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Regelanordnung, insbesondere für Kraftmasehinen.
Es sind Regeleinrichtungen bekannt, die dazu dienen, eine elektrische Grösse einem vorgeschriebenen Sollwert anzupassen. Derartige Regler werden beispielsweise zur Regelung der Leistungsabgabe von Kraftmaschine, z. B. von Turbinen, verwendet, welche elektrische Stromerzeuger antreiben. Meistens geht man dabei in der Weise vor, dass man die jeweils vorhandene Leistungsabgabe der Kraftmaschine (Istwert) mit einem Vergleichswert vergleicht und den Regler derart ausbildet, dass er bei Abweichungen zwischen den beiden Werten die Energiezufuhr zur Turbine beeinflusst. Derartige Regelanordnungen kann man beispielsweise verwenden, um die zwischen zwei gekuppelten Energieverteilungsnetzen übergehende Leistung einem bestimmten Wert anzupassen. Dieser Wert kann beispielsweise im Laufe eines Tages von einem Fahrplanregler verstellt werden.
Bei derartigen Einrichtungen kann es z. B. beim Bruch der Kupplungsleitung vorkommen, dass die Leistungsabgabe verhindert wird, der Regler aber trotzdem versucht, die Kraftmaschine zu einer erhöhten Leistungsabgabe zu veranlassen. Derartige Vorgänge können nicht nur bei gekuppelten Netzen eintreten, sondern überall da, wo die Leistung einer Kraftmaschine nach irgendeinem vorgeschriebenen Wert beeinflusst wird. Es ist leicht einzusehen, dass in den beschriebenen Fällen erhebliche Störungen hervorgerufen werden können. Die Vermeidung derartiger Störungen oder die rechtzeitige Anzeige der Störungsgefahr ist die Aufgabe der Erfindung.
An sich ist es bekannt, die Regelanordnung mit einer Hilfsvorrichtung auszurüsten, die anspricht, sobald der Istwert der elektrischen Grösse sich vom Sollwert um einen bestimmten Betrag unterscheidet.
Zum Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert der Leistungsabgabe innerhalb der Hilfseinrichtung kann man eine Einrichtung verwenden, wie sie bereits für Regelanordnungen zum Vergleich des Istwertes mit dem Sollwert vorgeschlagen worden sind und bei welchen Geschwindigkeiten verglichen werden, von welchen die eine proportional dem Istwert, die andere proportional dem Sollwert ist.
Erfindungsgemäss wird bei einer derartigen Einrichtung der Vergleichsvorgang periodisch unterbrochen, wobei die Vergleichsglieder in die Ruhelage zurückgebracht werden, und von neuem eingeleitet. Dadurch erhält man eine Einrichtung, welche anspricht, wenn der Istwert vom Sollwert um einen bestimmten Betrag abweicht. Die Grösse der Abweichung, bei welcher die Anordnung anspricht, ist dabei abhängig von den Zeiträumen zwischen dem Unterbrechen der Vergleichsvorgänge.
Die zulässige Differenz kann konstant sein, sie kann aber auch von einem Fahrplan abhängig gemacht werden. Die Differenz kann ferner abhängen vom Istwert oder vom Sollwert der Leistungsabgabe. Wird die Leistungsabgabe nach einem Fahrplan verändert, so würde im letzteren Fall auch die zulässige Differenz von diesem Fahrplan abhängig sein. Die Differenz kann aber auch, wie schon erwähnt, von einem besonderen Fahrplan gesteuert werden.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dieser Art dargestellt. Mit 1 ist ein Getriebe bezeichnet, dessen Umlaufsgeschwindigkeit proportional dem Istwert der Leistungsabgabe ist. Das Getriebe kann beispielsweise von einem Zähler angetrieben werden oder, wie in der Figur dargestellt, auch mittelbar durch das Z-Ankersystem 2, dem die Impulse eines Fernmesssenders mit Hilfe der Wicklung 3 zugeführt werden. Mit 4 ist ein weiteres Getriebe bezeichnet, dessen Umlaufsgeschwindigkeit dem Sollwert der Leistungsabgabe proportional ist und das in dem dargestellten Beispiel durch das Z-Ankersystem 5 ange-
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trieben wird. Die Umlaufsgeschwindigkeit des Z-Ankersystems 5 kann in bestimmten Zeitabschnitten, insbesondere im Laufe von 24 Stunden, durch einen Fahrplanregler in an sich bekannter Weise verändert werden.
Zwecks Anpassung der Leistungsabgabe der Kraftmaschine an den Sollwert werden die Umlaufsgeschwindigkeiten der Räder 6 und 22 in an sich bekannter Weise miteinander verglichen. Das Rad 6 treibt über die magnetische Kupplung 7 den Kontaktarm 8 an, der zwischen dem Kontaktpaar 9 durch die Feder 10 gehalten wird. Dieses Kontaktpaar 9 wird vom Rad 22 in Umdrehungen versetzt. Wenn die Unlaufsgesehwindigkeiten der Räder 6 und 22 voneinander abweichen, so kommt der Kontaktarm 8 mit einem Kontakt des Kontaktpaares 9 in Berührung und löst dadurch den Regelvorgang aus. Sobald dies geschehen ist, wird durch Lösen der Magnetkupplung 7 der Kontaktarm 8 in bezug zu den Kontaktpaaren 9 in die Ruhelage gebracht. Der eben beschriebene Teil der Regelanordnung ist an sich bekannt, so dass es sieh erübrigt, auf seine Wirkungsweise einzugehen.
Damit beim Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen dem 1 ; t- und dem Sollwert entweder ein Signal ausgelöst oder die Vergleichsanordnung, die mit Hilfe des Kontaktpaares 9 und des Kontaktarmes 8 auf den Regler der Kraftmaschine einwirkt, ausser Betrieb gesetzt wird, werden auch die Umlaufsgeschwindigkeiten der Räder 11 und 12 miteinander verglichen. Das Rad 11 treibt über die magnetische Kupplung 13 den Kontaktarm 14 an, der mit Hilfe der Feder 15 zwischen den Kontakten des Kontaktpaares 16 gehalten wird. Das Kontaktpaar 16 wird vom Rad 12 in Umlauf gesetzt. Der Stromkreis der Magnetkupplung 13 wird mit Hilfe des Kontaktes 17 periodisch geöffnet, so dass der Kontaktarm 14 periodisch gegenüber dem Kontaktpaar 16 in die Ruhelage geht.
Der Kontaktarm 14 kann daher mit einem Kontakt des Kontaktpaares 16 nur in Berührung kommen, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Kontaktarm 14 und dem Kontaktpaar 16 so gross ist, dass die Wegdifferenz ausreicht, um den Kontaktarm 14 mit einem Kontakt des Kontaktpaares 16 in Berührung zu bringen. Beim Auftreten einer bestimmten Mindestdifferenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Leistungsabgabe kommt also der Kontaktarm 14 mit einem Kontakt des Kontaktpaares 16 in Berührung, so dass dadurch das Relais 18 erregt wird. Dieses Relais schliesst oder öffnet einen Signalstromkreis oder beeinflusst die auf den eigentlichen Regler einwirkende Vergleichsanordnung. Das Relais 18 bekommt zweckmässig einen Haltekontakt bzw. es wird eine Fallklappe verwendet, damit der Alarm nach einmaligem Ansprechen bestehen bleibt.
Es kann auch mit einem weiteren Kontaktpaar versehen sein, das im Stromkreis der Magnetkupplung 13 liegt und diesen Stromkreis unterbricht, wenn die mit 19 bezeichnete Vergleichsanordnung anspricht.
Die Zeiträume, die zwischen dem Unterbrechen des Stromkreises der Magnetkupplung 13 liegen, können konstant sein. In diesem Fall öffnet man zweckmässig den Kontakt 17 mit Hilfe einer mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Nockenscheibe, die beispielsweise von einem Uhrwerk oder einem Synchronmotor angetrieben werden kann.
Wenn man die Zeitdifferenz zwischen dem Öffnen des Kontaktes 17 vom Istwert abhängig machen will, so kann man die Nockenscheibe 20, welche das Öffnen des Kontaktes 17 herbeiführt, beispielsweise mit Hilfe des Rades 21 in Umlauf versetzen.
Will man dagegen die Zeiträume zwischen dem Öffnen des Kontaktes 17 abhängig vom Sollwert der Leistungsabgabe machen, so braucht man nur die Nockenscheibe 20 mit Hilfe des Getriebes 4 in Umlauf zu versetzen.
Hängt die Umlaufsgeschwindigkeit des Z-Ankersystems 5 in diesem Fall von einem Fahrplan ab, so wird auch der Zeitraum zwischen den einzelnen Vergleichsvorgängen abhängig von diesem Fahrplan. Will man dagegen die Zeiträume zwischen den Vergleichsvorgängen von einem besonderen Fahrplan abhängig machen, so kann man die Nockenscheibe 20 von einem Motor, z. B. Gleichstromzähler, antreiben, dessen Umlaufsgeschwindigkeit von einem Fahrplanregler, der z. B. Widerstände in den Ankerstromkreis einschaltet, verändert wird.
Wenn bei der in der Figur dargestellten Einrichtung die Nockenscheibe 20 mit konstanter Geschwindigkeit umläuft, so spricht die Hilfseinrichtung an, sobald die Anzahl der dem Z-Ankersystem zugeführten Impulse einen bestimmten Wert unterschreitet. Dieser Wert ist abhängig von der Umlaufsgeschwindigkeit des Z-Ankersystems 5, die aber meist innerhalb grösserer Zeiträume konstant ist. Die gleiche Wirkung, nämlich das Ansprechen beim Unterschreiten einer bestimmten Anzahl der dem Z-Ankersystem 2 zugeführten Impulse, kann man auch erreichen, wenn man die diesem System zugeführte Impulszahl in gewissen Zeitabständen kontrolliert, ob die Summe dieser Impulse einen bestimmten Wert über-oder unterschritten hat.
Die Grösse der zulässigen Differenz zwischen dem Ist-und dem Sollwert kann nicht nur durch Veränderung der Umlaufsgesehwindigkeit des Kontaktpaares 16 oder durch Veränderung der Zeiträume zwischen dem Öffnen des Kontaktes 17 geschehen, sondern auch durch Verändern des Abstandes zwischen den Kontakten des Kontaktpaares 16. Man kann beispielsweise je einen der Kontakte an einen von zwei gegeneinander verdrehbaren Armen setzen. Diese Arme können mit Zeiger und Skala versehen werden, so dass man an der Skala ablesen kann, welche Differenz zulässig ist, ohne dass die Sicherheitsvorrichtung anspricht.
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Da der zeitliche Abstand zwischen der Aufeinanderfolge zweier Regelimpulse ein Mass für die Differenz zwischen Ist-und Sollwert ist, so kann dieser Zeitabstand ebenfalls für die Zwecke der Erfindung benutzt werden.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dieser Art dargestellt. Mit 31 und 32 sind zwei
Steuerrelais bezeichnet. Es sei angenommen, dass das Relais 31 erregt wird, wenn die Leistungsabgabe einer Kraftmaschine vergrössert werden soll, und dass das Relais 32 erregt wird, wenn die Leistungsabgabe verringert werden soll. Es sei ferner angenommen, dass die Relais nur kurzzeitig erregt werden, d. h. einen Kommandoimpuls erhalten und einen auf die Energiezufuhr der Kraftmaschine unmittelbar einwirkenden Verstellmotor eine bestimmte Zeit in Gang setzen. Die den Verstellmotor beeinflussenden Kontakte der Relais sind in der Figur dargestellt. Die an diese Kontakte angeschalteten Stromkreise sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet.
Um das Unterschreiten eines bestimmten Zeitabstandes zwischen zwei Regelimpulsen zu ermitteln, sind die Relais 31 und 32 mit den parallel geschalteten Kontakten 33 und 34 ausgerüstet. Diese Kontakte sind mit der Erregerwicklung des Relais 35 in Reihe geschaltet. Der Anker dieses Relais spielt zwischen den Wechselkontakten 36 und 37. Wenn das Relais 35 seinen Anker anzieht, so erhält die Erregerwicklung des Zeitrelais 38 Strom, das seinen Anker anzieht und den in dem Stromkreis der Wicklung 40 der Fallklappe 41 liegenden Kontakt 39 sehliesst. Wenn der Anker des Relais 35 abfällt, so wird auch der im Stromkreis der Wicklung 40 liegende Kontakt 37 geschlossen. Nach Ablauf einer bestimmten, zweckmässig willkürlich einstellbaren Zeit öffnet das Relais 38 den Kontakt 39.
Die Anordnung arbeitet in folgender Weise :
Es sei zunächst angenommen, dass die Differenz zwischen Ist-und Sollwert ziemlich klein ist, also der Abstand zwischen den einzelnen Regelimpulsen ziemlich gross ist. Wenn eines der Relais 31 oder 32 die Kontakte 33 und 34 schliesst, so wird das Relais 35 erregt und schliesst den Kontakt 36. Dadurch erhält das Zeitrelais 38 Strom und zieht seinen Anker an. Sobald der Regelimpuls aufhört, lässt das Relais 35 seinen Anker fallen, so dass nunmehr der Kontakt 37 geschlossen wird. Dadurch wird der vom Minuspol zum Pluspol der Batterie über die Wicklung 40, den Kontakt 39, den Kontakt 37 führende Stromkreis, der aber durch die Kontakte 33 bzw. 34 unterbrochen ist, vorbereitet.
Nach Ablauf einer bestimmten Zeit lässt das Relais 38 seinen Anker fallen und öffnet den Kontakt 39, so dass der Anfangszustand wiederhergestellt ist. Beim folgenden Regelimpuls spielt sich der beschriebene Vorgang in der gleichen Weise ab.
Ist die Zeitdifferenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Regelimpulsen kleiner als die Abfallzeit des Relais 38, so wird einer der Kontakt 33 oder 34 wieder geschlossen, noch ehe das Relais 38 den Kontakt 39 öffnet. Es wird somit der obenerwähnte Stromkreis der Magnetwicklung 40 geschlossen, so dass die Fallklappe ausgelöst wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel schliesst die Fallklappe einen Kontakt 43, der zum Auslösen eines akustischen oder optischen Signals benutzt werden kann.
Damit der Stromkreis über die Wicklung 40 in dem zuletzt erwähnten Falle sicher zustande kommt, ist es zweckmässig, auch das Ansprechen des Relais 35 um eine kleine Zeit zu verzögern, damit der Kontakt 37 nicht vorzeitig geöffnet wird. Die Verzögerungszeit muss natürlich kleiner sein als die kürzeste Zeitdauer der Steuerimpulse.
Die beschriebenen Einrichtungen können nicht nur dazu dienen, das Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen Ist-und Sollwert anzuzeigen, sondern sie können auch zur selbsttätigen Abschaltung der Regelanordnung dienen oder dazu benutzt werden, den Einfluss des Reglers auf die Veränderung der zu regelnden Grösse, z. B. der Dampfzufuhr, unwirksam zu machen. In diesem Falle ist es zweckmässig, dafür zu sorgen, dass eine neue Regelanordnung in Tätigkeit tritt. Man kann bei der Regelung der Leistungsabgabe von Stromerzeugern beispielsweise den Leistungsregler selbsttätig durch einen Drehzahlregler ersetzen. Die Einschaltung eines besonderen Drehzahlreglers erübrigt sich, wenn die Regelung auf eine bestimmte Leistungsabgabe durch Verschieben der Charakteristik von Drehzahlreglern vorgenommen wird.
EMI3.1
1.
Sicherheitseinrichtung bei Regelanordnungen zur Einregelung elektrischer Grössen, z. B. der Leistungsabgabe von Stromerzeugern auf einen vorgeschriebenen Sollwert mit Hilfe einer Vergleichs- anordnung, die den Istwert der zu regelnden Grösse mit dem Sollwert in Form zweier Geschwindigkeiten miteinander vergleicht und deren Vergleichsglieder nach dem Ansprechen des Reglers in die Ruhelage zurückgeführt werden, wobei in an sich bekannter Weise durch eine zusätzliche Hilfsvorrichtung beim Überschreiten eines bestimmten Differenzwertes ein Signal gegeben oder der eigentliche Regelvorgang unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei der ebenfalls durch Vergleich zweier Geschwindigkeiten wirkenden Hilfsvorrichtung der Vergleichsvorgang periodisch, z.
B. mit Hilfe einer Kupplung (13), unterbrochen und die Vergleichsglieder (14, 16) in die Nullage gebracht werden (Fig. 1).