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Die Erfindung betrifft ein Synchronoskop, welches Leuchtdioden als Teile in Brückenschaltun- gen zur Anzeige des Absolutwerts und des Vorzeichens des Schlupfes zweier rotierender Maschinen bzw. einer rotierenden Maschine und einer mehrphasigen Wechselspannung aufweist.
Gemäss der DE-OS 2304619 ist eine Schaltung zum Betrieb einer die Strömungsrichtung anzeigenden Leuchteinheit aus Lumineszenz - Halbleiterbauelementen bekanntgeworden, bei der eine für den Anschluss an eine Gleichspannungsquelle vorgesehene Brückenschaltung mit gleichrichtenden Lumineszenz-Halbleiterbauelementen, insbesondere Leuchtdioden und mit weiteren gleichrichtenden Bauelementen bestückt ist, wobei die Lumineszenz-Halbleiterbauelemente zueinander in einer bestimmten geometrischen Lage angeordnet sind und die Bauelemente in der Brückenschaltung so angeordnet und gepolt sind, dass bei den beiden möglichen Stromrichtungen die jeweils aufleuchtenden Lumineszenz-Halbleiterbauelemente ein voneinander unterscheidbares und die Strömungsrichtung anzeigendes Symbol bilden.
Ausserdem sind seit langem die verschiedensten Synchronisierschaltungen bekannt und auch heute noch in Verwendung. Es sei hier z. B. das vorzugsweise in Kraftwerken verwendete Synchronoskop mit einem umlaufenden Zeiger erwähnt. Am gebräuchlichsten ist aber wohl jene Synchronisierschaltung mit drei Glühlampen. Dabei werden zwei dreiphasige Wechselspannungen, wobei die eine dem Netz zugeordnet ist und die andere von einem an dieses Netz anzuschaltenden Generator stammt, bei herrschendem Synchronismus zusammengeschaltet. Ob die beiden Wechselspannungen synchron sind, erkennt man an den verloschenen oder voll aufleuchtenden Lampen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass bei Verwendung von Glühlampen die Genauigkeit dieser optischen Anzeige wesentlich verringert wird, da der Spannungsabfall an diesen Lampen relativ gross ist.
Ausserdem können mit dieser Einrichtung nur zwei elektrische Grössen synchronisiert werden.
Die Aufgabe der nachfolgenden Erfindung, die ähnlich wie das klassische Prinzip mit Glühlampen arbeitet, ist daher, ein Synchronoskop zu schaffen, welches eine elektrische mit einer nicht elektrischen Grösse bzw. einer Maschine, welche keine elektrischen Einrichtungen besitzt, synchronisiert.
Die Aufgabe wird daher erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass jede Phase der mehrphasigen Wechselspannung über je eine Diodenschaltung mit je mindestens einem optischen Anzeigeelement an einen allen Phasen gemeinsamen Schalter gelegt ist, welcher von einer von einer rotierenden Maschine erzeugten einphasigen Wechselspannung gesteuert wird. Durch die erfindungsgemässe Massnahme ist es möglich, die z. B. durch einen Näherungsinitiator erzeugte einphasige Wechselspannung höherer Frequenz mit der mehrphasigen Wechselspannung zu synchronisieren, wobei bei herrschendem Synchronismus die optischen Anzeigeelemente der Reihe nach für die verschiedenen Phasen aufleuchten.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass in den einzelnen Phasen der mehrphasigen Wechselspannung in Serie zu dem optischen Anzeigeelement, im besonderen zwischen der Wechselspannungsquelle und dem optischen Anzeigeelement, mindestens eine Diode angeordnet sein kann. Dadurch wird erreicht, dass immer nur eine Halbwelle der einzelnen Phasen der mehrphasigen Wechselspannung zu den optischen Anzeigeelementen gelangt.
Für alle Anzeigeelemente kann ein gemeinsamer von der erzeugten einphasigen Wechselspannung steuerbarer Schalter vorgesehen sein, wodurch der elektronische oder mechanische Aufwand eines mehrpoligen Schalters vermieden ist, jedoch muss die Schaltfrequenz eines einpoligen Schalters wesentlich höher sein.
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung können die einzelnen Phasen der mehrphasigen Wechselspannung an jeweils eine durch vier Dioden gebildete Gleichrichterbrücke angeschlossen sein, die weiters an einem Gleichspannungsanschiuss zwei Lampen bzw. Leuchtdioden aufweist, welche in gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordnet sind. Dies ist von Vorteil, da somit die einzelnen Phasenspannungen der mehrphasigen Wechselspannung gleichgerichtet werden und weiters ein Vor- oder Rücklauf einer der beiden Wechselspannungen optisch angezeigt wird.
Die Lampen bzw. Leuchtdioden können in gegenüberliegenden Brückenzweigen angeordnet sein, insbesondere in jenen gegenüberliegenden Brückenzweigen, die unmittelbar an einen Gleichspannungsanschluss der Brückenschaltung angeschlossen sind, wobei vorteilhaft bei einem Vor- oder Rücklauf einer der beiden Wechselspannungen immer nur eine der beiden Lampen bzw. Leucht-
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dioden, die in die einzelnen Gleichrichterbrücken geschaltet sind, aufleuchtet.
Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mehrere Gleichrichterbrücken mit jeweils zwei Lampen bzw. Leuchtdioden an den Gleichspannungsanschlüssen parallel geschaltet sein. Dadurch ist es möglich, nur einen einpoligen, von der erzeugten einphasigen Wechselspannung gesteuerten Schalter zu verwenden.
Weiters kann erfindungsgemäss die Parallelschaltung der Gleichrichterbrücken in Serie zu einem von der erzeugten einphasigen Wechselspannung gesteuerten Schalter liegen, wobei dieser Schalter erfindungsgemäss aus einem Transistor bestehen kann. Durch diese einfache Ausgestaltung wird eine lange Funktionstauglichkeit der erfindungsgemässen Anordnung gewährleistet.
Gemäss einem weiteren Erfindungsgedanken kann die Erzeugung der einphasigen Wechselspannung von einem Näherungsinitiator, der ein rotierendes Zahnrad berührungslos abtastet, erfolgen.
Dadurch ist es möglich, auch Maschinen, von denen eine keine elektrischen Einrichtungen aufweist, zu synchronisieren.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der nachstehenden Zeichnungen, in der Fig. l das Prinzipschaltbild zeigt und Fig. 2 ein detailliertes Ausführungsbeispiel des Syn- chronoskops.
Das Prinzipschaltbild in Fig. l zeigt die in einer Koinzidenzschaltung verknüpften einzelnen
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lDreiphasen-Transformators erfolgen. Danach folgt in jeder Phase eine Serienschaltung einer Diode --D1, D2 und D3-- mit einer Lampe bzw. Leuchtdiode --LR, LS und LT--, wobei jede Kathode der Dioden--D,, D"und D.,--mit der zugehörigen Lampe --LR'LS und LT-- und jede Anode mit der zugehörigen Phase des Drehstrom-Netzes verbunden ist. Die erzeugte einphasige Spannung Ux steuert synchron einen einpoligen Schalter.
Dieser hingegen ist mit den drei Phasen der mehrphasigen Wechselspannung ,Uund UT in einer Koinzidenzschaltung verknüpft, d. h., dass bei geschlossenem Schalter der Stromkreis für jede einzelne Phase UR, Us und UT geschlossen ist und weiters, dass bei einem sehr kleinen Frequenzunterschied die Lampen bzw. Leuchtdioden--L., L s und LT-- der Reihe nach voll aufleuchten.
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trennten Phasenspannungen einer mehrphasigen Wechselspannung dar. Die galvanische Trennung kann z. B. auch durch einen Dreiphasen-Transformator mit getrennten Wicklungen erfolgen.
Weiters ist an jede Phase U,, Us und UT der mehrphasigen Wechselspannung eine Gleichrichterbrücke, gebildet aus je vier Dioden-D t bis D,., D ; bis D, und D, bis D 12 -- und je zwei eingeschleiften Leuchtdioden --LD1 , LD2, LD3, LD4 und LD5 , LD6-- angeschlossen. Bei Betrachtung der Gleichrichterbrücke für die Phasenspannung UR ist zu erkennen, dass die Diode-Damit der Leuchtdiode --LD, -- und ebenso die Diode-Da-mit der Leuchtdiode-LDz-eine Serienschaltung dar-
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negativen Gleichspannungsausgang sind die Anoden der Dioden --D, und D 2 -- zusammengeschaltet deren Kathoden jeweils an den zugehörigen Wechselspannungsanschlüssen angeschlossen sind.
In gleicher Weise sind die Gleichrichterbrücken mit den eingeschleiften Leuchtdioden für die Phasenspannungen Us und UT aufgebaut, jedoch mit anderer Numerierung der einzelnen Bauelemente.
An den Gleichspannungsanschlüssen sind die drei Gleichrichterbrücken parallel geschaltet und werden über den eingeschleiften Schalttransistor --T-- zeitweilig kurzgeschlossen. Dieser Schalttransistor --T--, welcher einen npn-Transistor darstellt, ist mit seinem Kollektor an die Zusammenschaltung der positiven Gleichspannungsanschlüsse angeschlossen. Der Emitter ist ebenso wie die Zusammenschaltung der negativen Gleichspannungsanschlüsse an Masse, welche Nullpotential aufweist, gelegt. An die Basis des Transistors --T-- ist der Ausgang des Näherungsinitiators --N--, der eine Rechteckspannung liefert, angeschlossen, dessen zweiter Anschluss mit Masse verbunden ist. Mit --Z-- ist das Zahnrad, welches der Näherungsinitiator berührungslos abtastet bezeichnet.
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Erwähnenswert ist weiters noch, dass bei gleicher als auch bei unterschiedlicher Frequenz der beiden Wechselspannungsquellen immer nur eine der beiden Leuchtdioden in den Gleichrichterbrücken aufleuchtet bzw. gespeist wird.
Werden die Leuchtdioden z. B. in Form eines Kreises angeordnet, entsteht bei einem geringen Frequenzunterschied ein Umlaufen des Leuchtens. Von Vorteil ist auch die Verwendung von Leucht-
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Generator an ein Netz synchronisiert werden soll, sondern wo zwei Maschinen, wobei die eine Maschine ein an einem Netz laufender Synchronmotor ist und die zweite Maschine keine elektrischen Einrichtungen besitzt, bei Nenndrehzahl gekuppelt werden sollen. Ein wichtiger Anwendungsfall ergibt sich daher z. B. in Pumpspeicherwerken, in denen die Pumpe an den mit Nenndrehzahl laufenden Generator bzw. Motor gekuppelt werden soll. Die Pumpe wird in diesem Fall über eine Hilfseinrichtung hochgefahren und bei herrschendem Synchronismus wird eine mechanische Kupplung eingerückt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Synchronoskop, welches Leuchtdioden als Teile in Brückenschaltungen zur Anzeige des Absolutwerts und des Vorzeichens des Schlupfes zweier rotierender Maschinen bzw. einer rotierenden Maschine und einer mehrphasigen Wechselspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
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ter (T) gelegt ist, welcher von einer von einer rotierenden Maschine erzeugten einphasigen Wechselspannung Ux gesteuert wird. (Fig. l, Fig. 2).
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The invention relates to a synchronoscope which has light-emitting diodes as parts in bridge circuits for displaying the absolute value and the sign of the slip of two rotating machines or one rotating machine and a multi-phase AC voltage.
According to DE-OS 2304619, a circuit for operating a light unit indicating the flow direction from luminescence semiconductor components has become known, in which a bridge circuit provided for connection to a DC voltage source is equipped with rectifying luminescence semiconductor components, in particular light-emitting diodes and with other rectifying components the luminescent semiconductor components are arranged in a certain geometric position with respect to one another and the components in the bridge circuit are arranged and polarized such that, in the two possible current directions, the luminescent semiconductor components which light up in each case form a symbol which can be distinguished from one another and indicates the direction of flow.
In addition, a wide variety of synchronizing circuits have long been known and are still in use today. It is here z. B. mentioned the synchronoscope preferably used in power plants with a revolving pointer. The most common is the synchronization circuit with three light bulbs. Two three-phase AC voltages, one of which is assigned to the network and the other comes from a generator to be connected to this network, are interconnected when there is synchronism. You can tell whether the two AC voltages are synchronous by the extinguished or fully lit lamps. The disadvantage of this arrangement is that when using incandescent lamps, the accuracy of this optical display is significantly reduced since the voltage drop across these lamps is relatively large.
In addition, only two electrical quantities can be synchronized with this device.
The object of the following invention, which works similarly to the classic principle with incandescent lamps, is therefore to create a synchronoscope that synchronizes an electrical variable with a non-electrical variable or a machine that has no electrical devices.
The object is therefore achieved according to the invention in that each phase of the multiphase AC voltage is connected via a diode circuit with at least one optical display element to a switch common to all phases, which is controlled by a single-phase AC voltage generated by a rotating machine. The measure according to the invention makes it possible to use the z. B. by a proximity initiator generated single-phase AC voltage of higher frequency with the multi-phase AC voltage, with the prevailing synchronism, the optical display elements light up in order for the different phases.
A further embodiment of the invention is that at least one diode can be arranged in the individual phases of the multiphase AC voltage in series with the optical display element, in particular between the AC voltage source and the optical display element. This ensures that only one half-wave of the individual phases of the multi-phase AC voltage reaches the optical display elements.
A common switch which can be controlled by the generated single-phase AC voltage can be provided for all display elements, as a result of which the electronic or mechanical outlay of a multipole switch is avoided, but the switching frequency of a single-pole switch must be significantly higher.
According to a further proposal of the invention, the individual phases of the multiphase alternating voltage can each be connected to a rectifier bridge formed by four diodes, which furthermore has two lamps or light-emitting diodes on a direct voltage connection, which are arranged in opposite bridge branches. This is advantageous since the individual phase voltages of the multiphase AC voltage are thus rectified and a forward or reverse run of one of the two AC voltages is also indicated optically.
The lamps or light-emitting diodes can be arranged in opposite bridge branches, in particular in those opposite bridge branches which are connected directly to a direct voltage connection of the bridge circuit, wherein advantageously only one of the two lamps or luminous elements is advantageous when one of the two alternating voltages is forward or reverse.
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diodes, which are connected in the individual rectifier bridges, lights up.
According to a further embodiment of the invention, several rectifier bridges, each with two lamps or light-emitting diodes, can be connected in parallel at the DC voltage connections. This makes it possible to use only a single-pole switch controlled by the single-phase AC voltage generated.
Furthermore, according to the invention, the parallel connection of the rectifier bridges can be connected in series to a switch controlled by the single-phase AC voltage generated, which switch can consist of a transistor according to the invention. This simple configuration ensures that the arrangement according to the invention is functional for a long time.
According to a further inventive concept, the single-phase AC voltage can be generated by a proximity initiator, which scans a rotating gearwheel without contact.
This makes it possible to synchronize machines, one of which has no electrical equipment.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings below, in which FIG. 1 shows the basic circuit diagram and FIG. 2 shows a detailed exemplary embodiment of the synchronoscope.
The basic circuit diagram in FIG. 1 shows the individual linked in a coincidence circuit
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Three-phase transformer. This is followed in each phase by a series connection of a diode --D1, D2 and D3-- with a lamp or light-emitting diode --LR, LS and LT--, each cathode of the diodes - D ,, D "and D., - with the associated lamp --LR'LS and LT-- and each anode is connected to the associated phase of the three-phase network.The generated single-phase voltage Ux synchronously controls a single-pole switch.
This, on the other hand, is linked to the three phases of the multi-phase AC voltage, U and UT in a coincidence circuit, i. This means that when the switch is closed, the circuit is closed for each individual phase UR, Us and UT and furthermore that with a very small frequency difference, the lamps or light-emitting diodes - L., L s and LT - light up fully in sequence .
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separated phase voltages of a multi-phase AC voltage. B. also by a three-phase transformer with separate windings.
Furthermore, a rectifier bridge is formed at each phase U ,, Us and UT of the multi-phase AC voltage, formed from four diodes D t to D,., D; to D, and D, to D 12 - and two looped-in LEDs --LD1, LD2, LD3, LD4 and LD5, LD6--. When looking at the rectifier bridge for the phase voltage UR, it can be seen that the diode-thus the light-emitting diode --LD, - and also the diode-Da-with the light-emitting diode-LDz-are a series circuit.
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negative DC voltage output, the anodes of the diodes - D, and D 2 - are connected together, the cathodes of which are each connected to the associated AC voltage connections.
The rectifier bridges are constructed in the same way with the looped-in light-emitting diodes for the phase voltages Us and UT, but with a different numbering of the individual components.
The three rectifier bridges are connected in parallel at the DC voltage connections and are temporarily short-circuited via the looped-in switching transistor --T--. This switching transistor --T--, which is an npn transistor, is connected with its collector to the interconnection of the positive DC voltage connections. Like the interconnection of the negative DC voltage connections, the emitter is connected to ground, which has zero potential. The output of the proximity initiator --N--, which supplies a square-wave voltage, is connected to the base of the transistor --T--, the second connection of which is connected to ground. The gearwheel which the proximity initiator scans without contact is designated by --Z--.
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It is also worth mentioning that at the same as well as at different frequencies of the two AC voltage sources, only one of the two light-emitting diodes in the rectifier bridges is always illuminated or supplied.
Are the LEDs such. B. arranged in the form of a circle, with a small frequency difference arises around the lighting. The use of luminous
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Generator to be synchronized to a network, but where two machines, where one machine is a synchronous motor running on a network and the second machine has no electrical equipment, are to be coupled at nominal speed. An important use case arises, for. B. in pumped storage plants in which the pump is to be coupled to the generator or motor running at nominal speed. In this case, the pump is started up via an auxiliary device and, if there is synchronism, a mechanical clutch is engaged.
PATENT CLAIMS:
1. Synchronoscope, which has light-emitting diodes as parts in bridge circuits for displaying the absolute value and the sign of the slip of two rotating machines or a rotating machine and a multi-phase AC voltage, characterized in that
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ter (T) is set, which is controlled by a single-phase AC voltage Ux generated by a rotating machine. (Fig. 1, Fig. 2).