DE698861C - Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung einer elektrischen Netzgroesse - Google Patents

Description

• Einrichtung zur selbsttätigen Regelung einer elektrischen Netzgröße Zur selbsttätigen Regelung einerelektrischen Größe, namentlich zur Steuerung von Stufentransformatoren durch Relais, sind insbesondere bei schnellen Schwankungen der zu regelnden Größe einfache Regulierrelais nicht geeignet. - Man muß vielmehr an ein derartiges Relais folgende Bedingungen stellen: z. Die Unempfindlidhkeit des Relais muß einstellbar und größer sein als die Stufenspannung, um unnötiges Ansprechen zu vermeiden.
• 2. Die Ansprechzeit muß mit der Abweichung des Istwertes vom Sollwert sinken; sie darf aber, um eine genügende Reguliergeschwindigkeit in allen Fällen zu erzielen, einen gewissen Grenzwert nicht überschreiten.
• 3. Die Zeitdifferenz zwischen dem Ansprechen des Relais und der Verstellung des Regelschalters soll zu einer Rückführung des Relais in die Ruhelage benutzt werden, damit die Abgabe weiterer Regelimpulse und ein Überregeln vermieden wird.
• Es' sind Regulierrelais bekanntgeworden, die diesen Bedingungen genügen. Hierbei wird der Sollwert und der Istwert mittels Differentialgetrieben überwacht, von denen -der eine Teil durch einen Synchronmotor zur Einstellung des Sollwertes und der andere durch einen Ferrarismotor zur Einstellung des Istwertes angetrieben wird. Für Ulber-und Unterschreitung des Sollwertes ist je ein besonderes Differentialsystem erforderlich. Eine derartige Einrichtung ist ziemlich umständlich: Die erforderlichen feinmechanischen Getriebe werden in rauhen Betrieben rasch abgenutzt. Außerdem ändert sich der Sollwert bei Frequenzabweichungen, so daß die .Anordnung in vielen Betrieben nicht anwendbar ist.
• Andererseits sind auch Schalteinrichtungen für das selbsttätige . Zu- und Abschalten der Einheiten eines Kraft- oder Unterwerks bekanntgeworden, bei denen für jede zu schaltende Einheit ein besonderer Ferrarismotor vorgesehen ist.- Die Stromspulen dieser Motore sind entweder verschieden ausgebildet, um ein Ansprechen bei verschiedenen Werten der Leistung zu bewirken, andererseits können auch sämtliche Stromspulen zur leichteren Auswechselbarkeit und Vereinfachung :der Lagerhaltung gleich sein, wobei ihnen verschiedene Ohmsche oder induktive Widerstände parallel geschaltet werden. Werden hierbei ,die Strom- und- Spannungsspulen so angeschlossen, daß ihre Wirkungen einander entgegengesetzt sind, so messen die Geräte jeweils die Betriebsimpedanz und schalten in Abhängigkeit hiervon zu. Eine Regelung durch Vergleich eines Istwertes mit einem Sollwert ist hierbei nicht möglich.
• Außerdem ist es an sich bekanntgeworden; ein Zeitrelais bzw. ein Induktionsrelais als Regelglied zu verwenden. Hierbei wirken Ist- und Sollwert gegeneinander auf eine Induktionsscheibe, die sich in der einen oder anderen Richtung dreht und somit eine Höher-oder Tieferregelung bewirkt. Diese Anordnung genügt jedoch .der zweiten von den eingangs aufgestellten Bedingungen in ungenügendem Maße.
• Die Ferrarisscheibe selbst, weiter die auf der Welle befindlichen mechanischen Vorrichtungen haben natürlich eine gewisse Trägheit. Diese Trägheit verzehrt im Verein mit unvermeidlichen Reibungen beim Ansprechen Energie und verzögert die Regelung. Dieser Mangel wird nach der Erfindung behoben.
• Der Gegenstand der Erfindung betrifft. eine selbsttätige Regeleinrichtung mit Stufenlastschalter und Überwachungsrelais, das bei Über- oder Unterschreiten eines bestimmten, gegebenenfalls einstellbaren Sollwertes anspricht und ein als Regelrelais ausgebildetes Zeitrelais in Gang setzt, dessen Geschwindigkeit von der Abweichung des Istwertes der zu regelnden Größe vom Sollwert abhängt. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Überwachungsrelais bei Über- und Unterschreiten des Sollwertes der zu regelnden Größe das Sollsystem und das Istsystem des Regelgliedes an Spannung legt und beim Überschreiten' :des Sollwertes einen Teil des vor der Wicklung des Istsystems liegenden Widerstandes kurzschließt, dagegen beim Unterschreiten- des Sollwertes einen weiteren Widerstand vor die Wicklung des Istsystems legt.
• Infolge dieser Maßnahmen wirkt die Regeleinrichtung nicht schleichend, und zwar um so schneller, je größer die Abweichung vom Sollwert ist. Die Ablaufzeit erhält einen Grenzwert durch das empfindliche Überwachungsrelais.
• Ein Vorteil der Erfindung beruht auch in der größeren Schonung des empfindlichen Regelrelais, deren Spannungsspulen nicht ständig der Spannung ausgesetzt sind und dessen Induktionsscheibe, Welle und Lager daher nicht die auf die Dauer schädlichen feinen Vibrationen solcher .Systeme mitmachen.
• In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Mit i ist das Netz bezeichnet, das zur Speisung eines weiteren Netzes 2 über einen regelbaren Stufentransformator 3 dient. Die -Spannung des Netzes 2 soll dabei trotz starker Spannungsschwankungen des Netzes i konstant gehalten werden. Zu diesem Zwecke ist über einen Spannungswandler 5 die Erregerspule eines Regulierrelais 6 an die Spannung des Netzes 2 geschaltet. Die Empfindlichkeit dieses Relais ist einstellbar und wird zweckmäßig der Stufenspannung angepaßt. Der Betätigungshebel schließt bei. Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes die Kontakte 8 und 9, bei Unterschreiten die Kontakte i o. Diese Kontakte liegen im Stromkreis der Erregerspulen eines Zeitrelais i i.
• Dieses Relais ist als Ferrarisrelais ausgebildet. Seine Scheibe i2 wird, gedämpft durch einen Bremsmagneten i9, in dem einen Sinne durch das Istsystem 13 angetrieben, dessen Betätigungsspule über einen Widerstand 1q. einen im Ruhezustand des Verstellmotors q. geschlossenen Kontakt 22 und die Kontakte 9 an den Spannungswandler 5 gelegt ist. Parallel zu den Kontakten 9 sind dabei die Kontakte io in Serie mit einem Vorschaltwiderstand 7 geschaltet.
• Das in entgegengesetztem Sinne wirkende Sollsystem 15 ist über einen Widerstand 16 und ein Konstantstromwiderstand 17 ebenfalls an die Kontakte 22 und von :diesen über .die Kontakte 9 bzw. io ebenfalls an den Spannungswandler 5 gelegt. Die Kontakte 8 des Relais 6 sind parallel zu einem Teil des Widerstandes 1q. geschaltet.
• Wenn die Spannung über einen bestimmten Wert ansteigt, der oberhalb der Ansprechempfindlichkeit .des Relais 6 liegt, ,dann werden die Kontakte 8 und 9 geschlossen. Über die Kontakte 9 wird das Zeitrelais 1:2 an Spannung gelegt. Der Konstantstromwiderstand 17, der zweckmäßig als Eisenwasserstofflampe ausgebildet wird, bewirkt, daß der ,das Sollsystem 15 durchfließende Strom und damit sein Drehmoment bei schwankender Spannung gleichbleibt. Das Drehmoment des Istsystems 13 bringt nun die Scheibe zum Anlaufen. Die Bewegung wird dadurch unterstützt, daß durch Kontakte 8 ein Teil des Widerstandes 14 überbrückt, also eine höhere Spannung als die tatsächlich herrschende vorgetäuscht wird. Dadurch wird die Ablaufzeit auf einen festen Wert begrenzt. Sie sinkt mit .der Vergrößerung der Abweichung .des Istwertes vom Sollwert unter diesen noch herab. Nach Ablauf der Scheibe 12 wird nun der Kontakt 2o betätigt.- Der Motor q, läuft im Sinne einer Spannungserniedrigung an. In dem Schaltkasten 23 des Motors ist :dabei ein Halterelais untergebracht, das den Regelvorgang auf Grund eines einzigen Kontaktimpulses durchführt, auch dann, wenn die Kontakte 2o nicht mehr geschlossen bleiben. Während des Regelvorganges werden die Kontakte 22 geöffnet. Dadurch verschwindet die Spannung an dem Zeitrelais i i, dieses kehrt unter dem Einfluß von Federn 18 in seine Ruhelage zurück. Nach Beendigung eines Regelvorganges werden die Kontakte 22 wieder geschlossen. Die Spannung ist jetzt jedoch auf einen Wert gesunken, der innerhalb der Unempfindlichkeit des Relais 6 liegt, so daß dieses in seine Ruhelage zurückkehrt. Liegt die Spannung noch außerhalb der Unempfindlichkeit von 6, so wiederholt sich -der Vorgang.
• Ist :die Spannung in dem. Netz 2 zu tief, dann werden die Kontakte io des Regulierrelais 6 geschlossen. Dadurch wird der Widerstand 7--den Erregerspulen beider Systeme vorgeschaltet. 'Da das Sollsystem zufolge seines 1,Constantstromwiderstandes hiervon unberührt bleibt, wird der Widerstand tatsächlich dem Istsystem vorgeschaltet. Infolgedessen überwiegt das Sollsystem 15, die Scheibe dreht sich im entgegengesetzten Sinne wie vorher und bringt die Kontakte 21 zum Schließen. Die Abhängigkeit der Ablaufgeschwindigkeit ist derart, daß sie mit der Größe der Abweichung des Istwertes vom Sollwert sich erhöht.
• Soll :die Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelphasen kürzer sein als die beim ersten Ansprechen, dann wird der Kontalct'22 so eingestellt, daß er bereits vor Beendigung des Schaltvorganges sich schließt. Die Rückkehr des Zeitrelais i i erfolgt in diesem Falle erst dann, wenn das Relais 6 in seine Mittellage zurückgekehrt ist.
• Die beschriebene Regeleinrichtung ist nicht nur für Regelung der Spannung mittels Regeltransformators, sondern allgemein zur Regelung anderer elektrischer Meßgrößen :durch stufenweise schaltende Regler sinngemäß anwendbar, beispielsweise: Regelung der Übergabeblindleistung oder des Leistungsfaktors mittels Regeltransformators, der Übergabewirkleistung mittels Regelquertransformators, der Verstellung von Anzapfungen an Erdschlußspulen in Abhängigkeit vom Nullpunktblindleitwert.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur selbsttätigen Regelung einer elektrischen Netzgröße mittels stufenweise arbeitender Lastschalter und eines Überwachungsrelais, das, bei Über-oder Unterschreiten eines gegebenenfalls einstellbaren konstant zu haltenden Wertes anspricht und ein als Regulierrelais ausgebildetes Zeitrelais in Gang setzt, dessen Reguliergeschwindigkeit von dem Maß der Abweichung des Istwertes von dem Sollwert der zu regelnden Größe abhängt, dadurch gekennzeichnet, daß :das Überwachungsrelais (6) bei Über- und Unterschreiten des Sollviertes der zu regelnden Größe das Sollsystem (15) und das Ist-System (13) des Regulierrelais an Spannung legt und beim Überschreiten des Sollwertes einen Teil des vor der Wicklung des Istsystems liegenden Widerstandes (i4) kurzschließt und beim Unterschreiten des Sollwertes zu diesem Vorschaltwid:erstande (i4) einen weiteren Widerstand (7) vor die Wicklung des Istsystems legt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Sollsystem (i5) an seine Erregung über Konstantstromwiderstände(i 7), insbesondere Eisenwasserstofflampen, angeschlossen ist.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß :die Erregerkreise des Zeitrelais (i i) über Kontakte (22) geführt sind, welche während der Betätigung des Verstellmotors (4) unterbrochen sind und kürz vor der Beendigung des Regelvorganges wieder geschlossen werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch i bis 3, gekennzeichnet durch ein Halterelais, das auf einen einzigen Impuls des Regulierrelais (6) anspricht und die Erregerkreise des Zeitrelais (i i) bis zur Beendigung des eingeleiteten Regelvorganges geschlossen hält.