transistor Γ4, dessen Basis einerseits über den Widerstand R11 mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle und andererseits mit der Eingangsklemme 9' der Schaltungsemrichtung S verbunden ist. Der Emitter des Transistors Γ 4 ist über einen Widerstand R12 mit Spannungsabgriff 36 an Masse M angeschlossen, und der Kollektor des Transistors T 4 ist mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle verbunden. Zwischen der Basis des Transistors T4 und Masse M liegt der übliche Eingangswiderstand R13.

An den Ausgang des Impedanzwandlers/ ist die Zeitvorgabeeinrichtung Z angeschlossen, und zwar über den an den Schaltungspunkt 37 angeschlossenen, als Differenzierglied wirkenden Kondensator Cl und über den am Spannungsabgriff 36 des Widerstandes i?12 liegenden, ein Proportionalglied bildenden Widerstand R14; der Masseanschluß M der Zeitvorgabeeinriohtung Z ist direkt mit der Eingangsklemme 10' der Schaltungseinrichtung S verbunden. Das Differenzierglied C1 und das Proportionalglied i?14 sind im gemeinsamen Schaltungspunkt 38 miteinander verbunden, der direkt an die eine Eingangs-klemme 38' des Verstärkers Vst 1 angeschlossen ist; die andere Eingangsklemme 39' des Verstärkers Vstl ist mit Masse M verbunden. Ausgangsseitig ist der Verstärker Vst 1 an den Klemmen 41 und 42 an den Trigger Tz angeschlossen, der bei entsprechender Ansteuerung an seinen Ausgangsklemmen 11 und 12 der Schaltungseinrichtung S die das Freigabesignal

der Zeitvorgabeeinrichtung Z darstellende Spannung Usz erzeugt.

Als Trigger Tz kann der in der Fig. 11 dargestellte Trigger verwendet werden, der die beiden beispielsweise als NPN-Transistoren ausgeführten Transistoren T 5 und T 6 enthält, deren- Emitteranschlüsse direkt mit Masse M verbunden sijäcl. Die Kollektoranschlüsse der beiden Transistoren T 5 und T 6 sind mittels der Arbeitswiderstände R15 und R16 an den Pluspol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen. Zwischen dem Kollektor des Transistors T 6 und der Basis des Transistors T 5 liegt der Widerstand R17, der das Potential am Kollektor des Transistors T 6 auf die Basis des Transistors T5 überträgt. Die Basis des Tansistors Γ 5 steht außerdem über das Gleichrichterelement D10 mit dem Masseanschluß M in Verbindung, wobei das Gleichrichterelement derart gepolt ist, daß sich für einen über die Widerstände 2? 16 und R17 fließenden Strom der Betriebsspannungsquelle eine Sperrwirkung ergibt.

Der Transistor T 6 des Triggers Tz ist nur dann leitend, wenn die Eingangsklemme 41 des Triggers Tz infolge entsprechender Ansteuerung ein im Vergleich zur Eingangsklemme 42 negatives Potential aufweist. In diesem Falle ist nämlich der Transistor Γ 5 gesperrt, wodurch sich ein relativ hohes Potential am Kollektor des Transistors Γ 5 einstellt. Da der Kollektor des Transistors Γ 5 über das GleichrichterelementDll mit der Basis des Transistors Γ 6 verbunden ist, wird der Transistor T 6 erst bei einer durch den Sohwellwert des Gleichrichterelementes £>11 bestimmten Amplitude der an den Klemmen 41 und 42 auftretenden Eingangsgröße leitend; d. h., erst beim Überschreiten einer vorbestimmten Amplitude der Eingangsgröße tritt an den Ausgangsklemmen 11 und 12 des Triggers Tz ein Sprung der Spannung Usz von dem bezogenen Wert »1« auf den Wert »0« auf.

Der Trigger Tz wird, wie oben bereits angedeutet wurde, über den Verstärker Vst 1 von dem Impedanzwandler / der Schaltungseinrichtung S gesteuert. Tritt an den Eingangsklemmen 9' und 10' der Schaltungseinrichtung S, d. h. am Eingang des Impedanzwandlers J, die Dreieckspannung Up auf, dann bildet sich am Widerstand R12 eine die eine Ausgangsgröße des Impedanzwandlers J bildende Spannung Up', die der Spannung Up entspricht, da ein Emitterfolger keine Spannungsverstärkung durchführt. Die Spannung Up' stellt die eingeprägte Spannung des Kondensators Cl dar, der in dieser Anordnung als Differenzierglied wirkt und infolgedessen von einem Strom i_c durchflossen wird, der sich durch folgende Beziehung beschreiben läßt:

heit der Ströme /,. und /^₁₄ folgt aus den Beziehungen (1) und (2)

dUp' k-Up' k äUp'

Cl

dt

RU

RU dt

tv,

woraus sich für die Vorgabezeit t_v die Beziehung
C1-Ä14

L = Cl-

dUp' dt

(1)

55

Bezeichnet man das Teilerverhältnis des Widerstandes 2? 12 mit k, dann liegt zwischen dem Spannungsabgriff 36 und Masse M, d. h. am Widerstand R14, die eine weitere Ausgangsgröße des Impedanzwandlers J darstellende Spannung k ■ Up', die einen Strom

(3)

ableiten läßt. Diese Gleichung (3) läßt erkennen, daß die Vorgabezeit t_v vom Schlupf unabhängig ist und in einfacher Weise der Eigenzeit des jeweiligen Kommandoschalters angepaßt werden kann, indem eine oder mehrere Größen Cl, RU und k verändert werden.

Die Ströme i_c und i_{R u} werden einem gemeinsamen Schaltungspunkt 38 zugeführt, so daß der mit diesem Schaltungspunkt 38 verbundene Verstärker Vstl einen der Summe der beiden Ströme entsprechenden Strom i_s durch den Eingangskreis des Triggers Tz treibt. Geht bei einem Vorzeichenwechsel der Stromsumme die Amplitude des Stromes i_s durch Nul£ — dies tritt zu einem um die Vorgabezeit t_v vor dem Zeitpunkt des Phasenwinkels Null liegenden Zeitpunkt ein —, dann erzeugt der Trigger Tz an seinem Ausgang 11 und 12 ein Ausgangspotential, das sich als Sprung des bezogenen Wertes der Spannung Usz von »1« auf »0« darstellt und das Freigabesignal der Zeitvorgabeeinrichtung Z bildet.

Außer der Zeitvorgabeeinrichtung Z ist, wie es ebenfalls in der Fig. 10 dargestellt ist, die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch an den Ausgang des Impedanzwandlers/ angeschlossen, und zwar derart, daß ihre Eingangsklemme 43 mit dem Schaltungspunkt 36 des Impedanzwandlers / und ihre Eingangsklemme 44 mit Masse M verbunden ist. Die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch enthält einen Verstärker Vstl, an dessen Ausgang der Trigger Tsch angeschlossen ist. Beide Bausteine, sowohl der Verstärker Vstl als auch der Trigger Tsch, können in ihrem Aufbau im wesentlichen mit den entsprechenden Bausteinen — Vstl und Tz — der Zeitvorgabeeinrichtung Z übereinstimmen, da in beiden Fällen die gleiche Aufgabe, nämlich die Überwachung des Wertes einer elektrischen Größe, im Hinblick auf einen maximal zulässigen Wert, erfüllt werden soll. Daß sich die Schlupfbewegung auf eine solche Aufgabe zurückführen läßt, soll durch die folgenden Ausführungen bewiesen werden.

Allgemein gilt für den Phasenwinkel

φ = φ · t. (4)

Setzt man Linearität voraus, dann gilt auch, wenn φ_ν der Vorgabewinkel und t_v wieder die Vorgabezeit ist,

¹Ru ~

k-Up' RU

(2)

τ_υ

Es~ gilt dann auch die Gleichung

φ ~ ■— = 2π -fs = 2π -/ν · s =

(5)

s, (6)

durch das Proportionalglied R14 treibt. Bei Gleich-

wenn T_s die Periodendauer des Schlupfes, /_s die Frequenz des Schlupfes und s der Schlupf ist; mit f_N ist die Frequenz des Wechselstromnetzes, d. h. die Frequenz der Spannung t/l bezeichnet.

Die Schlupfbegrenzungsschaltung Sch soll beim Überschreiten einer zulässigen Frequenzdifferenz s_zul ein Sperren der Verriegelungseinrichtuftg V bewirken;

dies läßt sich mathematisch durch die Beziehung

s_zui

ausdrücken. Berücksichtigt man die Beziehung (3), dann folgt aus der Gleichung (7):

t_v

cp-k _Up'

tvk

_Up'._k

tvk

dUp' άφ k-Up'

tvk dUp' Ü14-C1

_^> CO J^

Da d φ/dUp' eine wählbare, konstante Größe ist, läuft die Schlupfbegrenzung auf eine Beobachtung der Spannung Up' hinaus. Überschreitet die Spannung Up' also einen vorgegebenen maximal zulässigen Wert,, dann springt die Ausgangsspannung Uss des Triggers Tsch von dem-bezogenen Wert »0« auf den Wert »1«, was zum Sperren der Verriegehmgseinrichtung V führt. Andernfalls liegt an den Ausgangsklemmen 13 und 14 der Schlupfbegrenzuhgsschaltung Sch eine Spannung Uss mit dem bezogenen Wert »0«, der als Freigabesignal auf die Verriegelungseinrichtung V wirkt.

Eine weitere Möglichkeit der Sohlupfbegrenzung besteht darin, daß die am Widerstand R12 des Impedänzwandlers / liegende Ausgangsgröße Up' durch ein an den Schaltungspunkt37 angeschlossenes weiteres Differenzierglied differenziert wird. Die sich aus der Differentiation ergebende Größe kann zur Steuerung eines Triggers verwendet werden, der bei einem Wert dieser Größe, der einem unzulässig hohen Schlupf entspricht, ein Sperrsignal an die Verriegelungseinrichtung V liefert.

Es ist vorteilhaft, wenn zur Ermittlung sehr kleiner Schlupfe, wie es beim Parallelschalten synchroner Netze erforderlich ist, außer der Schlupfbegrenzungsschaltung Sch eine an sich bekannte Winkel-Zeit-Kontrolle vorgesehen ist. Diese Winkel-Zeit-Kontrolle kann beispielsweise an den Ausgang des Impedanzwandlers / oder auch der Phasenvergleicheinriohtung P angeschlossen sein. Mit dieser Winkel-Zeit-Kontrolle werden die Spannungen Up bzw. Up' mit dem in der Fig. 8 gezeigten zeitlichen Verlauf beobachtet, und zwar in der Weise, daß beim Erreichen eines vorgegebenen Amplitudenwertes der Spannung Up ein Zeitwerk angelassen wird, das nach einer vorbestimmten Zeitdauer in der Größenordnung von einigen 10 see. abgelaufen ist. Liegt der Augenblickswert der Spannung Up nach dieser Zeitdauer unter einem vorgegebenen Bezugswert, dann wird beispielsweise von einem Trigger eine Ausgangsspannung mit dem bezogenen Wert »0« erzeugt, die als weiteres Freigabesignal auf der Verriegelungseinrichtung V wirkt. Hat die Spannung Up nach der vorgegebenen Zeitdauer jedoch den vorbestimmten Bezugswert überschritten, dann erzeugt der Trigger eine Spannung mit dem bezogenen Wert»1«, der ein Sperrsignal für die Verriegelungseinrichtung V darstellt.

Außer den zulässige Phasen- und Frequenzdifferenzen anzeigenden, von der Phasenvergleicheinrichtung P bzw. von der Schaltungseinrichtung 5 an die Verriegelungseinrichtung V gelieferten Freigabesignalen ist die Abgabe eines Parallelschaltkommandos auch davon abhängig, ob die Amplituden der Spannungen t/l und t/2 übereinstimmen bzw. ihr Verhältnis einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Dieses Kriterium anzeigende Freigabesignale werden von der in der F i g. 12 in Form eines Blockschaltbildes dargestellten Amplitudenvergleicheinrichtung A erzeugt.

Die Amplitudenvergleicheinrichtung^l ist mit ihren Eingangsklemmen 5 und 6 an die Sekundärwicklung wl" des an der Spannung t/l des Wechselstromnetzes liegenden Wandlers Wl und mit ihren Eingangsklemmen 7 und 8 an die Sekundärwicklung w 2" des an der Spannung t/2 des parallel zu schaltenden Generators liegenden Wandlers W2 angeschlossen.

«5 An den Eingangsklemmen 5 und 6 der Amplitudenvergleicheinrichtung A liegt der BrückengleichrichterSGl, der eine Gleichspannung an die Eingangsklemmen 45 und 46 des symmetrischen Filters FaI liefert. Das FilterFaI besitzt die beiden Ausgänge 47-48 und 48-49, von denen der eine Ausgang 47-48 über einen festen Widerstand R19 mit dem Eingang 50-51 des unsymmetrischen Triggers Tal verbunden ist. Der andere Ausgang 48-49 des symmetrischen Filters Fa 1 steht über umschaltbare Widerstände R 20, R 21, R 22, R 23 mit dem Eingang 52-53 des anderen unsymmetrischen Triggers Γα 2 in Verbindung.

Der Eingang 52-53 des anderen unsymmetrischen Triggers Ta 2 ist außerdem an das symmetrische Fil· ter Fa 2 angeschlossen, dem ein an die Sekundärwicklung w 2" des Wandlers W 2 angeschlossener Brükkengleichrichter BG 2 vorgeschaltet ist. Dieser Briikkengleichrichter erzeugt an den Eingangsklemmen 54 und 55 des symmetrischen Filters Fa 2 eine Gleichspannung, die nach Unterdrückung ihrer Welligkeit durch das Filter Fa 2 als geglättete Gleichspannung an den Ausgängen 56-57 und 57-58 des symmetrisehen Filters Fa 2 auftritt. Von den Ausgängen des symmetrischen Filters Fa 2 ist der eine Ausgang 56-57 über einen festen Widerstand R24 mit dem Eingang 52-53 des unsymmetrischen Triggers Ta 2 verbunden, während der andere Ausgang 57-58 über weitere umschaltbare Widerstände R 25, R 26, R 27 und R 28 an den Eingang 50-51 des unsymmetrischen Triggers Ta 1 angeschlossen ist.

Den beiden unsymmetrischen Triggern Tal und Γα2 werden von den symmetrischen Filtern FaI und Fa 2 geglättete Gleichströme zugeführt, die bei gleieher Größe einen Sprung der an den Ausgangsklemmen 15-16 und 17-18 der Amplitudenvergleicheinrichtung A liegenden Spannungen UsI und Us 2 ver-Ursachen. Das Eintreten des Spannungssprunges ist abhängig von den Amplituden der Spannungen Ul und U 2. Da es nicht erforderlich ist, daß bei genauer Übereinstimmung der Amplituden das Parallelschalten erfolgt, sondern nur ein vorgegebenes Amplitudenverhältnis eingehalten werden muß, sind die umschaltbaren Widerstände R 20 bis R 23 sowie R 25 bis

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17 18

R 28 vorgesehen, die die Einstellung eines gewünsch- tungsteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanord-

ten Amplitudenverhältnisses der Spannungen U1 und nung gerade noch zum einwandfreien Arbeiten der

U2 gestatten; die Aüsgangsspannung UsI des un- einzelnen Schaltungsteile ausreicht, dann kann auch

symmetrischen Triggers Ta 1 wird dann beispielsweise durch ein infolge zu niedriger Betriebsspannung ver-

von den ihm über den festen Widerstand R19 sowie 5 ursachtes, fälschlicherweise abgegebenes Freigabe-

über den jeweils eingeschalteten der-Widerstände .R 25 signal kein Parallelschaltkommando hervorgerufen

bis R 28 zufließenden GleichströmertAäerart beeinflußt, werden.

daß sie bei einer Amplitude der Spannung U 2, die Die Freigabesignale der Amplitudenvergleicheingrößer ist als eine zulässige maximale Amplitude der richtung A mit der zugeordneten Prüfschaltung und Spannung Ul, von einem bezogenen Wert »0« auf io der Schlupfbegrenzungsschaltung Sch sowie die Freieinen Wert »1« springt. In ähnlicher Weise kann gabesignale der Zeitvorgabeeinrichtung Z und der durch entsprechende Dimensionierung der Wider- Winkel-Zeit-Kontrolle werden der VerriegelungseinständeR20 bis R23 der unsymmetrische Trigger Ta2 richtung V zugeführt, deren Schaltbild in der Fig. 14 dahingehend beeinflußt werden, daß er bei einer dargestellt ist. Die Verriegelungseinrichtung V beAmplitude der Spannung U 2, die größer ist als eine 15 steht aus einer Gleichrichterschaltung Gsch und einer vorgegebene kleinste Amplitude der Spannung 171, Transistorschaltung Tv. Die Gleichrichterschaltung an seinen Ausgangsklemmen 17-18 eine Spannung Gsch besitzt die Eingänge 15', 17', 59 und 60 sowie Us 2 liefert, die vom bezogenen Wert »1« auf den 11' und 13'; ein wetterer, an Masse M angeschlossebezogenen Wert »0« springt. ner Eingang ist mit den entsprechenden Ausgängen . Ist dafür Sorge getragen, daß die Verriegelungs- 20 der vorgeschalteten Schaltungsteile, wie Amplitudeneinrichtung V nur dann ein Parallelschaltkommando Vergleicheinrichtung A, Prüfschaltung, Zeitvorgabeabgibt, wenn sämtliche ihr zugeführten Spannungen einrichtung Z, Schlupfbegrenzungsschaltting Sch und den bezogenen Wert »0« aufweisen, dann ist durch Winkel-Zeit-Kontrolle, verbunden. Von den Eingändie beschriebene Dimensionierung der Amplituden- gen der Gleichrichterschaltung Gsch sind die Ein-£ Vergleicheinrichtung A sichergestellt, daß die Verrie- 25 gänge 15', 17', 59 und 60 über gleichartig gepolte gelungseinrichtung V im Sinne der Abgabe eines Gleichrichterelemente D12 bis D15 an einen An-Parallelschaltkommandos nur dann beeinflußt wird, Schluß des Widerstandes R 30 angeschlossen, dessen wenn die Amplitude der Spannung i/2 nicht größer anderer Anschluß mit dem Schaltungspunkt P3 der als eine vorgegebene maximale Amplitude der Span- einen Diagonalen des Brückengleichrichters BG 3 in nung U1 und nicht kleiner als eine vorgegebene mini- 30 Verbindung steht. Der andere Schaltungspunkt P 4 male Amplitude der Spannung Ul ist. dieser Diagonalen des Brückengleichrichters BG 3 ist

Als symmetrisches Filter Fa 1 bzw. Fa 2 kann das über den Widerstand R 31 mit Masse M verbunden, in der Fig. 13 dargestellte Filter verwendet wer- Die SchaltungspunkteP5 und P6 der anderen Diagoden. Das Filter ist nach Art eines π-Gliedes aufgebaut nalen des Brückengleiahrichters .BG 3 sind über je- und enthält in seinen beiden Längszweigen je eine In- 35 weils einen Kondensator C 4 und C 5 an die Eingänge duktivität L1, die aus Gründen guter Symmetrierung 11' und 13' der Gleichrichterschaltung Gsch angeunter Verwendung eines einzigen Eisenkernes herge- schlossen. Jeweils ein Kondensator C 6 bzw. C 7 liegt stellt sind; in den Querzweigen des π-Gliedes sind die auch zwischen dem Schaltungspunkt P 5 bzw. P 6 und Kondensatoren C 2 und C 3 angeordnet, von denen Masse M.

dem Kondensator C 3 der mit einem Abgriff versehene 40 Die Gleichrichterschaltung Gsch steht über das Widerstand R 29 parallel geschaltet ist. Das Filter, Gleichrichterelement D16 mit der Transistorschaltung das die Frequenzanteile der durch die Welligkeit des Tv der Verriegelungseinrichtung V in Verbindung, von den Brückengleichrichtern BG1 bzw. BG 2 die beispielsweise zwei NPN-Transistoren T 7 und T 8 gleichgerichteten Stromes gegebenen elektrischen enthält. Die Basis des Transistors Γ7 ist über ein Größe dämpfen soll und infolgedessen eine Tiefpaß- 45 Gleichrichterelement D17 mit dem Gleichrichteroder Bandpaßcharakteristik aufweisen muß, kann element D16 verbunden, und zwar derart, daß die zur Verbesserung der Filterwirkung gegebenenfalls beiden Gleichrichterelemente entgegengesetzt gepolt nach Axt einer Kettenschaltung aus mehreren π-Glie- sind. Ein zwischen den beiden Gleichrichterelementen dem zusammengesetzt sein. D16 und D17 liegender Schaltungspunkt 61 ist über

Die in der Amplitudenvergleicheinrichtung A ver- 50 den veränderbaren Widerstand R 32 mit dem Pluspol wendeten unsymmetrischen Trigger Tal und Ta2 der Betriebsspannungsquelle verbunden. Der Kollekkönnen in ihrem schaltungsmäßigen Aufbau mit dem tor des Transistors Tl ist über den üblichen Arbeitsin der F i g. 11 dargestellten Trigger Tz überein- widerstand R 33 ebenfalls an den Pluspol der Bestimmen, triebsspannungsquelle angeschlossen und außerdem

Es ist zweckmäßig, wenn der Amplitudenvergleich- 55 mittels des Gleichrichterelementes D18 an die Basis

einrichtung^ eine Prüfschaltung zugeordnet ist, die des Transistors T8 angekoppelt. Der Emitter des

über jeweils einen festen Widerstand mit den geglät- Transistors Γ 8 ist ebenso wie der des Transistors Γ 7

teten Gleichspannungen der symmetrischen Filter FaI direkt mit Masse M verbunden, und zwischen dem

und Fa 2 gespeist wird. Durch entsprechende Dirnen- Kollektor des Transistors T 8 und dem Pluspol der

sionierung der beiden festen Widerstände läßt sich 60 Betriebspannungsquelle ist das Relais R angeordnet,

erreichen, daß ein von den Gleichspannungen beein- das das Parallelschaltkommando abgibt,

flußter Trigger an seinem Ausgang eine Spannung mit Das Relais R ist immer dann aberregt, wenn der

dem bezogenen Wert»0« erzeugt, wenn die Ampli- Transistor T 8 gesperrt bzw. der Transistor Γ7 leitend

tude der Spannung Ul des Wechselstromnetzes grö- ist. Dies ist dann der Fall, wenn der über den die

ßer ist als eine vorbestimmte, kleinste Amplitude. Ist 65 Vorspannung für den Transistor Γ 7 einstellenden

als kleinste Amplitude diejenige Amplitude gewählt, Widerstand R 32 fließende Strom ζ 4 Null ist. Voraus-

bei der die aus der Spannung des Wechselstromnetzes Setzung dafür wiederum ist, daß der Stromkreis über

gewonnene Betriebsspannung für die einzelnen Schal- den Brückengleichrichter BG 3 gesperrt ist. Dies kann

einmal dadurch eintreten, daß infolge eines bezogenen Wertes »1« an einem oder mehreren der Eingänge 15', 17', 59 und/oder 60 das Gleichrichterelement D16 gesperrt ist. Zum anderen ist der Stromkreis über dem Brückengleichrichter BG 3 stets auch dann gesperrt, wenn die Zeitvorgabeeinrichtung Z und die Schlupfbegrenzungsschaltung Sah an die Eingänge 11' und 13' bzw. an die SchaltGngspunkte P 5 und P 6 Spannungen mit den bezogenen Werten »1« liefern. Liegen dagegen an sämtlichen Eingängen der Gleichrichterschaltung Gsch Spannungen mit den bezogenen Werten »0«, dann ist der Stromkreis über den Brückengleichrichter BG 3 durchlässig, d. h., es fließt ein Strom /₄. Dieser Strom z₄ verursacht am Widerstand R 32 einen Spannungsabfall und damit ein

Absinken des Potentials an der Basis des Transistors Γ 7. Der Transistor Γ 7 wird dadurch gesperrt und damit der Transistor 78 in bekannter Weise durchlässig; es fließt ein Kollektorstrom, der das Relais R zum Ansprechen bringt und dadurch das Parallelschaltkommando auslöst.

Da die Spannungen an den Eingängen der Gleichrichterschaltung nur dann die bezogenen Werte »0« aufweisen, wenn das Amplitudenverhältnis sowie die

ίο Phasen- und die Frequenzdifferenz der Spannungen des Wechselstromnetzes und des parallel zu schaltenden Generators vorgegebene Werte einhalten, ist gewährleistet, daß nur dann einParallelschaltkommando erfolgt, wenn sämtliche der aufgezählten Bedingungen erfüllt sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen bzw. Zuschalten von Generatoren an in Betrieb befindliehe Wechselstromnetze, bei der die Spannungen der parallel zu schaltenden Wechselstromnetze hinsichtlich ihrer Phasenlage in einer Phasenvergleicheinrichtung und hinsichtlich ihrer Amplitude in einer. Amplitudenvergleicheinrichtung verglichen werden und bei der eine von der Amplitudenvergleicheinrichtung sowie von einer die Eigenzeit des Kommandosahalters berücksichti-" genden Zeitvorgabeeinrichtung und einer Schlupfbegrenzungsschaltung beeinflußte, mit einer logisehen Schaltung versehene Verriegelungseinrichtung zur Abgabe eines Parallelschaltkommandos veranlaßt wird, wenn, das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und die Frequenzdifferenz der Spannungen vorgegebene Werte einhalten, d a - ao durch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleicheinrichtung (P) mindestens zwei Trigger (Fig. 2; TpI, TpI) und ein mit diesen über ein Kopplungsglied (K) in Reihe geschaltetes Filter (Fp) in einer derartigen Zuordnung aufweist, daß am Ausgang des Koppelgliedes (K) Rechteck-Spannungsimpulse auftreten, deren Höhe einer Hilfsgleichspannung und deren Breite dem jeweiligen Phasenunterschied zwischen den beiden Netzspannungen (U 1, Ul) entspricht, und daß das Filter (Fp) aus den Rechteck-Spannungsimpulsen durch Mittelwertbildung eine Dreieckspannung (F i g. 8) erzeugt, deren jeweiliger Betrag dem jeweiligen Phasenunterschied entspricht, und daß die Amplitudenvergleicheinrichtung (A) je einen Brückengleichrichter (Fig. 12; BGl, BG 2), je ein ihm nachgeschaltetes Filter (FaI, Fa 2) und den Filtern nachgeschaltete, jeweils mit beiden Filtern über Widerstände (R 19, z. B. R25; Ä24, z. B. R26) verbundene Trigger (Fig. 12; Tal, Tal) derart enthält, daß der eine Trigger (Tal) bei gegenüber der ersten maximal zulässigen Netzspannung (U 1) zu großer Amplitude der zweiten Netzspannung (U2) ein Sperrsignal und der zweiten Trigger (Γα 2) bei gegenüber der ersten minimal zulässigen Netzspannung größerer Amplitude der zweiten Netzspannung ein Freigabesignal an die Verriegelungseinrichtung (V) abgibt, daß an die Phasenvergleicheinrichtung (P) eine Schaltungseinrichtung (Fig. 10; 5), bestehend aus der Schlupfbegrenzungsschaltung (Fig. 10; Sch) und der parallel dazu angeordneten Zeitvorgabeeinrichrung (Z), angeschlossen ist, deren Sohlupfbegrenzungsschaltung mit einem Trigger (Tsch) ausgerüstet ist, der ein Sperrsignal abgibt, falls eine dem Schlupf proportionale Spannung (Fig. 10; k ■ Up') zu groß ist, und deren Zeitvorgabeeinrichtung (Z) das die Eigenzeit des Kommandoschalters berücksichtigende Freigabesignal über einen zugehörigen Trigger (Tz) an die Verriegelungseinrichtung (F) liefert, und daß die das Parallelschaltkommando abgebende Verriegelungseinrichtung (F) eine durch die einzelnen Freigabesignale angesteuerte Gleichrichterschaltung (Fig. 14; Gsch) enthält, die eine Transistorschaltung (Fig. 14; Tv) zur Betätigung des Parallelschaltgliedes (R) ansteuert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Phasenvergleicheinrichtung (F i g. 3; P) zwei symmetrische Trigger (Tpsl, Tpsl) über das Kopplungsglied (K) mit einem unsymmetrischen Filter (Fp) in Reihe geschaltet sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Amplitudenvergleicheinrichtung (Fig. 12; A) den Brückengleichrichter (BGl, BG 2) je ein symmetrisches Filter (FaI, Fa2) nachgeschaltet ist, daß der eine Ausgang eines jeden symmetrischen Filters (FaI, Fa2) über einen festen Widerstand (R 19, R24) mit dem Eingang (Tal: 50-51, Γα2: 52-53) je-: weils eines unsymmetrischen Triggers (Γαΐ, Γα 2) und der andere Ausgang (FaI: 48-49, Fa 2 : 57-58) eines jeden symmetrischen Filters (FaI, Fa 2) über umsohaltbare Widerstände (R 20 bis R 23, R 25 bis R 28) mit dem Eingang (Γα 2:52-53, Γα 1: 50-51) jeweils des anderen unsymmetrischen Triggers (Γα2, Tal) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenvergleicheinrichtung (Fig. 1; A) eine Prüfschaltung zugeordnet ist, die einen Trigger ent-_vhält, dessen Ausgangsspannung als Freigabe- ** signal auf die Verriegelungseinrichtung (V) wirkt, wenn die Amplitude der einen Spannung (Ul) eine vorgegebene, minimale Amplitude überschreitet.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Logikschaltung ausgebildete Kopplungsglied (Fig. 5; K) der Phasenvergleicheinrichtung (F i g. 3; P) eine Gleichrichter-Steueranordnung (G) und einen Transistor (T 3) enthält, dessen Basis (B) durch die Gleichrichter-Steueranordnung (G) derart an die Ausgänge (27', 28', 30', 31') der beiden symmetrischen Trigger (Fig. 3; Tpsl, Tps2) angeschlossen ist, daß nur bei unterschiedlichen Potentialen an jeweils einander entsprechenden (27', 30' und 28', 31') Ausgängen der beiden symmetrischen Trigger (F ig. 3; Tpsl, Tpsl) an der Kollektor-Emitter-Strecke (34, 35) des Transistors (Γ3) die Rechteck-Spannungsimpulse (Ur S) auftreten.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils einander entsprechende Ausgänge (Fig. 5; 27' bis 30' und 28' bis 31') der beiden symmetrischen Trigger F i g. 3; Tps 1, Tps 2) der Phasenvergleicheinrichtung (Fig. 3; P) über gleichartig gepolte Gleichrichterelemente (D 5 bis D 8) der Gleichrichter-Steueranordnung (G) an jeweils einen gemeinsamen Schaltungspunkt (P 2, P1) angeschlossen sind und daß die Schaltungspunkte (P 2, Pl) über weitere Gleichrichterelemente (D 4, D 3) der Gleichrichter-Steueranordnung (G) mit der Basis (B) des Transistors (Γ3) in Verbindung stehen.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Logikschaltung (F i g. 3; K) und dem Filter (Fp) der Phasenvergleicheinrichtung (P) ein Anpassungsglied (Ag) vorgesehen ist, das den Ausgangswiderstand der Logikschaltung (K) an den Eingangswiderstand des Filters (Fp) in der Weise anpaßt, daß das Filter (Fp). in jedem Schaltzustand mit dem gleichen Innenwiderstand belastet ist.

3 4

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, da- weiteren Eingänge (H', 13') der Verriegelungsdurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsglied einrichtung (F) die Ausgänge (Fig. 10; 11-12, (Fig. 9; Ag) aus einer Parallelschaltung eines 13-14) der Zeitvorgabeeinrichtung (Fig. 10; Z) Widerstandes (RIO) und eines Gleichrichter- und der Schlupfbegrenzungsschaltung (Fig. 10; elementes (D 9) besteht. 5 Sch) über je einen Kondensator (C4, C 5) ange-

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- schlossen sind, wobei die zugehörigen Diagonaldurch gekennzeichnet, daß ein Differenzierglied punkte (P 5, P 6) über je einen weiteren Konden-(Fig. 10; Cl) der Zeitvorgabeeiffirichtung (Z) sator (C6, C7) mit Masse (M) verbunden sind,
von einer Ausgangsgröße (Up') eines Impedanzwandlers (/) und ein Proportionalglied (R 14) von io

einer weiteren Ausgangsgröße (k · Up) des Impedanzwandlers (/) beeinflußt ist und daß die

Ströme des Differenziergliedes und des Propor- Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische

tionalgliedes einem gemeinsamen Schaltungspunkt Schaltungsanordnung zum Parallelschalten von

(38) zufließen, daß an den gemeinsamen Schal- 15 Wechselstromnetzen bzw. Zuschalten von Generato-

tungspunkt (38) unter Zwischenschaltung eines ren an in Betrieb befindliche Wechselstromnetze, bei

Verstärkers (Vst 1) der Trigger (Tz) der Zeitvor- der die Spannungen der parallel zu schaltenden

gabeeinrichtung angeschlossen ist, der bei negativ Wechselstromnetze hinsichtlich ihrer Phasenlage in

werdender Stromsumme im gemeinsamen Schal- einer Phasenvergleicheinrichtung und hinsichtlich

tungspunkt (38) ein Freigabesignal an die Verrie- 20 ihrer Amplitude in einer Amplitudenvergleicheinrich-

gelungseinrichtung abgibt. tung verglichen werden und bei der eine von der

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 Arnplitudenvergleicheinrichtung sowie von einer die oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupf- Eigenzeit des Kommandoschalters berücksichtigenden begrenzungsschaltung (Fig. 10; Sch) von der wei- Zeitvorgabeeinrichtung und einer Schlupfbegrenteren Ausgangsgröße (k · Up') des Impedanz- 25 zungsschaltung beeinflußte, mit einer logischen Schalwandlers (/) derart beeinflußt ist, daß sie ein Frei- tung versehene Verriegelungseinrichtung zur Abgabe gabesignal (Fig. 10; Uss) an die Verriegelungs- eines Parallelschaltkommandos veranlaßt wird, wenn einrichtung (F) abgibt, wenn der Wert der weite- das Amplitudenverhältnis sowie die Phasen- und die ren Ausgangsgröße (k · Up') des Impedanzwand- Frequenzdifferenz der Spannungen vorgegebene lers (/) den für den Schlupf vorgegebenen, maxi- 30 Werte einhalten.

mal zulässigen Wert nicht überschreitet. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 Art (französische Patentschrift 1 398 760) sind nicht oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine an sich nur die Amplitudenvergleicheinrichtung und die bekannte Winkel-Zeit-Kontrolle vorgesehen ist, Phasenvergleicheinrichtung jeweils über Wandler an die, von der Ausgangsgröße (Fig. 10; Up') des 35 die parallel zu schaltenden Wechselstromnetze ange-Impedanzwandlers (J) gesteuert, beim Unter- sohlossen, sondern auch die Zeitvorgabeeinrichtung schreiten eines vorgegebenen Bezugswertes dieser und die Schlupfbegrenzungsschaltung; der Aufwand Ausgangsgröße (Up') ein Zeitwerk anläßt und für die Zuführung der Meßgrößen zu den einzelnen dann ein weiteres Freigabesignal an die Verriege- Einrichtungen ist daher verhältnismäßig hoch, lungseinrichtung (F) abgibt, wenn der Augen- 40 Außerdem werden in der bekannten Schaltungsanordblickswert der Ausgangsgröße (Up') des Impe- nung mehrere Schwebungsspannungen gebildet und danzwandlers (/) nach einer durch den Ablauf verarbeitet, was einen entsprechenden Schaltungsdes Zeitwerkes vorgegebenen Zeitdauer einen vor- aufwand erfordert.

bestimmten Bezugswert nicht überschreitet. · Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 45 Vereinfachung des Sohaltungsaufbaues ohne Verwendurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter- dung von Schwebungsspannungen eine neuartige, schaltung (Fig. 14; Gsch) der Verriegelungsein- besonders zuverlässig und genau arbeitende Schalrichtung (F) aus mehreren mit ihren p-Anschlüs- tungsanordnung zum Parallelschalten von Wechselsen an getrennte Eingänge (15', 17', 59, 60) der stromnetzen zu erhalten.

Verriegelungseinrichtung (F) angeschlossenen und 50 Zur Lösung dieser Aufgabe enthält bei einer Schalmit ihren η-Anschlüssen untereinander verbünde- tungsanordnung der eingangs beschriebenen Art die nen Gleichrichterelementen (D 12 bis D15) und Phasenvergleicheinrichtung mindestens zwei Trigger einem Brückengleichrichter (BG 3) besteht, des- und ein mit diesen über ein Kopplungsglied in Reihe sen eines Paar von Diagonalpunkten (P 3, P4) geschaltetes Filter in einer derartigen Zuordnung, daß einerseits mit den η-Anschlüssen der Gleichrich- 55 am Ausgang des Koppelgliedes Rechteck-Spannungsterelemente (D 12 bis D15) und andererseits über impulse auftreten, deren Höhe einer Hilfsgleiohspaneinen Widerstand (R 31) mit Masse (M) verbun- nung und deren Breite dem jeweiligen Phasenunterden ist und dessen anderes Paar von Diagonal- schied zwischen den beiden Netzspannungen entpunkten(P5, P 6) an weitere Eingänge (H' 13') spricht, und daß das Filter aus den Rechteck-Spander Verriegelungseinrichtung (F) angeschlossen 60 nungsimpulsen durch Mittelwertbildung eine Dreieckist, daß die mit den p-Anschlüssen der Gleich- spannung erzeugt, deren jeweiliger Betrag dern, richterelemente (D 12 bis D15) der Gleichrichter- jeweiligen Phasenunterschied entspricht. Außerdem schaltung (Gsch) verbundenen Eingänge (15', 17', ist hierzu vorgesehen, daß die Amplitudenvergleichein-59, 60) der Verringelungseinrichtung (F) mit den richtung je" einen Brückengleichrichter, je ein ihm Triggern (Fig. 12; Tal, Tal) der Amplituden- 65 nachgeschaltetes Filter und den Filtern nachgeschal-59, 60) der Verriegelungseinrichtung (F) mit den tete, jeweils mit beiden Filtern über Widerstände Ausgängen der Prüfschaltung und der Winkel- verbundene Trigger derart enthält, daß der eine Trig-Zeit-Kontrolle verbunden sind und daß an die ger bei gegenüber der ersten maximal zulässigen