DE634871C - Einrichtung zur Regelung von Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Die bisher bekannten Regeleinrichtungen für Kraftmaschinen verstellen die Kraftmittelzufuhr abhängig von der geänderten Leistung oder Drehzahl. Diese Regler setzen für ihr Eingreifen also eine bestimmte Abweichung des Istwertes vom Sollwert bei Leistung oder Drehzahl voraus und verändern die Kraftmittelzufuhr lediglich abhängig von der Größe dieser Abweichungen.

ίο Es sind auch bereits Regeleinrichtungen für Jen Antrieb von Synchrongeneratoren bekannt, bei denen die Kraftmittelzufuhr proportional der Größe des Polradwinkels verstellt wird, um den das Polrad des Synchrongenerators gegenüber einer konstanten Vergleichsdrehzahl voreilt oder nacheilt.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird die Kraftmittelzufuhr nicht wie bei der bekannten Einrichtung proportional der Größe des Winkels geregelt, den das Polrad gegenüber einem mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit sich drehenden Vektor einnimmt, sondern proportional der Änderungsgeschwindigkeit dieses Polradwinkels. Zu

as diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein von der Geschwindigkeit der Kraftmaschine und von einer mindestens annähernd konstanten Vergleichsgeschwindigkeit gesteuertes Differential und ein von diesem Differential gesteuerter Impulsgeber, dessen Impulszahl in der Zeiteinheit proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Momentandrehzahl der Kraftmaschine (bzw. proportional der Änderungsgeschwindigkeit des Polradwinkels des Synchronstromerzeugers) ist, sowie ein die Impulse summierendes und proportional der Zahl der Impulse pro Zeiteinheit die Größe der Kraftmittelzufuhr an der Kraftmaschine regelndes Gerät vorgesehen.

Eine derartige Einrichtung hat gegenüber dem Bekannten den Vorteil, daß bei dem ■ Belastungsstoß, also z. B. bei einem plötzlichen Ansteigen der von dem Synchrongenerator zu liefernden elektrischen Leistung, die Kraftmittelzufuhr wesentlich rascher diesem Belastungsstoß angepaßt wird, da die Änderungsgeschwindigkeit des Polradwinkels sofort bei Änderung der Polradstellung groß ist, während der vom Polrad zurückgelegte Winkel zunächst klein sein muß. Durch diese rasche Anpassung der Kraftmittelzufuhr an die stoßweise geänderte Leistung der Maschine werden Pendelungen wirksam unterdrückt.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Steuerimpulse werden im Ausführungsbeispiel von der Welle 1 der zu regelnden Maschine, die beispielsweise aus einer Dampfturbine und einem Synchronstromerzeuger

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Harry Weißmann in Berlin-Spandau.

besteht, abgeleitet. Die Drehzahl der Welle ι wird mit einem festen Nennwert in dem Differential2 verglichen» Zur Bestimmung ^, d ft Nt diet de Hilfst

des festen Nennwertes dient der synchronmotor 3. Dieser Hilfssynchr^l motor ist mit dem gleichen Netz wie der ögf der Welle 1 gekuppelte Stromerzeuger vef® bunden. Das dritte Glied 4 des Differentials treibt über ein Vorgelege 5 die Kontaktscheibe 6. Diese ist in gleichmäßigen Abständen mit durch Isolationsstücke unterbrochenen Kontakten versehen. ■

Dreht sich die Scheibe 6, so wird der von der Batterie 7 ausgehende Speisestromkreis des Hilfsrelais 8 rhythmisch geöffnet und geschlossen. Das Hilfsrelais 8 schließt und öffnet dabei seine Kontakte 9, die wieder im Stromkreis des Relais 10 liegen. Das Relais 10, das mit Doppelkontakten 11 und 12 ausgerüstet ist, legt den Drehkondensator 13 je nach der Umschaltung in dem einen oder anderen Sinne an die Gleichspannung 14. Bei jeder Umschaltung wird eine Entladung und Neuaufladung des Kondensators vorgenommen, wobei die Stromstöße in den Batterieleitungen jedoch die gleiche Richtung behalten.

In Reihe mit den Kontakten 11 und 12 liegt die Spule 15 des ballistischen Galvanometers 16, dessen Ausschlag nun proportional der Summe der Impulse ist. Das Galvanometer besitzt einen Zeiger 17 sowie einen Schleppzeiger 18, der sich über den Kontaktbahnen 19 und 20 bewegt. Je nach dem Ausschlag des Zeigers 17 oder Schleppzeigers 18 wird nun eine der Spulen 24 oder 25 an Spannung gelegt, die über den Hilfsschieber 26 und den Hauptsteuerschieber 27 die Ver-. stellung des Kraftmittelzufuhrorgans 28 bewirken.

Zur Rückführung des Regelvorganges dient der ölgefüllte Zylinder 29 mit dem Kolben 30 und dem Gestänge 31 einerseits sowie dem Umführungsgestänge 32 und der Feder 33 andererseits. Durch das Gestänge 31 werden die Kontakte 19 und 20 des ballistischen Galvanometers 16 derart verstellt, daß der Hauptzeiger wieder in die Mittellage zurückgeht und die Spulen 24 und 25 spannungslos werden. Der Schleppzeiger 18 nimmt an dieser Rückführungsbewegung nicht teil.

Der Hauptzeiger 17 folgt dem mit den

Kontakten 19 und 20 gedrehten Galvanometersystem nach. In der neuen Endlage des Galvanometersystems stimmt die Lage des Schleppzeigers 18, der sich zwischen den Kontakten 19 und 20 befinden muß, wieder mit der Nullage des Hauptzeigers 17 überein. Das Gerät ist damit zu einem neuen Regelvorgang bereit.

Dem Aufbau. der neuen Regeleinrichtung

lag die Erkenntnis zugrunde, daß bei einer ^Synchronmaschine die Geschwindigkeit, mit

sich die Stellung des Polrades gegenüber $ Ständerdrehfeld ändert, d. h. also die ^Merungsgeschwindigkeit des Winkels -&, Abgesehen von gleichbleibenden Größen der Maschine von deren Vorbelastung und von der Größe des Laststoßes abhängt. Wird nun die Kraftmittelzufuhr der Maschine abhängig von, der Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl verstellt, so erhält man eine Regelung, die für den Betrieb außerordentliche Vorteile bietet.

Die Erfindung nutzt diese Änderung zu Beginn der durch den Laststoß auftretenden Schwingung aus. Sie arbeitet also, bevor eine Veränderung der Maschinendrehzahl oder der Frequenz im Netz eintritt.

Nimmt ein Netz, in dem mehrere Maschinen parallel arbeiten, einen Laststoß auf, so werden die Polräder der Stromerzeuger, die näher ,am Lastpunkt liegen, stärker und schneller zurückbleiben als die Polräder der entfernteren Stromerzeuger. Bei den näher gelegenen Stromerzeugern wird daher in der Zeiteinheit eine größere Zahl von Impulsen dem zugehörigen Galvanometer 16 zugeführt und demnach auch eine weitergehende Änderung der Kraftmittelzufuhr vorgenommen werden« Insbesondere bei ausgedehnten Netzen ist dies für den Parallelbetrieb von außerordentlichem Vorteil.

Man hat es jedoch auch in der Hand, die Belastungsverteilung auf einzelne Maschinen zu beeinflussen. Die Höhe der Einzelimpulse ist offenbar abhängig von der Kapazität des Kondensators 13. Bildet man den Kondensator nun als Drehkondensator aus, so kann man die Stärke der Einzelimpulse verändern. Im Ausführungsbeispiel erfolgt dies durch die Kurvenscheibe 34, die mit dem Zylinder 29 gekuppelt ist und deren Stellung daher abhängt von der öffnung des Kraftmittelzufuhrorganes 28, also von der Vorbelastung der geregelten Maschine. Die Kurvenscheibe 34 wirkt über das Gestänge 35 auf den Drehkondensator 13 ein.

Bei einer schwach vorbelasteten Maschine kann damit beispielsweise die Kapazität des Kondensators verringert werden, um nicht durch zu starke Änderungen der Leistung ein Außertrittfallen hervorzurufen. Andererseits kann man aber auch Maschinen, die bereits stark vorbelastet sind, vor zu starker und schneller Erhöhung ihrer Belastung durch Verringerung der Kapazität des Drehkondensators 13 schützen. Auf die gleiche Weise ist auch eine willkürliche Vergrößerung der iao Kapazität, zweckmäßig eines zweiten parallel geschalteten Kondensators, zur verstärkten

Heranziehung bestimmter Maschinen möglich; gegebenenfalls kann diese durch zusätzliche Steuerimpulse von irgendwelchen Betriebszuständen aus veranlaßt werden.

Der Angriffspunkt 36 des Gestänges 32 ist verschiebbar gelagert. Der Ungleichförmigkeitsgrad der Rückführung läßt sich dadurch verstellen. Die gesamte Regelung arbeitet isodrom, da einer bestimmten Stel-

to lung von 28 eine feste Stellung der Kontaktbahnen 19 und 20 entspricht.

Die Regelung läßt sich mit Frequenzreglern üblicher Bauart sowie auch Leistungsreglern beliebig vereinigen.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur beschleunigungsabhängigen Regelung von insbesondere mit Synchronstromerzeugern gekuppelten Kraftmaschinen, gekennzeichnet durch ein von der Geschwindigkeit der Kraftmaschine und von einer mindestens annähernd konstanten Vergleichsgeschwindigkeit gesteuertes Differential und einen von diesem Differential gesteuerten Impulsgeber, dessen Impulszahl in der Zeiteinheit proportional der Änderungsgeschwindigkeit der Momentandrehzahl der Kraftmaschine (bzw. proportional der Änderungsgeschwindigkeit des Polradwinkels des Synchronstromerzeugers) ist, sowie ein die Impulse summierendes und proportional der Zahl der Impulse pro Zeiteinheit die Größe der Kraftmittelzufuhr an der Kraftmaschine regelndes Gerät.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein die Impulse summierendes ballistisches Galvanometer.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsgeber in an sich bekannter Weise eine Kontaktscheibe sowie ein Umschaltrelais mit Kondensator Verwendung finden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator als verstellbarer Drehkondensator ausgebildet ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ballistische Galvanometer mit Hilfskontakten versehen ist, die bei Ausschlag in der einen oder anderen Richtung die Kraftmittelzufuhr der zu regelnden Kraftmaschine im einen oder anderen Sinne verstellen.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Regelvorganges durch Verstellung der Kontakte des ballistischen Galvanometers erfolgt.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ballistische Galvanometer mit einem Schleppzeiger versehen ist, der bei der Rückführbewegung des Galvanometers in der erreichten Stellung verbleibt.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkondensator abhängig von der Vorbelastung der geregelten Kraftmaschine verstellt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen