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Verfahren zur Regelung von Grössen, die unter dem Einfluss mehrerer Verstellvorrichtungen stehen, insbesondere zur Regelung der Leistungsabgabe mehrerer Stromerzeuger.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Grössen, die unter dem Einfluss zweier oder mehrerer Verstellvorrichtungen stehen. Derartige Anordnungen werden beispielsweise verwendet, um die Leistungsabgabe eines Kraftwerkes, in dem mehrere Generatoren parallel arbeiten, in bestimmter Weise zu regeln. Jeder Generator bzw. jede Antriebsmaschine ist dabei mit einer Verstellvorrichtung versehen, durch die ihre Leistung, welche einen Teilwert der gesamten von dem Kraftwerk abgegebenen Leistung darstellt, beeinflusst wird. Im folgenden wird die von jedem Generator gelieferte Leistung als Teilwert bezeichnet.
In entsprechender Weise wird auch der unter dem Einfluss einer einzelnen Verstellvorrichtung stehende Teil der gesamten zu regelnden Grösse, auch wenn es sich nicht um Leistungen, sondern beispielsweise um Spannungen, Ströme, Flüssigkeitsmengen, Dampfmengen u. dgl. handelt, als Teilwert der zu regelnden Grösse bezeichnet. Bei den bekannten Anordnungen zur Regelung von Grössen, z. B. elektrischen Leistungen durch Beeinflussung der von einzelnen Aggregaten gelieferten Teilwerte, wurde bisher meist von einem Messgerät für die zu regelnde Grösse beim Über-oder Unterschreiten eines vorgeschriebenen Sollwertes an die Verstellvorrichtungen für die Teilwerte der zu regelnden Grösse ein Kommando zur Veränderung des Teilwertes gegeben.
Es ist leicht einzusehen, dass nach kurzer Zeit die Teilwerte untereinander stark verschieden sein werden, weil sich praktisch nicht erreichen lässt, dass bei einem Kommando zur Erhöhung oder Erniedrigung der zu regelnden Grösse alle Verstellvorrichtungen den zugehörigen Teilwert im gleichen Masse verstellen. Zur Behebung dieses Mangels ist vorgeschlagen worden, die einzelnen Teilwerte untereinander oder mit der zu regelnden Grösse selbst zu vergleichen und die Verstellvorrichtungen für die Teilwerte so zu beeinflussen, dass die Teilwerte untereinander gleichbleiben. Sofern z.
B. bei der Leistungsregelung von Maschinen nicht alle Maschinen gleich gross sind, so wird unter gleicher Belastung oder Beteiligung der Fall verstanden, dass sich die einzelnen Maschinen entsprechend ihrer Leistungsfähigkeit an der Deckung des Gesamtleistungsbedarfes beteiligen.
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet die Regelung von Grössen mit Hilfe von Verstellvorrichtungen, durch die Teilwerte der zu regelnden Grössen beeinflusst werden, in der Weise, dass die Teilwerte untereinander ganz oder annähernd gleich oder in einem vorgewählten Verhältnis bleiben, ohne dass die einzelnen Teilwerte miteinander oder mit ihrer Summe (d. li. der zu regelnden Grösse) verglichen zu werden brauchen.
Gemäss der Erfindung lässt man mehrere, vorzugsweise aber alle Verstellvorrichtungen für die Teilwerte der zu regelnden Grösse beim Auf-und Abwärtsregulieren auf zwei verschiedenen Kurven arbeiten, welche die Regelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den jeweiligen durch die Verstellvorrich- tungen beeinflussten Teilwerten der zu regelnden Grösse darstellen (Regelgeschwindigkeitscharakteristik), und sorgt dafür, dass die für das Aufwärtsregulieren gültige Kurve oder Linie (Aufwärtseharakteristik) mit einer durch den jeweiligen Arbeitspunkt führenden Senkrechten einen kleineren Winkel einschliesst als die für das Abwärtsregulieren gültige Kurve (Abwärtscharakteristik)
. Unter Regelgeschwindigkeit wird dabei die zeitliche Änderung des Teilwertes der zu regelnden Grösse verstanden, welche dieser Teilwert unter dem Einfluss der zugehörigen Verstellvorrichtung erfährt. Bei Reglern, bei welchen beim Abweichen des Istwertes vom Sollwert nur Impulse gegeben werden, welche eine Verstellvorrichtung für die Teilwerte in Gang setzen, entspricht der Regelgeschwindigkeit jener Wert, um welchen sich der Teilwert der zu regelnden Grösse bei einem Regelkommando ändert. Dieser Wert kann durch Beeinflussung
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der Laufgeschwindigkeit oder Laufdauer der Verstellvorriehtung für den Teilwert der zu regelnden Grösse verändert werden.
Da die Erfindung besonders vorteilhaft zur Regelung mehrerer parallelarbeitender Wechselstromerzeuger angewendet werden kann, ist der Übersichtlichkeit halber im folgenden hauptsächlich von der Leistungsregelung die Rede. Es wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in der gleichen Weise auch andere Grössen geregelt werden können.
Die Wirkung, welche durch die Wahl der Lage der Regelgeschwindigkeitscharakteristiken gemäss der Erfindung erzielt wird, ist am deutlichsten zu erkennen, wenn man annimmt, dass die Werte der Auf- wärtscharakteristik, d. h. der Charakteristik, welche die Regelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Leistung für den Fall des Aufwärtsregulierens darstellt, mit steigender Leistung abnehmen, dagegen dass die Werte der Abwärtscharakteristik mit steigender Leistung zunehmen. In Fig. 1 sind die Regeleharakteristiken für diesen Fall dargestellt. In horizontaler Richtung ist die Leistung L, in vertikaler
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ganz allgemein.
Die Regelgesehwindigkeitscharakteristiken nach Fig. 1 liegen symmetrisch zu der durch den Schnittpunkt führenden Senkrechten, sie sind so gewählt, dass die Geschwindigkeit, mit der die zu regelnde Grösse, z. B. die Leistung, verändert wird, beim Aufwärtsregulieren mit steigender Leistung abnimmt, während beim Abwärtsregulieren die Regelgeschwindigkeit mit sinkender Leistung ebenfalls abnimmt.
Wenn beim Zusammenarbeiten mehrerer Verstellvorrichtungen, deren Regelgeschwindig- keitscharakteristiken möglichst gleich gewählt werden, wie in Fig. 1 dargestellt ist, so hat dies die Wirkung, dass a) für den Fall des Aufwärtsregulierens die am stärksten belasteten Maschinen weniger beeinflusst werden als die schwächer belasteten Maschinen und dass b) für den Fall des Abwärtsregulierens die stark belasteten Maschinen stärker beeinflusst werden als die schwächer belasteten Maschinen.
Sowohl beim Aufwärts-als beim Abwärtsregulieren werden sich die Maschinen hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe nähern. Nach relativ kurzer Zeit werden sämtliche parallelgeschalteten Maschinen, deren Regelgeschwindigkeitscharakteristiken in der durch die Fig. 1 dargestellten Weise verlaufen, annähernd die gleiche Leistung abgeben, abgesehen von geringen Unterschieden, die aber den praktischen Betrieb in keiner Weise beeinträchtigen. Die erwähnten Verhältnisse gelten nicht nur für zwei, sondern für beliebig viele Maschinen.
Ein Belastungsausgleich, d. h. ein Ausgleich der Grösse der Teilwerte, findet auch statt, wenn die Regelgeschwindigkeitseharakteristiken unsymmetrisch zu der durch den Schnittpunkt führenden Senkrechten liegen. Zwei derartige Fälle sind in den Fig. 2 und 3 dargestellt.
Die mit der Fig. 1 übereinstimmenden Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Bei dem Diagramm nach Fig. 2 liegt die Abwärtscharakteristik horizontal. Beim Abwärtsregulieren findet daher kein Be-
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Belastung, wie dies im Diagramm 1 für den Fall des Aufwärtsregulierens beschrieben worden ist. Fig. 3 zeigt die Regelgesehwindigkeitscharakteristiken für den Fall, dass die Aufwärtseharakteristiken horizontal liegen. In diesem Fall findet ein Belastungsausgleich nur beim Abwärtsregulieren statt. Je nach den vorliegenden Bedingungen kann es zweckmässig sein, die Regelgeschwindigkeitscharakteristiken nach Fig. 2 oder 3 zu wählen.
Für Wasserkraftanlagen kann es beispielsweise erwünscht sein, um eine möglichst rasche Regelung zu erreichen, dauernd mit möglichst hohen Reguliergeschwindigkeiten zu arbeiten. Da die Regelgeschwindigkeit aber mit Rücksicht auf die in der Rohrleitung fliessenden Wassermassen begrenzt ist, so kann man die zulässige Regelgeschwindigkeit am besten ausnutzen, wenn man die Regelgeschwindigkeitscharakteristiken horizontal legt und die hochstzulässige Regelgeschwindigkeit wählt.
Bei Dampfturbinen dagegen kann man daran interessiert sein, dass beim Aufwärtsregulieren die Lastzunahme wegen der damit verbundenen Erwärmung nicht zu rasch steigt. Um hier die zulässige Regelgeschwindigkeit voll auszunutzen, wird es sich empfehlen, die Regelgeschwindigkeiten nach Fig. 3 zu wählen. Die Diagramme Fig. 4 und 5 zeigen Regelgesehwindigkeitscharakteristiken, bei welchen beide Charakteristiken im gleichen Sinne gegenüber einer Senkrechten geneigt sind. Man kann diese beiden Diagramme von denDiagrammen nach Fig. 2 ableiten, wenn manbei Diagramm 2 die Abwärtscharakteristik im Uhrzeigersinn, bei Diagramm 3 die Aufwärtscharakteristik entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.
Diese beiden Fälle sind meist praktisch von geringer Bedeutung, sie können aber wichtig werden, wenn man aus irgendwelchen Gründen beide Charakteristiken im gleichen Sinne neigen muss.
Bei der Lage der Charakteristik nach Fig. 4 werden zwar beim Abwärtsregulieren die Maschinen hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe entfernt. Beim Aufwärtsregulieren werden sie dagegen in höherem
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Masse einander genähert, als sie beim Abwärtsregul : crell entftrnt werden. Das Unigekehrte ist bei Diagramm nach Fig. 5 der Fall.
In den Fig. 6 und 7 sind Grenzfälle dargestellt, bei welchen die Reglereharakteristiken gegenüber einer Senkrechten gleich stark geneigt sind. Diese Fälle können aus den Fällen gemäss Fig. 4 und 5 abgeleitet werden, indem man beide Charakteristiken in die gleiche Winkellage bringt. Auf diese Weise wurde man zunächst für das Aufwärts-und Abwärtsregulieren die gleiche Charakteristik erhalten, und es wäre eine gleichmässige Verteilung der Last nicht zu erreichen, da sich die Maschinen beim Aufwärts-bzw. Abwärtsregulieren stets im gleichen Masse in ihrer Lastabgabe voneinander entfernen bzw. nähern wurden.
Damit sich die Belastung der Maschinen jedoch entweder beim Aufwärts-oder beim Abwärtsregulieren in ihrer Lastabgabe stärker nähern als beim Regeln im andern Sinne, so muss man dafür sorgen, dass die prozentualen Unterschiede zwischen zwei beliebigen Arbeitspunkten, z. B. J und 4 (Fig. 6 und 7), für den Regelfall stärker sind, in welchem sich die Maschinen hinsichtlich der Lastabgabe nähern. Eine derartige Verschiedenheit in den Regelgeschwindigkeitsunterschieden erreicht man, wenn man die Charakteristik, welche zu einer Näherung der Maschine führt, unter die andere Charakteristik legt.
Wenn also die Werte der Aufwärtscharakteristik mit steigender Leistung abnehmen, d. h. wenn sich, wie früher erwähnt, die Maschinen in ihrer Leistungsabgabe beim Aufwärtsregulieren nähern, so muss man, wie in Fig. 6 dargestellt ist, die Aufwärtscharakteristik unter die Abwärtscharakteristik legen. Fig. 6 lässt erkennen, dass zwischen dem Belastungsfall3 und dem Belastungsfall 4 für das Aufwärtsregulieren die Regelgeschwindigkeit etwa auf die Hälfte absinkt. Für den Fall des Abwärtsregulierens, für welchen die Kurve 2 massgebend ist, nimmt die Regelgeschwindigkeit zwischen den Belastungspunkten : und 4 dagegen nur von etwa 66
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um 50% geändert hat.
Hieraus ergibt sich, dass beim Aufwärtsregulieren sich die Maschinen hinsichtlich der Leistungsabgabe verhältnismässig stark nähern, beim Abwärtsregulieren dagegen nur wenig voneinander entfernen werden.
Fig. 7 zeigt die Regelcharakteristiken für den Fall, dass sich die Maschinen hinsichtlich ihrer Leistungsabgabe beim Abwärtsregulieren, d. h. bei der Verminderung der Lastabgabe, in ihrer Leistungs-
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keit grösser sein als beim Aufwärtsregulieren. Aus Fig. 7 ist leicht zu erkennen, dass zwischen zwei gegebenen Leistungspunkten die Unterschiede auf der Charakteristik 2 prozentual grösser sind als auf der Charakteristik 1.
Es ist für die Wirksamkeit des Verfahrens nach der Erfindung gleichgültig, in welchem Teil der Regelgeschwindigkeitseharakteristiken der Arbeitsbereich liegt. In Fig. 1 sind beispielsweise drei Bereiche, die durch die mit 5,6, 7 und 8 bezeichneten Linien eingegrenzt werden, dargestellt. Es ist gleichgültig, ob die Leistung Null beim Schnittpunkt der Horizontalen mit der Senkrechten 5 oder 6 oder 7 liegt. Es ist ebenfalls gleichgültig, wo der obere Grenzwert der Leistung liegt. Wesentlich ist dagegen, dass die Regelgeschwindigkeitscharakteristiken sämtlicher Verstellvorrichtungen annähernd gleich sind. Es empfiehlt sich auch, sämtliche Maschinen in dem gleichen Bereich der Charakteristiken arbeiten zu lassen, weil sonst der Belastungsausgleich verzögert wird.
In Sonderfällen kann es jedoch auch zweckmässig sein, den Maschinen verschiedene Arbeitsbereiche zuzuweisen, beispielsweise dann, wenn es darauf ankommt, eine Maschine prozentual stärker zu belasten als eine andere Maschine. Dies lässt sich auch durch Parallelverschiebung der Reglercharakteristiken erreichen.
Zu den Fig. 6 und 7 ist noch zu bemerken, dass ein Ausgleich der Belastungen bei genau horizontal liegender Reglercharakteristik nicht zu erreichen ist.
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geschwindigkeitscharakteristiken so von dem Teilwert der zu regelnden Grösse abhängig machen kann, dass der gewünschte Belastungsausgleieh erzielt wird. Die Ausführungsbeispiele betreffen Anordnungen zur Leistungsregelung von Energieerzeugern. Wie bereits erwähnt, lassen sich in analoger Weise jedoch
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Fig. 8 zeigt zwei auf die gemeinsame Sammelschiene 10 arbeitende Stromerzeuger 11, die von den Turbinen 12 angetrieben werden. 13 ist das Dampfventil, mit dessen Hilfe die Leistungszufuhr zur Turbine und damit die Leistungsabgabe des Generators 11 geregelt werden kann. 14 ist ein Motor, der auf das Ventil 13 einwirkt. 15 ist ein Drehzahl-oder Frequenzregler, der beim Über-oder Unterschreiten einer bestimmten Frequenz das Kontaktorgan 16 mit einem der Kontakte 17 und 18 in Berührung bringt. Der Frequenzregler kann, wenn es sich um einen elektrischen Frequenzregler handelt, an die Sammelschiene 10 angeschlossen sein. Er kann aber auch mit der Welle der Turbine gekuppelt sein, so dass er in bekannter Weise als Drehzahlregler arbeitet.
Die Feldwicklung des Verstellmotors 14 ist an die Klemmen der Batterie-M angeschlossen. Die eine Bürste des Motors 14 ist mit dem beweglichen Kontaktorgan16 des Frequenzreglers verbunden, während die andere Bürste an den Schalthebel 20 des Schalters 21 angeschlossen ist. Mit Hilfe dieses Schalters kann die eine Bürste des Motors 15 mit verschiedenen der Mitte der Batterie benachbarten Zellen verbunden werden. Der Schaltarm 20 wird von der Verstellvorrich-
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Stellung des Schalthebels einer bestimmten Leistungsabgabe entspricht.
Durch das bewegliche Kontakt- organ 16 des Reglers 15 kann der Anker des Motors 14 durch Anschliessen an eines der Enden der Batterie 19 wahlweise an zwei Spannungen gelegt werden, die im entgegengesetzten Sinne von der Leistungsabgabe des Generators 11 abhängig sind, wie sieh aus folgendem ergibt.
Wenn man annimmt, dass sich der Schalthebel 20 mit steigender Leistung im Uhrzeigersinn bewegt und der Motor M das Ventil 13 zu schliessen versucht, sobald das Schaltorgan 16 mit dem Kontakt 17 (Abwärtskontakt) in Berührung kommt, und der Motor-M das Ventil 13 öffnet, sobald das Schaltorgan 16 mit dem Kontakt 18 (Aufwärtskontakt) in Berührung kommt, so erkennt man, dass die dem Motor 14 fiber den Kontakt 18 zugeführte Spannung mit steigender Leistung im Falle des Aufwärtsregulierens sinkt, dagegen die über den Kontakt 17 beim Abwärtsregulieren zugefuhrte Spannung mit steigender Leistung zunimmt.
Da die Umlaufsgesehwindigkeit des Motors 14 und damit die Geschwindigkeit, mit der das Ventil 13 verstellt wird, von der dem Anker des Motors 14 zugeführten Spannung abhängt, so erkennt man, dass die Regelgeschwindigkeitscharakteristiken einer derartigen Anordnung den in Fig. 1 dargestellten Verlauf zeigen. Der zweite dargestellte Maschinensatz stimmt mit dem früher beschriebenen vollkommen Überein. Seine Teile tragen daher die gleichen Bezugszeichen.
Die Wirkungsweise der Anordnung sei im folgenden unter der Annahme beschrieben, dass die Maschinen ungleich belastet sind, derart, dass die links dargestellte Maschine nur ein Drittel der Maximalleistung, die rechts dargestellte Maschine dagegen zwei Drittel der Leistung abgibt. Wenn nun durch eine
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sprechen kommen und (weil die Frequenz absinkt) die Aufwärtskontakte-M sehliessen, so wird das Ventil der links dargestellten Maschine raseher verstellt als das Ventil 13 der rechts dargestellten Maschine, weil dem Anker des Verstellmotors 14 der links dargestellten Maschine eine grössere Spannung zugeführt wird als dem Motor. 14 der rechts dargestellten Maschine.
Tritt dagegen eine Entlastung auf, so dass die Frequenz ansteigt und die Regler 16 ihre Abwärtskontakte 17 schliessen, so wird das Ventil der rechts
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Anker des Motors der links dargestellten Maschine zugeführt wird. Dadurch findet im Laufe der Zeit, wie anfangs erwähnt, ein Belastungsausgleich statt. Dies gilt nicht nur für zwei, sondern für beliebig viele Maschinen.
Ein einwandfreies Arbeiten der Anordnung nach Fig. 8 setzt voraus, dass die Regler j ! o etwa zur gleichen Zeit ansprechen oder dass die Regelkommandos sämtlicher Maschinen von einem gemeinsamen Leistungs-oder Drehzahlregler gegeben werden. Eine einwandfreie Arbeitsweise wird ferner gewährleistet, wenn die Drehzahlleistungscharakteristik bei sämtlichen Maschinen möglichst im gleichen Masse geneigt ist.
Mit der Anordnung nach Fig. 8 lassen sieh auch leicht Regelgesehwindigkeitscharakteristiken nach den Fig. 2 und 3 erzielen. In diesem Falle braucht man nur für den Fall des Auf-oder Abwärtsregulierens dem Verstellmotor 14 eine konstante Spannung zufuhren. Regelgesehwindigkeitscharakteristiken nach Fig. 4 und 5 kann man erhalten, wenn man nicht den Anzapfpunkt der Batterie 19 verschiebt, sondern abhängig von der Leistung den Verbindungspunkt der Kontakte 17 oder 18 der Batterie verändert.
Fig. 9 zeigt die Schaltung des Verstellmotors 14 mit dem zugehörigen Regler 15 und dem Schaltorgan 22 für den Fall, dass Regeleharakteristiken nach den Fig. 6 und 7 erzielt werden sollen. Der Motor ist mit je einer Feldwicklung für Links-und Reehtslaufen versehen, deren Enden an die Auf-bzw. Abwärtskontakte 17 oder 18 angeschlossen sind. Je nachdem, ob die Regelcharakteristik nach Fig. 6 oder 7 erzielt werden soll, ist in die Verbindungsleitung zwischen der Feldwicklung des Motors 14 und einen der Kontakte 17 bzw. 18 eine Batterie 2. 3 eingeschaltet. Mit dem Anker ist die Batterie 19 in Reihe geschaltet, u. zw. derart, dass durch das Schaltorgan 20 diese Batterie in Abhängigkeit von der Leistungsabgabe verändert wird.
Wenn die Regelgesehwindigkeitseharakteristik nach Fig. 6 verlaufen soll, so muss der in dem Motorstromkreis eingeschaltete Teil der Batterie 19 mit steigender Leistung abnehmen, soll dagegen ein Verlauf der Regelcharakteristik nach Fig. 7 erreicht werden, so muss der eingeschaltete Teil der Batterie 19 mit steigender Leistung zunehmen.
Da es genügt, wenn die Regelgesehwindigkeiten zwischen Null-und Vollast sich nur wenig unterscheiden (z. B. um 10%), so genügt es, die den Verstellmotoren. M zugeführten Spannungen nur wenig veränderlich zu machen. Man braucht daher bei der Anordnung nach Fig. 8 nur wenige in der Mitte der Batterie 19 liegende Zellen an die Schaltanordnung 21 anzuschliessen. Bei der Anordnung nach Fig. 9 kann man beispielsweise die Batterie 19 nur aus wenigen Zellen bestehen lassen, dagegen die zum Betrieb des Motors notwendige Spannung zwischen die Feldwicklung des Motors 14 und die Kontakte 11 und 18
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scheiden.
Die Fig. 8 zeigt einen Regler, bei dem in Abhängigkeit von der Frequenz oder Drehzahl die Leistungabgabe der Maschinen beeinflusst wird, um auf diese Weise durch die Änderung der Leistungsabgabe die Frequenz zu beeinflussen. Da die Leistungsabgabe etwa der Stellung des Dampf ventils. M entspricht, so kann man auch die Lage des Sehaltheb, lys anstatt von der Leistungsabgabe, von der Stellung des
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dem Drehpunkt 26 des Reglergestänges starr gekuppelt ist.
Es ist leicht einzusehen, dass dem Touren- verstellmotor der am stärksten belasteten Maschine beim Aufwärtsregulieren über den Aufwärts- kontakt 30 eine kleinere Spannung zugeführt wird als der schwächer belasteten Maschine, während dem
Tourenverstellmotor der am stärksten belasteten Maschine beim Abwärtsregulieren eine grössere Spannung zugeführt wird als der schwächer belasteten Maschine, so dass auch hier ein Belastungsausgleich stattfindet.
Es ist, wie bereits bei der Anordnung nach Fig. 8 gezeigt wurde, nicht erforderlich, dass sämtliche Maschinen von einem gemeinsamen Kommandogeber (27) beeinflusst werden.
Die Fig. 11 zeigt einen Regler, bei dem durch Ventile, die in den Zuleitungen zu dem Servomotor- kolben liegen, den Regelgeschwindigkeitscharakteristiken der gewünschte Verlauf erteilt wird. Der Regler ist in bekannter Weise ausgebildet. 32 ist das Fliehkraftpendel,, 33 der Servomotorkolben. Der Drucköl- zufluss wird durch den Steuerkolben 34 beeinflusst, 35 ist das schematisch angedeutete Dampfventil, das vom Servomotorkolben verstellt wird. In die Ölzuleitung 36 und 37 sind die Drosselklappen 38, 39 eingeschaltet, welche durch das Gestänge 40 mit dem Dampfventil 35 verbunden sind. Das Gestänge ist so angeordnet, dass die eine der Drosselklappen 38, 39 geschlossen wird, während die andere sich öffnet.
Auf diese Weise können Regelgeschwindigkeitscharakteristiken erzielt werden, wie sie in Fig. l dargestellt sind. Wenn man eine der Klappen weglässt, so kann man Regelcharakteristiken nach Fig. 2 und 3 erhalten. Die übrigen in den Fig. 4-6 dargestellten Charakteristiken lassen sich leicht durch geeignete Anordnung der Drosselklappen erzielen.
Die Erfindung ermöglicht es auch, parallelarbeitende Regler zu verwenden, die keinen bleibenden Ungleichförmigkeitsgrad aufweisen. Hierunter sind Regler (z. B. Isodromregler) zu versehen, die keine geneigte Drehzahlleistungscharakteristik aufweisen und bei welchen daher bei der gleichen Drehzahl die Maschine verschiedene Leistungen abgeben kann. Man wird in diesen Fällen allerdings dafür sorgen, dass alle Steuerorgane ein Unempfindlichkeitsbereich haben, das um so viel breiter als die Ungenauigkeit des einzuregelnden Messwertes jeden Reglers ist, dass sich eine Überlappung der Unempfindlichkeitsbereiche aller Regler bei irgendeinem Absolutwert der zu regelnden Grösse ergibt. Unter diesen Umständen wird ein Beharrungszustand in dem gemeinsamen Unempfindlichkeitsbereieh aller Regler möglich.
Der wesentliche Fortschritt der Erfindung besteht darin, dass im Beharrungszustand innerhalb der gemeinsamen Unempfindlichkeitszone jede beliebige Lastverteilung möglich ist, dass aber die unvermeidlichen Regulierschwankungen um den Sollwert im Verlauf längerer Zeit stets die Maschinen auf denjenigen Wert hinführen, bei dem die zeitliche Leistungsänderung der miteinander parallelregulierten Maschinen im Falle einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert einander gleich ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist für einen Isodromregler in Fig. 11 dargestellt. Derartige Regler sind in dem Buch von Stodola, 5. Auflage, 1922, Seite 450, beschrieben. Ein einwandfreies
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Dies kann entweder in der Weise geschehen, dass man die Geschwindigkeit, mit der das Dampfventil verstellt wird, in der Weise leistungsabhängig macht, wie dies bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 8-10 beschrieben ist. Man kann aber auch die Regelgesehwindigkeitscharakteristiken in der bei Fig. 11 be- schriebenen Weise beeinflussen. Fig. 12 zeigt diese Art der Beeinflussung der Regelgeschwindigkeitscharakteristiken und dürfte mit Rücksicht auf Fig. 11 ohne weitere Erklärung verständlich sein.
Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ähnelt. Die Ähnlichkeit besteht hauptsächlich darin, dass sämtlichen Maschinen von dem Relais 40 die Impulse zum Erhöhen oder zum Erniedrigen der Leistungsabgabe gegeben werden. Die mit den Fig. 8 und 10 übereinstimmenden Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Das Relais 40 kann ein Frequenzrelais oder Leistungsrelais sein, wie bereits bei der Einrichtung nach Fig. 10 angegeben. Den Verstell- motoren 14 fÜr die Ventile 13 wird Strom über die Widerstände 41, 42 zugeführt. Die Widerstände werden von den leistungsabhängigen Verstellvorrichtungen S verstellt. Sie sind derart geschaltet, dass beim
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Strom iiber die Kontakte 43,44 des Relais 40.
Wenn man annimmt, dass die Kontakte der Widerstände mit steigender Leistung im Sinne der Pfeile 45 verdreht werden, so müssen die Motoren 14 und das
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werden, wenn die Kontaktzunge des Relais mit dem Aufwärtskontakt 43 in Berührung kommt, denn bei grosser Leistung ist mit dem Kontakt 43 ein grösserer Widerstand in Reihe geschaltet als mit dem Kontakt 45. Unter der Annahme, dass die linke Maschine schwächer belastet ist als die rechte Maschine, wirkt die Anordnung in folgender Weise :
Die Kontakte der Widerstände 41, 42 nehmen, wie in der Figur dargestellt, eine solche Lage ein, dass bei der linken Maschine mit dem Abwärtskontakt 44 ein grösserer Widerstand in Reihe geschaltet ist als bei der rechts dargestellten Maschine.
Die Abwärtsregelgeschwindigkeit ist also bei der rechts dargestellten Maschine grösser. Der mit dem Kontakt 43 der linken Maschine in Reihe geschaltete Widerstand 42 ist kleiner als der mit dem Verstellmotor 14 der rechten Maschine in Reihe geschaltete Widerstand, so dass die Aufwärtsgeschwindigkeit der rechten Maschine kleiner ist als der linken Maschine. Kommt ein Kommando zum Erhöhen der Leistungsabgabe, welches durch Frequenz-oder Leistungsabweichung ausgelöst sein kann, so kommt die Kontaktzunge des Relais 40 mit dem Aufwärtskontakt 43
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motor 14 vorgeschaltete Widerstand 42 kleiner ist als der dem rechten Motor 14 vorgeschaltete Widerstand, so wird das linke Dampfventil 1. 3 rascher geöffnet als das rechte Dampfventil. Es tritt daher ein Belastungsausgleich ein.
Beim Abwärtsregulieren wirkt die Anordnung in analoger Weise.
Bei der Einrichtung nach Fig. 13 sind besondere Drehzahlregler entbehrlich. Aus Sicherheitgründen wird man jedoch Regler verwenden, welche beim überschreiten einer bestimmten Drehzahl die Ventile rasch schliessen.
Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall, dass durch die Kommandos zum Erhöhen oder Erniedrigen der Leistungsabgabe Motoren, die die zu regelnde Leistung verstellen, während einer bestimmten Zeit in Umlauf gesetzt werden. Es ist dabei gleichgültig, ob diese Motoren unmittelbar, wie dargestellt, das Dampfventil beeinflussen oder ob sie, wie in Fig. 10 dargestellt, die Drehzahl- leistungscharah-teristik verstellen. Bei dem AusfÜhrungsbeispiel nach Fig. 14 ist angenommen, dass die Leistungsabgabe der Aggregate 46 und 47 so beeinflusst werden soll, dass die in der Kuppelleitung 48 fliessende Leistung einem bestimmten Wert entspricht.
Die in der Leitung 48 fliessende Leistung wird durch das Messgerät 49 gemessen und in der Vergleichsanordnung 50 mit einem vorgeschriebenen Sollwert verglichen. Der Sollwert kann konstant sein. Er kann im Laufe längerer Zeitabschnitte durch einen Fahrplan verändert werden. Er kann aber auch mit einer weiteren Grösse, z. B. der tbergabe- leistung, an einer weiteren Stelle des Netzes verglichen werden. Die Vergleichsanordnung 50 schliesst,
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relais 52 Strom zuführt. Der Abwärtskontakt 53 ist mit dem Relais 54 in Reihe geschaltet. Die Relais 52 und 54 sind mit Selbsthaltekontakten 55, 56 ausgerüstet, die mit dem Zeitwerk 57 in Reihe geschaltet sind. Sie besitzen ferner die Kontakte 58, 59, welche das Zeitwerk in Gang setzen.
Durch die Kontakte 60 und 61 erhält der Verstellmotor 14 Strom. Seine Drehrichtung hängt davon ab, welcher der Kontakte 60 oder 61 geschlossen wird. Sobald eines der Relais 52 oder 54 angesprochen hat, hält es sich über den zugehörigen Selbsthaltekontakt. Gleichzeitig wird einer der Motorkontakte 60, 61 geschlossen, und die Verstellung des Dampfventils beginnt. Die Verstellung wird vom Zeitwerk unterbrochen, sobald der Schaltarm 62 von der Kontaktsehiene 63 abgleitet. Eine Feder 64 sucht den Schaltarm in der nullage zu halten. Der Sehaltarm wird von dem Motor 65 über die magnetische Kupplung 66 angetrieben. Diese Kupplung erhält eine von dem mit dem Motor 14 in Reihe geschalteten Widerstand abgezweigte Spannung, so dass die Kupplung nur erregt ist, wenn der Verstellmotor 14 läuft.
Beim Lüften der Kupplung geht das Kontaktorgan 62 in seine Nullage zurück. Die Drehgeschwindigkeit des Motors 65 ist von der Leistung der zugehörigen Maschine abhängig gemacht. Zu diesem Zweck wird durch die Verstellvorrich- tung 22 die dem Motor zugeführte'Spannung in Abhängigkeit von der Leistung verstellt. Je nachdem,
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Die beiden Spannungen sind, wie aus der Figur leicht zu erkennen ist, im entgegengesetzten Sinne von der Leistungsabgabe abhängig. Die Zeitdauer, die der Kontaktarm ? benötigt, um das Kontaktsegment 68 zu überstreichen, ist daher für das Aufwärtsregulieren und das Abwärtsregulieren verschieden und von der Leistungsabgabe abhängig, u. zw. derart, dass beim Aufwärtsregulieren mit steigender Leistung der Motor 65 rascher läuft, so dass die Selbsthaltestromkreise schon nach kürzerer Zeit unterbrochen werden als bei geringen Leistungen.
Beim Abwärtsregulieren dagegen nimmt die Laufgeschwindigkeit des Motors 66 mit abnehmender Leistung zu, so dass bei schwach belasteten Maschinen die Selbsthaltestromkreise schneller unterbrochen werden als bei stark belasteten Maschinen.
Wenn man die Laufdauer beim Aufwärts-oder Abwärtsregulieren konstant hält, so kann man Regelgeschwindigkeitscharakteristiken nach Fig. 2 und 3 erhalten. Anstatt die Laufdauer leistungsabhängig zu machen, kann man auch die Umlaufgeschwindigkeit der Verstellmotoren leistungsabhängig machen, wie dies beispielsweise in Fig. 13 dargestellt ist. Gegenüber Fig. 13 besteht dann ein Unterschied lediglich darin, dass die Laufdauer der Motoren 14 nicht vom Relais 40 abhängt, sondern von einem Zeitwerk.
Das Verfahren nach der Erfindung ist nicht nur zur Regelung mehrerer in einem Kraftwerk arbeitender Maschinen geeignet, sondern ist auch zur Regelung räumlich weit entfernter Energieerzeuger anwendbar. Man kann auch die Belastung zwischen mehreren Kraftwerken, innerhalb welchen die Belastung zwischen den einzelnen Maschinen durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ausgeglichen wird, nach der Erfindung so regeln, dass sich die Kraftwerke annähernd gleich stark belasten.
Wie die Fig. 11 und 12 zeigen, lassen sich die Regelgesehwindigkeitscharakteristiken nicht nur auf elektrischem, sondern auch auf mechanischem Wege beeinflussen. Man kann daher auch mehrere parallel arbeitende Regler, bei welchen durch Beeinflussung der Öldruckzu-oder-ableitung sämtliche Regler gemeinsam zusätzlich von irgendeiner andern Grösse, z. B. der Uhrzeitkontrolle, beeinflusst werden, anwenden, wenn man die Ölleitungen jedes einzelnen Reglers gemäss Fig. 11 oder 12 mit Ventilen oder Drosselklappen versieht.
Während in den Fig. 1-7 die Regelgeschwindigkeitseharakteristiken als gerade Linie dargestellt sind, kann man das Verfahren nach der Erfindung auch benutzen, wenn die Regelgeschwindigkeitscharakteristiken gekrümmte Linien sind. Wesentlich ist dabei nur, dass an jedem Punkt die Neigungwinkel den anfangs erwähnten Bedingungen entsprechen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Regelung von Grössen, die unter dem Einfluss zweier oder mehrerer Teilwerte dieser Grössen beeinflussender Verstellvorrichtungen stehen, insbesondere zur Regelung mehrerer parallel arbeitender Weehselstromerzeuger, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, vorzugsweise alle Verstellvorrichtungen für die Teilwerte der zu regelnden Grösse beim Auf-und Abwärtsregulieren auf zwei verschiedenen Kurven (1, 2) arbeiten, welche die Regelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem jeweiligen durch die Verstellvorrichtung beeinflussten Teilwert der zu regelnden Grösse darstellen (Regelgeschwindigkeitscharakteristik) und dass die für das Aufwärtsregulieren gültige Kurve (1) (Aufwärtscharakteristik)
mit einer durch den jeweiligen Arbeitspunkt führenden Senkrechten einen kleineren Winkel einschliesst als die für das Abwärtsregulieren gültige Kurve (2) (Abwärtseharakteristik) (Fig. 1-5).