Einrichtung zur selbsttätigen Regelung elektrischer Anlagen mit grossem Regelbereich. Bei elektrischen Anlagen mit grossem Regelbereich, die selbsttätig in feinen Stufen geregelt werden müssen, genügen die ge wöhnlichen Schnell- und Eilregler nicht mehr, weil eine Vergrösserung ihrer Abmessungen. aus baulichen Gründen nicht möglich ist oder wenigstens nicht wirtschaftlich wäre.
Man war daher bisher in solchen Fällen genötigt, auf die Schnellregelung ganz zu verzichten und mit einer verhältnismässig langsamen Regelung unter Einfügung von Servomotoren vorlieb zu nehmen; auch konn ten die dabei verwendeten Regelapparate aus wirtschaftlichen Gründen nicht allzu fein stufig gemacht werden.
Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Schnellregelung von feinster Stufung in sehr weiten Grenzen unter Wahrung der Wirtschaftlichkeit möglich. Darnach wird ein Schnellregler für die Feinstufung mit einem weiteren Regelorgan für die Grob stufung in der Weise kombiniert, dass in beiden Endstellungen des Feinreglers der Grobregler selbsttätig in Wirkung gesetzt wird; die Verstellung des Grobreglers ver- anlasst wiederum die selbsttätige Rückkehr des Feinreglers in eine Zwischenstellung, und dadurch wird schliesslich der Antrieb des Grobreglers stillgesetzt.
Zur Erläuterung der Erfindung diene das in der Zeichnung dargestellte Ausfüh rungsbeispiel. Darnach soll die Drehzahl eines Motorantriebes, die in sehr weiten Grenzen von Hand einstellbar ist, selbsttätig sehr genau konstant gehalten werden. Der An triebsmotor a wird in Leonardschaltung von der mittelst Drehstrommotor c angetriebenen Dynamo b gespeist, deren Erregung zwecks Drehzahlregelung des Motors a durch den Widerstand d und die mit ihm in Reihe geschaltete Zusatzdynamo e für Zu- und Gegenschaltung in weiten Grenzen geändert werden kann.
Der Widerstand d dient zur Grobregelung und wird von dem umsteuer baren Hilfsmotor da über ein Schneckenvor- gelege <I>f</I> verstellt. Der Motor lt liegt an dem sämtliche Erregerströme liefernden Gleich stromnetz g von konstanter Spannung und wird beim Ansprechen des polarisierten Re lais<I>i</I> mittelst der Kontakte<I>7c</I> im einen oder andern Sinne eingeschaltet.
Die Spule dieses Relais i ist an den Kontaktsegmenten des Schnellreglers<I>na</I> angeschlossen, dessen Wi derstände als Spannungsteiler geschaltet und in Brückenschaltung so verbunden sind, dass in der Mittelstellung der Segmente zwischen ihnen keine Spannung, in ihren Endstellun- gen jedoch positive bezw. negative Höchst spannung herrscht. Dieser Schnellregler m überwacht die Drehzahl des Motors a und wird daher von einer von diesem Motor an getriebenen Tachometerdynamo n gespeist.
Er übernimmt die Feinregelung, das heisst die genaue Konstanthaltung der Drehzahl des Motors a, indem er das Feld der Zusatz dynamo e im Erregerkreis der Leonard- dynamo b im positiven oder negativen Sinne regelt. Die von der Tachometerdynamo n an den Schnellregler na gelieferte Spannung ist mittelst des Regelwiderstandes o von Hand einstellbar.
Die Wirkungsweise ist nun folgende: Im normalen Betriebe mit bereits warmen Maschinen genügt der Schnellregler m allein zur Konstanthaltung der Drehzahl, indem er bei Drehzahlabweichungen des Motors a der Zusatzdynamo e unverzüglich so viel Erregung liefert, dass sie die erforderliche Zu- oder Gegenspannung an das Feld der Steuerdynamo b abgibt. Dabei gelangt im allgemeinen das Drehsystem des Reglers m nicht in eine Endstellung.
Tritt aber beim Motor a durch irgend einen Umstand eine erhebliche Drehzahl schwankung auf, oder soll der Motor a mit einer neuen konstanten Drehzahl laufen, was durch Verstellen des Widerstandes o er reicht wird, so gelangen die Kontaktsegmente des Reglers in. in eine Endstellung, so dass die Spannung zwischen ihnen ihren positiven oder negativen Höchstwert erreicht. Dann spricht das Relais i an und schliesst den Kontakt k im einen oder andern Sinne, so dass der Hilfsmotor la anläuft. Gleichzeitig wird die Zusatzdynamo e. auf ihren Höchst wert erregt und liefert je nachdem Zu- oder Gegenspannung.
Durch den Hilfsmotor h wird nun der Widerstand d so lange ver stellt, bis die der Schnellreglerspule von der Tachometerdynamo n gelieferte Spannung einer Stellung der Reglersegmente zwischen den Endstellungen entspricht und die vom Regler m gelieferte Spannung nicht mehr ausreicht, um einen Ausschlag des Relais i zu erzielen.
Dieses öffnet daher den Kon takt 1e und setzt damit den Hilfsmotor<I>h</I> still, und der Hauptmotor a läuft nunmehr mit der gewollten Drehzahl weiter, wobei die Feinregelung wieder lediglich vom Schnellregler m über die Dynamo e geleistet wird.
Die Zeichnung veranschaulicht nur eines der vielen Ausführungsbeispiele für die Erfindung. Im einzelnen wie in der Gesamt anordnung sind zahlreiche Varianten mög lich, auch ganz andere Aufgaben können nach der der Erfindung zugrunde liegenden Regelungsweise gelöst werden. Im einzelnen lässt sich beispielsweise folgendes ändern: Statt des polarisierten Relais i können zwei Relais benutzt werden, von denen eines der Rechtsdrehung, das andere der Linksdrehung des Hilfsmotors la zugeordnet ist, wie das bei Vielfachsteuerungen für elektrische Bah nen bekannt ist. Statt des elektrischen kann ein hydraulischer Hilfsmotor verwendet und vom Relais i gesteuert werden.
Der Kon- taktsegmentregler in kann durch einen Regler a a nderer Bauart ersetzt werden. Er kann in anderer Weise geschaltet werden. Der Grob regler d mit Antriebsmotor kann bei klei neren Antrieben ebenfalls durch einen Schnellregler, bei grossen Wechselstrom anlagen durch einen Stufentransformator oder einen Induktionsregler ersetzt werden.
Bei Gleichstrommotoren, die nicht nach dem LPonardsz=stem gespeist werden, kann man das Feld des Arbeitsmotors c, unmittel bar regeln. Ist der letztere ein Induktions motor, so wird man den Läuferwiderstand oder mittelst einer in Kaskade geschalteten Kollektoimaschine die Läuferspannung re geln.
Wird der Induktionsmotor von einer besonderen Synchronmaschine gespeist, so kann man die Regelvorrichtungen auf die Frequenz der letzteren einwirken lassen ge gebenenfalls durch Regelung der Kraftmittel zufuhr der Antriebsmaschine; oder aber man beeinflusst durch die Feinregelung den Läuferwiderstand bezw. die Läuferspannung des Induktionsmotors und durch die Grob regelung die Frequenz des speisenden Syn- chrongenerators.
Aber nicht nur für Drehzahlregelungen kommt die neue Schaltung in Betracht, son dern auch für alle andern Regelungsgebiete. So vor allem für die Spannungs-, Strom- und Leistungsregelungen in Kraftwerken und Netzen, ferner für die Regelung des Leistungsfaktors in Wechselstromanlagen. Insbesondere ist die Regelung nach der Er findung geeignet für Synchronkompensato ren, die dazu dienen, den in weiten Grenzen schwankenden Leistungsfaktor eines Netzes auf die Einheit zu kompensieren oder die Spannung des Netzes durch Einstellung der Erregung der Maschine zwischen positiven und negativen Werten konstant zu halten.
Device for the automatic control of electrical systems with a large control range. In the case of electrical systems with a large control range, which have to be controlled automatically in fine steps, the usual high-speed and rapid regulators are no longer sufficient because their dimensions are enlarged. is not possible for structural reasons or at least would not be economical.
In such cases, it has hitherto been necessary to forego the rapid control entirely and to make do with a comparatively slow control with the addition of servo motors; also, for economic reasons, the regulating devices used could not be made too finely graduated.
According to the present invention, rapid regulation of the finest gradations is possible within very wide limits while maintaining economic efficiency. A quick regulator for the fine graduation is then combined with a further control element for the coarse graduation in such a way that the coarse regulator is automatically activated in both end positions of the fine regulator; the adjustment of the coarse regulator in turn causes the fine regulator to automatically return to an intermediate position, and as a result the drive of the coarse regulator is finally stopped.
To explain the invention, the Ausfüh shown in the drawing is used approximately. According to this, the speed of a motor drive, which can be set by hand within very wide limits, should automatically be kept constant very precisely. The drive motor a is fed in a Leonard circuit by the dynamo b driven by means of three-phase current motor c, the excitation of which can be varied within wide limits for the purpose of speed control of the motor a by the resistor d and the additional dynamo e connected in series with it for connection and counter connection.
Resistance d is used for coarse regulation and is adjusted by the reversible auxiliary motor via a worm feeder <I> f </I>. The motor lt is connected to the constant voltage direct current network g that supplies all the excitation currents and is switched on in one sense or the other by means of contacts <I> 7c </I> when the polarized relay <I> i </I> responds.
The coil of this relay i is connected to the contact segments of the fast regulator <I> na </I>, whose resistors are switched as voltage dividers and connected in a bridge circuit so that in the middle position of the segments between them there is no voltage in their end positions however positive respectively. negative maximum voltage prevails. This fast regulator m monitors the speed of the motor a and is therefore fed by a tachometer dynamo n driven by this motor.
It takes over the fine control, that is to say keeping the speed of the motor a constant by regulating the field of the additional dynamo e in the excitation circuit of the Leonard dynamo b in a positive or negative sense. The voltage supplied by the tachometer dynamo to the fast regulator na can be set manually by means of the control resistor o.
The mode of operation is now as follows: In normal operation with machines that are already warm, the rapid regulator m is sufficient to keep the speed constant by immediately supplying enough excitation to the additional dynamo e in the event of speed deviations in the motor a that it provides the required supply or counter voltage to the field the control dynamo b delivers. In general, the rotary system of the controller m does not reach an end position.
If, however, a significant speed fluctuation occurs in motor a due to any circumstance, or if motor a is to run at a new constant speed, which is achieved by adjusting the resistance, the contact segments of the controller move into an end position, so that the voltage between them reaches its maximum positive or negative value. Then the relay i responds and closes the contact k in one sense or another, so that the auxiliary motor la starts up. At the same time, the additional dynamo e. excited to its maximum value and delivers depending on the supply or counter voltage.
The auxiliary motor h now adjusts the resistance d until the voltage supplied to the speed regulator coil by the tachometer dynamo n corresponds to a position of the regulator segments between the end positions and the voltage supplied by the regulator m is no longer sufficient to cause the relay i to deflect achieve.
This therefore opens the contact 1e and thus stops the auxiliary motor <I> h </I>, and the main motor a now continues to run at the desired speed, the fine control again being performed only by the fast regulator m via the dynamo e.
The drawing illustrates only one of the many embodiments for the invention. In the individual as well as in the overall arrangement, numerous variants are possible, including completely different tasks can be achieved according to the control method underlying the invention. In detail, for example, the following can be changed: Instead of the polarized relay i, two relays can be used, one of which is assigned to the right-hand rotation, the other is assigned to the left-hand rotation of the auxiliary motor la, as is known in multiple controls for electrical railways. Instead of the electrical one, a hydraulic auxiliary motor can be used and controlled by relay i.
The contact segment controller in can be replaced by a controller of a different design. It can be switched in another way. The coarse controller d with drive motor can also be replaced by a high-speed controller for smaller drives and by a step transformer or an induction controller for large AC systems.
In the case of DC motors that are not fed by the LPonardsz = system, the field of the working motor c, can be regulated directly. If the latter is an induction motor, the rotor resistance will be regulated, or the rotor voltage will be regulated by means of a collector machine connected in cascade.
If the induction motor is fed by a special synchronous machine, the regulating devices can act on the frequency of the latter, if necessary by regulating the power supply to the prime mover; or you can influence the rotor resistance respectively through the fine control. the rotor voltage of the induction motor and, thanks to the coarse control, the frequency of the synchronous generator.
But the new circuit is not only suitable for speed control, but also for all other control areas. So above all for the voltage, current and power controls in power plants and networks, also for the control of the power factor in AC systems. In particular, the control according to the invention is suitable for synchronous compensators, which are used to compensate for the widely fluctuating power factor of a network on the unit or to keep the voltage of the network constant between positive and negative values by setting the excitation of the machine.