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Elektrische Synchronisiereinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf
elektrische Synclironisiereinrichtungen zur Regelung des Anschlusses einer aufzuschaltenden
Wechselstronisvnchronniaschine an den Stromkreis mit einer oder mehreren schon laufenden
Maschinen. Bevor der das Anschließen bewirkende Hauptschalter geschlossen wird,
der die Klemmen der Maschine mit dem Netz verbindet, muß die Spannung der anzuschließenden
Maschine gleich der des Netzes sein und ihre Geschwindigkeit so, daß die Maschinenfrequenz
nahe der Netzfrequenz liegt. Schließlich muß die Spannung der Maschine in Phase
mit der des Netzes sein. Die Erfindung betrifft insbesondere die Sicherung der richtigen
Phasenbeziehung, und sie verwendet ein Synchronisierrelais, das so geschaltet ist,
daß es seinen Maximalerregungsstrom erhält, wenn die Spannungen der Maschine in
Phase miteinander sind, und das sichert, daß das Schließen des Hauptschalters nur
möglich ist, wenn dieses Relais genügend erregt ist, um seine Kontakte zu beeinflussen.
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Während bekannte Synchronisiereinrichtungen für die Synchronisierung
Induktionsscheiben, Instrumente der Ferraris-Bauart und sonstige verwickelte Geräte
verwenden mußten, verwendet die Erfindung zwei einfache, lediglich ihre Anker anziehende
und loslassende: Relais. Getnäß der Erfindung wird dem Synclironisierrelais- ein
Hilfssynchronisierrelais zugeordnet, das so gestaltet ist, daß es seine Maximal-
und Minimalerregungsstöße erhält, wenn ein verhältnismäßig großer Phasenunterschied
zwischen den Spannungen des Netzes und der aufzuschaltenden Maschine besteht. Dieses
Hilfssynchronisierrelais steuert den Erregungskreis des Synclironisierrelais so,
daß es Arbeitsströme durch dieses nur für eine Richtung der Relativdrehung der beiden
Maschinen fließen läßt, Während bei den bekannten Synchronisieranlagen sich der
Synchronisierwinkel gleichmäßig nach beiden Seiten der Synchronisierlage erstreckt,
so daß die Synchronisierung auch noch eintreten kann, wenn die Synchronisierlage
bereits überschritten ist, ist durch die Anordnung gemäß der Erfindung der Synchronisierwinkel
vor die Synchronisierlage verschoben, wodurch eine genaue Synchronisierung unter
geringstem Zeitaufwand und unter Vermeidung einer Bescbä digungsefahr gesichert
ist.
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Die Erfindung kann auf mannigfache Weise praktisch verwirklicht werden.
Die Zeichnung veranschaulicht drei zweckmäßige Schaltungsanordnungen als Ausführungsbeispiele
der Erfindung, und zwar ist Abb. r ein Schaltungsschema einer Anordnung, die in
erster Linie als selbsttätige Überwachung für ein handbedientes Synchronisiersystem
bestimmt ist;
Abb. -2 und 3 sind Synchronoskopdiägrainme zu Abb.
i ; Abb. 4. ist ein Schalturigsscheina einer anderen Ausführungsform für eine selbsttätige
Überwachung in einem Handsystem; Abb. 5 und 6 sind Synchronoslzopdiagramme zu Abb.
q.; Abb. ; zeigt die Anordnung eines vollständig selbsttätigen Synchronisiersystems;
Abb. 8 und 9 sind Synchronoskopdiagramme dazu.
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Die Anordnung nach Abb. i ist in erster Linie für die Anwendung als
selbsttätige Überwachung eines handbedienten Schalters A zwischen Hauptleitern
B und C bestimmt, die an eine anzuschaltende bzw. an eine laufende Maschine angeschlossen
sind. Die anzuschaltende Maschine besitzt einen Spannungstransformator D, dessen
sekundäre Phasenwicklungen Dl, D2, D3 sternförmig geschaltet sind. Die laufende
Maschine ist gleichfalls mit einem Spannungstransformator E versehen, dessen sekundäre
Phasenwicklungen El, E2, E3 im Stern geschaltet sind. Die freien Enden der Sekundärphasenwicklungen
D2 und EZ sind geerdet. Die voreilenden Phasen Dl und El sind miteinander über einen
Widerstand F mit Mittelabzweigung verbunden, die über die Arbeitsspule eines Synchronisierrelais
G und die im unerregten Zustand offenen Kontakte Hl eines Hilfssynchronisierrelais
H geerdet ist. Die Schaltspule des Hilfssynchronisierrelais H ist unmittelbar zwischen
die voreilende Phase Dl der Transformatoi#sekundären der anzuschaltenden Maschine
und die nacheilende Phase EI der Transformatorsekundären der laufenden Maschine
gelegt. Wenn somit die Kontakte Hl des Hilfssynchronisierrelais geschlossen werden,
empfängt <las Synchronisierrelais G seinen Maximalarbeitsstrom, wenn die Spannungen
der anzuschaltenden und der laufenden Maschine in Phase miteinander sind. Es wird
infolgedessen seine beweglichen Kontakte G2 anheben, kurz bevor die Synchronisierstellung
erreicht ist, und wird sie wieder kurz nach Durchlaufen dieser Stellung losgelassen.
Das Kontaktstück G= steuert nun entweder allein (im Falle eines selbsttätigen Systems)
oder in Verbindung mit einem handbedienten Schalter J1 einen Stromkreis J (und zwar
.unmittelbar oder durch ein weiteres Relais) für die Schließspule A1 des Ausschalters
A.
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Die Betriebsweise dieser Anordnung läßt sich am besten unter Bezug
auf die Bewegung der Nadel eines Drehsynchronoskops beschreiben. Wenn im dargestellten
Falle die beiden Relais benutzt werden, um einen handbedienten Schalter zu steuern,
so würde ein solches Svnchronoskop tatsächlich vorgesehen werden, während zwar bei
einer voll selbsttätigen Anordnung ein Synchronoskop unnötig sein würde, aber doch
wegen der einfacheren Beschreibung angenommen werden soll, daß es vorhanden und
in üblicher Weise angeschlossen ist. Abb.2 und 3 sind Diagramme, die die Arbeitsfolge
während der Drehung der Synchronoskopnadel in der Langsam- bzw. in der Raschrichtung
zeigen;, die Pfeile deuten die Drehrichtung an.
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Ersichtlich sind die Anschlüsse der Arbeitsspule des Hilfssynchronisierrelais
H derart, claß die EMK an den Klemmen der Spule bei 7a Null wird, 6o° nachdem die
Nadel die Synchronisierstellung a durchlaufen hat für die Raschrichtung der Drehung
der Nadel oder 6o° vor der Synchronisierstellung im Falle der Langsamdrehung. Das
Relais H ist so eingestellt, daß es seine Kontaktbrücke Hl z. B. um 9o° nach seiner
eigenen Nullage anhebt; infolge des remanenten Magnetismus und des Unterschiedes
zwischen den Spannungen, die für Halte- und Anhubzwecke notwendig sind, wird die
Kontaktbrücke bei beispielsweise q.5° vor dieser Nullstellung abfallen. Somit fallen
für eine Raschrichtung der Drehung die Hilfssynchronisierrelaiskontakte Hl bei k1
15° hinter der Synchronisierstellung a., und sie lieben sich wieder an bei h= i
5o' hinter der Synchronisierstellung, während für die Langsamrichtung der Drehung
Abfall- und Anhebestellungen sich bei k3 io5° vor bzw. bei 1a4 30° hinter der Synchronisierstellung
a befinden. Die Anhubperiode der Kontakte ist durch Schraffur angedeutet.
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Das Synchronisierrelais G wird so eingestellt, daß es seine Kontakte
etwa .25' vor der Synchronisierstellung rz schließt. Wenn also die Synchranoskopnadel
sich in der Raschrichtung (Abb.3) dreht, so wird das Hilfssynchronisierrelais H
seine Kontakte bei h= i 5o ° hinter der Synchronisier stellung anheben und so zulassen,
daß Strom durch die Antriebsspule des Synchronisierrelais G Hießt. Bei gi, 25°
vor der Synchronisierstellung a, wird dieser Strom groß genug, um die Synchronisierrelaiskontakte
G2 anzuheben, und diese Kontakte bleiben bis hl 15° hinter der Synchronisierstellung
angehoben, wonach der Abfall der Kontakte Hl des Hilfssynchronisierrelais das Synchronisierrelais
G aberregen wird. Während dieses Zeitabschnittes, der durch Kreuzschraffur angedeutet
ist, wird der Stromkreis l vollendet, um die Schließung des Ausschalters A zu gestatten;
dieser Zeitabschnitt ist lang genug, um eine angemessene Zeit für die Handbedienung
des Schalters mittels des Handschalters J1 zu geben, aber noch kurz genug, um die
Gefahr von Beschädigungen der Anlage
infolge einer zu falscher
Zeit erfolgenden Handhabung zu verhüten. Wenn dagegen die Nadel in der Langsamrichtung
(Abb. 2) kreist, so werden die Hilf ssynchronisierrelaiskontakte I-I' bei h2 i o5
° vor der Synchronisierstellung a. abfallen und bis h.' 30° hinter dieser Stellung
offen bleiben. Während dieser Zeit wird kein Strom durch die Schaltspule des Synchronisierrelais
G fließen, und da das Synchronisierrelais seine Kontakte nur zwischen g2 und ä°
25' zu beiden Seiten der Synchronisierstellung a schließen kann, so bleibt das Relais
völlig untätig, so daß es überhaupt unmöglich ist, den Schalter -,-i zu schließen,
wenn die anzuschaltende Maschine langsamen Lauf zeigt.
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Das Svncllroitisierrelais G kann gegebenenfalls mit Luftdämpfer oder
sonstiger Verzögerungseinrichtung ausgestattet sein, um die Schließung des Ausschalters
zu verhüten, wenn die Geschwindigkeit der anzuschaltenden Maschine beträchtlich
größer ist als die der laufenden Maschine. Im allgemeinen aber wird ein solches
Zeitverzögerungswerk bei der Anordnung gemäß der Erfindung unnötig, wie im nächsten
Abschnitt gezeigt werden wird, weil in der Mehrheit der Fälle die Apparatur nur
in Tätigkeit gesetzt wird, wenn es gewünscht wird, eine vorher nicht im Betriebe
befindliche Maschine in den Stromkreis zu schalten. Wenn es aber, ohne daß ein besonderes
Verzögerungswerk an dein Synchronisierrelais vorgesehen ist, notwendig wird, eine
Maschine zuzuschalten, die schon mit größerer Geschwindigkeit läuft als die im Netz
arbeitende Maschine, so muß die _Maschinengeschwindigkeit unter Synchrongeschwindigkeit
gebracht «-erden, ehe nian die beiden Relais arbeiten läßt, oder es 'muß statt ihrer
eine andere Apparatur (z. B. ein Teil der selbsttätigen Geschwindigkeitsregeleinrichtungen,
wenn solche vorgesehen sind) arbeiten, uni zu verhüten, claß der Schalter bei den
höheren Geschwindigkeiten geschlossen wird. Für den Fall, daß in dieser Weise gewünscht
wird, eine vorher nicht arbeitende Maschine dein Stromkreis zuzuschalten, wird die
Maschine in Gang gesetzt, und die notwendigen Einstellungen werden gemacht, um zu
sichern, daß ihre Spannung bei Synchrongeschwindigkeit in genügender Annäherung
gleich der der laufenden Maschinen ist. Die Geschwindigkeit der anzuschaltenden
Maschine wird dann allmählich erhöht, wobei die Synchronoskopnadel zuerst rasch
und nachher langsamer und langsamer kreist. Da aber die :Tadel in der Langsamrichtung
(Abb. 2) kreist, bleibt das Synchronisierrelais G untätig. Die Maschinengeschwindigkeit
wächst weiter, bis die Synchrongeschwindigkeit überschritten wird, und inzwischen
kommt die Synchronoskopnadel allmählich zur Ruhe und beginnt in der entgegengesetzten
Richtung zu kreisen, nämlich in der Raschrichtung (Abb. 3). Sobald die Nadel die
Stellung g' 25° vor der Synchronisierstellung bei ihrem ersten Umgang in der Raschrichtung
erreicht, wird das Synchronisierrelais G seine Kontakte schließen und so gestatten,
daß der Schalter A durch Handhabung des Schalters Il geschlossen wird. Man sieht
also, daß bei der Anordnung gemäß der Erfindung der Schalter _%1 sich in dem bezüglich
der - Geschu indigkeitsverhältnisse günstigsten Augenblick schließen wird, ohne
daß es not--,vendig ist, das Synchronisierrelais mit einem besonderen Zeitverzögerungswerk
auszustatten.
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Nach der gegebenen Beschreibung der Anordnung der Abb. i wird die
Synchronisierung von der Raschseite aus gestattet, wird aber von der L angsamseite
aus verhütet. In gewissen Ausnahmefällen kann es wünschenswert sein, die Synchronisierung
von der Langsarnseite aus zu gestatten und von der Raschseite aus zu verhüten, und
dies kann dadurch erzielt werden, daß man das Hilfssvnchronisierrelais
1-I zwischen die voreilende Phase El der Transformatorsekundären der laufenden
Maschine und die nacheilende Phase D3 der Transformatorsekundären der zuzuschaltenden
Maschine legt. Dies wird aber selten verlangt werden, weil die Einrichtung meist
dazu benutzt wird, eine weitere Maschine in ein Netz einzuschalten, um schon überlastete
laufende Maschinen zu unterstützen, und die Verhältnisse werden in solchem Fall
verbessert, wenn man eine leicht über Synchrongang laufende Maschine zuschaltet,
weil sie Energie infolge der Verzögerung abgibt, die sie erfährt, wenn ihre Geschwindigkeit
allmählich auf Synchrongeschwindigkeit abfällt.
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Wenn die Einrichtung als selbsstätige Überwachung eines Handsynchronisiersystems
benutzt wird, kann die oben beschriebene Anordnung so abgeändert werden. daß sie
die Synchronisierung sowohl von der raschen wie v an der langsamen Seite zuläßt.
Denn abgesehen von ihrer fLuptaufgabe der Auseinanderhaltung von Rasch- und Langsains-,-nclironisierung
hat die Anordnung den weiteren Vorteil, die Erzielung eines befriedigenden Synchronisienvinkels
zu gestatten, und es kann erwünscht sein, diesen letzteren Vorteil nutzbar zu machen,
ohne daß die Beschränkung durch die Geschwindigkeitsunterscheidung auferlegt wird.
Zu diesem Zweck kann die Anordnung in der in Abb..I gezeigten Weise durch Anordnung
von zwei Hilfsrelais H und K statt nur eines abgeändert werden, deren Kontakte
H' und K1 zur Stetierung
des Relais G parallel liegen. Das
Hilfssvnchronisierrelais H ist wie in Abb. i zwischen die nacheilende Phase E° der
Transforinatorsekundären der laufenden :daschine und die voreilende Phase Dl der
entsprechenden Sekundären der anzuschaltenden Maschine gelegt, «nährend das andere
Relais K zwischen der voreilenden Phase El der @ransformatorsekundären der laufenden
und der nacheilenden Phase D3 der Transformatorsekundären der anzuschaltenden Maschine
liegt. In allen übrigen Beziehungen sind die Anordnungen identisch mit denen der
Abb. i, und sie sind auch mit den gleichen Bezugsbuchstaben bezeichnet.
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Abb. 5 und 6 sind Synchronoskopdiagramme für diese Anordnung ähnlich
den Diagrammen Abb. 2 und 3. Für die Raschrichtung (Abb.6) tritt die Folge von Vorgängen
bei jedem Umlauf der Synchronoskopnadel wie folgt ein: Bei 1z2 i5o° hinter der Synchronisierstellung
a liebt das Relais H
seine Kontakte Hl; sie bleiben geschlossen bis zum Punkt
hl, 15° hinter der Synchronisierstellung, wie durch die Schraffur angedeutet ist.
Das Relais K hebt seine Kontakte K1 bei k4 3o° hinter der Synchronisierstellung
a und läßt sie bei hl 1o5° vor der Synchronisierstellung fallen. Infolgedessen übt
es keine Einwirkung auf das Synclironisierrelais G, weil die Kontakte K1 während
der möglichen Arbeitszeit des Relais (i zwischen zwei Stellungen 25° zu beiden Seiten
der Synchronisierstellung a offen sind. Die Kontakte Hl aber werden geschlossen,
wenn die Nadel die Stellung e 25° vor der Synchronisierstellung erreicht, und das
Relais G hebt daher seine Kontakte G' an; bei 1a1, wenn die Kontakte Hl fallen,
fallen auch die Kontakte G' wieder. In ähnlicher Weise hat für die Langsainrichtung
(Abb. 5) das Relais H keine Einwirkung auf das Synclironisierrelais G, aber die
Kontakte K1 des Relais K werden zwischen den Punkten, k' und hl geschlossen, die
i5o° bzw. i50 hinter der Synchronisierstellung a liegen, die durch die Schraffur
angedeutet ist. Sie gestatten somit dem Synchronisierrelais, seine Kontakte G2 bei
g' 250 vor der Synchronisierstellung anzuheben; bei hl, wenn die Kontakte KI abfallen,
fallen auch die Korntakte G'= wieder. Somit heben sich bei jeder Drehrichtung die
Relaiskontakte G' 25° vor der Synchronisierlage a, und sie fallen 15° hinter dieser
Stellung, so daß derAusschalterA während dieses Abschnittes, der durch die Kreuzschraffur
angedeutet ist, geschlossen werden kann. Bei dieser Anordnung wird es notwendig,
das Synchronisierrelais G mit einer Verzögerungseinrichtung auszustatten, die verhütet,
daß das Relais seine Kontakte G= iri' Tätigkeit setzt, außer wenn die Synchronoskopnadel
langsam genug kreist (d. h. außer wenn die Geschwindigkeit der anzuschaltenden Maschine
genügend nahe der der laufenden Maschine liegt).
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Wie bereits gesagt, ist die Anordnung der Abb. i zwar für voll selbsttätige
Anlagen anwendbar, jedoch in erster Linie für eine selbsttätige Überwachung eines
handbedienten Systems bestimmt. Bei dieser Anordnung beginnt der Synchronisierwinkel
schon 25'
vor der Synchronisierstellung; dagegen wird ein kleinerer Winkel,
z. B. 5°, als geeigneter gefunden für eine voll selbsttätige Anordnung. -Nun zeigt
es sich praktisch schwierig. das Relais G so einzustellen, daß es einen solchen
Winkel ergibt, und deshalb hat es sich als geeigneter erwiesen, die Relais so. anzuordnen,
daß der Beginn des Synchronisierwinkels durch das Hilf ssynchronisierrelais H statt
durch das Synchronisierrelais G bestimmt wird. Zu diesem Zwecke kann das Hilfsrelais
H so angeordnet werden, daß seine Kontakte 5 ° vor dem Synchronisierpunkte fallen,
wobei ein weiterer Satz von Kontakten (die sich öffnen, wenn das Relais anspricht,
und schließen, wenn es losläßt) im Schließkreise des Schalters A vorgesehen ist
und wobei ferner das Synchronisierrelais G mit einem weiteren Satz von Kontakten
ausgestattet ist, die es nach Abfall der Hilfssynchronisierkontakte erregt halten.
In diesem Falle kann der Schalter nur dann geschlossen werden, wenn das Synchronisierrelais
seine Kontakte angehoben und das Hilfssynchronisierrelais seine Kontakte fallen
gelassen hat, und wie bei Abb. i bleibt das Synchronisierrelais untätig für die
Langsamrichtung. Die notwendige Justierung des Hilfssynchronisierrelais für diesen
Zweck kann durch Veränderung seiner Einstellung (setting) erfolgen. Gewöhnlich aber
ist es vorzuziehen, die Nullage des Relais an Stelle oder außer der Einstellung
zu verändern. Das kann dadurch erzielt werden, daß man einen Ohmschen Widerstand
parallel zur voreilenden oder nacheilenden Phase der Spannungstransformatorsekundären
der laufenden Maschine legt, wobei das Hilfssynchronisierrelais zwischen einen mittleren
Punkt dieses Widerstandes und die voreilende Phase der Spannungstransformatorsekundären
der zuzuschaltenden Maschine geschaltet wird. Auf diese Weise wird die Nullage dieses
Relais weniger als 6o° von der Synchronisierstellung uni ein Maß entfernt sein,
das von der Stellung des Abzweigpunktes an- dem Widerstand abhängt. Erfolgt die
Abzweigung in der Mitte des Widerstandes, so ist die Nulllage des Relais 30° von
der Synchronisierstellung entfernt, und das Relais kann dann
so
eingestellt werden, daß seine Kontakte sich z50° nach der Synchronisierstellung
für die Raschrichtung anheben und 5° danach fallen. Eine solche Anordnung ist in
Abb. 7 wiedergegeben.
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Die Synchronisieranordnung nach der Erfindung kann für jede beliebig
geeignete Geschwindigkeitsregelung der zuzuschaltenden Maschine verwendet werden.
Nach Abb. 7 ist sie im Zusammenhang mit einer Geschwindigkeitsregelanordnung wiedergegeben,
die den Gegenstand .eines anderen Patentes der Erfinderin bildet und bei der ein
Geschwindigkeitsrelais beim Ansprechen die Drehrichtung eines Hilfsmotors umkehrt,
der auf die Geschwindigkeit der anzuschaltenden Maschine wirkt. Das Arbeiten des
Geschwindigkeitsregelrelais wird nach Maßgabe der relativen Drehrichtung von zuzuschaltender
und laufenden Maschinen gesteuert.
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Die im nachfolgenden beschriebene Synchrcnisiereinrichtung gemäß der
Abb.7 ist einer Anzahl (die Zeichnung zeigt zwei) von synchronen Dreiphasengeneratoren
L gemeinsam, deren jeder Energie über einen Schalter L1 auf einen gemeinsamen Nutzkreis
L2 liefert. Die Einrichtung steuert das Schließen des entsprechenden Schalters L1,
wenn eine weitere Maschine L in Dienst zu stellen ist. Es wird angenommen, daß die
rechte Maschine L schon läuft, während die linke Maschine I_ anzuschalten ist.
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Jede Maschine L besitzt einen Spannungstransformator M, dessen Sekundärphasenwicklungen
:1T1, 11T2, M" im Stern geschaltet sind. Das freie Ende der einen Sekundärphasenwicklung
M2 ist geerdet, und die freien Enden der anderen Wicklungen 311, 1113 führen
zu Buchsen, in die Synchronisier- und Schienenstecker N, NI- eingeführt werden können.
Wenn eine Zusatzmaschine auf Synchrongang zu bringen ist, so werden die Synchronisierstecker
N der zuzuschaltenden Maschine in ihre Buchsen eingesteckt und ebenso die Satmnelschienenstecker
NI der bereits laufenden Maschinen. Auf diese Weise wird die nacheilende Phase 1113
jeder Sekundären durch einen Schienenstecker N1 an eine Schiene 03 für die nacheilende
Phase gelegt, und die voreilende Phase N71 wird entweder durch den Stecker NI mit
einer Voreilphasenschiene 01 oder mittels eines Synchronisiersteckers N finit
einer Synchronisierschiene 0 verbunden. Die drei Schienen 0, 0l, 03 führen
zu einer Synchronisiereinrichtung, und zwar werden die Schienen 0l, 03 über im unerregten
Zustand offene Kontakte P1, P2 eines Niederspannungsrelais geführt, dessen Spule
P mit der einen Seite an Erde und mit der anderen Seite an der Synchronisierschiene
0 liegt. Somit kann das Niederspannungsrelais P nur erregt Werden, wenn ein Synchronisierstecker
N gesteckt worden ist, und bis zum Ansprechen dieses Relais sind die Schienen der
voreilenden bzw. nacheilenden Phase 01, 03 von der Synchronisiervorrichtung
abgetrennt: Das Relais P steuert auch Kontakte P3, P4 für die Zufuhr von Erregungsstrom
von einer Hilfsgleichstromquelle Q zu bestimmten, zur Synchrönisiere:inrichtung
gehörigen Relais.
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Ein Widerstand R1 mit Mittelabzweigung ist zwischen die Synchronisierschiene
0 und die Voreilphasenschiene 01 geschaltet und somit auch zwischen die Phase
1V 1 der Transformatorsekundären der zuzuschaltenden und der laufenden Maschinen.
Der Abzweigpunkt ist mit einer Seite eines Synchronisierrelais R verbunden, dessen
andere Seite über im unerregten Zustand offene Kontakte SZ eines Hilf ssynchronisierrelais
S an Erde liegt. Das Hilf ssynchronisierrelais S ist an einer Seite mit der Synchronisierschiene
0 verbunden und an der anderen Seite mit der Mittelpunktsabzweigung eines Widerstandes
S1 zwischen den beiden Phasenschienen 011 und Wenn also die Kontakte SZ des Hilfssynchronisierrelais
S geschlossen sind, so erhält das -Synchronisierrelais R seinen Maximalerregungsstrom,
sofern die Spannungen, die die zuzuschaltende und laufende Maschine erzeugen, miteinander
in Phase sind. Das Relais R kann aber seine Kontakte nur anziehen, wenn das Hilfssynchronisierrelais
S schon erregt wurde. Spricht es aber an, so stellt es sich an Kontakten R2 sogleich
einen Haltestromkreis her, so daß seine Aberregung unabhängig von dem Abfall der
Hilfssvnchronisierrelaiskontal:te ist.
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r Außer den beiden Synchronisierrelais R und S enthält die Synchronisiereinrichtung
auch ein Verzögerungsrelais T, das den Schließkreis für den Schalter der anzuschaltenden
Maschine beherrscht, ferner ein Unterbrecherrelais U und zwei Geschwindigkeitssteuerkontaktvorrichtungen
h, P1, die sämtlich von den Kontakten P3, P4 des Niederspannungsrelais aus von der
Hilfsgleichstromquelle Q erregt werden.
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Der Erregungskreis für das Verzögerungsrelais T ist über einen Widerstand
T1 und die im unerregten Zustand offenen Kontakte R3 und S3 am Synchronisier- bzw.
Hilfssynchronisierrelais geführt. Wenn beide Synchronisierrelais R und S erregt
sind, so beginnt also das Verzögerungsrelais T seine Kontakte anzuziehen. Das Relais
T schließt dabei einen eigenen Haltekreis an Kontakten T2, um es unabhängig von
den Hilf ssynchronisierrelais S zu machen, sobald die Anzugbewegung vollendet ist.
Das Relais bleibt jedoch noch abhängig vom Synchronisierrelais R,
und
seine Kontakte fallen sofort ab, wenn die Synchronisierrelaiskontakte R3 geöffnet
werden.
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Das Unterbrecherrelais U, das gleichfalls mit Verzögerungseinrichtungen
für den Anzug, aber nicht für den Abfall versehen ist, wird über im unerregten Zustand
geschlossene Kontakte S4 am Hilf ssynchronisierrelais S erregt. Wenn das Unterbrecherrelais
U seinen Ankeranzug vollendet, so veranlaßt es einen Kurzschluß der Arbeitsspule
des VerzÖgerungsrelais T über Kontakte Ui und zugleich eine Unterbrechung des Stromkreises
zu den beiden Geschwindigkeitsregelkontakteinrichtungen t', V1 am Kontakt U2. Dieser
Kreis führt über die Kontakte S4 des Hilf ssynchronisicrrelais S. Welche der Kontaktvorrichtungen
V oder V1 erregt wird, hängt von Umschaltkontakten R4 des Synchronisierrelais R
ab: die Anordnung ist so, daß das Relais V für Geschwindigkeitssteigerung erregt
ist, wenn das Synchronisierrelais R aberregt ist, und daß das Relais 'f'1 für die
Geschwindigkeitssenkung dann erregt ist, wenn das Synclironisierrelais R erregt
ist. Die beiden geschwindigkeitssteuernden Kontaktvorrichtungen V und V1 wirken
auf die Richtung des Erregungsstromes, der von der Gleichstromquelle 0 aus zu Schienen
W1, W2 geführt wird. An diese ist durch Stecker W3, die zugleich mit den Synchronisiersteckern
N gestöpselt werden, ein Hilfsmotor W angeschlossen, der nach Maßgabe seiner Drehrichtung
beschleunigend oder verzögernd auf die Geschwindigkeit der anzuschaltenden Maschine
wirkt, beispielsweise durch Steuerung des Reglers zu einer Dampfturbine, die die
betreffende Maschine antreibt.
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Die Schließspulen X der Schalter L1 werden von der Gleichstromquelle
O aus über den Synchronisierstecker N und eine Schalterschließschiene X1 in Abhängigkeit
von den Kontakten T- am Verzögerungsrelais T und den Kontakten S'
des Hilfssynchronisierrelais S erregt.
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Abb. 8 und 9 sind Synchronoskopdiagramine für die Langsam- bzw. Raschrichtung,
und die Wirkungsweise der Anordnung soll an Hand dieser Diagramme beschrieben werden,
obgleich bei der wirklichen Ausführung einer voll selbsttätigen Anlage ein Drehsynchronoskop
unnötig sein würde.
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Wünscht man eine Maschine einer oder mehreren schon laufenden Maschinen
zuzuschalten, so «erden die entsprechenden Synchronisier- und Sammelschienenstecker
N und Al auf ihre Buchsen gestöpselt (der Stecker N für die linke zuzuschaltende
und der Stecker N1 für die rechte schon laufende Maschine sind dann in der Kontaktlage),
und das Niederspannungsrelais P schließt dann seine Arbeitskontakte und führt den
notwendigen Erregungsstrom zu der Synchronisiereinrichtung. Die Anschlüsse des Hilfssynchronisierrelais
S sind derart, daß die an seiner Spule liegende EMK Null wird bei s (Abb. 8 und
9) 3a° hinter der Synchronisierstellung a bei Raschrichtung und 30° vor der Stellung
bei der Langsamrichtung. Das Relais S ist so eingestellt, daß es seine Kontakte
z. B. iao° nach Durchlaufen dieser Nullstellung anzieht, die 35° früher abfallen,
bevor die Nullage wieder erreicht wird. Somit wird für die Raschrichtung (Abb. 9)
der Kontakt des Hilfssynchronisierrelais bei s1 5° vor der Synchronisierlage a abfallen,
während der Anzug bei s2 i 5o0 hinter der Synchronisierlage geschieht. Für die Langsamrichtung
(Abb. 8) erfolgt der Abfall bei s3 65° vor und der Anzug bei s' 9o° hinter der Synchronisierstellung.
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Das Synchronisierrelais R ist so eingestellt. daß es seine Kontakte
5o° vor der Synchronisierlage anzieht und daß sie abfallen, wenn die Synchronisierstellung
um i 5o' überschritten ist. So heben sich bei der Raschrichtung die Hilfsrelaiskontakte
bei s2 1501
hinter der Synchronisierlage a., die Synchronisierrelaiskontakte
- bei r1 5o° vor der nächsten Synchronisierstellung a. Der Abfall der Hilfssynchronisierrelaiskontakte
erfolgt bei s1 5° vor der Synchronisierstellung und der der Synchronisierrelaiskontakte
bei s2 150' nach der Synchr onisierlage zugleich mit dem Anhub der Hilfssynchronisierrelaiskontakte.
Für die Langsamrichtung fallen die Kontakte des Hilfssynchronisierrelais bei s'
65° vor a und heben sich erst wieder bei s4 9o° hinter dieser Lage, so daß das Relais
R überhaupt nicht ansprechen kann, weil sein Erregungskreis über Kontakte S2 des
Hilfssynchronisierrelais führt, die i4 dem Zeitabschnitt zwischen r2 und r2 5o°
zu beiden Seiten der Synchronisierlage offen sind, in welchem Zeitabschnitt das
Synchronisierrelais nur ansprechen könnte. Somit bleibt für die Langsamrichtung
das Synchronisierrelais R mit abgefallenen Kontakten untätig.
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Wenn nun nach Einleitung der Svnclironisiervorgänge die Geschwindigkeit
der anzuschaltenden Maschine unter Synchrongeschwindigkeit liegt, so werden die
Hilfssynchronisierrelaiskontakte wiederholt angezogen und losgelassen. Das Synchronisierrelais
R dagegen und ebenso das Zeitverzögerungsrelais T bleiben untätig. Bei jedem Schließen
der Hilfssvnchronisierrelaiskontakte S4 wird ein Stromkreis zum Unterbrecherrelais
U und zur Kontaktv orrichtung V für die Geschwindigkeitssteigerung geschlossen.
Zunächst jedoch wird die Synchronoskopnadel so rasch laufen, daß die
Unterbrecherrelaiskontakte
U2 nicht völlig angezogen werden können. Während dieses Zeitabschnitte. fließt Strom
zum Hilfsinotor Il`' in einer Richtung, die auf Steigerung der Maschinengeschwindigkeit
wirkt, und dieser Strom wird zeitweilig durch den Anzug und den Abfall der Kontakte
S1 des Hilfssynclironisierrelais unterbrochen. An einem bestimmten Punkt der Annäherung
an die Synchrongeschwindigkeit vollenden die Unterbrecherkontakte t'2 ihren Anzug,
bevor die Hilfssvnchronisierrelaiskontakte S1 angezogen «-erden, und von dieser
Stelle an findet eine verlängerte Unterbrechung in der Zufuhr zum Erregungsstrom
des Hilfsinotors IT' statt. Dieser Zustand dauert an, bis die Synchrongeschwindigkeit
erreicht ist, worauf die Synchronoskopnadel zur Ruhe kommt und sich in entgegengesetzter
Richtung zu drehen beginnt. Während der ersten Drehung in umgekehrter Richtung werden
sich die Synchronisierrelaiskontalte heben, und infolgedessen werden sich auch die
Kontakte des Verzögerungsrelais T zu heben beginnen. Da die Geschwindigkeit der
anzuschaltenden :Maschine während dieses Zeitabschnittes praktisch gleich Synchrongeschwindigkeit
ist, so dreht sich die Nadel :ehr langsam, und die Verzögerungsrelaiskontakte haben
Zeit, ihre Anzugbewegung zu vollenden und so an den Kontakten T3 den Schließstromkreis
k 1 für den Schalter L1, der zur anzuschaltenden ':Maschine gehört, zu schließen.
Dieser Schließstromkreis führt über die geschlossenen Kontakte S4 des HilfssN-nclironisie.rrelais
S; aber das Synchronisierreiais R ])raucht diesen Kreis nicht gleichfalls zii steuern,
weil das Verzögerungsrelais T nur erregt werden kann, wenn das Synchronisierrelais
gleichfalls erregt ist. Es bleibt genügend "Zeit für die Vollendung des Schließvorganges,
weil (las Verzögerungsrelais T seinen eigenen Haltekreis an den Kontakten T2 schließt
und somit. erregt bleibt, bis es durch die Unterbrecherrelaiskontakte U1 kurzgeschlossen
ist. Auf diese Weise wird der Schließkreis für den Maschinenschalter und auch der
Zufuhrkreis für den Hilfsinotor 11' unterbrochen, wenn die anzuschaltende
Maschine richtig in den Stromkreis geschaltet worden ist.
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Für den Fall, daß die Synchronisiercorgänge eingeleitet werden, wenn
die Geschwindigkeit der anzuschaltenden Maschine größer ist als Synchrongeschwindigkeit,
so werden die Kontakte des Synchronisier- und Hilfssvnchronisierrelais wiederholt
angezogen und losgelassen, aber zunächst so rasch, daß das Verzögerungsrelais T
und das Unterbrecherrelais L' zuerst nicht genügend Zeit haben, ihre Kontakte zur
Wirkung zu ])ringen. Es kann Erregungsstrom zu den die Geschwindigkeit regelnden
Kontaktvorrichtungen V und V1 nur geleitet werden, wenn die Hilfssynchronisierkontakte
S' geschlossen sind, und da in diesen Zeitabschnitten die SynchronisierrelaiskontakteRlangezogen
werden. so wird Strom in Unterbrechungen zu der auf Geschwindigkeitsherabsetzung
arbeitenden Kontaktvorrichtung V1 geleitet, derart, (laß der Hilfsmotor bf' auf
Verminderung der Masehinengeschwinciigkeit wirkt. Nach einiger Zeit wird die Drehung
der Synchronoskopnadel langsam genug, so daß das Unterbrecher relais LT seine Kontakte
L'2 zur Wirkung bringen und so die Unterbrechungsdauer in der Zufuhr von Erregungsstrom
zum Hilfsmotor W vergrößern kann. Ist die Maschinengeschwindigkeit praktisch auf
Synchrongang vermindert, so werden sich die Verzögerungsrelaiskontakte T2 schließen
und den Arbeitsstromkreis für die Maschinenschalterschließung wie vorher vollenden;
das Unterbrecherrelais Z' wirkt dann im geeigneten Augenblick auf Unterbrechung
des Maschinenschalterschließkreises und des Speisekreises des Hilfsmotors il'.
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Wenn der Schalter L' nicht in der verfügbaren Zeit schließt, so verursacht
dieses Versagen, daß die verschiedenen Relais weiterarbeiten, wobei die Maschinengeschwindigkeit
um den Synchronlauf pendelt, derart, daß der Svnchronisierversuch wiederholt wird.
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Die besonderen Anordnungen sind nur beispielsweise beschrieben worden.
Im Rahmen der Erfindung sind mannigfache Abänderungen möglich. Beispielsweise können
bei der Anordnung nach Abb. r die Hilfssvnchronisierrelaiskontakte in Reihe mit
den Bontakten des Synchronisierrelais, statt mit dessen Arbeitsspule geschaltet
«erden.