Regelung von Leistungsverteilung, Leistungsflüssen und Frequenz (Drehzahl)
in ein oder mehrphasigen Wechselstromnetzen oder -netzverbänden mit Hilfe einer
Steuerfrequenz
In dem Patent 734 o67 ist beschrieben,
wie man Frequenzumfiorrneroder -überlagerer,
die zwischen den Stieuerfrequenzerzeuger und
die Maschinenregler in die Ubertragungs-
kanäle für die Steuerfrequenz eingeschaltet
werden, durch selbsttätige Regeleinrichtungen
so steuern lassen kann, daß bestimmte vor-
geschriebene Beziehungen zwischen den Ma-
schinen- oder Netzleistungen und den Schlupf-
werten leingeregelt Moder die Leistungs- und
Schlupfwerte konstant gehalten werden. Da-
bei sollten die Regler der Frequenzumformer
oder -überlegerer mit geringerer Gesch'win,dig-
keit als die
arbeiten, und es
sollten bei Finschaltung mehrerer Frequenz-
umformer ö.der -.üb(erlggerer hintereinandeir
in denselben ühertragungskanal die Regel-
geschwindigkeiten nach ,oben zu, d. h. in der
Richtung von den A#asdi#nen fort zum Steuer-
frequenzerzeuger hin, immer kleiner gewählt
werden. So vielseitig anwendbar dieses Regel-
verfahren ist,, go hat ies doch den Nachteil.,
da( die Segeleinrichtungen an. den Frequenz
,umformernoder -überlagerern .ziemlich ver-
wickelt werden und daß, eben wegen der
Staffelung der Regelges'chivincligke%ten, die
Regelvorgänge sich u. U. üemlich lange hinziehen könnten.Regulation of power distribution, power flows and frequency (speed) in single or multi-phase alternating current networks or networks with the help of a control frequency The patent 734 067 describes
how to convert or superimpose frequency converters,
between the control frequency generator and
the machine controller in the transmission
channels switched on for the control frequency
by automatic control devices
can be controlled in such a way that certain pre-
written relationships between the
machine or network services and the slip
evaluate modestly the performance and
Slip values are kept constant. There-
at should the controller of the frequency converter
or overlayers with lower speed, dig-
than that
work, and it
should be used when switching multiple frequency
converter ö.der -.üb (larger successor
in the same transmission channel the control
speeds up, up to, ie in the
Direction from the A # asdi # nen to the control
frequency generator down, chosen smaller and smaller
will. As versatile as this rule
procedure is, but it has the disadvantage of going.,
da (the sailing devices at. the frequency
, s Forming or -überlagerern comparable .ziemlich
and that, just because of the
Graduation of the regular charter activities that
Control processes could possibly drag on for a long time.
Man wird deshalb in gewissen Fällen, wenn nämlich an den Frequenzumformern
oder -überlagerern bestimmte Beziehungen zwischen den Leistungs- und Schlupfwerten
eingeregelt werden sollen, vorteilhafterweise die nachfolgend beschriebene Einrichtung
gemäß der Erfindung zur Umformung der Steuerfrequenz oder zur überlagerungeiner
Schlupffrequenz über die Steuerfrequenz ,in Abhängigkeit von den Maschinen- oder
Netzleistungen benutzen, weil. sie nicht nur einfacher ist äls die im Patent 734
067 für diesen Zweck vorgesehenen selbsttätigen Regeleinrichtungen, sondern
auch eine wesentlich, raschere. Durchführung der Regelvorgänge ermöglicht. Die Einrichtung
gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dgß der eine Teil des Frequenzumformers
oder -iib@erlagerers mit einer Drehzahl umläuft, die .der Maschinen- oder Netzleistung
genau oder annähernd verhältnisgleich ist, äaB :er insbesondere durch ein Zählersystem
angetrieben wird, dessen Strom-und Spannungsspulen ein der Maschinen- oder Netzleistung
genau oder annähernd verhältnisgleiches
Drehmoment auf die Zählerscheibe
ausüben.Therefore, in certain cases, if certain relationships between the power and slip values are to be regulated on the frequency converters or superimposers, the device according to the invention described below is advantageously used for converting the control frequency or for superimposing a slip frequency on the control frequency, depending on who use machine or network services because. it is not only simpler than the automatic control devices provided for this purpose in patent 734 067 , but also a considerably faster one. Implementation of the control processes enables. The device according to the invention is characterized in that one part of the frequency converter or frequency converter rotates at a speed which is exactly or approximately the same as the machine or network power, ie it is driven in particular by a meter system whose current -and voltage coils exert a torque on the counter disk that is exactly or approximately the same as the machine or mains power.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.
Als Frequenzumformer oder -überlagerer ist hier eine doppelt gespeiste Asynchronmaschi.ne
i dargestellt. Ihr wird ständerseitig die ankommende Steuerfrequenz /so, die dreiphasig
angenommen ist, zugeführt und läuferseitig die abgehende, ebenfalls dreiphasig angenommene
Steuerfrequenz f, entnommen. Bevor diese ihrerseits in den Übertragungskanal, zu
den Maschinenreglern hin, weitergegeben wird, wird sie durch den Verstärker 2 verstärkt,
damit die doppelt gespeiste Asynchronmaschine i möglichst klein, möglichst ohne
Eisen und mit möglichst geringer Rückwirkung ihres sekundären Teiles auf ihren primären
Teil und damit auch auf die Erzeugerseite ausgeführt werden kann. Der Antrieb der
Läuferwelle der Asynchronmägchine erfolgt-beispielsweise durch die Scheibe 3 eines
Zählersystems mit den Strom- und Spannungsspulen 4 und 5, die ein der Maschinen-
oder Netzleistung verhältnisgleiches Drehmoment hervorbringen, dem die Wirbelstrombremnse
6 entgegenwirkt. Die Zählerscheibe und mit ihr der Sekundärteil der Asynchmonmaschine
laufen dann mit einer der Maschinen- oder Netzleistung verhältnisgleichen Drehzahl
um, und die 'Schlupfrequenz zwischen der primär zugeführten Steuerfrequenz fso und
der sekundär abgegebenen Frequenz/, ist linear von der Leistung abhängig, so daß
also fso - f, = P . Nii (I) ist, wenn der Proportionalitätsfaktor
mit und die Leistung, die beispielsweise eine Übergabeleistung sein soll, mit
Nil bezeichnet werden.The drawing shows an embodiment of the inventive concept. A double-fed asynchronous machine is shown here as a frequency converter or superimposer. The incoming control frequency / so, which is assumed to be three-phase, is fed to it on the stator side, and the outgoing control frequency f, which is also assumed to be three-phase, is taken from the rotor side. Before this in turn is passed on to the transmission channel to the machine controllers, it is amplified by the amplifier 2 so that the doubly fed asynchronous machine i is as small as possible, preferably without iron and with the least possible effect of its secondary part on its primary part and thus also can be carried out on the producer side. The rotor shaft of the asynchronous machine is driven, for example, by the disk 3 of a counter system with the current and voltage coils 4 and 5, which produce a torque that is proportionate to the machine or mains power, which the eddy current brake 6 counteracts. The counter disk and with it the secondary part of the asynchronous machine then rotate at a speed that is in relation to the machine or mains power, and the 'slip frequency between the primarily supplied control frequency fso and the secondary output frequency / is linearly dependent on the power, so that fso - f, = P. Nii (I) is when the proportionality factor is denoted by and the power, which is supposed to be a transfer power, for example, is denoted by Nil.
Der Proportionalitätsfaktor p oder, anders ausgedrückt, die Neigung
der Schlupf-Übergabeleistungs-Kennlinie kann etwa durch den Widerstand 7 vor der
Spannungsspule 5 oder durch Veränderung der Bremskraft des Magneten 6 oder durch
seine zwischen den Zähler und die Asynchronmaschineeingeschaltete Übersetzung eingestellt
werden. Will man außer der Schlupffrequenz noch eine konstante einstellbare Frequenz/,
überlagern, so daß f, -f- fro - f, = P Nü wird, was einem Heben oder Senken
der Schlupf - Übergabeleistungs - Kennlinie entspricht, so kann dies etwa durch
unmittelbaren Antrieb des Ständers der Asynchronmaschine mit einer konstanten Drehzahl
geschehen. Das gleiche läßt sich ferner auch dadurch erreichen, daß ein konstantes,
zusätzliches Drehmoment auf das Zählersystem, ausgeübt wird Hierzu eignet sich beispielsweise
ein Gewichtsantrieb mit passend gewählten Gewichten, ein Gleichstromanker mit einstellbarer
Stromstärke auf der Zählerachse oder ein von der Netzspannung oder einer anderen
Wechselspannung durch Kunstschaltungen zweiphasig ,gespeistes Triebsystem nach Art
der bekannten E-2- und J°-Stundenzähler, wobei zur Ausschaltung des Einflusses von
Spannungsschwankungen zweckmäßigerweise vor die Widerstände, an denen die einstellbare
Spannung abgegriffen wird, Eisenwasserstoffwiderstände geschaltet werden. Auch durch
Parallelwiderstände zu den Spulen oder durch Verlagerung der Spulen gegenüber der
Triebscheibe, beispielsweise durch Drehen der Spulen um eine zur Triebscheibenachse
parallele Achse, kann das Drehmoment :eingestellt werden.The proportionality factor p or, in other words, the inclination of the slip-transfer power characteristic curve can be set, for example, by the resistor 7 in front of the voltage coil 5 or by changing the braking force of the magnet 6 or by its gear ratio switched on between the counter and the asynchronous machine. If, in addition to the slip frequency, a constant adjustable frequency /, is to be superimposed so that f, -f- fro - f, = P Nü, which corresponds to a raising or lowering of the slip - transfer power - characteristic, this can be done for example by direct drive of the stator of the asynchronous machine happen at a constant speed. The same can also be achieved by exerting a constant, additional torque on the meter system Artificial circuits two-phase, powered drive system in the manner of the well-known E-2 and J ° hour meters, with ferrous hydrogen resistors being connected in front of the resistors at which the adjustable voltage is tapped to eliminate the influence of voltage fluctuations. The torque can also be adjusted by resisting parallel to the coils or by moving the coils relative to the drive pulley, for example by rotating the coils around an axis parallel to the drive pulley axis.
lm übrigen gilt bezüglich der Verwendungsmöglichkeiten für die Einrichtung
gemäß der Erfindung das in den Patenten 698 307 und 734o67 bereits Gesagte.
Daß sich dabei die Regelvorgänge viel rascher abwickeln lassen als mit den dort
beschriebenen Einrichtungen. folgt daraus, .daß die Einrichtung gemäß der Erfindung
im Grunde genommen lediglich zur Fernübertragung der Leistungswerte mit Hilfe der
Steuerfrequenz zu den Maschinenreglern hin dient. Da, nämlich die Gleichung für
die Schlupfregler an den Maschinen N=Na + c (fs-f) (3)
lautet (vgl.
Gleichung i im Patent 698 307). so erhält man beispielsweise im einfachsten Fall,
bei dem zwischen den Steuerfrequenzerzeuger, der die Steuerfrequenz /so liefert.
und die Maschinenregler nur ein einziger Frequenzumformer oder -überhagerer (mit
der abgegebenen Steuerfrequenz f,) eingeschaltet ist, durch Einsetzen des Wertes
von fs aus Gleichung 2 in Gleichung 3 die Gleichung c (f- f,0- f,) -a- epNii -f-
N -jVo = 0 als Regelvorschrift für die Schlupfregler an den Maschinen.
Diese arbeiten daher so, als ob die Meßwerke für die Netzfrequenz f, die Netzleistung
(Übergabeleistung) N;i und die eigene Leistung N der Maschine unmittelbar auf das
den Regler steuernde Glied einwirkten. Es ist aber eine aus dem Reglerbau ganz allgemein
bekannte Tatsache,, daß Zeitverzögerungen bei der Messung der Steuergrößen immer
schädlich sind und deshalb möglichst klein gehalten werden müssen, wenn die Regelvorgänge
rasch und doch pendelungsfrei verlaufen sollen. Hieraus folgt, daß sich die Regelvorgänge
mit der Einrichtung gemäß der Erfindung in der Tat schneller durchführen lassen,
als wenn die Frequenzumformer oder -überlagerer durch selbsttätige Regeleinrichtungen
eingestellt
werden. Dagegen sind selbsttätige Regeleinrichtungen nach wie vor notwendig, wenn
;es sich; wie in den Patenten 693 307 und 734 o67 beschrieben, darum handelt, mit
Hilfe von Friequenzumfarmaern oder -überlagerern Maschinen- oder Netzleistungen
konstant zu Wteen, oder wenn die vom Steuerfrequenzerzeuger gelieferte Steuerfrequenz
fso so nachgeregelt werden soll, daß die Netzfrequenz/ zum Schluß immer wieder auf
ihren Sollwert kommt.For the rest, what has already been said in patents 698 307 and 734o67 applies with regard to the possible uses for the device according to the invention. That the control processes can be carried out much more quickly than with the facilities described there. it follows from this that the device according to the invention is basically only used for remote transmission of the power values with the aid of the control frequency to the machine controllers. Since, namely the equation for the slip regulators on the machines is N = Na + c (fs-f) (3) (cf. equation i in patent 698 307). in this way, for example, in the simplest case, between the control frequency generator that supplies the control frequency / so. and the machine controller only a single frequency converter or superheater (with the output control frequency f,) is switched on, by substituting the value of fs from equation 2 in equation 3, the equation c (f- f, 0-f,) -a- epNii -f- N -jVo = 0 as a rule for the slip controller on the machines. These therefore work as if the measuring mechanisms for the network frequency f, the network power (transfer power) N; i and the machine's own power N acted directly on the element controlling the regulator. However, it is a well-known fact from controller construction that time delays in the measurement of the control variables are always harmful and must therefore be kept as small as possible if the control processes are to proceed quickly and yet without oscillation. It follows from this that the control processes can in fact be carried out more quickly with the device according to the invention than if the frequency converters or superimposers are set by automatic control devices. On the other hand, automatic control devices are still necessary if; it is; As described in patents 693 307 and 734 067, it is a matter of keeping machine or network power constant with the help of frequency parameters or superimposers, or if the control frequency fso supplied by the control frequency generator is to be readjusted so that the network frequency / finally again and again comes to its setpoint.