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Elektrische Synchronisiereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
elektrische Synchronisierungseinrichtungen zur Regelung der Geschwindigkeit einer
aufzuschaltendeni dynamoelektrischen Maschine gegenüber der einer schon laufenden
Maschine. bzw. der Geschwindigkeit oder Frequenz anderer Apparate, bei der ein Hilfsmotor
je nach seiner Drehrichtung beschleunigend oder verzögernd auf die aufzuschaltende
Maschine: wirkt.
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Es ist bekannt, durch ein Geschwind'igkeitssteuerrelais einen umsteuerbaren
Motor zu beeinflussen, welcher je nach seiner Drehrichtung die Geschwindigkeit einer
antreibenden Kraftmaschine erhöht oder verringert, so daß sie um die normale Synchrongeschwindigkeit
pendelt, bis eine Parallelschalteinrichtung die Schließung des Hauptschalter herbeiführt.
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Gemäß der Erfindung wird das Umschaltrelais, dessen von einer zur
anderen Arbeitslage bewegte Kontakte die Drehrichtung des Hilfsmotors bestimmen,
so gesteuert, daß es für eine Richtung der Relativdrehung von aufzuschaltender und
schon laufender Maschine die Kontakte ständig in Arbeitslage hält, während für ,die
andere Richtung der Relativdrehung die Kontakte periodisch zur Wirkung gelangen,
so d,aß der umkehrbare Motor durch Stromstöße erregt wird, statt durch einen ständig
zufließenden Strom. Hierdurch wird es möglich, das Maß der Änderung der Maschinengeschwindigkeiit
derart zu regeln, daß eine genaue Synchronisierung ohne Zeitverlust sichergestellt
ist; bei einer ständigen Stromzufuhr zu dem umsteuerbaren Motor geht die Laufgeschwindigkeit
wiederholt am Synchronwert in einer oder der anderen Richtung vorbei, bevor die
Synchronisierung bewirkt werden kann. Will man das Maß der Geschwindigkeitsänderung
so herabsetzten, daß dieses Pendeln vermieden wird, so erfordert es lange Zeit,
die Maschine nahe an den Synchronpunkt zu bringen. Die rasch abgestuften Impulse
bringen die Maschine sehr rasch bis in die Nähe der Synchrongeschwindigkeit, und
es läßt sich dann eine Synchronisierung ohne wiederholte Schwingungen erreichen.
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Von den praktischen Ausführungsmöglichkeiten sind zwei Beispiele und
eine Abänderung des einen davon in der Zeichnung dargestellt, und: zwar ist A;bb.
i ein Schaltungsschema einer Anordnung.
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Abb.2 und 3 sind zugehörige Synchronoskopdiagramme.
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Abb. ¢ zeigt eine bevorzugte Ausführung. Abb. 5 und 6 sind Synchronoskopdiagram.me
dazu, und Abb. 7 zeigt eine Schaltung der Anordnung nach Abb. i.
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Bei der Anordnung der #b#b . b. i sind aufzuschaltende und laufende
Maschinen mit je
einem Spannungstransformator A bzw.
B versehen, deren sekundäre Phasenwicklungen Al, A2, A3 bzw. B1; B2, B3 sterngeschaltet
sind. Das freie Ende der Phasenwicklung A2 der einen Sekundären ist geerdet, das
gleiche gilt für die entsprechende Phasenwicklung BZ der anderen Sekundärer: Ein
WiderstandCl mit M.ittelpunktabzweigung ist zwischen die voreilenden Phasen Al und
B' der beiden Sekundären gelegt, und der Mittelpunkt ist mit Ende über .die Arbeitsspule
eines Synchronisierre:lais C und- über die im umerregten Zustand geöffneter Kontakte
D2 eines Hilfssynchronisierrelais D verbunden. Die Arbeitsspule des Hilfssynchronisierrelais
D ist zwischen die voreilende Phase Al der T'ransformatorsekundären der aufzuschaltenden
Maschine und den Mittelpunkt eines Widerstandes Dl gelegt, der zwischen voreilende
und nacheilende Phase B' bzw. B' der Transförmatorsekundär'en: der laufenden Maschine
geschaltet ist. Das Synchronisierrelais C hat Haltekontakte C=, so däß nach einmaliger
Erregung durch das Relais D seine Kontakte bis zur normalen Abfallage unabhängig
vom Fallen der Kontakte dies Relais D angezogen bleiben.
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Der Erregungsstrom für die. Schließspule El des Verbindungsschalters
E, durch die die äufzuschaltende Maschine an das Netz mit der laufenden Maschine
zu schalten ist, wird aus einer Hiilfsgleichstromquelle F über Kontakte C3 am Synchronisierrelais
C und Kont'akte D3 am Hilfssynchronisierreinis D entnommen, und dieser Stromkreis
wird auch durch die im umerregten Zustand offenen Kontakte G2 eines G überwacht.
Die Verzögerungseinrichtung am Relais G wirkt nur beim Ankeranzug, während der Abfall
bei Aberregung des Relais augenblicklich erfolgen kann. Das Relais G wird über einen
Widerstand GI von der Gleichstromquelle F abhängig von Kontakten C4 am Synchronis
errelais C erregt und schließt einen eigenen Haltekreis an Kontakten G3; wenn die
Kontakte also einmal vollständig angezogen worden sind, bleiben sie in angezogener
Lage unabhängig von der Bewegung der Synchronisierrelaiskontakte C4. Das Verzögerungsrelais
G dient zur Steuerung der Geschwindiigkeit .der aufzuschältenden Maschine und ist
deshalb mit einem Umsehatter G4 ausgestattet, der die Zufuhr von Erregungsstrom
zu einer auf Verzögerung wirkenden Kontaktvor:#ich: tung H und einer auf Beschleunigung
wirkenden Kontaktvorrichtung Hl regelt. Diese beiden Kontaktvorrichtungen H, H'
bestimmen die Richtung des Stromes, der von der Gleich-Stromquelle F einem Hilfsmotor
J zugeführt wird, der im einer der .bekannten Arten auf Regelung :der Geschwindigkeit
der auf zuschaltenden Maschine wirkt.; die Anordnung ist so, daß bei Erregender
geschwindigkeitsstei:gernden Kontaktvorrichtung H' der Motor I sich in solcher Richtung
dreht, daß er die Maschine beschleunig t, während er bei Erregung der Kontaktvorrichtung
Hl den Maschinenlauf verzögert.
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Um eine genügend langsame Veränderung in der Geschwindigkeit der Mäschinie
zu erzielen, ist es vorzuziehen., den Strom von der Gleichstromquelle F pausenweise
zum Hilfsmotor T zu führen, so daß die Wirkung nach und nach eintritt. Zu diesem
Zweck wird die Stromzufuhr zu den geschwindigkeitssteuernden I,Contaktvorrichtungen
H, Hl über Kontakte D4 am Hilfssynchronis@ierrel'a.is D geführt, die auch ein weiteres
Verzögerungsrelais K steuern, das Unterb:reeherrelais genannt werden möge. Das Unterbrecherrelais
K besitzt im umerregten Zustand geschlossene Kontakte KI, die mit den Hilf ssynchronisnerrelaiskontakten
D4 :bei der Regelung der Unterbrechung in der Stromzufuhr zu dien KontaktvorrIchtungen
H, Hl zusammenwirken, und es hat im umerregten Zustand geöffnete Kontakte K2, die
zusammen mit den Kontakten C5 des S.vnchronisierrelais C erforderlichenfalls die
Schaltspule des Geschzwindigkeitssteuerrelais kurzschließen.
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Nunmehr sei die Wirkung der Vorrichtung beschrieben; wobei zwecks
Vereinfachung der Beschreibung angenommen wird, daß ein umlaufendes Synchronoskop
vorgesehen und in üblicher Weise angeschlossen ist, obgleich es in Wahrheit unnötig
sein würde, bei - einer völlig selbsttätigen Anlage ein solches Synchronoskop vorzusehen.
Abb. ä und 3 sind Diagramme, die die Arbeitsfolge während einer Drehung der Synchronoskopnadel
anzeigen, und zwar bezieht sich Abb. a auf die Langsamdrehrichtung und Abb. 3 auf
die Schnellrichtung der Drehung, die durch Pfeile andeutet sind.
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Wenn die Geschwindigkeiten der beiden Maschinen weit auseinanderliegen,
wobei die aufzuschaltende Maschine entweder zu schnell oder zu langsam läuft, wird
die Nadel zunächst rasch kreisen und ,dann mit Annäherung der Geschwindigkeit der
aufzuschaltenden Maschine an Synchronlauf immer langsamer. Das Synchronis!ierrelais
C ist so angeschlossen, daß es (bei geschlossenen Kontakten D2 des Hilfssynchronisierrelais)
seinen Maxirnalerregüngsstram dann empfängt, wenn die Spannungen der beiden Maschinen
in Phase miteinander sind, d. h. j edesmal, wenn die Nadel die Synchronisierlage
a durchläuft. Das Hilfssynchronisierrelais D dagegen, - hat seine Nullage bei d
30° hinter der Synchr'oni- 1 sierlagea bei zu schneller öder 30° vor der Synchronisierlage
bei zu langsamer Drehung
der Maschine. Die Einstellung des Hilfssynchronisierrelais
D ist derart, daß es seine Kontakte 9o° hinter seiner eigenen Nullstellung anzieht
und sie .45° vor der nächsten Nullage abfallen läßt, so däß für die Schnellrichtung
(Abb. 3) die Kontakte dl 5° vor dem Synchronisierpunkt a abfallen und bei d'= i2o°
hinter dem Synchronisierpunkt angezogen werden, während für die Langsamrichtung
(Abb. 2) die Kontakte bei d3 75° vor der Synchronisierung abfallen und bei d4 6o°
nach der Synchronisierstellung angezogen werden; durch Schraffierung ist die Anzuglage
der Hilfssynchronisierrelaiskontakte angedeutet. Das Synchronisierrelais C ist so
eingestellt, daß es die Kontakte 25° vor der Synchronisierstellung a anzieht und
d.o° dahinter abfallen läßt. Da aber für die Langsamrrichtung (Abb. a) die
Kontakte D= des Hilfssynchronisierrelais für den Abschnitt von c3 bis c4 251 zu
beiden Seiten der Synchronisierstellung a. offen sind., ist es klar, daß das Synchronisierrelais
C untätig bleibt. Für die Schnellrichtung (Abb. 3) bleiben die Hilfssynchronisierrelaiskontakte
D= bis d' geschlossen, und infolgedessen wird das Synchronisierrelais C seine
Kontakte bei c' a5° vor der Synchronisierstel'lung a anziehen und wird sie
(infolge Anordnung des Haltekontaktes C2) bis zu ihrer normalen Abfallstellung e=
angezogen halten. Die Anzugszeit ist gleichfalls durch. Schraffierung angedeutet.
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Wenn man nun eine vorher nicht arbeitende Maschine aufzuschalten wünscht,
so wird diese angelassen, Lind es -,verden die notwendigen Einstellungen vorgenommen,
um sicherzustellen, daß die Spannung der Maschine bei Synchrongeschwindigkeit richtig
ist. Solange die aufzuschalten:de Maschine zu langsam likift, bleibt das Synchronisierrelais
C untätig, und das Geschwindigkeitssteuerrelais G wird infolgedessen erregt und
wird nach Ablauf seiner Verzögerungszeit die Kontakte anziehen, die infolge Anordnung
der Haltekontakte G 3 angezogen bleiben. Inzwischen zieht das Hilfssynchronisierrel,ais
D seine Kontakte wiederholt am und läßt sie los, zuerst so rasch, d'aß das Unterbreche.rrelais
K nicht vermag, seine Kontakte anzuziehen. Das gestattet die zeitweilige Zuführung
von Strom zu der beschleunigenden Kontaktvorrichtung H', die ihrerseits pausenweise
den Hilfsmotor J' in solcher Richtring erregt, daß er die Maschine beschleunigt;
die Unterbrechungszeiten (der schraffierte Teil zwischen d4 und d3 in Abb.2) bleiben
proportional den Abschnitten der Stromzufuhr des Erregungsstromes zwischen d3 und
d4 bei jeder Umdrehung der Synchronoskopnadel. Der Zustand dauert an, bis der Umlauf
der Synchronoiskopnadel langsam genug wird, um .den Unterbrecherrel.aiskontakten
K' zu gestatten, ihre Anzügbewegung in dem Abschnitt d, d4 zu vollenden. Von diesem
Augenblick an wird Erregungsstrom zum Hilfsmotor J für einen bestimmten kurzen 'Zeitabschnitt
vom Punkte d3 zugeführt, nämlich für die Zeitverzögerung des Unterbrecherrelais
K einmal für jeden Umlauf der Synchronoskopnadel. Die Unterbrechungsperioden in
der Zufuhr von Erregungsstrom wachsen und verursachen eine Ahnahme der Beschleunigung
bei Annäherung an die Synchrongeschwindigkeit. Schließlich erreicht und überschreitet
die Geschwindigkeit der aufzuschaltenden Maschine den Synchronwert, und die Synchronoskopnadel
kommt zur Ruhe und beginnt in umgekehrter Richtung zu laufen, wodurch die Vorgangsfolge
jetzt gemäß Abb. 3 eintritt. Beim Punkt c' wird bei der ersten Drehung der Nadel
in Schnellrichtung das Synchronisierrelais C seine Kontakte anziehen, und kurz danach
fallen bei d' die Hilfssynchronisierreladskontakte, wodurch der Stromkreis über
die Kontakte G', C3, D3 zur Schließspule E' desVerbindungsschalters E geschlossen
und das 1Jnterbrecherrelais K in üblicher Weise erregt wird. Der Schalter E kommt
@in Schließlage, und nach Ablauf der Verzögerungszeit wird (las Relais K seine Kontakte
anheben und dadurch bei K' die Zufuhr des Stromes zum Motor J unterbrechen und gleichzeitig
bei K' das Geschwindigkeitssteuerrelais G kurzschließen; dessen Kontakte fallen
ab und unterbrechen den Stromkreis der Schließspule E'. Die aufzuschaltende Maschine
ist nunmehr der laufenden Maschine parallel geschaltet, und solange .die Verbindung
aufrechterhalten wird, halten Synchronis.ierielais C und Unterbrecherrelais K ihre
Kontakte angehoben, während die anderen Re-Iais aberregt sind.
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Wenn .dagegen gewünscht wird, eine Maschine zu synchronisieren, die
schon mit größerer Geschwindigkeit umläuft als die im Betriebe befindliche Maschine,
so werden die Verhältnisse wie in Abb. 3 sein, und das Synchronisierrelais C sowie
das Hilfssynchronisierrelais D werden ihre Kontakte wiederholt anheben und fallen
lassen,, zuerst aber so rasch, daß weder Unterbrecherrelais K noch Gesehwindigkeitssteuerrelais
G Zeit Traben werden, ihre Kontakte anzuziehen. Die Kontaktvorrichtung H für Geschwindigkeitsherabsetzung
wird somit pausenwe!ise erregt, um den MotorJ zu veranlassen, den Maschinenlauf
zu verzögern. Die Pause in der Zufuhr von Erregungsstrom (der schraffierte Teil
von d'-dl) ist dabei proportional den Zufuhrperioden von d'-d=. Wenn die Geschwindigkeit
stark genug herabgesetzt ist, so kommt das Unterbrecherrelais K zur Wirkung und
vergrößert die Unterbrechungspause,
und es tritt wiederholt die
folgende Vorgangsfolge ein: Die Synchronislerrelaiskontakte werden 1,ei cl angezogen
und veranlassen den Abfall der Kontakte des Geschwindigke,itssteuerrelais:: die
Hilfssynchron:',_sierrelaiskontäkte fallen bei dx ab und veranlasden, daß die Unterbrecherrela
skontäkte sich zu heben beginnen; während die Geschwindigkentskontrollrelaiskontakte
während dieses Vorganges in normaler Lage sind, so d@aß Erregungsstrom zu der Kontaktvorrichtung
Il
für Geschwindigkeitsherabsetzung fließt; das Unterbrecherrelais K vollendet
seinen Anzug und bewirkt die Aberregüng der Kontaktvorrichtung H; die Synchrornisierrelaiskontakte
fallen bei c° ab und veranlassen, daß sich die Geschwindigkeitssteu errelaiskontakte
zu heben beginnen; die Hilfsrelaissynchronisierkontakte heben sich bei d° und bewirken
die Aberregüng des Unterbrecherrelais k. Somit beginnt die Vorgangsfolge von neuem.
Dies dauert so lange an, bis der Maschinenlauf allmählich genügend verzögert ist,
derart, daß das Geschwindigkeitssteuerrelais G seinen Anzug zwischen c'= -und cl
vollenden kann. Das Relais G hält nun seine Kontakte über den Punkt cl hinaus angezogen,
wo das Synehrqnisierrela s C seine Kontakte anhebt, und infolgedessen wird der Abfall
der Hilfssynchronisierrelaiskontakte bei dl den Schließkreis für den Schalter E
vollenden. Wie im Falle der langsamen Synchronisierung wird dann das Unter:brecherrelais
K zur Wirkung kornmen und bewirken, daß der Erregungsstromkreis zum Motor _T und
der Schließstromkreis zum Schalter E unterbrochen werden.
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Für den Fall, daß der Unterbrecher -mag nun die Synchronisierung von
der schnellen oder langsamen Seite aus erfolgen - sich nicht schließt, bevor sein
Schließkreis unterbrochen wird, werden die verschiedenen Relais ihre Arbeit fortsetzen.
Zunächst wird die MaschinengeEchwindigkeit unter Synchrongeschwindigkeit fallen,
und das Geschwindigkeitssteuerrela.is G wird seine Kontakte anziehen und angezogen
halten. Dann wird die Geschwindigkeit wieder in der oben beschriebenen Weise wachsen.,
und es wird ein weiterer Versuch auf Schließung des Schalters E erfolgen. Schließt
der -\Terbindungsschalter, wiederum nicht, so wird die Maschinengeschwindigkeit
um die Synchrongeschwindigkeit pendeln, und es werden wiederholte Versuche vorgenommen,
die Syneh,ronisierung zu erreichen.
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Wenngleich die beschriebene Anordnung zufriedenstcllend arbeitet,
hat sie doch gewisse Nachteile. So mußä wenn die aufzüschaltende Maschine- anfänglich
unter Synchrongeschwindigkeit läuft, das verzögernd arbeitende Geschwindigkeitssteuerrelais
G seine Kontakte anheben, bevor der Hilfsmotor I beginnt, die Maschinengeschwindigkeit
zu steigern, und während die Kontakte sich erst zu heben beginnen, wirkt der Hilfsmotor
auf noch weitere Herabsetzung der Maschinengeschwindigkeit. Auf diese Weise wird
die Zeit, die die Maschine zur Synchronisierung braucht, etwas verlängert. Wenn
andererseits die Synchronisi'ervorgänge beginnen, während die Geschwindigkeit der
aüfzl.,schaltenden Maschine etwas über Synchrongeschwindigkeit liegt, und wenn die
Spannungen - der beiden Maschinen annähernd in Phase miteinander sind, so kann die
Zeit, die für das Anheben der Kontakte des Gesahwindiigkeitsstetterrelais verfügbar
ist, gerade ausreichen, um die Vollendung des Anzuges zu gestatten und so :dem -,I#,iissclialter
zu ermöglichen; sich schön vor der richtigen Zeit zu schließen. Diese Anordnung
hat den weiteren Nachteil, daß, wenn Synchronisiervorgänge, wie es oft der Fall
ist, durch das Stecken von verschiedenen Stöpseln eingeleitet werden, sehr sorgsam
darauf geachtet werden muß; die Stöpsel in richtiger Folge zu stecken, weil es sonst
möglich ist, daß sich der Verhindüngsschalter unter keine Sicherheit bietenden Verhältnissen
schließt.
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Diese Nachtedle werden bei der Anordnung nach A:bb. d. vermieden.
Die Synchronisie-reinrichtung der Abb.4 ist einer Anzahl von Dreiphasensynchrongeneratoren
L gemeinsam; von denen zwei dargestellt sind, .die Energie über Hauptschalter LI
auf ein gemeinsames Netz L= liefern können; sie wirkt auf Schließung des entsprechenden
Hauptschalters L', wenn eine Zusatzmaschine I. in Dienst zu stellen ist. Für die
Zwecke der Beschreibung sei angenommen, daß die rechte Maschine L im Dienst und
daß die linke Maschine L aufzuschalten ist.
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Jede Maschine L besitzt einen Spannungstransformator 141, dessen Sekundärpliasenwicklungen
161i; 2l=, !1i13 sterngeschaltet sind. , Das freie Ende der einen Sekündärphasenwicklung
M=ist geerdet, und die freien: Enden der anderen Wicklungen Ml und Q13 sind mit
Buchsen verbunden, in die Synchronisier- und zli Vertindungsschienen führende Stöpsel
N, 11'i gesteckt werden können. Wenn eine Zusatzmaschine zu synchrrnisieren ist,
so werden d!ie der aufzuschaltenden Maschine zugeteilten Svnchronisierstöpsel i:V
in die entsprechenden Büchsen gesteckt und. ebenso die zu den Schienen führenden
StöpselNi der laufenden Maschinen. Auf diese Weise wird die nacheilende Phase 11#13
jeder Sekundären durch einen Stöpsel NI mit der nacheilenden Phasenschiene 03 verbunden
und die voreilende Phase 011 entweder durch einen Stöpsel NI mit einer Voreilphasenschiene
01- oder durch
einen Synchronisierstöpsel N mit einer Synchronisiersch!iene
0. Diese drei Schienen 0, 01, 03 führen zu der Synehron.isie'reinrichtung, und zwar
sind die Voreil und Nac'he ilphasenschienen 01, 03 Tiber Kontakte PI, P2 eines Niederspannungsrelais
geführt, dessen Arbeitsspule P mlit einer Seit.- an Erde und mit der anderen an
der Svnchronis!ierse'h:iene 0 liegt. Somit kann das Niederspannungsrelais P nur
erregt werden, wenn ein Sy nch:ronisierstöpsel ?@T gesteckt worden ist, und bis
dieses Relais anspricht, sind die Schienen 0', 03 von der Synchronisierein.richtung
getrennt. Das Niederspannungsrelais P schließt auch Kontakte P3, P4, die die Zufuhr
von Erregungsstrom von einer Hilfsgleichstromquelle O zu bestimmten Relais regeln,
die einen Teil der Synchronis ereinrichtung bilden.
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Ein Widerstand R1 mit Mittelpunktsabzweiu ng - i;t
- zwischen die Synchronisierschiiene, 0
und die Voreilphasens chiene
01 und demnach auch zwischen die Voreilphasen Mi der Transfo:rmatorsekundären von
aufzuschaltender und laufender Maschiene geschaltet, und der Abzweigpunkt ist mit
einer Seite eines Synchronisierrelais R verbunden, dessen andere Seite mit Erde
über im unerregten Zustand offene Kontakte S2 eines Hilfssynchronisierrelais S verbunden
ist. Dieses Hil:fssyridironisierrelais S liegt mit einer Seite an der Synchronisiersch.iene
0 und mit der anderen Seite an der Mittelpunktsabzweigung eines Widerstan-des
S1, der zwischen den Voreil- und Nacheilphasensc'hienen 01, 03 liegt. Wenn also
die Kontakte S' des Hilf ssynchronisierrel:aiis S geschlossen sind, so wird
das Synchronisierrelais R seinen Maximalerregungsstrom erhalten, sofern die Spannungen,
die durch die aufzuschaltende und im Betriebe befindlichen Maschinen erzeugt werden,
in Phase sind. Das Sync'hr onis:ierrelais R kann aber seine Kontakte nur anziehen,
wenn das Hilfssynchronisierrelais S schon angesprochen hat, aber wenn es dies tut,
so schließt es sogleich einen eigenen Haltestromkreis an Kontakten R=; so daß der
Abfall seiner Kontakte unabhängig vom Abfall der Hilfssynchronisierrelaiskontakte
S2 ist.
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Außer den beiden Svnchronisierrel,ais R und S enthält die Synchronisiereinrichtting
auch ein Zeitverzögerungsrelais T, das den Schließkreis für den Hauptschalter der
aufzuschaltenden Maschine steuert, ferner ciin Unterrbrecherrelais U und zwei geschwinicliigkeitsrea
lnde Kontaktvorrichtungen h, Tli, die sämtlich von der Gleichstromquelle 0 aus über
die Kontakte P3 und P4 des 11Tiederspannungsrelais erregt werden. Der Erregungsstrom
für das VerzögerungsrelaisT wird über einen Widerstand T1 und Kontakte R3 und S3
des Synchronisierrelais R bzw. des Hilfssynchron:isierrelais S gefiihrt. Somit beginnen
die, Kontakte des Verzögerungsrelais 7' ihre Anzugbewegung, wenn die beiden Synchron
isierrelais R und S erregt sind. Das Relais T schließt einen eigenen Haltekreis
an Kontakten T2, die es unabhängig vorn Hilfssynchronisie:rrelaia S machen, sobald
es den Ankeranzug beendet hat. Aber das Verzögerungsrelais T bleibt immer noch abhängig
vom Synchronisierrelais R, und seine Kontakte fallen augenblicklich wieder ab, sobald
die Synchronisierrelaiskontakte R3 geöffnet werden.
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Das Unterbrecherrelais U, das gleichfalls verzögerten Anzug aufweist,
jedoch nicht verzögerten Abfall, wird über im uherregten Zustand geschlossene Kontakte
S4 am Hilfssynchronisierr.elais S erregt. Wenn das Unterbrecherrelais U seinen Ankeranzug
vollendet, schließt es die Schaltspule des Verzögerungsrelais T an Kontakten Ui
kurz und unterbricht an Kontakten ZTZ einen Stromkreis zu den beiden Gesch:wndigkeits.reglungskontaktvorrichtungen
h und L'1. Dieser Kreis führt über im unerregten Zustand geschlossene Kontakte S4
am Hilfssynchronisierrelais S. Die Bestimmung, ob die Kontaktvorrichtung P oder
V1 zur Wirkung kommt, wird durch den Umschalter R4 am Synchronisierrela'is R getroffen.
Die Anordnung ist so, daß die Kontaktvorrichtung T' für die Maschinenbeschleunigung
erregt wird, wenn das Synchronisierrelais R aherregt ist, und daß die Kontaktvorrichtung
V1 für die Verzögerung erregt wird, wenn das Synchronisierrelais erregt ist. Die
beiden geschwindigkeitsregelnden Kontaktvorrichtungen V, h1 steuern die Richtung
de, Erregungsstromes, der von der Gleichstromquelle zu Schienen WI und
W = fließt, mit denen über gleichzeitig mit den Synchronisierstöpseln eingeführte
Stöpsel W3 ein Hilfsmotor W verbunden ist, der je nach seiner Drehrichtung die a.ufzuschaltende
Maschine beschleunigt oder verzögert, beispielsweise durch Beeinflussung des Reglers
einer Dampftur'bine, durch die die Maschine' angetrieben wird.
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Die Schließspulen Y der Hauptschalter I_i werden alle von der Gleichstromquelle
0 aus über einen Synchronisierstöpsel N uni eine Schalterschließschiene X1 erregt,
und zwar gesteuert von Kontakten T3 des Verzögerungsrelais T und Kontakten S4 des
Hilfss_vnchronisierrelais S.
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Abb. 5 und 6 sind Synchronoskopdiagramme für diese Anordnung für die
Langsam- und Schnellaufrichtung, und die Arbeitsfolge der Anordnung soll unter Bezug
auf sie beschr'ieben werden, wobei auch hier bemerkt sei, daß bei einer vollständig
selbsttätigen Schaltung
die Anordnung eines umlaufenden Synchronoskops
einnötig sein würde.
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Soll eine Maschine schon tätigen Maschinen zugeschaltet werden, so
werden die entsprechenden Synchronisier- und Verbindungsschienenstöpsel N und NI
in ihre Buchsen eingeführt (der Synchronisierstöpsel N an der aufzuschaltenden Maschine
links und der Schienenstöpsel N1 der laufenden Maschine rechts) ; infolgedessen
wird das Niederspannungsre1ais P seine Kontakte anziehen und die notwendigen Erregungsströme
zu der Synchronisieranordnung führen. Die Anschlüsse zum Hilfssynchronisierrelais
S sind derart, daß .die EMK an den Klemmender Spule bei Punkts (Abh. 5 und 6) Null
wird, ,und zwar 30° hinter der Synchronislerstellung a im Falle der Schnellrichtung
öder 30° vor del-Stellung im Falle der Langsamrichtung. Das Hilfssynchronisierr'elais
S ist s°o eingestellt, daß es seine Kontakte z. B. i 2o ° nach Durchlaufen dieser
Nullstellung anzieht, während die Kontakte 35° vor Wiedererreichen der Nullage abfallen.
Somit fallen für die: Schnelldrehrichtung (Abb: 6) die Hilf ssynchronisierrelaiskontakte
bei s' 5 ° vor der Synchronisierstellung ä und haben sich bei s= i50° nach der Synchronisierstellung;
für die Langsamrichtung (Abb. 5) fallen die Kontakte: bei s3 65'
-vor
der Synchronisierlage a und heben, sich :bei ;s4 pö ° danach.
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Das Hilfssynchronisierrelais S ist also eingestellt, daß es seine
Kontakte vor Erreichen der Synehronisierl2.ge anhebt; sie fällen; nachdem die Lage
um 150° überschritten ist. Somit werden für die Schnellrichtung die Hilfssyncbronisierre:laiskontakte
bei s2 15o° hinter der Synchronislerlage öffnen, die SynchronisieTrelaiskontakte
bei r1 s0° vor der nächsten Synchronisierlage a. Die Hilfssynchronisierrelaiskontal<te
fallen bei .s' 5° vor der Syncliro risierlagc, und die Synchronisnerrelaiskontakte
fallen bei s= 15o° nach der Synehronislierstellung gleichzeitig mit dem. Anztige
der Hilf ssynchronisierrelaisköntakte: Für die Langsamrichtung dagegen fallen die
Hilfssynchronisieridä.iskontakte bei s3 65° vor Synchronisierstel'lung a und lieben
sich nicht wieder, bevor s4 erreicht ist 9o° hinter dieser Stellung, so d'aß es
für das Synehronisierrelais R unmöglich ist; seine Kontakte Überhaupt zur Wirkung
zu bringen, weil sein Erregungskreis über Konta z-te S= am Hilfssynchronisierrelais
geführt ist,: die während des Zeitrahmes zwischen r2 und r3 50° zti beiden Seiten
des Punktes a offen sind, in welchem Zeitabschnitt das Synchronisierrelais zurWirkung
kommen könnte. Somit bleibt für die Langsamrichtung das Syncbronisierrelais R mit
abgefallenen Ankern untätig.
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I,Njenn nunmehr nach Beginn der Synchronisiervorgänge die Geschwindigkeit
der aufzuschaltendenMaschine unterSynchrongeschwindigkent ist, so werden die Hilfssynchronisierrelaiskontakte
wiederholt angezogen, und losgelassen, aber das Syncbronisierrelais R und infolgedessen
auch das Verzögerungsrelais T bleiben untätig. Bei jedem Abfall der Hilfssynchronisieri-elanskontakte
wird .ein Stromkleis für das Unterbrecherrelais U und auch für die beschleunigende
Kontaktvorrichtung h geschlossen. Zuerst aber kreist die Syichronoskopnade,1 so
rasch, daß die Unterhreeherrelaskontakte nicht genügend Zeit haben, ihren Anzug
zu vollenden. Während dieses Zeitabschnittes wird dem Hilfsmotor W Strom in einer
Richtung zugeführt, die auf Beschleunigung -der Maschine wirkt; dieser Strom wird
zeitweilig durch Anzug und Abfall der Hilfssynchronisierrelavskontakte S4 unterbrochen.
An einer bestimmten Stelle der Annäherung an .die Synchrongeschwindigkeit vollenden
die linterbrecherreln:iskontakte UZ ihren Anzug, bevor die Hilfssynchrönnsierrelaiskontakte
S4 angezogen werden, und von ,diesern Punkte an verursachen sie eine verlängerte
Unterbrechung in der Zufuhr von Erregungsstrom zum Hilfsmotor W. Dieser Zustand
dauert an, his die Synchronaskopnadel zur Ruhe kommt und im umgekehrten Sinne zu
kreisen beginnt. Während der ersten entgegengesetzten Drehung werden sich die Synchronisierrelaiskontakte
anheben; und infolgedessen werden auch die Kontakte des Verzögerungsrelais T sich
zu heben beginnen. Da- die -Geschwindigkeit der aufzuschaltenldeen Maschine in diesem
Zeitabschnitt praktisch gleich Synchrongeschwindigkeit ist, wird die Nadel sehr
langsam kreisen, und die Verzögerungsrelaiskontäkte werden Zeit haben, ihre _Alnzugbe:wegung
zu vollenden und somit an den Kontakten T3 den Schließkreis X1 für den Schalter
El der aufzuschaltenden Maschine herzu'stell'en. Dieser Schließkrens führt über
die-geschlossenen Kontakte S4 am Hilfssyncbronisierrelais S; das Syncllroni@s;ierrelas
R braucht diesen Kreis aber nicht zu steuern, weil das Verzögerungsrelais T nur
erregt werden kann, wenn auch das Synchronis.ierrelais erregt ist. Es steht genügend,
Zeit für die Vollendung des Schließvorgangs zur Verfügung; weil das Verzögerungsrelais
T seinen eigenen Haltekreis an Kontakten TZ herstellt und somit erregt bleibt, bis
es durch die Unterbrecherrelaiskontakte U1 kurzgeschlossien wird. Somit werden Schließkreis
für den Schalter Ll und Zufuhrkreis zum Hilfsmotor W unterbrochen, nachdem die aufzuschaltende
Maschine richtig an das Netz geschaltet worden ist.
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Sofern die Synchronisiervorgünge eingeleitet werden, wenn die aufzuschaltende
Maschine
initÜbersynchrongeschwindigkeit läuft, werden die Synchronisier-
und HilfssynchronisierreIaiskontakte Nv"iederhoilt angezogen und losgelassen, zuerst
aber so rasch, daß das Verzögerungsrelais T und das UnterbrecherreIais U zuerst
nicht genügend Zenit haben, ihre Kontakte zur Wirkung zu bringen. Den geschwindigkeitssteuernden
Kontaktvorrichtungen U, UI kann aber Erregungsstrom nur zugeführt werden, wenn die
Kontakte S4 sich in der untern Lage befinden; wenn zu dieser Zeit die Synchronisierrelaiskontakte
R4 angezogen sind, so wird Strom pausenweise zu der geschwindigkeitsherabsetzenden
Kontaktvorrichtung V1 geleitet, so daß der Hilfsmotor W auf die Verzögerung des
Maschinenlaufes wirkt. Nach einiger Zeit wird die Drehung der Synchronoskopnadel
langsam genug, um dem Unterbrecherrelais U zu gestatten, seine Kontakte Uz anzuziehen,
wodurch die Pausen in der Zufuhr von Erregungsstrom zum Hilfsmotor W anwachsen.
Wenn die Maschinengeschwindigkeit praktisch auf Synchronlauf gebracht ist, so schließen
sich die Verzögerungsrelaiskontakte T3 und .stellen wie vorher den Schließkreis
für den Hauptschalter her, wobei dann das Unterbrecherrelais U im geeigneten Augenblick
auf Unterbrechung des Schließkreises für den Hauptschalteir und des Speisekreises
für den Hilfsmotor W wirkt.
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Wenn der Ausschalter I_I nicht in der zur Verfügung stehenden Zeit
schließt, so werden die verschiedenen Relais ihre Arbeit fortsetzen, wobei die Maschinengeschwindigkeiit
um Synchrongeschwindigkeit pendelt, derart, daßwiederholte Versuche der Synchronisierung
erfolgen.
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Ersichtlich wird in beiden. beschriebenen Anordnungen das Syncbronnsierrelais
(das für eine Richtung der relativen Drehung von aufztischaltender und im Betriebe
befindlicher Maschine durch das Hilfssynch:ronisierrelais unwirksam gemacht ist)
entweder unmittelbar oder mittelbar eine Doppeltätigkeit ausüben, nämlich einerseits
bestimmen, welche der die Geschwindigkeit steitiernden Kon:taktvorrichtungen wirken
soll, und anderseits eine Verzögerungswirkung auszuführen, um die Schließung des
Ausschalters zu verhüten, bevor man nah.-- genug an die Synchrongeschwindigkeit
herangekommen ist. Bei der Anordnung nach Abb. i werden beide Tätigkeiten durch
ein getrenntes Verzögerungsrelais bewirkt, während in der Anordnung der Abb. @l
diie Geschwindigkeitssteuerarbeit vom Synchronisierrelais selbst geleistet wird,
während ein getrenntes Relais für die Verzögerungswirkung vorhanden ist. Bei einer
weiteren Ausführungsform gibt man dem SynchronisierreIais eine Verzögerung, und
es steuert selbst den Ausschalterkreis, während die Geschiwindigkeitssteuerwirkung
durch ein getrenntes, rasch arbeitendes Relais ausgeübt wird.
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Diese weitere Ausführungsform ist durch das Schaltungsschema (Abb.
j) wiedergegeben. Sie ist im allgemeinen ähnlich der Anordnung nach Abb. i, und
es sind, wo angängig, die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. So ist die Anordnung
des Hilfssynchronisierrelais D und seiner Kontakte identisch mit den entsprechenden
Teilen der A'bb. i. Das gleiche gilt für das Unterbrecherrelais: K; nur sind die
Kontake KZ nicht mehr notwendig. Auch der Erregungskreis des Synchronisierrelais
C ist wie in AGG. i. Das. Synchronnsierrelais C ist aber in dieser Anordnung mit
einer Verzögerungsvorrichtung für den Ankeranzug, jedoch nicht für den Ankerabfall
versehen, und d'aß Relais hat vier Kontaktsätze C° bis C3, von denen zwei, nämlich
C7 und Cg, am Ende des Verzögerungsabschnittes wirken, während die beiden anderen,
C4 und C°, sich sofort schließen, wenn das Relais seinen Ankeranzug beginnt. Die
früh arbeitenden Kontakte CO ersetzen die Haltekontakte C2 der Abb. i, und
die spät wirkenden Kontakte C7 ersetzen die Kontakte C' und GP der
Abt. i zur Steuerung des Hauptschalterschleßkreises. Der spät. wirkende Kontakt
C$ ersetzt die Kontakte C' und K2 der Abb. i im Kurzschluß der Arbeitsspule des
die Geschwindigkeit überwachenden Relais G, das nunmehr ein keine Verzögerung aufweisendes,
rasch arbeitendes Relais ist. Der Erregungskreis für das Relais G wird durch die
rasch arbeitenden Kontakte C' des Synchronisierrelaiis C gesteuert, und wie bei
Abb. i schließt das Relais an seinen Kontakten G3 einen Selbsthaltekreis. Die einzigen
weiteren Kontakte des Relais G sind die, für Geschwindigkeitssteuerung dienenden
Urnscha:ltkontakte G', die nunmehr umgekehrt zu den entsprechenden Kontakten G4
den- Abb. i angeordnet sind, so daß, wenn die Kontakte G' angehoben sind, Erregungsstrom
zu der auf Verzögerung wirkenden Kontaktvorrichtung H fließt, während in der abgefallenen
Lage der Kontakte G' der Strom zu der beschleunigenden Kontaktvorrichtung Hl geleitet
werden kann.
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Auf diese Weise bleiben für Langsamsynchronisierunig das Synchronisierrelais
C und damit auch das Geschwindigkeitssteuerrelais G untätig, und es wird Strom zeitweilig
der beschleunigenden Kontaktvorrichtung Hl in Ab-
hängigkeit von dien Kontakten
D4 und K1 zugeführt, bis die Synchrongeschwindigkeit überschritten ist. Während
der ersten Drehung der Synchronoskop@na:del in umgekehrter Richtung beginnen sich
die Synchronisierrelaiskontakte am Punkte cl (Abb.3) zu
heben, und
sie vollenden ihren Anzug infolge des Haltekontaktes Cl; unabhängig vom Abfall der
Hilfssynchronisierrelaiskontakte D2 bei d'. Sobald das Relais C aber anzuziehen
beginnt, 'schließen sich die Kontakte C und erregen das Geschwindigkeitssteuerrelais
G, das seinen eigenen Haltekreis bei C1 herstellt. Wenn das Synchronisierrelais
C seinen Anzug beendet, dann vollenden die Kontakte C7 bei ihrer Schließung den
Schließkreis für den Hauptschalter, und die Kontakte C$ schließen das Relais G kurz.
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Für die Synchronisierung von der Raschseite werden die Synchronislierrelailskontakte
wiederholt ihren Anhub beginnen und werden beim ersten Vorgang sogleich das Geschwindigkeitssteuerrelais
G erregen; das danach seine Kontakte G6 in einer solchen Stellung hält, däß die
Kontaktvorrichtung H für Geschwindigkeitssenkung in Pausen erregt wird. Nähert man
sich der Synchrongeschwinidigkeit, so wird die Pause zwischen c'- und c2 (Abb. 3)
groß genug werden, um dem Synchronisierrelais C Vollendung des Anzuges zu gestatten
und an den Kontakten C' den Schließkreis für den Hauptschalter herzustellen sowie
an den Kontakten C$ das Geschwindrgkeitssteuerrelais G kurzzuschließen.
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Die im einzelnen beschriebenen Schaltungsanordnungen sind nur beispielsweise
gegeben worden, und es können innerhalb des Erfindungsbereiches weitere Abänderungen
getroffen werden. So kann an Stelle der Gleichstromspeisung zum Hilfsmotor eine
Wechselsträmspeisung verwendet werden, auch kann die Steuerung des Geschwindigkeitssteuerrelais
nach Maßgabe der Richtung der relativen Drehung aufzuschaltenderund schon arbeitender
Maschinen auf andere Weise bewirkt werden, und es kann in diesem Falle die selbsttätige
Geschwindigkeitssteueranordnung gemäß der Erfindung mit anderen als den beschriebenen
Phäsenüberwachungsanordnungen verwendet werden.