DE586982C - Parallelschalteinrichtung - Google Patents

Parallelschalteinrichtung

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DE586982C
DE586982C DES100186D DES0100186D DE586982C DE 586982 C DE586982 C DE 586982C DE S100186 D DES100186 D DE S100186D DE S0100186 D DES0100186 D DE S0100186D DE 586982 C DE586982 C DE 586982C
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DE
Germany
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voltage
relay
beat
voltages
polarized
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Expired
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DES100186D
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Oskar Schmutz
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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Siemens Schuckertwerke AG
Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/40Synchronising a generator for connection to a network or to another generator
    • H02J3/42Synchronising a generator for connection to a network or to another generator with automatic parallel connection when synchronisation is achieved

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

  • ParalleIschalteinrichtung Es sind Parallelschalteinrichtungen bekannt, bei denen . ein Kommando zum Zuschalten gegeben wird, sobald die Schwebungsspannung einen bestimmten Wert besitzt. Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß die Vorgabezeit veränderlich ist, so daß der Schalter, welcher die beiden Netze miteinander verbindet, je nach dem Schlupf bei verschiedener Lage der Spannungsvektoren der beiden Netze eingelegt wird.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine Parallelschalteinrichtung, bei der mit einfachen Mitteln eine annähernd konstante schlupfunabhängige Vorgabezeit erreicht werden kann, so daß innerhalb eines bestimmten Bereiches der Schalter stets annähernd bei derselben Phasenlage der beiden Netze geschlossen wird.
  • Gemäß der Erfindung ist der Zeitpunkt, zu dem ein Kommando zum. Zuschalten abgegeben wird, bestimmt einerseits von einer von den beiden Spannungen der parallel zu schaltenden Netze abhängigen Größe und anderseits von einer Größe, die dem Differentialquotienten der gleichgerichteten Schwebungsspannung oder einer geeigneten Kombination zweier gleichgerichteter Schwebungsspannungen nach der Zeit proportional ist.
  • Die Anordnung nach der Erfindung unterscheidet sich daher von bekannten Einrichtungen, bei denen das Kommando zum Zuschalten abhängig ist von der Differenz zweier Sekundärspannungen von Transformatoren, deren Sättigung von der Schwebungsspannung abhängig gemacht wird, und wobei die eine Spannung durch eine Kurzschlußwicklung verzögert wird. Diese letzte Spannung ist wohl von der Änderungsgeschwindigkeit der Schwebungsspannung abhängig. Sie ist aber nicht dem Differentialquotienten der Schwebungsspannung proportional. Gegenüber dieser bekannten Einrichtung bietet die Anordnung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Vorgabezeit sehr genau konstant ist.
  • Zur Ausführung der Erfindung kann man beispielsweise ein polarisiertes Relais verwenden, auf welches eine Spannung einwirkt, die gleich ist der Differenz aus einer gleichgerichteten Schwebungsspannung und dem Differentialquotienten dieser Schwebungsspannung. Man erreicht dadurch, daß stets bei einer konstanten Vorgabezeit der Kontakt des Relais umgeschaltet wird, durch den das Kommando zum Einschalten gegeben wird. Daß dem so ist, geht aus folgender Überlegung hervor: Der Effektivwert oder der durch Gleichrichtung entstehende Gleichstromwert d u einer Schwebungsspannung, die gewonnen wird durch Differenzbildung zweier Spannungen der beiden Netze, die nach dem Parallelschalten gleiche Phase besitzen, besitzt bei abnehmendem Schlupf den in Fig. z dargestellten Verlauf. Dabei ist vorausgesetzt, daß die beiden Netz- Spannungen gleich groß sind. Es ist dort in der Figur gleichzeitig eine Spannung u eingetragen, deren Kurvenform innerhalb der einzelnen Perioden untereinander ähnlich ist, deren Ordinaten aber bei demselben Phasenwinkel proportional mit dem Schlupf sind. Der Schnittpunkt der beiden Kurven gibt die gewünschte konstante schlupfunabhängige Vorgabezeit T, welche der Eigenzeit der Relais und des Ölschalters entspricht. Unter der Voraussetzung, daß der Schlupf s innerhalb einer Schlupfperiode als konstant angesehen werden kann und die beiden Netzspannungen gleich groß sind, ist innerhalb einer Schlupfperiode wobei a der Winkel zwischen den beiden Netzspannungen ist.
  • Um stets eine konstante Vorgabezeit zu erreichen, soll nun die Spannung u innerhalb einer Periode vom Phasenwinkel a abhängen, aber für die verschiedener. Perioden proportional dem Schlupf s sein. Damit wird u #r s # F (a). (2) Der Schnittpunkt der beiden Kurven erfolgt bei einem Phasenwinkel a, vor Phasengleichheit der Netzspannungen mit der Bedingung 2c = 4 u oder s # F (a,) ^- sin 2 . (3) Damit die Vorgabezeit konstant ist, muß der Vorgabewinkel ao ^' s (4) sein, wie auch in Fig. z zu erkennen ist. Es ist dann nach Gleichung (3) und (4) unter Berücksichtigung, daß diese für jeden Schlupf erfüllt sein sollen, In Fig.2 ist eine Kurve, die die Bedingung erfüllt, als Funktion von a aufgetragen.
  • Gemäß der Erfindung wird nun eine derartige Kurve gewählt, die annähernd gleich der theoretisch gefundenen Kurve F (a) # s ist, und zwar braucht die Übereinstimmung nur innerhalb eines bestimmten Bereiches zu bestehen; denn es kommt nur ein bestimmter Bereich bis zu einem Winkel amax in Frage, der durch die Olschalterzeit T, den maximalen Schlupf sm" bei dem noch geschaltet werden soll, und der Nennfrequenz f festgelegt ist, zu amax = 36o 0 Sm.. f ' T.
  • Ist beispielsweise s = o,or (111/0), f = 5o-/sec, T = o,ö sec, so wird an", = I41°. T = o,cf sec und s = z°/, sind die größten vorkommenden Werte, so daß der Winkel meist geringer ist. Stellt man nun nicht mehr die Forderung, daß bei konstanter Olschalterzeit bei genauer Phasengleichheit geschaltet werden soll, sondern läßt eine Abweichung um einen Phasenwinkel von -f- A u zu, dann kann man von der theoretischen Kurve bis zu bestimmten Grenzkurven F+ und F_ abweichen, die sich aus folgender Berechnung ergeben: An Stelle der Bedingungsgleichung (4) tritt o:o = d a - s.
  • Damit ergibt sich in entsprechender Weise wie bei Gleichung Für eine zulässige Abweichung von 5 ° sind die Grenzkurven F + und F _ in Fig. 2 dargestellt. Wie diese zeigt, ist für kleine Vorgabewinkel keine genaue Einhaltung der theoretischen Kurve notwendig. Bei größerem Vorgabewinkel wird aber die zulässige Abweichung immer geringer.
  • Gemäß der Erfindung wird die schlupfproportionale Größe, die innerhalb eines bestimmten Bereichs gleich s . FIL ist, auf elektrischem Wege unter Verwendung einer Induktivität oder Kapazität erhalten. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise die Schwebungsspannung gleichrichten und von der Schwebungsspannung T 2s eine Induktivrität oder einen Transformator speisen. Für deren Spannungen gilt dann wobei ein der Schwebungsspannung proportionaler Strom i erzwungen werden muß, was dadurch geschehen kann, daß man einen genügend großen Ohmschen Vorschaltwiderstand benutzt. An Stelle von einer Induktivität kann auch eine Kapazität in Reihe mit einem Ohmschen Widerstand verwendet werden. Durch entsprechende Wahl der Größe des Widerstandes und der Kapazität kann man erreichen, daß der Strom der Reihenschaltung gleich ist so daß am Widerstand eine Spannung abgenommen werden kann, die proportional dem Differentialquotienten der Schwebungsspannung nach der Zeit ist.
  • In Fig.3 sind die Kurven gezeichnet. Es ist 4 zs ,die gleichgerichtete Schwebungsspannung, die man erhält, wenn man die Differenz zweier Spannungen, die nach dem Parallelschatten gleiche Phase besitzen, gleichrichtet. Sie ist ein Maximum, wenn die beiden Netze in Phasenopposition sind, und ist Null oder annähernd gleich Null, wenn die beiden Netze in Phasengleichheit sind. 2a ist der Differentialquotient dieser gleichgerichteten Spannung, den man, wie erwähnt, beispielsweise an einer Drossel abnehmen kann. Die Differenz beider Spannungen kann man beispielsweise auf ein polarisiertes Relais einwirken lassen, welches also, dann, wie in der Figur durch senkrechte Gerade angedeutet, seinen Kontakt umschaltet, sobald die beiden Spannungen gleich groß sind. Durch entsprechende Wahl der beiden Spannungen kann man die Zeit T festlegen. Wie die Figur zeigt, ist innerhalb eines bestimmten Schlupfbereichs T annähernd konstant, da die Spannung u im Synchronisierbereich innerhalb der Grenzkurve F± liegt und ihre Ordinaten bei denselben Phasenwinkeln proportional mit dem Schlupf sind. Um zu erreichen, daß bei zu großem Schlupf keine Zuschaltung erfolgt, sind noch Hilfseinrichtungen erforderlich, welche die Zuschaltung sperren. Zu diesem Zweck könnte man beispielsweise ein von der Schwebungsspannung erregtes Zeitrelais verwenden, das bei Unterschreiten einer gewissen Spannung nach einer einstellbaren Zeit seinen Kontakt schließt. Die Anordnung wird dann zweckmäßig so getroffen, daß eine Parallelschaltung nur erfolgen kann, wenn das Zeitrelais vor dem Umschalten des polarisierten Relais bereits 'abgelaufen ist. Zu diesem Zweck kann man dem Zeitrelais ein Zwischenrelais zuordnen und ebenso dem polarisierten Relais, wobei beide Zwischenrelais Kontakte im Hauptschalterstromkreis beherrschen. Die Anordnung wird dann in an sich bekannter Weise so getroffen, daß das vom Zeitrelais beeinflußte Zwischenrelais so von der Stellung des anderen Relais abhängig ist, daß es nur ansprechen kann, sobald das Zeitrelais vor dem Ansprechen des polarisierten Relais abgelaufen ist, daß aber nach erfolgtem Ablauf des Zeitrelais durch einen Hilfskontakt an dessen Zwischenrelais dafür Sorge getragen ist, daß beim Ansprechen des polarisierten Relais keine Unterbrechung des Betätigungskreises eintritt.
  • An Stelle eines Spannungsrelais kann man auch die in folgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Anordnungen verwenden.
  • Besondere Vorteile gewährt die Differenz d 2i12 zweier gleichgerichteter, um 18o' verschobener Schwebungsspannungen d u1 und d u2 (vgl. Fig. q. und 5), die wiederum aus sinusförmigen Kurvenstücken besteht. Durch Differentiation von d u12 wird die Kurve erhalten, die in Fig. 6, dargestellt ist. Sind die beiden Spannungen du, und A u, gleich groß, so liegt, das Maximum um", bei a = go °. Sind die Spannungen verschieden groß, so kann man das Maximum um", beliebig in den Bereich von a = o bis a = 18o' legen, wodurch man einen Freiheitsgrad für die Wahl der Kurvenform besitzt. Bei einem Verhältnis von ergibt sich beispielsweise eine Kurve die innerhalb der Grenzkurven entsprechend einem zulässigen Fehlerwinkel von 5 ° verläuft. Sie ist in Fig.2 eingetragen. Innerhalb des zulässigen Fehlerbereiches kann dann also eine Vorgabe bis zu einem Winkel von a = 156' gegeben werden.
  • In Fig. 7 ist eine Anordnung dargestellt, wie die schlupfproportionale Spannung 2s erhalten werden kann. i und 2 sind die beiden zu synchronisierenden Netze. Durch die Spannungswandler 3 und q. wird die Summe aus zwei verketteten Spannungen der beiden Netze gebildet, in dem Spannungswandler 5 und 6 ihre Differenz. Die Summe wird einer Gleichrichteranordnung 7, die Differenz einer Gleichrichteranordnung 8 zugeführt. An dem Widerstand g entsteht eine Spannung d u2, an dem Widerstand io eine Spannung d ui. Die Differenz d 2t12 dieser beiden gleichgerichteten Spannungen speist über den Ohmschen Widerstand ii die Primärwicklung eines Transformators i2, an dessen Sekundärseite eine dem Differentialquotienten der Differenz der beiden Spannungen proportionale Spannung u abgenommen wird, unter der Voraussetzung, daß der Ohmsche Widerstand ii groß gegenüber dem Widerstand des Transformators ist. Zweckmäßig verwendet man einen Transformator mit Luftspalt, um den Einfluß der Eisensättigung zu verringern. Durch entsprechenden Anschluß des Widerstandes ix und Transformators 12 an die Widerstände g und io kann die Größe der Spannung u eingestellt werden. Diese Spannung kann beispielsweise einem Differentialrelais zugeführt werden, dessen zweite Spule von der Schw ebungsspannung erregt wird. Sobald die Schwebungsspannung geringer ist als die dem Differentialquotienten entsprechende Spannung, wird das Schaltkommando gegeben. Durch entsprechende Einrichtung muß dafür Sorge getragen werden, daß das Kommando nur gegeben werden kann, wenn der Schlupf unterhalb einer bestimmten Größe gesunken ist. An Stelle eines Ohmschen Widerstandes und eines Transformators kann man auch, wie erwähnt, die Spannung d u12 auf die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes und einer Kapazität bestimmter Größe einwirken lassen und am Widerstand die Spannung 2t abnehmen. Die zur Unterdrückung der Oberwellen erforderlichen Einrichtungen sind nicht gezeichnet.
  • Fig. 8 zeigt eine selbsttätige Schnellsynchronisiereinrichtung, bei der der Differentialquotient zweier gleichgerichteter. Schwebungsspannungen benutzt wird. Soweit die Teile mit denen der Fig.7 übereinstimmen, sind dieselben Bezugszeichen gewählt. i und 2 sind die beiden zu synchronisierenden Netze. Über die Spannungswandler 13 und 14 wird die Differenz der Dreieckspannungen gleicher Phasenleiter der Gleichrichteranordnung 8 zugeführt. Mit Hilfe der Hilfsspannungswandler 15 und 16 wird die Summe dieser beiden Spannungen der Gleichrichteranordnung 7 zugeführt. An dem Widerstand 9 entsteht dann eine Spannung, die d u2 der Fig. 4 und an dem Widerstand io eine Spannung, die d eil der Fig. 4 entspricht. Die Widerstände 17 und 18 sind aus .dem Grunde vorhanden, um den Fehlereinfluß zu verringern, der durch den stromabhängigen Widerstand der Kupferoxydgleichrichter hervorgerufen wird. Von der Differenz der Spannungen d u1 und duz wird über den Ohmschen Vorschaltwiderstand ix die Primärwicklung eines Transformators 12 erregt. An der Sekundärwicklung des Transformators wird eine Spannung et abgenommen, die proportional dem Differentialquotienten der Differenz der gleichgerichteten Schwebungsspannung ist. An einem Teil des Widerstandes io wird eine der Spannung d u1 proportionale Spannung d u1 abgenommen. Diese Spannung und die Spannung u werden dem polarisierten Relais 22 zugeführt. Um die Oberwellen zu unterdrücken, sind Induktivitäten i9 und 2o und ein Kondensator 2i vorhanden. Das polarisierte Relais besitzt zwei Kontakte 23 und 24. Über den Kontakt 23 ist die Erregung eines Hilfsrelais 25 mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden. Im Erregerkreis dieses Relais liegt ferner noch der Kontakt eines wattmetrischen Relais 26, dessen Kontaktzunge mit dem positiven Pol der Batterie verbunden ist. Das Hilfsrelais 25 besitzt zwei Kontakte 31 und 32. Der Kontakt 31 ist einerseits mit der Einschaltspule 29 des Schalters 28, anderseits mit dem Kontakt 24 verbunden. Der Kontakt 32 ist ein Selbsthaltekontakt für das Hilfsrelais. Das Relais 26 dient zur Schlupfüberwachung. Es ist ein wattmetrisches Relais, das seinen linken Kontakt schließt, wenn der Cosinus des Winkels zwischen den Spulenströmen größer als Null ist. Die Drosselspule 27 dient zur Phasendrehung und damit zur Einstellung des maximalen Vorgabewinkels. Die Abgleichung auf die Olschalterzeit erfolgt an den Widerstand io.
  • In Fig. 9 sind die einzelnen Spannungskurven nochmals aufgezeichnet. d ul ist die der gleichgerichteten Schwebungsspannung 4 u1 proportionale Spannung, die ein Minimum besitzt, wenn die beiden Netze phasengleich sind und die auf das polarisierte Relais einwirkt. u ist eine Spannung, die proportional dem Differentialquotienten nach der Zeit der Differenz der beiden gleichgerichteten Schwebungsspannungen du, und Au, ist. In dem Punkte a schneiden sich die beiden Kurven d u1 und u, und das polarisierte Relais schließt an diesem Punkt seinen linken Kontakt 24 und. gibt damit das Kommando zum Zuschalten. Ferner ist noch in der Figur der Cosinus des Winkels zwischen den beiden Spulenströmen des Relais 26 eingetragen.
  • Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Werden die Schalter im Sekundärkreis der Spannungswandler und der Schalter 30 eingeschaltet, so schaltet das Relais 22 periodisch seine Kontaktzunge um. Wird der Kontakt 23 geschlossen, so wird das Hilfsrelais 25 dann erregt, sobald das cos p-Relais seinen linken Kontakt schließt, also, wie die Fig.9 zeigt, dann, sobald der Vorgabewinkel amax unterschritten wird. Das Relais 25 spricht dann an und schließt seine Kontakte 31 und 32. Durch den Kontakt 32 hält es sich selbst. Wird jetzt der Punkt a erreicht, so schließt das polarisierte Relais seinen linken Kontakt 24 und erregt über den Kontakt 31 die Spule 29, so daß der Schalter eingeschaltet wird. Ist aber der Schlupf noch zu groß, so liegt der Schnittpunkt der Kurve u und d u1 links vom maximalen Vorgabewinkel am"", so daß, wenn der Kontakt 23 geschlossen ist, das Relais 25 nicht erregt werden kann und somit auch bei Schließen des Kontaktes 24 die Schaltspule 29 nicht erregt wird.
  • An Stelle dieses cos p-Relais könnte auch ein von der Schwebungsspannung abhängiges Relais treten, das einen Kontakt in der Zuleitung des Relais 25 erst dann schließt, sobald die Schwebungsspannung unterhalb eines bestimmten Grenzwertes sinkt.
  • Die Anordnung bietet den Vorteil, daß mit geringen Mitteln ein schlupfabhängiger Vorgabewinkel erzielt wird und daß im Übersynchronismus geschaltet werden kann, wenn man ein von der Schwebungsspannung beeinflußtes Relais zur Schlupfüberwachung verwendet. Sie bietet ferner den Vorteil, daß, auch wenn die Synchronisiereinrichtung in dem Augenblick eingeschaltet wird, wenn das Relais 22 nach links Kontakt schließen muß, eine Synchronisierung nicht erfolgen kann, da ja das Relais 25 nicht erregt ist. Voraussetzung dabei ist jedoch, daß das polarisierte Relais, wenn es nicht erregt ist, stets in der Mittelstellung steht. Man kann ihm auch eine kleine Vorspannung geben, damit es bei Nichterregung stets den Kontakt 24 geschlossen hält. Unter pölarisiertes Relais ist dabei ein Relais zu verstehen, dessen Ansprechen nicht nur von dem absoluten Wert der auf das Relais einwirkenden elektrischen Größe, sondern auch von deren Richtung abhängig ist. Als polarisierte Relais kann man beispielsweise Drehspulenrelais verwenden oder Relais, die nach der. Art der bekannten polarisierten Relais der Telegraphentechnik gebaut sind, bei denen also ein durch einen Magnet polarisierter Anker zwischen zwei Magnetspulen beweglich ist. Man kann auch Elektronenrelais verwenden, auf dessen- Gitterspannung dann die Differenz der Spannungen einwirkt und -n dessen Anodenkreis ein Relais liegt, das einen Kontakt 24 schließt, wenn d ul-u negativ und seinen Kontakt 23 schließt, wenn d u1 - u positiv' ist.
  • An Stelle von polarisierten Relais können auch Differenzrelais verwendet werden, wobei einer Spule des Relais die von den beiden Netzspannungen abhängige$Spannung und dem anderen Spulensystem die von dem Differentialquotienten abhängige Spannung zugeführt wird.
  • Um die Synchronisiereinrichtung unabhängig von der Größe der Netzspannung zu machen, kann man die Differenz zweier Schwebungsspannungen mit dem Differentialquotienten der Schwebungsspannung vergleichen. Sind nämlich die Netzspannungen verschieden groß, so geht die Schwebungsspannung nicht bis auf Null, sondern zeigt an dieser Stelle eine Ausbuchtung. Um diese Spannungsabhängigkeit zu vermeiden, kann der obenerwähnte Weg eingeschlagen werden. Was für Verhältnisse dann erhalten werden, sind an Hand der folgenden Figuren erläutert. In Fig. io ist strichliert der Effektivwert der Sclbwebungsspannung d u eingezeichnet, die ein Minimum besitzt, wenn die beiden Netzspannungen phasengleich sind. Sind die beiden Netzspannungen nicht gleich groß, so geht diese Kurve nicht bis auf Null, und die Einrichtung wird von der Spannung abhängig. Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird daher als Vergleichsspannung die Differenz zweier gleichgerichteter Scbwebungsspannungen d u1 und 4 u2 benutzt, die gegeneinander um i8o ° verschoben- sind und gegenüber der Spannung d u um -I-- bzw. - 9o °. Diese Kurve der Differenzspannung d u12 ist in Fig. ii eingetragen und zeigt, daß im Augenblick des Synchronismus die Kurve durch Null hindurchgeht, unabhängig, wie hoch die beiden Netzspannungen sind. Diese Spannung kann man mit einer Spannung, die dem Differentialquotienten dieser Differenzspannung proportional ist, vergleichen. Diese Spannung a. ist gleichfalls in die Figur eingezeichnet. An Stelle dieser beiden Schwebungsspannungen, die um 18o° verschoben sind, kann man auch andere geeignete Schwebungsspannungen benutzen, die gegeneinander phasenverschoben sind. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig. 12. x und 2 sind wieder die beiden zu synchronisierenden Netze, 28 ist der Ölschalter, 29 ist die Einschaltspule. Zur Erzeugung der Spannungen d arl und 4 u2 dienen zwei Transformatoren 43 und 44. Der Transformator 43 ist zwischen die beiden unteren Phasenleiter des Netzes i, die Primärwicklung des Transformators 44 an den oberen Phasenleiter und den Sternpunkt angeschlossen. Die auf der Sekundärseite der Spannungswandler erzeugten Spannungen stehen daher senkrecht aufeinander, wenn die beiden Netze miteinander gekoppelt sind. Jeder Spannungswandler besitzt zwei Sekundärwicklungen. Die Differenz der in den Sekundärwicklungen wirksamen Spannungen wird über die Gleichrichteranordnung 7 gleichgerichtet, die Summe über die Gleichrichteranordnung B. An den Widerständen io und 9 herrschen dann die Spannungen d ul bzw. 4 u2. Die Differenz dieser beiden Spannungen wirkt auf die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes 45 und einer Drosselspule 52. Durch Anordnung von Kondensatoren und Drosselspulen oder von Sperrketten kann man die höheren Harmonischen in diesem Kreis unterdrücken. Der Widerstand 45 wird groß gegenüber der Drosselspule 52 gewählt, so daß der Strom in diesem Stromkreis phasengleich mit der Differenzspannung A u12 ist. An der Drossel herrscht dann eine Spannung, die proportional dem Differentialquotienten dieser - Spannung ist. Die an der Drosselspule herrschende- Spannung und die an einem Teil des Widerstandes 45 herrschende Spannung wird einem polarisierten Relais 46 zugeführt. Die an dem Relais 46 herrschende Spannung u ist dann proportional mit dem Schlupf gegenüber der Spannung 4u12 verschoben. Das polarisierte Relais schaltet also seinen Kontaktarm mit schlupfproportionaler Häufigkeit und unter Berücksichtigung eines schlupfproportionalen Vorgabewinkels. Um eine Zuschaltung nur bei geringem Schlupf zu gestatten, ist ein Zeitrelais 49 vorgesehen, das, sobald der Kontakt 48 geschlossen ist, von der Gleichstromquelle erregt wird. Es schließt nach einer einstellbaren Zeit seinen Kontakt 5o, mit dessen Hilfe es sich selbst hält. Die Spule 29 ist an die Hilfsspannungsquelle über den Kontakt 47 und den Kontakt 5o angeschlossen. Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Werden die Spannungswandler 43 und 44 erregt und der Schalter 51 geschlossen, so wird beim Schließen des Kontaktes 48 das Zeitrelais 49 erregt. Ist der Schlupf zu groß, so ist die Zeit der Erregung zu kurz, so daß der Kontakt 47 geschlossen wird, bevor der Kontakt 50 geschlossen ist. Die Spule 29 kann daher nicht erregt werden. Ist aber der Schlupf so gering, daß die Zeit groß genug ist, währenddem der Kontakt 48 geschlossen ist, so wird das Zeitrelais 49 ablaufen und der Kontakt 50 geschlossen, wodurch es sich selbst hält. Wird der Kontakt 47 jetzt geschlossen, was also dann geschieht, sobald die konstante Vorgabezeit erreicht ist, so wird die Schalterspule 29 über die Kontakte 47 und 50 erregt und der Schalter 28 eingeschaltet.
  • Zweckmäßig bildet man die Anordnung so aus, daß die sekundären Nennspannungen der Spannungswandler verschieden groß sind. Man erhält dann eine vollkommene spannungsunabhängige Synchronisiereinrichtung mit schlupfproportionalem Vorgabewinkel.
  • Ist nämlich die dem Spannungswandler 43 entnommene Spannung zsl klein gegenüber der dem Spannungswandler 44 entnommenen Spannung u2, so erhält man, wie aus Fig. 13 hervorgeht, eine Spannung d u12 -d u1 -d 2c2, die angenähert gleich ist u1 # cos (1z", u2), d. b. die Spannung u12 ist nicht mehr abhängig von der Größe der Spannung zc2, sondern nur noch von u1 und dem Phasenwinkel zwischen beiden. Sie besitzt den in Fig. 14 dargestellten Verlauf und wird wieder wie in Fig. 12 dem Widerstand 45 und der Drossel 52 zugeführt.
  • Das polarisierte Relais erhält dann eine Spannung, die proportional mit dem Scblupf gegenüber der Spannung u1, verschoben ist. Den schlupfproportionalen Vorgabewinkel kann man auch durch andere Kombination aus Widerständen, Drosseln und Kondensatoren erreichen, sofern an diesen Anordnungen Spannungen abgenommen werden können, deren Phase gegenüber 'der Spannung as" proportional mit der Frequenz ist. Zu diesem Zweck sind beispielsweise, wie in Fig. =5 dargestellt, Kettenleiter verwendet, die aus Ohmschen Widerständen 55 in den Längsgliedern und Drosselspulen 53 und Olunschen Widerständen 54 in den Quergliedern bestehen. Die Widerstände 55 werden dabei groß gewählt gegenüber den Widerständen 54 und 53. An das Ende der Kette wird wieder das polarisierte Relais angeschlossen. Die Kettenleiter bieten den Vorteil, daß die Proportionalität des Phasenwinkels zwischen den Spannungen am Anfang und Ende des Kettenleiters in einem sehr großen Bereich proportional der Frequenz ist. In ähnlicher Weise können auch Kettenleiter aus Kondensatoren und Widerständen gebildet werden. Man kann auch ein Differenzrelais verwenden. Diesem wird dann einerseits die Spannung am letzten Widerstandsglied und anderseits die Spannung an der letzten Drossel zugeführt.
  • Um eine Synchronisierung zu vermeiden, wenn die beiden Netzspannungen zu ungleich sind, kann man die Synchronisierung bei zu großer Differenz der Netzspannungen sperren. Zu diesem Zweck kann man ein Spannungsdifferenzrelais verwenden, das beispielsweise als Ferrarisrelais ausgebildet ist und auf dessen Ferrarisscheibe zwei gegeneinandergeschaltete Spannungssysteme einwirken, welche von den beiden Netzspannungen gespeist werden. Ein resultierendes Drehmoment in demselben tritt bei Spannungsungleichheit auf und unterbindet bei genügender Größe derselben durch die dabei erfolgende Kontaktbetätigung das Parallelschalten.
  • An Stelle des polarisierten Relais 46 und des Zeitrelais 49 in Fig. 12 kann man auch die Anordnung so treffen, wie es in Fig. 8 beschrieben ist.
  • In den Ausführungsbeispielen war stets die Schwebungsspannung oder eine geeignete Kombination zweier Schwebungsspannungen mit dem Differentialquotienten verglichen worden. Man kann auch an Stelle der Schwebungsspannung oder der Differenz zweier Schwebungsspannungen das wattmetrische Produkt der beiden Netzspannungen mal dem Sinus ihres Winkels verwenden. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Differenzrelais vörgesehen werden, auf dessen einem System die beiden Netzspannungen einwirken, die bei gekuppelten Netzen phasengleich sind, und das ein Drehmoment hervorruft, das dem Produkt der beiden Netzspannungen mal dem Sinus des eingeschlossenen Winkels entspricht, während das andere System ein polarisiertes System ist (beispielsweise Drehspulensystem), auf das eine Spannung einwirkt, die dem Differentialquotienten der gleichgerichteten Schwebungsspannung oder eine geeignete Kombination zweier Schwebungsspannungen proportional ist. In Fig. 16 ist schematisch ein derartiges Relais dargestellt. Das obere System 6o ist ein dynamometrisches System, dessen eine Spule von der einen Netzspannung und dessen andere von der anderen Netzspannung erregt «-ird; das untere System 61 ist ein Drehspulensystem, dessen Spule von einem Strom erregt wird, der proportional dem Differentialquotienten der Schwebungsspannung oder einer geeigneten Kombination zweier gleichgerichteter Schwebungsspannungen ist. Ein gleiches Relais kann dann an Stelle der in den Figuren dargestellten polarisierten Relais treten.
  • Die durch die Gleichrichtung entstehenden Oberwellen können in bekannter Weise durch Drosseln, Kondensatoren unterdrückt werden.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE: z. Parallelschalteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitpunkt, zu dem ein Kommando zum Zuschalten abgegeben wird, bestimmt ist einerseits von einer von den beiden Spannungen der parallel zu schaltenden Netze abhängigen Größe und anderseits von einer Größe, die den Differentialquotienten der gleichgerichteten Schwebungsspannung oder einer geeigneten Kombination zweier gleichgerichteter Schwebungsspannungen nach der Zeit proportional ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als von der Netzspannung abhängige Größe die Schwebungsspannung oder das Produkt der beiden Netzspannungen mal dem Sinus des eingeschlossenen Winkels oder die Differenz zweier gleichgerichteter, vorzugsweise um 18o ° verschobener Schwebungsspannungen dient.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Reihenschaltung eines Ohmschen Widerstandes und einer Induktivität die gleichgerichtete Schwebungsspannung einwirkt und ein polarisiertes Relais an die Induktivität und einen Teil des Ohmschen Widerstandes angeschlossen ist, so daß dieses seinen Kontakt umschalfet, sobald die an dem Teil des Ohmschen Widerstandes erzeugte Schwebungsspannung gleich der an der Induktivität herrschenden Spannung ist, die den Differentialquotienten der Schwebungsspannung entspricht.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei um 18o' verscbobene Schwebungsspannungen gleichgerichtet werden und ihre Differenz auf einen Ohmschen Widerstand (45, Fig. 12) in Reihe mit einer Drossel. (52) einwirkt und das polarisierte Relais (46) an die Induktivität und einen Teil des Ohmschen Widerstandes angeschlossen ist..
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle einer Drosselspule ein Transformator (12, Fig. 8) tritt.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schwebungsspannungen verschiedene Größe besitzen und ihre Differenz auf einen Kettenleiter (Fig. 15) einwirkt, dessen Längsglieder aus Ohmschen Widerständen (55) und dessen Querglieder aus einer Reihenschaltung von Ohmschen Widerständen (54) und Induktivitäten (53) besteht, wobei an das Ende der Kette das polarisierte Relais angeschlossen ist.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle des polarisierten Relais ein Differenzrelais tritt, auf das einerseits die Spannung an einen Teil des Widerstandes, anderseits die Spannung an der Induktivität einwirkt. B.
  8. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Differenzrelais mit zwei Systemen (Fig. 16), auf dessen eines (6o) die beiden Netzspannungen einwirken, die ein Drehmoment hervorrufen, das proportional dem Produkt der beiden Spannungen mal dem Sinus des Winkels ist, während auf das andere polarisierte System (61) eine Spannung einwirkt, die dem Differentialquotienten nach der Zeit der gleichgerichteten Schwebungsspannung oder einer geeigneten Kombination zweier gleichgerichteter Schwebungsspannungen proportional ist, so daß das Relais seinen Kontakt umschaltet, sobald die Drehmomente der beiden Systeme gleich groß sind. g.
  9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierung gesperrt wird, sobald der Vorgabewinkel einen bestimmten Wert überschreitet. To.
  10. Einrichtung nach Anspruch g, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte (22, Fig. 8) oder Differenzrelais in der einen Stellung (23) ein Hilfsrelais (25) erregt, das einen Selbsthaltekontakt (32) und einen weiteren Kontakt (31) besitzt, über welchen die Einschaltspule (2g) des Hauptschalters (?.8) eingeschaltet werden kann, wenn das polarisierte Relais in seine andere Stellung (24) kommt, und daß ferner in der Zuleitung zur Erregung des Hilfsrelais ein von den beiden Netzspannungen erregtes elektrodynamisches Relais (26) oder ein von der Schwebungsspannung gespeistes Spannungsrelais liegt, welches eine Erregung des Hilfsrelais verhindert, wenn der Vorgabewinkel zu groß bzw. die Schwebungsspannung zu hoch ist.
  11. 11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das polarisierte Relais (46, Fig. 12) bzw. Differenzrelais in der einen Stellung (48) ein Zeitrelais (4g) erregt, das nach seinem Ablaufen einen Selbsthaltekontakt (50) schließt, über welchen die Einschaltspule (2g) des Schalters (28) geschlossen wird, sobald das polarisierte Relais seine andere Stellung (47) einnimmt.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialquotient der Schwebungsspannung mit Hilfe eines Kondensators gebildet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE767702C (de) * 1936-10-16 1953-03-30 Siemens App Und Maschinen G M Einrichtung zur Herstellung einer der Fehlergeschwindigkeit proportionalen Wechselspannung aus der veraenderlichen Wegfehlerwechselspannung, die in einer elektrischen UEbertragungseinrichtung entsteht
DE967516C (de) * 1936-05-26 1957-11-14 Aeg Einrichtung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen

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DE967516C (de) * 1936-05-26 1957-11-14 Aeg Einrichtung zum Parallelschalten von Wechselstromnetzen
DE767702C (de) * 1936-10-16 1953-03-30 Siemens App Und Maschinen G M Einrichtung zur Herstellung einer der Fehlergeschwindigkeit proportionalen Wechselspannung aus der veraenderlichen Wegfehlerwechselspannung, die in einer elektrischen UEbertragungseinrichtung entsteht

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