DE698861C

DE698861C - Device for automatic regulation of an electrical network size

Info

Publication number: DE698861C
Application number: DE1933A0071208
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eberhard Courtin
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1933-08-23
Filing date: 1933-08-24
Publication date: 1940-11-19

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.Device for the automatic control of an electrical network variable For the automatic regulation of an electrical variable, namely for the control of Step transformers through relays are particularly useful in the event of rapid fluctuations Simple regulating relays are not suitable for the size to be controlled. - One must rather put the following conditions on such a relay: z. The insensitivity of the relay must be adjustable and greater than the step voltage to avoid unnecessary Avoid speaking.

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.2. The response time must match the deviation of the actual value from the setpoint sink; however, it is allowed to regulate a sufficient speed in all cases to achieve, do not exceed a certain limit value.

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.3. The time difference between the response of the relay and the adjustment of the control switch should be used to return the relay to the rest position so that the delivery of further control impulses and overregulation is avoided.

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.Regulating relays have become known which meet these conditions. The setpoint and the actual value are monitored by means of differential gears, of which - one part by a synchronous motor for setting the setpoint and the other driven by a Ferrari motor for setting the actual value will. There is a special differential system for each Ulber and undershoot of the setpoint necessary. Such a set-up is rather cumbersome: the necessary ones Precision mechanical gears wear out quickly in rough operations. Also changes the setpoint value in the event of frequency deviations, so that the arrangement in many companies is not applicable.

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.On the other hand, there are also switching devices for the automatic. Switching on and off the units of a power station or substation became known at for which a special Ferrari motor is provided for each unit to be switched. The current coils of these motors are either designed differently in order to respond at different values of the achievement, on the other hand all can Power coils for easier interchangeability and simplification: storage be the same, with them different ohmic or inductive resistances in parallel be switched. If the current and voltage coils are connected in such a way that they measure that their effects are opposed to one another devices the operating impedance and switch on as a function of this. A scheme by comparing an actual value with a setpoint is not possible.

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.In addition, it has become known per se; a timing relay or an induction relay to be used as a control element. The actual and setpoint values act against each other an induction disc that rotates in one direction or the other and thus causes a higher or lower regulation. However, this arrangement is sufficient. The second of the conditions set out at the beginning to an inadequate extent.

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.The Ferrari disk itself, then the ones on the shaft mechanical devices, of course, have a certain inertia. This indolence consumes energy and delays in association with inevitable friction when responding the regulation. This deficiency is remedied according to the invention.

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.The subject matter of the invention relates to. an automatic control device with step load switch and monitoring relay that is activated when the value is exceeded or not reached a certain, possibly adjustable setpoint responds and an as Control relay designed timing relay sets in motion, the speed of which depends on the Deviation of the actual value of the variable to be controlled depends on the setpoint. The essence of the invention is that the monitoring relay when exceeded or undershot of the setpoint of the variable to be controlled, the setpoint system and the actual system of the control element puts on voltage and when exceeded ': the setpoint a part of the before Winding of the actual system short-circuits, on the other hand, when the resistance is undershot of the setpoint places a further resistor in front of the winding of the actual system.

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.As a result of these measures, the control device does not have a creeping effect, and the faster the greater the deviation from the target value. The expiration time receives a limit value from the sensitive monitoring relay.

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.An advantage of the invention is also based in the greater protection of the sensitive control relays whose voltage coils are not constantly exposed to voltage are and its induction disc, shaft and bearings are therefore not permanent participate in harmful fine vibrations of such systems.

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.In the figure, an embodiment of the invention is shown. With i the network is referred to, which is used to feed a further network 2 via a adjustable step transformer 3 is used. The voltage of the network 2 should be despite strong voltage fluctuations of the network i are kept constant. To this end is via a voltage converter 5, the excitation coil of a regulating relay 6 to the Network 2 voltage switched. The sensitivity of this relay is adjustable and is appropriately adapted to the step voltage. The operating lever closes. If a certain voltage value is exceeded, contacts 8 and 9, if not reached the contacts i o. These contacts are in the circuit of the excitation coils of a timing relay 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.This relay is designed as a Ferrari relay. His disk i2 is dampened by a brake magnet i9, in one sense by the actual system 13 driven, the actuating coil via a resistor 1q. one at rest of the adjusting motor q. closed contact 22 and the contacts 9 to the voltage converter 5 is placed. In parallel with the contacts 9, the contacts io are in series with them a series resistor 7 connected.

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.The force acting in the opposite sense target system 15 is connected through a resistor 1 and 6, a constant current resistor 17 is also connected to the contacts 22 and: set it over .the contacts 9 or io also to the voltage converter. 5 The contacts 8 of the relay 6 are parallel to part of the resistor 1q. switched.

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.When the voltage rises above a certain value, which is above the response sensitivity .des relay 6 is, then the contacts 8 and 9 closed. Voltage is applied to the timing relay 1: 2 via contacts 9. Of the Constant current resistor 17, which is expediently designed as an iron hydrogen lamp causes the current flowing through the setpoint system 15 and thus its torque remains the same when the voltage fluctuates. The torque of the actual system 13 brings now the disc to start up. The movement is supported by contacts 8 a part of the resistor 14 bridged, so a higher voltage than that actually ruling is feigned. This sets the expiry time to a fixed value limited. It decreases as the deviation of the actual value from the setpoint increases below these still descend. After the disc 12 has expired, contact 2o is now actuated. The motor q starts up in the sense of a voltage reduction. In the control box 23 of the motor is: it houses a holding relay that controls the control process Reason a single contact impulse carries out, even if the contacts 2o no longer remain closed. During the control process, the contacts 22 opened. Through this the voltage at the timing relay i disappears i, this returns to its rest position under the influence of springs 18. After completion a control process, the contacts 22 are closed again. The tension is but now dropped to a value that is within the insensitivity of the relay 6 is so that this returns to its rest position. Is the tension still outside? the insensitivity of 6, the process is repeated.

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.Is: the tension in that. Network 2 too low, then the contacts OK of the regulating relay 6 are closed. As a result, resistor 7 - is connected upstream of the excitation coils of both systems. Since the target system remains unaffected by this due to its constant current resistance, the resistance is actually connected upstream of the actual system. As a result, the target system 15 predominates, the disk rotates in the opposite direction as before and brings the contacts 21 to close. The dependency of the running speed is such that it increases with the size of the deviation of the actual value from the nominal value.

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.Should: the pause between two consecutive control phases is shorter than when it was first addressed, then the Kontalct'22 is set so that it closes before the end of the switching process. The return of the timing relay i i in this case only takes place when the relay 6 has returned to its central position is.

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.The regulating device described is not only for regulating the voltage by means of regulating transformer, but generally for regulating other electrical Measured variables: can be used analogously using step-by-step regulators, for example: Regulation of the transfer reactive power or the power factor by means of a regulating transformer, the effective transfer power by means of a variable transformer, the adjustment of taps at earth fault coils depending on the zero point reactive conductance.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the automatic control of an electrical network variable by means of step-by-step load switches and a monitoring relay, which responds when a possibly adjustable value to be kept constant is exceeded or fallen below and activates a timing relay designed as a regulating relay, the regulating speed of which depends on the extent of the deviation of the actual value from the setpoint of the variable to be controlled depends, characterized in that: the monitoring relay (6) applies voltage to the setpoint system (15) and the actual system (13) of the regulating relay when the setpoint fourth of the variable to be controlled is exceeded and when the voltage is exceeded of the setpoint short-circuits part of the resistor (i4) in front of the winding of the actual system and, if the value falls below the setpoint, places a further resistor (7) in front of the winding of the actual system.

2. Device according to claim i, characterized in that the target system (i5) to its excitation via constant current resistors (i 7), in particular Ferric hydrogen lamps.

3. Device according to claim i and 2, characterized in that: the excitation circuits of the timing relay (i i) via contacts (22) are performed, which interrupted during actuation of the adjusting motor (4) and are closed again shortly before the end of the control process.

4th Device according to claim i to 3, characterized by a holding relay which is on a single pulse of the regulating relay (6) responds and the excitation circuits of the Time relay (i i) closed until the control process has been completed holds.