Verfahren zur Regelung von Betriebsgrössen, insbesondere der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger. Man hat vorgeschlagen, Betriebsgrössen, zum Beispiel die Leistungsabgabe elek trischer Stromerzeuger, die zwischen zwei Stationen übergehende Blindleistung und dergleichen, dadurch zu regeln, dass die Regelbewegung von dem Unterschied zweier Glieder abgeleitet wird, deren mittlere Ge schwindigkeiten dem Istwert und dem Soll wert der zu regelnden Grösse entsprechen.
Bei diesem Regelverfahren wird der Wegunterschied der beiden Glieder, von dem ein Regelvorgang ausgelöst wurde, durch die Wirkung dieses Regelvorganges wieder be seitigt, das heisst der Regelvorgang wird so lange fortgesetzt, bis ein zum Beispiel durch Geschwindigkeitserhöhung des den Istwert darstellenden Gliedes über den Sollwert her beigeführter Wegunterschied durch Ge- schwindigkeitsverminderung unter den Soll- ivert wieder ausgeglichen ist. Die Folge die- ser Wirkungsweise ist ein ständiges Über regeln.
Abgesehen davon werden bei dem oben beschriebenen Regelverfahren die Geschwin digkeitsunterschiede beider Glieder integriert, so dass auch die geringsten Geschwindigkeits unterschiede im Laufe der Zeit noch zur Auslösung von Regelvorgängen führen. Da es praktisch nicht möglich ist, die Regel schritte so klein zu bemessen, dass völlige Übereinstimmung zwischen den Geschwin digkeiten beider Glieder herbeigeführt wer den kann, wird eine nach dem oben beschrie benen verfahren arbeitende Vorrichtung auch dann noch pendeln, wenn die zu regelnde Grösse unverändert bleibt.
Die oben beschriebenen Nachteile werden gemäss dem Verfahren nach der Erfindung dadurch beseitigt, dass man den Unterschied zwischen dem von den Vergleichsgliedern zu- rückgelegten Weg periodisch aufhebt. Bei der praktischen Durchführung dieses Ver fahrens kann man beispielsweise periodisch das eine Vergleichsglied von seinem An triebssystem entkuppeln und es mit Hilfe einer Feder in die gleiche Lage bringen wie das andere Vergleichsglied.
Durch das perio dische Aufheben des Unterschiedes zwischen den von den Vergleichsgliedern zurückgeleg ten Wegen (periodische Entkupplung) kann das lästige Überregeln beseitigt werden, da der Regler nur ansprechen kann, wenn die Geschwindigkeitsunterschiede so gross sind, dass in dem Zeitabschnitt zwischen dem Auf heben der Wegunterschiede zwischen den Vergleichsgliedern der aufgelaufene Weg unterschied zum Schliessen der Kontakte aus reicht.
Durch Ändern des Zeitabstandes zwischen dem Aufheben der Wegunterschiede zwischen den Vergleichsgliedern bezw. dem Entkuppeln eines der Vergleichsglieder von der Antriebsvorrichtung kann man auch die Empfindlichkeit der Regelung beliebig ein stellen. de kürzer man nämlich den Zeit abstand zwischen dem Entkuppeln des einen Vergleichsgliedes wählt, um so grösser muss der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Vergleichsgliedern sein, wenn es inner halb der Vergleichsperiode zur Auslösung des Regelvorganges kommen soll. .
Besonders zweckmässig ist es, die Länge der Periode von einer bestimmten Weglänge eines der beiden Glieder abhängig zu machen. Dadurch wird erreicht, dass die prozentuale Genauigkeit stets gleich bleibt, auch wenn die Geschwindigkeiten der beiden Glieder in weiten Grenzen geändert werden.
In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens nach der Erfindung dargestellt. Die beiden Glieder, deren Ge schwindigkeiten verglichen werden, sind mit 1 und 2 bezeichnete Wellen. Die Welle 1 wird zum Beispiel durch einen Synchron motor 3 über ein Schneckengetriebe mit einer dem Sollwert der zu regelnden Grösse ent sprechenden Geschwindigkeit angetrieben, während die Welle 2 über ein Schnecken- getriebe zum Beispiel von einem Amp6re- stundenzähler 4 mit einer dem Istwert der zu regelnden Grösse,
zum Beispiel der Lei stungsabgabe eines Stromerzeugers entspre chenden Geschwindigkeit angetrieben wird. Auf der Welle 1 ist eine elektromagnetische Kupplung 5 befestigt, der über zwei Schleif ringe 6 und 7 die Spannung einer Strom quelle zugeführt wird. Der Schleifring 7 ist auf einen Teil seines Umfanges durch ein eingesetztes Isolierstück 33 unterbrochen. 8 ist der Anker der elektromagnetischen Kupplung, der auf einer zur Welle 1 gleich achsig angeordneten Welle 9 befestigt ist. Auf der Welle 9 sitzt ausserdem ein Arm 10, der an seinem Ende einen Doppelkontakt 11 trägt. Dieser Kontakt steht mit einem Schleifring 12 in Verbindung.
Auf der Welle 2 ist ein Arm 13 befestigt, der an einem gabelförmigen Fortsatz zwei Kontakte 14 und 15 trägt. Die Kontakte 14 und 15 sind mit zwei Schleifringen 16 und 17 leitend verbunden. 1.8 und 19 sind zwei Federn, die bestrebt sind, die beiden Arme 10 und 13 in der gezeichneten Normallage festzuhalten bezw. sie in diese Normallage zurückzu führen. 20 und 21 sind zwei Relais. 22 ist ein Motor, der die zur Durchführung des Regelvorganges erforderliche Energie liefert und 23 ein Zeitwerk.
Dieses Zeitwerk be steht zum Beispiel aus einer Spule 24, die bei Stromdurchgang einen Eisenkern 25 in sich hineinzuziehen sucht. Über ein Band 2,6 wirkt der Eisenkern auf ein Ritzel 27 ein, von dem ein Zahnrad 2$ im Sinne des eingezeichneten Pfeils gedreht wird. Eine Feder 29 sucht das Zahnrad 28 entgegen der Richtung des eingezeichneten Pfeils zu dre hen. Diese Bewegung wird durch einen auf dem Rad 28 sitzenden Anschlag 30 begrenzt, der sich gegen einen festen Anschlag 31 an legt. 32 ist ein Kontakt, der von dem An schlag 30 geöffnet wird, sobald dieser bei einer Drehung des Zahnrades 2-8 im Sinne des eingezeichneten Pfeils seine oberste Lage erreicht hat.
Die oben beschriebene Anordnung ar beitet wie folgt: Die Wellen 1 und 2 werden mit einer dem Istwert bezw. dem Sollwert der zu messenden Grösse entsprechenden Ge schwindigkeit gedreht. Diese Bewegung machen die Arme 10 und 13 mit. Solange beide Geschwindigkeiten übereinstimmen, ändert sich an der relativen Stellung beider Arme 10 und 13 nichts, so dass es zu einer Berührung des Kontaktes 11 mit einem der Kontakte 14 oder 15 nicht kommen kann.
Dieser theoretische Fall der völligen Gleich heit beider Geschwindigkeiten wird aber niemals.eintreten. In Wirklichkeit wird der den Istwert darstellende Arm 13 stets etwas langsamer oder etwas schneller laufen als der Arm 10. Ist der Geschwindigkeitsunter schied nur klein, dann wird er während einer Umdrehung nicht hinreichen, um den Weg zwischen dem Kontakt 11 und einem der Kontakte 14 oder 15 zu überbrücken. Nach einer Umdrehung wird aber durch das Isolierstück 13 der Stromkreis der elektro magnetischen Kupplung 5 für einen Augen blick unterbrochen.
Dabei kann sich der ent- koppelte Arm so frei unter der Wirkung der beiden Federn. 18 und 19 wieder in seine Mittellage zwischen den Kontakten 14 und 15 einstellen. Zur Auslösung eines Regel vorganges kommt es also erst dann, wenn der Geschwindigkeitsunterschied der beiden Glie der hinreicht, um während einer Umdrehung den Abstand zwischen den Kontakten 11 und 14 bezw. 11 und 15 zu überbrücken.
In einem solchen Falle wird zum Beispiel bei der Berührung der Kontakte 11 und 14 ein Stromkreis geschlossen, der von dem Pluspol einer Batterie über den Schleifring 12, die Kontakte 11 und 14, den Schleifring 16, das Relais 2,0, und den untersten Kon takt des Relais 21 zum Minuspol der Strom quelle führt. Infolgedessen spricht das Re lais 20 an und schliesst dabei folgenden Haltestromkreis: von dem Minuspol der Stromquelle über den untersten Kontakt des Relais 21, über den obersten Kontakt des Relais 20, die Spule 24 und den Kontakt 32 zum Pluspol der Stromquelle. Infolge dessen spricht das Relais 20 an und schliesst dabei folgenden Haltestromkreis: von dem Minuspol der Stromquelle tiber den untersten Kontakt des Relais 21, über den obersten Kontakt des Relais 20, die Spule 24 und.
den Kontakt 32 zum Pluspol der Strom quelle. Da die Spule 24 jedoch zunächst noch durch den über die Kontakte 11 und 14 füh renden Stromkreis überbrückt ist, so kann der Anker dieser Spule nicht angezogen wer den. Der Haltestromkreis führt erst Strom, wenn sich die Kontakte 11 und 14 vonein ander entfernen. Dies findet im allgemeinen bald nach dem Ansprechen des Reglers statt, weil sich die zu regelnde Grösse unter dem Einfluss des Motors 22 im Sinne einer Ver kleinerung der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ändert. Man kann auch durch wei tere, an den Relais 20 und 21 angebrachte Kontakte nach dem Ansprechen dieser Re lais die Kupplung 5 lüften, so dass unmittel bar nach dem Ansprechen des Reglers die Kontakte 11 und 14 geöffnet werden.
In diesem Falle fliesst unmittelbar nach dem Ansprechen des Reglers durch die Spule 24 ein Strom, der zur Betätigung des Zeitwerkes ausreicht. Sobald die Kontakte an den Ver gleichsgliedern geöffnet sind, beginnt das Zeitwerk 23 zu laufen. Nach Ablaut des Zeitwerkes wird der Kontakt 32 vorüber gehend durch den Anschlag 30 geöffnet und dadurch das Relais 20 zum Abfallen ge bracht. Während der Zeit, die vom An sprechen der Vergleichsanordnung (Schlie ssen der Kontakte 11, 14) bis zum Öffnen des Kontaktes 32 vergeht, erhält der Motor 2?, über die mittleren Kontakte des Relais 210 Strom und verstellt die zu regelnd> Grösse.
Die Länge der einzelnen Regel schritte ist bei der dargestellten Anordnung abhängig von der Laufzeit des Zeitwerkes 23. Wenn man die Kupplung 5 nach denn Ansprechen der Vergleichsanordnung lüftet. so ist die Laufdauer des Motors 2 2 der Lauf zeit des Zeitrelais unmittelbar proportional. Bei einer Berührung zwischen den Kontak ten 11 und 15 spielt sich der beschriebene Vorgang in der gleichen Weise ab, lediglich mit dem Unterschied, dass in diesem Fall das Relais 2.1 erregt wird und der Motor 22 111 umgekehrter Riehtung an Spannung gelegt wird, so dass er einen entgegengesetzt ge richteten Regelschritt ausführt.
In vielen Fällen kann es zweckmässig sein, das Zeitwerk 2.3 fortzulassen. Dadurch wird die Länge der Regelschritte von der Dauer der Berührung zwischen den Kontak ten 11 und 14 bezw. 11 und 15 abhängig. Diese Kontaktdauer ist aber um so grösser, je eher während einer Umdrehung der Kon takt 11 von einem der beiden Kontakte 14 oder 15 erreicht wurde, das heisst je grösser der Geschwindigkeitsunterschied der beiden Glieder ist. Dadurch ergibt sich die sehr zweckmässige Folge, dass die Regelschritte um so grösser werden, je grösser der Ge schwindigkeitsunterschied der beiden Glie der, das heisst also auch die Abweichung des Istwertes vom Sollwert war.
In vielen Fällen wird man mit einer gleichmässigen Bewegung der Glieder nicht rechnen können, zum Beispiel wenn der Ist wert der zu messenden Grösse an einer ent fernt liegenden Stelle gemessen wird. Zur Übertragung des Messwertes zur Regel anordnung bedient man sich dabei in neuerer Zeit vielfach des Impulsfrequenzverfahrens, das unter Umständen eine schrittweise Be wegung des mit seiner Hilfe angetriebenen Gliedes bedient.
In einem solchen Falle, wenn mindestens eines der beiden Glieder schrittweise bewegt wird, würde ein einmal eingeleiteter Kontakt zwischen den Kontak- ten 11 und 14 oder 11 und 15 wenigstens zunächst periodisch bei jedem Schritt des die Welle 2 antreibenden Organes unter brochen werden. Diesen Nachteil kann man verhältnismässig einfach dadurch beheben, dass den Relais 20 und 21 eine erhebliche Abfallverzögerung gegeben wird, so dass während der kurzen Kontaktunterbrechung die Relaisanker nicht abfallen können.
Die in Abb.l dargestellte Anordnung kann man auch dahin abändern, dass die die Regelbewegung auslösenden Kontakte 11, 14 und 15 nicht unmittelbar auf die Wellen 2 und 9 aufgesetzt werden, sondern von diesen Wellen über ein Differentialgetriebe ar. getrieben werden. Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Abb. ? dargestellt. Für die mit Abb. 1 übereinstimmenden Teile sind die gleichen Bezugszeiehen verwendet. Mit 4(i ist ein Differentialgetriebe bezeichnet. Die Welle 1 treibt das Sonnenrad 41 an, auf der Welle 2 ist das zweite Sonnenrad 12 befestigt.
Das Planetenrad 43 treibt über die Zahnräder 44 und 45, sowie die mag netische Kupplung 5 den Kontaktarm 46 an. der die Kontakte 11 trägt. Die Federn 47 suchen den Kontaktarm 46 in der Nullage zwischen den Kontakten 14 und 15 zu hal ten. Der magnetischen Kupplung wird in der gleichen Weise wie bei der Einrichtung nach Abb. 1 Strom über den Schleifring 48 zugeführt, der an einer Stelle unterbrochen ist. Die Kupplung wird gelüftet, sobald die auf dem Schleifring laufenden Bürsten die die Unterbrechung ausfüllende Isolierstoff brücke berühren. Solange die Wellen 1 und 2 in entgegengesetzter _ Richtung gleich schnell umlaufen, bleibt der das Planeten rad 40 tragende Teil in Ruhe.
Wenn da gegen sich der Istwert vom Sollwert unter scheidet, so setzt sich dieser Teil in Bewe gung und treibt über die Zahnräder 44, 45 die Kupplung 5 den Arm 46 an, der nach Ablauf einer von der Grösse der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abhängigen Zeit den Regelvorgang auslöst. U m geringe Ge schwindigkeitsunterschiede zwischen den Wellen 1 und 2 unschädlich zu machen. wird, wie bereits erwähnt, die Kupplung 5 periodisch unterbrochen. .Die Anordnung ar beitet im übrigen in der gleichen Weise w i@ die Einrichtung nach Abb. 1.
Unter Umständen kann es erforderlich sein, die Empfindlichkeit der Regelung ge mäss der Erfindung auch während des Be triebes gelegentlich zu verändern. Dafür gibt es mehrere Mittel. Liegt zum Beispiel der Abstand der Kontakte 11, 14 und 15 fest, dann kann man die Weglänge, nach deren Zurücklegung Wegunterschiede riiekgängig gemacht werden, einstellbar machen, indem man zum Beispiel von der Welle 1 aus mit einer veränderlichen Übersetzung ein beson deres Glied antreibt, von dem die Wegunter schiede mittelbar rückgängig gemacht- wer den.
Man kann anderseits bei festliegender Weglänge die Empfindlichkeit veränderlich machen, indem man den Abstand zwischen den Kontakten 11, 14 und 15 einstellbar macht. Diese Massnahme ist besonders dann sehr zweckmässig, wenn. an Stelle der beiden im Ausführungsbeispiel gezeichneten Arme 10 und 13 ein Differentialgetriebe tritt, von dessen das Planetenrad tragendem Teil der Steuerkontakt betätigt wird. Bei einer sol chen Ausführungsform sind die Gegenkon takte ortsfest angeordnet, so dass sie mit ein fachen Mitteln verstellt werden können.
Kombiniert kann man die beiden oben angegebenen Möglichkeiten der -Empfindlich keitseinstellung miteinander, dann ergibt sich daraus die weitere Möglichkeit, bei be liebigen absoluten Geschwindigkeiten der beiden Glieder gleichgrosse Regelschritte zu erzielen, während zum Beispiel bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs form die Regelschritte mit zunehmender ab soluter Geschwindigkeit der beiden Glieder immer kleiner werden.
Die Unabhängigkeit der Regelschritt grösse von der absoluten Geschwindigkeit der beiden Glieder kann man auch noch auf andere Weise erreichen, zum Beispiel in der Art, dass man die Arbeitsgeschwindigkeit des Regelmotors 22 verändert, und zwar zweck mässig proportional der Geschwindigkeit der den Sollwert anzeigenden Welle 1. Ist der die Welle 1 antreibende Motor 3 zum Beispiel ein Nebenschlussmotor. dessen Geschwindig keit durch Änderung der Felderregung ein gestellt wird, dann wird man zweckmässig für den Motor 22 ebenfalls einen Neben schlussmotor wählen und seine Felderregung entsprechend derjenigen -des Motors 3 ändern..
Man könnte auch daran denken, den Motor 22 ganz fortzulassen und die Energie für die gewünschte Regelbewegung von dem Motor 3, zum Beispiel über eine elektrische Kupplung. zu entnehmen. Dadurch würde ohne weitere besondere Massnahmen erreicht werden, dass der Regelschritt unabhängig von der ab soluten Geschwindigkeit der beiden Glieder stets gleich gross bleibt.
Man hat vorgeschlagen; bei dem eingangs beschriebenen Regelverfahren Unterschiede der zurückgelegten Wege in ihrer Wirkung auf die Regelung je.desmal nach Auslösen einer Regelbewegung rückgängig zu machen. Durch diese Massnahme ist aber nur einer der oben angeführten Nachteile des Regelverfah rens behoben, nämlich das Überregeln. In folgedessen kann der Erfindungsgegenstand unter Umständen auch zweckmässig gemein sam mit einem Verfahren verwendet werden. bei dem jedesmal nach Auslösung einer Regelbewegung die Unterschiede der von den beiden Gliedern zurückgelegten Wege rück gängig gemacht werden.