Verfahren zur Regelung der Frequenz von Wechselstromerzeugern. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Regelung der Frequenz von Wechselstromerzeugern, derart, dass einerseits die Frequenz möglichst konstant ist, und dass anderseits die . Summen der Perioden<B>min-</B> destens über einen bestimmten Zeitabschnitt einem vorgeschriebenen Wert möglichst gleich sind. Die letzte Forderung ist beson ders wesentlich, wenn an das Kraftvertei- lungsnetz Synchronuhren angeschlossen sind.
Ifürde man versuchen, durch Vergleich des Sollwertes der Periodensumme mit dem Ist wert der Periodensumme allein die Regelung durchzuführen, so würde sich ergeben, dass unter Umständen sehr grosse Differenzen in der Frequenz auftreten können. Dies würde beispielsweise der Fall sein, wenn nach einer plötzlichen starken Belastung des Netzes, während der die Frequenz unter den Normal wert sinkt, eine rasche Entlastung folgt und die Maschinen in der Lage sind, mit einer wesentlich über der normalen Drehzahl lie- genden Drehzahl zu laufen, denn der Regler würde einen möglichst raschen Ausgleich zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Periodensumme herbeizuführen suchen.
Um derartige Schwankungen der Pe riodenzahl möglichst zu vermeiden, wird gemäss der Erfindung die Frequenz, welche der Regler einzustellen sucht, in Abhängig keit von der mindestens auf eine gewisse Zeitdauer entfallenden Periodensumme der zu regelnden Frequenz selbsttätig beeinflusst. und zwar derart, dass die Periodensumme sich einem Sollwert anzugleichen sucht.
Die Beeinflussung des Reglers lässt sich in besonders zweckmässiger Weise durchfüh ren, wenn man zur gonstanthaltung der Fre quenz einen Regler benutzt, bei welchem zwei umlaufende Organe vorhanden sind, von wel chen das eine in Abhängigkeit von der tat sächlich herrschenden Frequenz, das andere in Abhängigkeit vom Sollwert der Frequenz beeinflusst wird. Derartige Regler sind be- reits in den verschiedensten Formen vor geschlagen worden.
Um einem derartigen Regler, der das Bestreben hat, die Frequenz möglichst konstant zu halten, zusätzlich ab hängig von der Periodensumme zu beeinflus sen, verfährt man zweckmässig in der Weise, dass man dem einen der umlaufenden Glieder eine zusätzliche Geschwindigkeit erteilt, so bald der Istwert der Periodensumme vom Sollwert abweicht. Dabei kann die Grösse der Zusatzgeschwindigkeit von der Grösse der Abweichung zwischen dem Soll- und dem Istwert der Periodensumme abhängen.
In der Abb. 1 ist ein Ausführungsbei spiel der Erfindung, bei dem dem einen der umlaufenden Glieder eine Zusatzgeschwin digkeit mit Hilfe eines Differentialgetriebes erteilt werden kann, dargestellt.
Mit 1 ist das eine umlaufende Glied be zeichnet, das über die Magnetkupplung 2 von dem an das Netz angeschlossenen Synchron motor 3 angetrieben wird. Die Umlaufs geschwindigkeit dieses Gliedes ist daher pro portional der jeweilig herrschenden Netz frequenz. Das Glied 1 ist mit zwei einander gegenüberstehenden Kontakten 4 und 5 aus gerüstet, zwischen welchen sich das andere umlaufende Glied 6 bewegen kann. Das Glied 6 wird von dem Fortschaltwerk 7 an getrieben.
Wenn das Rad 9 des Differential getriebes 8 feststeht, so entspricht die Um laufgeschwindigkeit des Gliedes 6 genau der Collfrequenz. Sind Frequenzabweichungen des Netzes vorhanden, so kommt das Glied 6 mit den Kontakten 5 oder 4 in Berührung und schliesst dadurch einen auf den Regler einwirkenden Stromkreis. Damit die Regel anordnung nicht auf geringfügige Frequenz abweichungen anspricht und dadurch dauernd Regelbewegungen ausgelöst werden, wird die magnetische Kupplung 2 in bekannter Weise periodisch geöffnet.
Der Regler spricht also nur an, wenn die kurzzeitig gezählte Pe riodensumme, das heisst die Periodensumme in der Zeit, während welcher die Kupplung 2 geschlossen ist, den der Normalfrequenz ent sprechenden Sollwert um ein bestimmtes Mass überschreitet. Durch die periodische Ent- kupplung wird erreicht, dass der Regler im wesentlichen auf den Mittelwert der Fre quenz innerhalb der Zeit zwischen zwei auf einanderfolgenden Entkupplungen ansprieht. Da die Zeitabstände zum Beispiel in der Grö ssenordnung von einigen Sekunden liegen,
so kommt dies praktisch einer Regelung auf den Momentanwert der Frequenz gleich. Die bisher beschriebene Einrichtung vergleicht also den Istwert der Frequenz mit dem Soll wert. Im allgemeinen wird nach der Beein flussung des Reglers durch das Inberührung- kommen des Gliedes 6 mit den Kontakten 1 oder 5 die Magnetkupplung 2 geöffnet, so dass das Glied 1 unter dem Einfluss der Feder <B>10</B> in bezug zum Glied 6 seine Mittellag- einnimmt. In welcher Weise der Regelvor gang tatsächlich stattfindet und wie die Be einflussung der Kraftmaschine geschieht,
ist für das Wesen der vorliegenden Erfindun,,, ohne besondere Bedeutung.
Um bei Abweichung :des Istwertes der fortlaufend gezählten Periodensumme vom Sollwert die Frequenz zu ändern, welche der Regler einzustellen sucht, wird das Zahnrad 9 des Differentialgetriebes besonders an getrieben. Zu diesem Zwecke kann man bei spielsweise ein Uhrwerk oder eine andere Kraftquelle benutzen, die beeinflusst wird. sofern eine Differenz zwischen dem Soll und dem Istwert der fortlaufend gezählten Periodensumme besteht.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Zahnrad 8 mit Hilfe des Gleich stromzählers 11 angetrieben. Um den Anker .dieses Gleichstromzählers in der richtigen Weise in Umdrehungen zu versetzen, ist da Vergleichsgetriebe 12 vorgesehen, welches eine Kontrolle des Istwertes der Perioden summe im Vergleich zum Sollwert gestattet. Das Rad 13 des Getriebes wird von dem Syn chronmotor 14 angetrieben, der an das züi überwachende Netz angeschlossen ist. Die Umdrehungssumme dieses Rades ist dann dem Ist-wert der Periodensumme proportional. Das Zahnrad 24 wird derart angetrieben. dass seine Umdrehungssumme genau dem Soll wert der Periodensumme entspricht.
Der An- trieb für (las Rad 24 wird daher zweckmässig von einer möglichst genau gehenden Uhr, die von Zeit zu Zeit einreguliert werden kann, gesteuert. Das Rad 24 kann natürlich auch von einer derartigen Uhr unmittelbar an getrieben werden. Wenn in einem beliebigen Moment der Istwert der Periodensumme von der Inbetriebsetzung an gerechnet, mit dein Sollwert übereinstimmt, .dann befindet sich das Planetenrad 15 in seiner Ruhelage und der mit diesem Rad gekuppelte Kontaktarm 16 auf .dem Leerkontakt 17. Entsteht eine Differenz zwischen ist- und Sollwert der Periodensumme, so verschiebt sich das Pla netenrad und mit ihm der Kontaktarm 16 und kommt mit einem der Kontakte 18, 19 oder 20,r 21 in Berührung.
Dadurch erhält der Anker des Gleichstromzählers 11. in einem oder in anderem Sinne Strom und setzt das Zahnrad 9 in Bewegung, das dem um laufenden Arm 6 eine zusätzliche Geschwin digkeit erteilt. Wenn also der Istwert der Periodensumme kleiner ist als der Sollwert, so wird die Umlaufgeschwindigkeit .des Ar mes 6 erhöht, so da.ss gewissermassen der Soll wert der Frequenz etwas gefälscht wird.
Diese Fälschung dauert so lange, bis der Ist wert der Periodensumme mit dem Sollwert übereinstimmt. Da sich diese Vorgänge ver hältnismässig langsam abspielen und die dem Glied 6 erteilte Zusatzgeschwindigkeit be- n'renzt ist, so kann eine unzulässige Fre- quenzänderung vermieden werden.
Um bei grösseren Abweichungen der Periodensumme von dem Sollwert eine etwas raschere Besei tigung der Differenz zu erzielen, kann man clie Grösse der Zusatzgeschwindigkeit in der Weise von der Differenz zwischen dem Ist wert und dem Sollwert der Periodensumme abhängig machen, dass bei grossen Differen zen die Zusatzgeschwindigkeit grösser ist als bei kleineren Differenzen zwischen Ist- und Sollwert. Bei dem beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel ist die Zusatzgeschwindigkeit in dieser Weise abhängig gemacht.
Bei die sem sind nämlich in der Bahn des Armes 16 die Kontakte 18 bis 21 angeordnet. Zwischen die Kontakte 18 und 20 ist der Widerstand 22, zwischen die Kontaktkontakte 19 und 21 der Widerstand 23 eingeschaltet. Die Schal dung ist nun so getroffen, -dass .der Zähler nur verhältnismässig langsam läuft, wenn der Arm 16 mit dem Kontakt 18 bezw. 19 in Berührung kommt, und dass die Zusatz geschwindigkeit grösser ist, wenn dieser Arm dagegen mit den Kontakten 20 bezw. 21 in Berührung kommt.
In gleicher Weise kann man auch vorgehen, wenn anders geartete An triebsvarrichtungen zur Erzeugung der Zu satzgeschwindigkeit vorgesehen sind, zum Beispiel durch Verändern der Übersetzung eines Getriebes und dergleichen. Es dürfte ohne weiteres einleuchten, dass die Zusatz geschwindigkeit auch dem umlaufenden Glied 1 erteilt werden kann. In diesem Falle muss die Beeinflussung allerdings in um gekehrtem Sinne erfolgen, wie die des um laufenden Gliedes 6.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, dass die Lage eines Frequenzzeigers gegenüber den mit diesem Zeiger zusammen arbeitenden Regelkontakten zusätzlich von der Periodensumme beeinflusst wird. Zweck mässig ist es, die Lage des Gegengliedes pe riodisch zu kontrollieren, etwa in der Weise, -dass man in gewissen Zeitabständen das Ge genglied in die Nullage zurückführt und aus dieser in Abhängigkeit von,der jeweils herr schenden Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert der Periodensumme her ausbewegt.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Abb. 2 dargestellt. Mit 31 ist ein Frequenz zeiger bezeichnet, .der von einer an sich be kannten und deshalb in der Abbildung nicht dargestellten Vorrichtung entsprechend dem Istwert der Frequenz verstellt wird. Der Frequenzzeiger 31 arbeitet mit dem mit 32 bezeichneten und als Kontaktbahn ausgebil deten Gegenglied zusammen, das mit Hilfe der Welle 33 drehbar gelagert ist.
34 ist ein Fallbügel, der mit Hilfe des Elektromagnetes 35 gegen den Zeiger 31 gedrückt werden kann, der auf diese Weise mit der Kontakt- bahn in Berühinzng gebracht wird. Die Kon taktbahn 32 ist an der linken Hälfte finit den Kontakten 36, 37, 38, an der rechten Seite mit den Kontakten 39, 310, 311 versehen. Zwischen den Kontakten 36 und 39 ist ein Zwischenraum, der so bemessen ist, dass der Zeiger 31 an dieser Stelle aufliegen kann, ohne mit einem der beiden Kontakte in Be rührung zu kommen.
Zwischen die Kontakte 36, 3 7 und 38, sowie 39, 310 und 311 sind die Widerstände 312 eingeschaltet. 313 ist ein Motor zum Verstellen eines auf die Fre quenz einwirkenden Organes, zum Beispiel zur Verstellung des Dampfventils 314. Der Motor 313 ist mit zwei Feldwicklungen<B>315</B> und 316 ausgerüstet, von welchen die eine mit dem Kontakt 38, die andere mit dem Kontakt 311 verbunden ist. 317 ist eine Bat terie, deren einer Pol mit dem Zeiger 31 und deren anderer Pol mit dem Motor 313 ver bunden ist. Kommt der Zeiger 31 mit einem der Kontakte 36 bis 311 in Berührung, so beginnt der Motor zu laufen, und zwar ist seine Drehrichtung und seine Umlaufs geschwindigkeit abhängig von der Stellung des Zeigers gegenüber der Kontaktbahn 32.
Die Laufdauer des Motors hängt davon ab, wie lange der Fallbügel 34 nach unten ge zogen ist. Der Fallbügelmagnet 35 wird von der Stromquelle 318 gespeist, in .deren Strom kreis die, beispielsweise von einem Uhrwerk angetriebene Kontaktscheibe 319 liegt, mit deren Hilfe abwechselnd der Elektromagnet 35 erregt und entregt wird.
Damit die Kontaktbahn 32 in Abhängig keit von der Differenz zwischen dem Soll wert und dem Istwert der Periodensumme verstellt werden kann, ist sie mit Hilfe der Welle 33 beweglich gelagert. Die Federn 320 und 321 suchen die Kontaktbahn in ihrer Nullage zu halten. 322 ist eine mag netische Kupplung, mit deren Hilfe die Welle 33 mit der Verstellvorrichtung 323 ge kuppelt werden kann. Die Motoren 324 und 3124 dienen zum Verdrehen der Welle in dem einen oder andern Sinne und sind mit dem untern Teil der magnetischen Kupplung 322 durch ein Differentialgetriebe verbunden. Die Verstellung- der Kontaktbahn wird durch die Relais \325 und 326 eingeleitet.
Diese Relais werden in gewissen Zeitinter vallen, zum Beispiel in 4 bis 5 Minuten, kon trolliert. Ist eine Differenz zwischen deut Istwert und dem Sollwert der Perioden summe vorhanden, .die beispielsweise durch den Vergleich einer astronomischen Uhr mit einer Synchronuhr festgestellt wird, so wird je nach dem, ob eine positive oder negative Zeitdifferenz vorliegt, das Relais 325 oder 326 erregt, und zwar bleibt das erregte Re lais während einer der Uhrendifferenz pro portionalen Zeit angezogen.
Bei der in der Abbildung dargestellten Einrichtung werden die Relais 325 und 326 durch die Kontaktscheibe 327 und 328 ge steuert. Die Kotaktscheibe 327 trägt die Kontaktsegmente 329, 330, von welchen das Kontaktsegment 329 mit dem Relais 326 und das Kontaktsegment 330 mit dem Relais 325 verbunden ist. Die freien Enden der Wick lungen dieser Relais sind an eine Batterit.# angeschlossen, deren anderer Pol über einen Schleifring mit dem Kontaktsegment 331 der Kontaktscheibe 328 verbunden ist. 332 ist eine Bürste, die auf den Kontaktscheiben 327, 328 schleift.
Die Lücke zwischen den Kontakten 329, 330 ist so gross, dass die Bürste 332 eine leitende Verbindung zwi schen dem Kontakt 331 und den Kontakten 329, 330 nicht herstellen kann, wenn sich der Kontakt 331. in der Mittellage zwischen den beiden Kontakten 329, 330 befindet. Weicht die Lage des Kontaktes 331 jedoch von der Mittellage ab, so wird der Stromkreis des Re lais 325 oder 326 geschlossen, je nach dem, ob der Kontakt 331 vor- oder nacheilt. Die Zeit des Stromschlusses ist, wie leicht ein zusehen ist, abhängig von der Winkelabwei chung zwischen den Scheiben 327, 328.
Die Scheibe 327 wird beispielsweise von der astronomischen Uhr 333, die Scheibe 328 von der Synchronuhr 334 angetrieben, und zwar derart, dass die Scheiben etwa in 4 bis 5 Mi nuten einmal umlaufen. Es können natürlich auch andere Vorrichtungen zum Steuern der Relais 325 und 326 benutzt werden. Die Kontakte 335 und 336 der Relais 325 und 326 liegen im Stromkreis des Fallbügel magnetes 35. Die Kontakte 337, 333 dieser Relais liegen zueinander parallel in dem Stromkreis des Verzögerungsrelais 339, das von der Batterie 3140 gespeist wird. Die Kontakte 340 und 341 der Relais 325, 326 sind hintereinander geschaltet und liegen im Stromkreis der Magnetkupplung 322 und der Batterie 342.
Der Kontakt 343 des Verzöge rungsrelais 339 ist zwischen die Zuleitungen zu den Kontakten 340 und 341 geschaltet. Der Kontakt 344 des Verzögerungsrelais 339 liegt. in einem Stromkreis, durch welchen den Motoren 324 und 3124 Strom zugeführt wird, und zwar führt die Zuleitung zum Motor 3124 über den Kontakt 345 .des Relais 325 und die Zuleitung zum Motor 324 über den Kontakt 346 des Relais 326.
Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Es sei angenommen, dass die Synchronuhr 334 etwas voreilt und daher in gewissen Zeit abständen die Bontakte 330 und 331 mitein ander verbünden werden. Dadurch wird das Relais 325 erregt und unterbricht den Kon takt 335 im Stromkreis des Fallbügelmagne- tes 35, so dass während der Regelperiode der Fallbügel nicht in Tätigkeit -treten kann. Der Kontakt 337 wird geschlossen und damit das Verzögerungsrelais 339 erregt. Der Kon takt 340 wird geöffnet und dadurch der Stromkreis der Magnetkupplung 322 unter brochen. Die Kontaktbahn 32 geht dann unter dem Einfluss der Federn 320 und 321 in die Nullage zurück.
Der Kontakt 345 wird geschlossen und bereitet den Stromkreis für den Antriebsmotor 3124 vor. Das Ver zögerungsrelais 339 zieht nach Ablauf einer gewissen Zeit seinen Anker an. Dadurch wird die Magnetkupplung 322 eingeschaltet und damit die Welle 3 mit der Antriebsvor richtung 323 gekuppelt. Gleichzeitig wird auch der Kontakt 344 geschlossen, @so dass nunmehr eine Verbindung zwischen dem An triebsmotor 3124 und dem Netz besteht. Der Motor verdreht nun die Kontaktbahn 32 im Sinne einer Erniedrigung der Frequenz. Nach Ablauf einer gewissen Zeit, die der jeweilig herrschenden Differenz der Pe riodensumme entspricht, fällt .der Anker des Relais 325 ab, und damit wird der Anfangs zu-stand wieder hergestellt.
Wenn an Stelle des Relais 3?5 das Relais 326 anspricht, wie derholt sich der beschriebene Vorgang in analoger Weise. Die Kontaktbahn wird je doch in diesem Falle durch den Antriebs motor 324 im Sinne einer Frequenzerhöhung bewegt.
Zur Beeinflussung der Lage des Fre- quenzzeigers gegenüber dem Vergleichsglied kann man anstatt das Gegenglied zu verstel len, eine zusätzliche Kraft auf den Frequenz zeiger einwirken lassen, die das feststehende System der den Frequenzzeiger verstellenden Vorrichtung in der gleichen oder in einer ähnlichen Weise verdreht, wie bei dem be schriebenen Ausführungsbeispiel die Kon taktbahn.