DE571580C

DE571580C - Control device for power machines equipped with a hydraulic power amplifier, in particular a jet pipe

Info

Publication number: DE571580C
Application number: DES90176D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Bauer
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1929-03-02
Filing date: 1929-03-02
Publication date: 1933-03-02

Description

Mit einem hydraulischen Kraftverstärker, insbesondere Strahlrohr; ausgerüstete Regelvorrichtung für Kraftmaschinen Es ist bekannt, Kraftmaschinen durch hydraulische Kraftverstärker in der Weise zu regeln, daß eine Geberdynamo, die mit der zu regelnden Kraftmaschine gekuppelt ist und deren Spannung annähernd proportional der Umdrehungszahl sich ändert, ein Solenoid erregt, welches den hydraulischen Kraftverstärker verstellt.With a hydraulic booster, in particular a jet pipe; Equipped control device for prime movers It is known prime movers controlled by hydraulic power amplifiers in such a way that a transmitter dynamo, which is coupled to the engine to be controlled and its voltage approximate proportional to the number of revolutions changes, a solenoid energizes, which the hydraulic Booster adjusted.

Zur Steigerung der Empfindlichkeit von Reglern hat man in Verbindung mit anderen Steuerungen, beispielsweise bei Beleuchtungsanlagen, deren Generatoren @ in Abhängigkeit von der Spannung geregelt werden sollen, vorgeschlagen, außer der veränderlichen Größe auch noch eine konstante Größe auf den Regler einwirken zu lassen, und zwar derart, daß die beiden Größen gegeneinanderarbeiten. In der Anwendung auf den vorliegenden Fall der Kraftmaschinenregelung durch hydraulische Kraftverstärker gelangt man dadurch zu einer Regelanordnung, welche in Fig. r schematisch dargestellt ist. Es bezeichnet z die zu regelnde Kraftmaschine, z. B. die Dampfturbine, io die Spannungsspule des Reglers. Mit der Kraftmaschine i sind zwei Geberdynamos gekuppelt, von denen die Maschine 2 eine Spannung proportional der Drehzahl liefert, während die Maschine 3 eine Konstantspannungsmaschine ist. Derartige Konstantspannungsmaschinen sind bekannt. Die Schaltung ist so getroffen, daß die elektrdmotorischen Kräfte beider Maschinen entgegengesetzt gerichtet sind und'sich demnach zum Teil aufheben. In der Spannungsspule des Reglers wird deshalb nur die Cifferenzspannung.beider Maschinen wirksam.In order to increase the sensitivity of regulators one has in connection with other controls, for example in lighting systems, their generators @ are to be regulated depending on the voltage, except The variable size also has a constant effect on the controller in such a way that the two quantities work against each other. In the Applied to the present case of engine control by hydraulic This brings about a power amplifier to a control arrangement which is shown schematically in FIG is shown. It denotes z the engine to be controlled, e.g. B. the steam turbine, io the voltage coil of the regulator. With the prime mover i there are two encoder dynamos coupled, of which the machine 2 supplies a voltage proportional to the speed, while machine 3 is a constant voltage machine. Such constant voltage machines are known. The circuit is made so that the electromotive forces both machines are directed in opposite directions and therefore partly cancel each other out. Therefore, only the differential voltage of both Machines effective.

In dem Diagramm der Fig. a ist der Verlauf der Spannungen graphisch dargestellt, wobei.diP Spannungen über der Drehzahl aufgetragen sind: Die. Kurve K zeigt die Abhängigkeit der Klemmenspannung der Konstantspannungsdynamo von der Drehzahl, die Kurve D gibt die Werte der Spannung für die Geberdynamo, deren elektromotorische Kraft sich proportional mit der Drehzahl ändert. Die Kurve R zeigt die resultierende Spannung, welche am Solenoid des Reglers zur Wirkung kommt. Daß sich bei dieser Anordnung eine erhebliche Steigerung der Empfindlichkeit erzielen läßt, geht aus der nachstehenden Überlegung hervor: Würde man an der Reglerspule nur die Spannung Ei wirken lassen, so erhält man für die Regelempfindlichkeit bzw. für die Ansprechgenauigkeit den Wert GI als Quotient von wenn mit dl die Spannungsänderung der Maschine bezeichnet wird, welche bei einer Drehzahländerung von n, auf n1 eintritt. In gleicher Weise erhält man die Regelempfindlichkeit bei gegeneinandergeschalteten Maschinen zu G,=: Durch das Gegeneinanderschalten der beiden Maschinen läßt sich also eine Steigerung der Regelempfindlichkeit erzielen, welche sich aus ergibt. Dabei wird allerdings vorausgesetzt, daß die Größen d, und d2 praktisch gleich sind, dies dürfte jedoch in allen Fällen zulässig sein. Wenn man beispielsweise annimmt, daß die Konstantspannungsdynamo eine elektromotorische Kraft v an Zoo Volt erzeugt, während die zweite Maschine bei der Nenndrehzahl eine Klemmenspannung von 5o6 Volt abgibt, so erhält man - 2,5fache Regelempfindlichkeit. Durch die Gegeneinanderschaltung von zwei Maschinen läßt sich, wie vorstehend ersichtlich, die Empfindlichkeit so stark vergrößern, daß bereits bei einer Drehzahlabweichung von o,2 °% der Regelvorgang eingeleitet wird.In the diagram in FIG. Curve K shows the dependence of the terminal voltage of the constant voltage dynamo on the speed, curve D gives the values of the voltage for the encoder dynamo, the electromotive force of which changes proportionally with the speed. The curve R shows the resulting voltage, which comes into effect on the solenoid of the regulator. The fact that a considerable increase in sensitivity can be achieved with this arrangement is evident from the following consideration: If only the voltage Ei were allowed to act on the regulator coil, the value GI would be obtained as the quotient of for the control sensitivity or for the response accuracy if dl denotes the change in voltage of the machine, which occurs when the speed changes from n to n1. In the same way, the control sensitivity for machines connected against one another is obtained as G, =: By switching the two against one another Machines can thus achieve an increase in the control sensitivity, which results from results. It is assumed that the quantities d 1 and d 2 are practically the same, but this should be permissible in all cases. If one assumes, for example, that the constant voltage dynamo generates an electromotive force v at zoo volts, while the second machine delivers a terminal voltage of 506 volts at the nominal speed, then one obtains - 2.5 times the control sensitivity. By connecting two machines against one another, as can be seen above, the sensitivity can be increased so much that the control process is initiated at a speed deviation of 0.2%.

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der vorstehend geschilderten Regeleinrichtung, derart, daß eine noch höhere Empfindlichkeit erzielt wird. Erfindungsgemäß wird als Geberdynamo eine Synchronmaschine verwendet, welche die mit der Drehzahl veränderliche Spannung liefert. Zur Erzeugung der konstanten- Gegenspannung dient ein Transformator, dessen Sekundärwicklung zwischen die Klemmen der Synchronmaschine und die Spannungsspule des Reglers geschaltet ist und der mit hoher Eisensättigung arbeitet. Die Gleichstromerregung des Synchrongenerators wird von einer besonderen Hilfsdynamo abgenommen, die mit dem Synchrongenerator gekuppelt ist. Die Synchronmaschine erhält dadurch ein Erregerfeld, welches sich proportional mit der Drehzahl ändert: Die von der Synchronmaschine gelieferte Spannung ändert sich daher quadratisch mit der Drehzahl. Gegenüber Regelanordnungen, bei denen Tourendynamos mit geradlinigem Spannungsverlauf verwendet werden, erzielt man dadurch eine erhebliche Steigerung der Empfindlichkeit. Der zur Erzeugung der konstanten Gegenerregung verwendete Transformator mit hoher Eisensättigung hat gegenüber anderen Anordnungen den Vorteil der Einfachheit und Billigkeit.The invention relates to an improvement on the above Control device such that an even higher sensitivity is achieved. According to the invention a synchronous machine is used as the encoder dynamo, which controls the speed supplies variable voltage. Serves to generate the constant counter-voltage a transformer whose secondary winding is between the terminals of the synchronous machine and the voltage coil of the regulator is connected and the one with high iron saturation is working. The DC excitation of the synchronous generator is carried out by a special one Auxiliary dynamo, which is coupled to the synchronous generator, was removed. The synchronous machine thereby receives an excitation field which changes proportionally with the speed: The voltage supplied by the synchronous machine therefore changes with the square of the square the speed. Compared to rule arrangements in which touring dynamos with straight Voltage curve are used, this results in a considerable increase the sensitivity. The transformer used to generate the constant counter excitation with high iron saturation has the advantage of simplicity over other arrangements and cheapness.

In der Zeichnung ist in Fig. 3 ein-Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit der zu regelnden Kraftmaschine i ist die Synchronmaschine q. gekuppelt, an deren Schleif-. ringe eine Gleichstromerregermaschine 5 angeschlossen ist. Zwischen die Generatorklemmen und die Spannungsspule io des Reglers ist die Sekundärwicklung 7 des Transformators geschaltet. Der Transformator ist mit hoher Eisensättigung auszuführen. Er wird primärseitig, 8, in Stern geschaltet und an die Maschinenklemmen gelegt, während die offene Sekundärwicklung zwischen den Generator und dem Magnetsystem io des Reglers liegt.In the drawing, FIG. 3 shows an exemplary embodiment of the invention shown. With the engine i to be controlled, the synchronous machine q is. coupled, at their grinding. rings a DC exciter 5 is connected. Between the generator terminals and the voltage coil io of the regulator is the secondary winding 7 of the transformer switched. The transformer has high iron saturation to execute. It is star-connected on the primary side, 8, and to the machine terminals placed while the open secondary winding between the generator and the magnet system OK of the controller.

Gegenüber der in Fig. i dargestellten Schaltung, bei der die konstante Gegenspannung durch eine zweite Tourendynamo geliefert wird, ist insofern ein gewisser Unterschied vorhanden, als mit wechselnder Spannung des Wechselstromnetzes auch der induktive Widerständ der Erregerspule geändert wird. Diese Änderung der Impedanz des Regelkreises in Abhängigkeit von der Wellendrehzahl läßt sich jedoch mit einfachen Mitteln vermeiden, und zwar kann man nie Induktivitäten durch parallel geschaltete Kondensatoren aufheben oder die Spannüngsspule unter Zwischenschaltung eines kleinen Kupferoxydgleichrichters an die Maschinenklemmen legen.Compared to the circuit shown in Fig. I, in which the constant Counter-tension is supplied by a second touring dynamo, is a certain amount Difference present, as with alternating voltage of the AC network too the inductive resistance of the excitation coil is changed. This change in impedance the control loop as a function of the shaft speed can, however, be achieved with simple Avoid means, and you can never use inductors connected in parallel Remove capacitors or the voltage coil with the interposition of a small one Connect the copper oxide rectifier to the machine terminals.

Die Spannungsverhältnisse bei der in Fig.3 dargestellten Anordnung sind in Fig. q. angegeben. Die Klemmenspannung an der Synchronmaschine zeigt die Kurve S, die Zusatzspannung, welche auf der Sekundärseite des Zusatztransförmators auftritt, zeigt die Kurve Z, die resultierende Spannungskurve. ist wiederum mit R bezeichnet. Die Steigerung der Regelempfindlichkeit läßt sich bei dieser Schaltung in ähnlicher Weise ableiten wie bei der Gegeneinanderschaltung zweier Gleichstrommaschinen.The tension conditions in the arrangement shown in Figure 3 are in Fig. q. specified. The terminal voltage on the synchronous machine shows the Curve S, the additional voltage, which is on the secondary side of the additional transformer occurs, curve Z shows the resulting voltage curve. is in turn with R denotes. The increase in control sensitivity can be achieved with this circuit derive in a similar way as when connecting two DC machines against each other.

Claims

PATENT CLAIM: -With a hydraulic booster, in particular Jet pipe, equipped control device for power machines, in which the adjustment pulses for the power amplifier can be derived from a transmitter dynamo, which is connected to the controlling engine is coupled and with the speed of the to regulating machine proportionally changing voltage a second, over the speed range invariable voltage is connected, characterized in that as a transmitter dynamo a synchronous machine (q.) is used, -whose excitation voltage is proportional to the speed and that between the terminals of the synchronous machine and the voltage coil (io) of the controller, the secondary winding (7) of a transformer (7, 8) is interposed is (Fig. 3).