Einrichtung zur Regelung von Betriebsgrössen, insbesondere zur Regelung der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger. Zur Regelung von Betriebsgrössen, ins besondere zur Regelung der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger, verwendet man Einrichtungen, welche den Istwert der zu regelnden Grösse mit dem Sollwert verglei chen und bei Abweichungen zwischen diesen beiden Werten eine Veränderung der Be triebsgrösse herbeiführen. Es sind Regel anordnungen bekannt, durch welche eine Be triebsgrösse, zum Beispiel die Leistungs abgabe einer elektrischen Maschine auf einen bestimmten Wert eingeregelt werden kann.
Obgleich derartige Anordnungen meist zur Regelung der verschiedenartigsten Betriebs grössen verwendbar sind, wird der Übersicht lichkeit halber im folgenden hauptsächlich von der elektrischen Leistungsregelung ge sprochen. Die Erfindung ist aber nicht auf die elektrische Leistungsregelung beschränkt. Bei den bekannten Regelanordnungen werden Vorrichtungen benutzt, welche den Istwert und den Sollwert der zu rebelnden Grösse vergleichen und bei Abweichungen zwischen Ist- und Sollwert eine Verstellvorrichtung für die zu regelnde Grösse in Gang setzen. Bei der einen Art der bekannten Regler wirkt die Verstellvorrichtung für die zu regelnde Grösse so lange, wie der Ist- und Sollwert nicht miteinander übereinstimmen.
Wenn man zum Vergleich des Ist- und Sollwertes zum Beispiel Kontaktwa.ttmeter verwendet. so kann man die Verstellvorrichtung so lange laufen lassen, bis die Kontakte am Kontakt wattmeter geöffnet werden. Wenn die Ver- stellvorrichtung für die zu regelnde Grösse, zum Beispiel der Leistung in der Zeitein heit, eine bestimmte, gleichbleibende Verän derung herbeiführt, so ist die Regelgeschwin digkeit konstant. Es sind aber auch Einrich tungen bekannt. bei welchen die Anderung der zu regelnden Grösse, welche unter dem Einfluss des Reglers je Zeiteinheit herbei- geführt wird, abhängig von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ist.
Man hat bereits vorgeschlagen, die Regelgeschwindig keiten bei grossen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert gross, bei kleinen Differenzen dagegen klein zu machen.
Es sind auch Einrichtungen bekannt, bei welchen bei Abweichungen zwischen dem Ist- und Sollwert der zu regelnden Grösse. die Verstellvorrichtung für die zu regelnde Grösse während einer bestimmten Zeitdauer in Gang gesetzt wird. Bei derartigen An ordnungen wird die Vergleichsvorrichtung während der Zeit, während der die zu re gelnde Grösse durch die Verstellvorrichtung beeinflusst wird, ausser Tätigkeit gesetzt. Erst wenn die Verstellung beendet ist, wird von neuem verglichen, ob der Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt.
Ist eine Über einstimmung noch nicht erzielt, so wird ein neuer Regelimpuls gegeben, der eine Verän derung der Betriebsgrösse um einen bestimm ten Betrag herbeiführt. wenn bei derarti gen Anordnungen der Zeitabstand zwischen den Regelimpulsen, die bei Abweichungen des Istwertes vom Sollwert gegeben werden, konstant ist, so ist auch die mittlere Regler geschwindigkeit konstant. Unter mittlerer Regelgeschwindigkeit wird dabei die Regler geschwindigkeit verstanden, durch die bei ununterbrochener Regelung die gleiche Ver änderung der zu regelnden Grösse herbei geführt würde, wie durch das zeitweise In- gangsetzen der Verstellanordnung.
Unter dem Einfluss der Regelimpulse bei den so genannten Integrationsreglern, bei welchen zum Beispiel zwei Geschwindigkeiten ver glichen werden, von welchen die eine dem Istwert und die andere dem Sollwert der zu regelnden Grösse proportional ist, ist der Ab stand der Reglerimpulse nicht konstant, son dern umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert. Trotzdem die Geschwindigkeit, mit der die zu regelnde Grösse verstellt wird, unabhängig von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ist, so ist doch die mittlere Reglergeschwindigkeit von dieser Differenz abhängig, und zwar ist die Reglergeschwindigkeit bei grossen Dif ferenzen gross, bei kleinen Differenzen zwi schen Ist- und Sollwert dagegen klein.
In den Abu. 1 und 2 ist diagrammatisch der zeitliche Verlauf der Reglergeschwindig keit v, sowie die mittlere Reglergeschwin digkeit vm für einen Integrationsregler dar gestellt, und zwar für die Fälle, dass erstens die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert klein und zweitens die Differenz zwischen Ist- und Sollwert gross ist.
In den Abbildungen ist angenommen, dass im Zeitpunkt a die Vergleichsanordnung Kontakt macht und den Verstellmotor für die zu regelnde Grösse in Gang setzt, und dass gleichzeitig die Vergleichsanordnung in ihre Nullage geführt wird. Nach Ablauf einer bestimmten vorgeschriebenen Zeit wird die Verstellanordnung stillgesetzt (Zeitpunkt b). Da zwischen den Zeitpunkten<I>a</I> und<I>b</I> je Zeiteinheit die zu regelnde Grösse um einen bestimmten Betrag verändert wird, so ist die Reglergeschwindigkeit zwischen die sen beiden Punkten konstant. Es ist an genommen, dass im Zeitpunkt ai ein neuer Regelimpuls gegeben wird und der Regel vorgang in der gleichen weise verläuft wie bereits beschrieben.
Die mittlere Regler geschwindigkeit ist durch die strichpunk tierte und mit v. bezeichnete Linie dar gestellt.
Abb. 2 zeigt das gleiche Diagramm für den Fall, dass die Regelimpulse in wesentlich kürzeren Zeitabständen aufeinanderfolgen. Aus den Diagrammen ist zu ersehen, dass bei kleinen Differenzen zwischen Ist- und Soll wert (Abb. 1) die mittlere Reglergeschwin- digkeit klein, bei grossen Differenzen zwi schen Ist- und .Sollwert (Abb.. 2) dagegen gross ist.
Der Regelvorgang bei Anordnungen der zuletzt beschriebenen Art verläuft, sofern ein einziger Regelimpuls nicht ausreicht, um die zu regelnde Grösse dem Sollwert anzupassen, in der weise, dass nach dem Auftreten einer Differenz zwischen Ist- und Sollwert -ein Regelimpuls gegeben wird, der die Verände- rung der zu regelnden Grösse um ein be stimmtes Mass herbeiführt, so dass die Diffe renz zwischen Ist- und Sollwert sich verklei nert. In einem Zeitabstand, welcher der jetzt bestehenden Differenz zwischen Ist- und Sollwert entspricht, wird der nächste Regel impuls gegeben, der abermals eine Verklei nerung zwischen Ist- und Sollwert herbei führt.
Die Zeitdauer, die bis zum nächsten Reglerimpuls vergeht, wird also noch grösser sein als die Zeitdauer zwischen den beiden vorangehenden Reglerimpulsen.
In Fig. 3 ist der Verlauf der Regelung dargestellt. Aus der Abbildung ist zu er sehen, dass der Abstand der Regelimpulse allmählich grösser wird. Dies hat zur Folge, dass die mittlere Reglergeschwindigkeit, die durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist, sinkt. Wenn man auch leicht einsehen kann, dass bei Anordnungen, die mit konstan ter Regler geschwindigkeit arbeiten, leicht ein Überregulieren eintritt, so ist es nicht ohne weiteres erkennbar, dass Überregulieren auch bei solchen Anordnungen auftreten kann, bei welchen die Reglergeschwindigkeit bei sinkender Differenz zwischen Ist- und Sollwert ebenfalls kleiner wird. Tatsächlich tritt aber auch bei solchen Reglern mitunter Überregulieren auf.
Der Grund hierfür ist offenbar darin zu suchen, dass die Änderung der zu regelnden Grösse dem vom Regler ge gebenen Kommando (Reglerimpuls) ziem lich stark, gelegentlich sogar um mehrere Sekunden nacheilt und daher der Regler noch Regelimpulse, das heisst Kommandos zur Veränderung der zu regelnden Grösse gibt, wenn bereits die Verstellvorrichtung so weit beeinflusst ist, dass sie auch ohne wei tere Verstellung eine ausreichende Verände rung der zu regelnden Grösse herbeiführen würde. Ausserdem wird ein dauerndes Pen deln um den Sollwert hervorgerufen, da durch, dass die Regelimpulse eine bestimmte Grösse haben, während die Vergleichseinrich tung auch auf sehr kleine Differenzen noch anspricht.
Die Gefahr des Überregulierens kann man gemäss der Erfindung erheblich vermindern, wenn man die Regelanordnung so ausbildet, dass sich die mittlere Regelgeschwindigkeit bei einer bestimmten Differenz zwischen Ist- und Sollwert sprunghaft ändert. Man kann die Grenze, von der ab sich die Regel geschwindigkeit sprunghaft ändert, so wäh len, dass der Regler nicht wesentlich über das gesetzte Ziel hinausschiesst, trotzdem bei gro ssen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert diese Differenz rasch verkleinert wird.
Es empfiehlt sich, unterhalb der erwähnten Grenze die Regelgeschwindigkeit in der Weise von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abhängig zu machen, dass die Regel- geschwindigkeit mit der Differenz zwischen Ist- und -Sollwert ansteigt. Oberhalb dieser Grenze empfiehlt es sich, die Regelgeschwin digkeit konstant zu halten. Man kann sie aber auch mit der Differenz zwischen Ist- und Sollwert zunehmen lassen.
Eine sprung hafte Änderung der Regelgeschwindigkeit kann man beispielsweise dadurch herbeifüh ren, dass man in Abhängigkeit von der Dif ferenz zwischen Ist- und Sollwert einen Wi derstand verstellt, der im Stromkreis des Verstellmotors für die zu regelnde Grösse liegt. Man kann diesen Widerstand derart abstufen, dass unterhalb einer bestimmten Differenz zwischen Ist- und Sollwert die Re gelgeschwindigkeit mit wachsender Diffe renz zwischen Ist- und Sollwert zunimmt, oberhalb dieser Differenz aber ganz oder an nähernd konstant bleibt und einen wesentlich grösseren Wert besitzt als unterhalb der er wähnten Grenze.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Er findung ist für einen Integrationsregler, bei welchem in der Vergleichsanordnung für den Ist- und Sollwert zwei Geschwindigkeiten verglichen werden, von welchen die eine dem Istwert und die andere dem,Sollwert propor tional ist, in der Abb. 4 dargestellt.
Mit 1 ist eine an sich bekannte Ver gleichsanordnung für den Ist- und Sollwert bezeichnet. Sie enthält das Fortschaltwerk 2, welches über die magnetische Kupplung 3 den Kontaktarm 4 antreibt. Es sei angenom- men, dass die Umlaufsgeschwindigkeit des Kontaktarmes der Leistungsabgabe eines Stromerzeugers proportional ist. Der Kon taktarm 4 spielt zwischen der Kontaktgabel 5, die von dem Motor 6 angetrieben wird und deren Umlaufsgeschwindigkeit dem Sollwert der Leistung entspricht. Die Kontakte der Kontaktgabel 5 sind mit den Wicklungen des Relais 7 verbunden. Sobald der Kontakt arm 4 mit einem der Kontakte der Kontakt gabel 5 in Berührung kommt, wird das Re lais 7 erregt und schliesst einen der Strom kreise der Relais 8 und 9.
Diese Relais sind mit Selbsthaltekontakten 10 und 11, sowie je einem weiteren Kontakt 12 und 13 aus gerüstet. Die Kontakte 12, 13 steuern den Erregerstromkreis der eigentlichen Steuer relais 14 und 15. Die Kontakte 16 und 17 dieser Steuerrelais sind in Reihe geschaltet und liegen im Stromkreis der Magnetkupp lung 3. Die Kontakte 18 und 19 liegen im Stromkreis des Hilfsmotors 20, durch den die zu regelnde Grösse, zum Beispiel die Dampfzufuhr, zu einer einen Stromerzeuger antreibenden Maschine verstellt wird. Zur zeitweisen Entkupplung des Hebelarmes 4 der Vergleichsanordnung 1 vom Fortschalt werk 2 und zur Begrenzung der Laufdauer des Motors 20 dient die Vorrichtung 21.
Sie besteht aus einem umlaufenden Arm 22, der über die Differentialgetriebe 23 und 24 vom Motor 25 mit einer konstanten, vorzugsweise durch den Widerstand 26 einstellbaren Ge schwindigkeit angetrieben wird. Der um laufende, aus Isoliermaterial bestellende Arm 22 läuft zwischen dem Kontaktpaar 27 hin durch und öffnet daher periodisch die Kon takte, die im Haltestromkreis der Relais 8 und 9, sowie der Magnetkupplung 3 liegen. Durch die periodische Öffnung der Kontakte 27 wird erreicht, dass die Regelanordnung nur beim Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen Ist- und Sollwert an spricht und daher unnötige Regulierungs impulse vermieden werden.
Wenn nämlich die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Hebelarm 4 und der Kontaktgabel 5 nicht so gross ist, dass während eines Umlaufes des rotierenden Armes 22 der Kontaktweg zwi schen dem Arm 4 und der Gabel 5 durch laufen ist, so kann kein Kontaktschluss zu stande kommen, weil unter dem Einfluss des Armes 22 vorher die magnetische Kupplung 3 gelüftet wird und der Kontaktarm 4 unter der Wirkung der Feder 28 gegenüber der Gabel 5 seine Ruhelage einnimmt.
Durch Verändern der Geschwindigkeit des Motors 25, das lieisst der Umlaufsgeschwindigkeit des Armes 22 kann also die Grenze, bei der der Regler anspricht, verändert werden.
Für das weitere Verständnis der Wir kungsweise des Ausführungsbeispiels ist es notwendig, darauf hinzuweisen, dass der Win kel, den der Kontaktarm 22 nach dem Un terbrechen der Kontakte 2 7 bis zum Anspre chen der Vergleichsanordnung (Schliessen der Kontakte 4, 5) durchläuft und der in der Abbildung beispielsweise durch den Pfeil 29 bezeichnet ist, der Differenz zwischen Ist- und Sollwert umgekehrt proportional ist, und zwar aus folgendem Grunde:
Da der Arm 22 mit konstanter Gesehwi.n- digkeit umläuft, so ist der Winkel, den die ser Arm vom Beginn der durch das Schlie ssen der Kontakte 27 eingeleiteten Vergleichs periode (Schliessen der Kupplung 3) bis zum Ansprechen der Vergleichsanordnung zurück legt, ein Mass für die Zeit, die der Kontakt arm 4 zum Durchlaufen des Kontaktweges benötigt. Da die Geschwindigkeit des Kon taktarmes 4 gegenüber der-Gabel 5 der Dif ferenz zwischen Ist- und Sollwert proportio nal und daher der Zeitdauer, die der Kon takt -zum Durchlaufen des Kontaktweges be nötigt, umgekehrt proportional ist,
so ist der durch den Pfeil 29 bezeichnete Winkel eben falls umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert.
Um eine konstante mittlere Regel geschwindigkeit zu erhalten, muss man bei Reglern der in der Alb. 4 -dargestellten Art dafür sorgen, dass bei rascher Aufeinander folge der Regelimpulse, das heisst bei einer grossen Differenz zwischen Ist- und Sollwert, die Dauer, während der der Motor 20 um- läuft, umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ist. Die Ab hängigkeit der Reglergeschwindigkeit von der Zeit für diesen Fall ist in Abb. 5 sche matisch dargestellt. Mit Hilfe der Vorrich tung 21 lässt sich dies in einfacher Weise erreichen. Wie weiter oben erläutert ist, ist nämlich der Winkel, der durch den Arm 22 vom Beginn der Vergleichsperiode bis zum Ansprechen des Reglers durchlaufen ist (Pfeil 29), umgekehrt proportional der Dif ferenz zwischen Ist- und Sollwert.
Wenn man daher nach dem Ansprechen der Ver gleichsanordnung den Arm in umgekehrter Richtung mit konstanter Geschwindigkeit laufen lässt, so ist die Zeit, die er vom Be ginn der Umkehr seiner Drehrichtung bis zum Öffnen des Kontaktpaares 27 benötigt, oder mit andern Worten, die er zum Durch laufen des Winkels 29 in entgegengesetzter Richtung benötigt, umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert. Da durch Öffnen der Kontakte 27 die Anord nung in die Ruhelage geführt und auch der Motor 20 stillgesetzt wird, so wird dadurch erreicht, dass die Dauer, während der der Motor 20 durch jeden Regelimpuls in Um lauf versetzt wird, umgekehrt proportional ist der Differenz zwischen Ist- und Sollwert. Dies ist aber, wie oben erläutert, die Be dingung dafür, dass die mittlere Regel äeschwindigkeit konstant ist.
Eine Umkehr der Drehrichtung des Armes 22 beim An sprechen der Vergleichsanordnung kann man mit Hilfe der in Abb. 4 dargestellten Vor richtung 21 leicht erreichen, wenn man mit Hilfe der Relais 14 und 15 durch die Kon takte 30 und 31 den Stromkreis für den Rückstellmotor 32 steuert, dessen Umlaufs geschwindigkeit zweckmässig durch den Wi derstand 33 eingestellt werden kann. Die Umlaufsrichtung und Drehgeschwindigkeit dieses Motors ist so gewählt, dass er imstande ist, den Arm 22 entgegen seiner bisherigen Drehrichtung zu bewegen, sobald einer der Kontakte 30 und 31 geschlossen wird. Wenn nach der Umkehr der Drehrichtung der Arm. 22 den Kontakt 27 trennt, so werden die Haltestromkreise für die Relais 8 und 9 un terbrochen und die gesamte Anordnung in die Ruhelage geführt.
Gemäss der vorliegenden Erfindung soll die Regelgeschwindigkeit nur bis zu einer bestimmten Differenz zwischen Ist- und Soll wert konstant sein. In Abb. 6, die den Ver lauf der Regelgeschwindigkeit in Abhängig keit von der Differenz D zwischen Ist- und Sollwert darstellt, ist durch die horizontale Linie 35 dieser konstante Teil der Regel geschwindigkeit dargestellt. Unterhalb dei- mit K bezeichneten Differenz zwischen Ist- und Sollwert dagegen soll die Regler geschwindigkeit abhängig von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert sein.
Um dies zu erreichen, ist es notwendig, die Anordnung, soweit sie bisher beschrieben wurde, bei einer bestimmten Differenz zwi schen Ist- und Sollwert so zu beeinflussen, dass unterhalb dieser Differenz eine Ab- bängigkeit zwischen Regelgeschwindigkeit und der Differenz zwischen Ist- und Soll wert besteht. Man kann zu diesem Zweck ebenfalls-die Vorrichtung 21 benutzen. Wie weiter oben bewiesen wurde, ist der Winkel 29, den der Arm 22 vom Beginn der Ver gleichsperiode bis zum Ansprechen der Ver gleichsanordnung zurücklegt (Pfeil 29) der Differenz zwischen Ist- und Solhvert um gekehrt proportional. Der übrigbleibende Winkel, der durch den Pfeil 36 bezeichnet ist, ändert sich daher gleichsinnig mit der Differenz zwischen Ist- und Sollwert.
Wenn man daher nach dem Ansprechen der Regel vorrichtung die Drehrichtung des Armes 22 nicht umkehrt, so ist die Zeit, die nach dem Ansprechen der Regelanordnung bis zum Öffnen des Kontaktpaares<B>27.</B> das heisst bis zur Stillsetzung -des -Motors 20 vergeht, oder mit andern Worten, es ist dann die Lauf dauer des Motors 20 abhängig von der Dif ferenz zwischen Ist- und Sollwert. Bei klei nen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert läuft der Motor 20 kurze Zeit, bei grossen Differenzen dagegen während längerer Zeit.
Es wird dadurch die gewiinschte Abhängig- keit zwischen der Laufdauer des Motors 20 und der Differenz zwischen Ist- und Sollwert herbeigeführt. Im allgemeinen wird es zweckmässig sein, nach dem Ansprechen der Regelanordnung die Geschwindigkeit des Armes 22 zu erhöhen.
Um bei der in Abb. 4 mit 21 bezeichne ten Vorrichtung von einer bestimmten Dif ferenz zwischen Soll- und Istwert an den Arm 22 beim Ansprechen der Regelanord nung in der gleichen Vorrichtung aber ge gebenenfalls mit veränderter Geschwindigkeit laufen zu lassen, ist in der Bahn des umlau fenden Armes 22 ein verstellbarer Kontakt 39 angeordnet.
Da der Winkel, den der Arm 22 vom Kontaktpaar 27 bis zum Kontakt 39 durchlaufen muss, umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ist, das heisst also, dass der Kontakt 39 vom Arm 22 nur erreicht wird, wenn die Differenz zwi schen Ist- und Sollwert unter einem diesem Winkel entsprechenden Betrag liegt, so kann man mit Hilfe des Kontaktes 39 die Ein richtung derart beeinflussen, dass nach dem Erreichen des Kontaktes 39 die Drehrichtung des Armes 22 nicht geändert wird, wenn die Vergleichsanordnung anspricht. Zu diesem Zweck ist der Kontakt 39 mit einem Relais 40 in Reihe geschaltet, welches mit einem Selbsthaltekontakt 41 ausgerüstet ist.
Das Relais ist mit einem Doppelumschaltkontakt versehen, durch welchen nach dem Anspre chen des Relais an Stelle des Motors 32 der Motor 42 eingeschaltet wird, dessen Ge schwindigkeit zweckmässig durch den Wider stand 43 regelbar ist.
Die Anordnung arbeitet nun in der Weise, dass beim Überschreiten einer bestimmten Differenz zwischen Ist- und Sollwert (deren Grösse durch Verändern der Lage des Kon- takfes 39 eingestellt werden kann) beim An sprechen der Regelanordnung die Drehrich tung des Armes 22 umgekehrt wird, wäh rend die Drehrichtung beibehalten wird, wenn diese Differenz zwischen Ist- und Soll wert nicht erreicht wird.
Da die Zeitdauer, während der der Motor 20 umläuft, mit der Laufzeit übereinstimmt, die der Arm 22 be- nötigt, um nach dem Ansprechen der Ver gleichsanordnung in Richtung des Pfeils 34 das Kontaktpaar 27 zu erreichen und diese Laufzeit von der Umdrehungsgeschwindig keit des Armes 22 in Richtung des Pfeils 34 abhängt und diese Geschwin digkeit der Umlaufsgeschwindigkeit des Motors 32 entspricht, so kann man durch Verändern der Umlaufsgeschwindigkeitdie- ses Motors die Grösse der konstanten Regelgeschwindigkeit einstellen. Diese Ge schwindigkeit ist in Abb. 6 mit P bezeichnet.
Da die Zeit, welche der Arm 22 nach dem Schliessen des Kontaktes 39 in Richtung des Pfeils 45 bis zum Öffnen des Kontaktpaares 27, das heisst bis zum Stillsetzen des Motors 20, benötigt, von der Umlaufsgeschwindig- keit des Motors 42 abhängt, so kann man durch Regeln der Geschwindigkeit dieses Motors die Form der Kurve 37 (Abb. 6) ver ändern, man kann ihr beispielsweise die durch die strichpunl@tierte Linie 37' dar gestellte Form geben.
Für die Grenze, an der die Regelgeschwindigkeit von der Kurve 37 auf die Linie 35 springt, ist, wie bereits erwähnt, die Lage des Kontaktes 39 mass gebend: Durch Verschieben des Kontaktes längs der Bahn des Armes 22 kann also die Differenz zwischen Ist- und Sollwert, bei der sich die Regelgeschwindigkeit sprunghaft ändert, beliebig eingestellt werden.
Der in Abb. 6 mit G bezeichnete Wert der Differenz zwischen Ist- und Sollwert, unterhalb welchem die Regelanordnung über haupt nicht arbeitet, ist abhängig von der Geschwindigkeit, die dem Arm 22 durch den Motor 25 erteilt wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung sei im folgenden die Wirkungsweise der An ordnung erstens für den Fall beschrieben, dass die Abweichung zwischen Ist- und Soll wert gering und zweitens, dass die Abwei chung zwischen Ist- und Sollwert gross ist. Es sei angenommen, dass durch den umlau fenden Arm 22 durch Öffnen der Kontakte 27 die gesamte Anordnung in die Ruhelage geführt ist und auch die Kupplung 3 gelöst wurde. Sobald die Kontakte 27 geschlossen sind, wird die Kupplung 3 erregt, und es be ginnt der Vergleich zwischen Ist- und Soll wert. Es sei angenommen, dass der Kontakt arm 4 zum Durchlaufen des Kontaktweges eine so grosse Zeit benötigt, dass der rotie rende Arm 22 die durch die Linie 44 dar gestellte Lage erreicht hat.
Der Hebelarm 22 hat dabei kurzzeitig den Kontakt 39 ge schlossen, so dass das Relais 40 erregt wurde, das sich über den Selbsthaltekontakt 41 er hält. Dadurch wurde der Stromkreis des Motors 42 vorbereitet. Es sei angenommen, dass nun durch Schliessen eines Kontaktes an der Vergleichsanordnung das Relais 8 erregt wird. Dieses Relais zieht seinen Anker an und schliesst damit den Selbsthaltekontakt 10, sowie den Kontakt 12, durch welchen das Steuerrelais 14 erregt wird. Dieses Relais zieht ebenfalls seinen Anker an und öffnet den Kontakt 16, der im Stromkreis der Mag netkupplung 3 liegt. Durch Lüften dieser Kupplung wird die Vergleichsanordnung in die Nullage geführt und bleibt zunächst für die Dauer, während der durch den Kontakt 18 eingeschaltete Motor 20 die Regelgrösse verstellt, in dieser Nullage.
Durch den Kon takt 30 wird der durch das Relais 40 vor bereitete Stromkreis zum Motor 42 geschlos sen und dadurch dem Arm 22 eine Zusatz geschwindigkeit erteilt. Sobald der Arm 22 wieder die Kontakte 27 öffnet, wird die Ge samtanlage wieder in die Ruhelage geführt. Wenn man annimmt, dass durch den beschrie benen Vorgang die Differenz zwischen Ist- und Sollwert, wohl verringert, aber noch nicht aufgehoben wird, so wird bei dem nun folgenden Regelvorgang, der sich in der glei chen Weise abspielt, der Arm 22 beispiels weise die durch die Linie 46 gekennzeichnete Lage einnehmen.
Da der Winkel, den der Arm 22 nun nach dem Ansprechen der Ver gleichsanordnung durchläuft, kleiner ist als beim vorangehenden Regelvorgang, so ist die Zeit, die zwischen dem Ansprechen der Ver gleichsanordnung und dem Öffnen der Kon takte 27 liegt, kleiner, das heisst also die Laufdauer des Verstellmotors 20 ist kürzer.
Wenn die Differenz zwischen Ist- und Sollwert so gross ist, dass beim Ansprechen der Vergleichsanordnung der Kontaktarm 22 den Kontakt 39 noch nicht berührt hat, so wird einer der Kontakte 30 oder 31 geschlos sen, bevor noch das Relais 40 umschalten konnte. Es wird daher an Stelle des Motors 42 der Motor 32 in Gang gesetzt, der den Arm 22 nun in umgekehrtem Sinne um laufen lässt. Wie bereits früher beschrieben, ist dann die Laufdauer des Verstellmotors umgekehrt proportional der Differenz zwi schen Ist- und Sollwert. Im übrigen arbeitet die Anordnung in der gleichen Weise wie bereits beschrieben.
Bei dem in Abb. 4 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung beginnt die neue Vergleichsperiode erst nachdem der Verstell- motor 20 durch Öffnen des Kontaktpaares 27 stillgesetzt worden ist, denn erst dann wird die magnetische Kupplung 3 wieder eingeschaltet.
In Abb. 8 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem nach dem Ansprechen der Vergleichsanordnung .1 so fort eine neue Vergleichsperiode einsetzt. Die mit der Abb. 4 übereinstimmenden Teile der Fig. 8 tragen die gleichen Zahlen. Zur perio dischen Lüftung der Kupplung 3 bei der Anordnung nach Abb. 8 dient das als Nok- kenscheibe 50 ausgebildete Schaltorgan, wel ches bei seiner Bewegung in der Richtung des Pfeils 51 nacheinander das Kontaktpaar 127 öffnet und das Kontaktpaar 139 schliesst.
Das Kontaktpaar 127 entspricht dem Kon taktpaar 27, das Kontaktpaar 139 entspricht dem Kontaktpaar 39 nach Abb. 4. Die Nockenscheibe 50 besteht aus zwei gegenein ander verdrehbaren Teilen, die je einen Kok ken tragen. Durch Verdrehung der beiden Scheiben kann der Abstand zwischen den Nocken eingestellt werden. Die Nocken scheibe 50 wird mit Hilfe des Motors 25 mit konstanter Geschwindigkeit mit Hilfe des Sperrades 52 und der Feder 53 angetrieben.
Bei jeder Umdrehung der Nockenscheibe wird das Kontaktpaar 127 einmal geöffnet und dadurch mittelst des Relais 60 die Kupplung 3 gelüftet, so dass die Vergleichsanordnung in die Ruhelage geht.
Während bei der Ein richtung nach Abb. 4 beim Ansprechen der Vergleichsanordnung dem Hebelarm 22, des sen Funktion der Nockenscheibe 50 nach Abb. 8 entspricht, eine Zusatzgeschwindig keit erteilt wurde, derart, dass in einer der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ent sprechenden Zeit das Kontaktpaar 27 geöff net und damit die Regelanordnung in die Ruhelage gebracht wurde, wird beim Anspre chen der Vergleichsanordnung bei der Ein richtung nach Abb. 8 die Nockenscheibe 50 festgebremst, dagegen aber die den Kontakt paaren 27 und 39 entsprechenden Kontakt paare 127 und 139 in Umlauf versetzt.
Wenn die Differenz zwischen Ist- und Sollwert einen bestimmten Betrag überschreitet, und daher die Zeit, welche vom Beginn der Ver gleichsperiode bis zum Ansprechen der Ver gleichsanordnung vergeht, unterhalb eines gewissen Wertes liegt, der durch den Win kel zwischen den Nocken 55 und 61 bestimmt ist, so werden beim Ansprechen der Ver gleichsanordnung die Kontaktpaare 127 und 139 in Richtung des Pfeils 51 verdreht. Spricht die Vergleichsanordnung aber erst an, wenn bereits das Kontaktpaar 39 durch den Nocken 55 geschlossen wurde, so werden Kontaktpaare 127 und 139 entgegen der Richtung des Pfeils 51 verdreht.
In dem zuerst erwähnten Fall ist die Zeitdauer, wäh rend der der Motor 20 Strom erhält, aus den bereits bei der Beschreibung in Abb. 4 er wähnten Gründen der Differenz zwischen Ist- und Sollwert umgekehrt proportional. Wenn dagegen das Kontaktpaar 139 geschlos sen worden ist, so wird in der gleichen Weise wie durch das Kontaktpaar 39 nach Abb. 9 an Stelle des Motors 32 der Motor 42 ein geschaltet, der die Kontaktpaare 127 und 139 entgegen der Richtung des Pfeils 51 um laufen lässt.
Damit nach dem Ansprechen der Vergleichsanordnung und Lösen der Kupplung 3 mit Hilfe der Kontakte 16 bezw. 17 die neue Vergleichsperiode sofort wieder eingeleitet wird, ist das Verzögerungs relais 5 6 vorgesehen, das im Stromkreis der Kontakte 57, 58 liegt: Die Stromzufuhr zu den Stromkreisen der Kontakte 16, 17, 57 und 58 führt über die Kontakte des Relais 60, das vom Kontaktgeber<B>127</B> gesteuert wird. Sobald dieses Kontaktpaar durch den Nocken 61 unterbrochen wird, lässt das Re lais 60 seinen Anker fallen und öffnet den Stromkreis der Magnetkupplung 3 und des Relais 56. Durch das kurzzeitige Lüften der Kupplung 3 wird eine neue Vergleichsperiode eingeleitet.
Wenn innerhalb der Vergleichsperiode der Regler zum Ansprechen gebracht worden ist, so werden nach dem Ansprechen des Re glers die Kontakte 16 und 57 bezw. 17 und 58 geöffnet und damit die Vergleichsanord nung in die Ruhelage geführt. Eine kurze Zeit nach dem Ansprechen des Reglers lässt aber das Verzögerungsrelais 56 seinen Anker los und schliesst damit einen Überbrückungs- stromkreis für clie Kontakte 16 und 17. Es wird dadurch die Kupplung 3 wieder erregt und die Vergleichsperiode läuft von neuem.
Da beim Ansprechen des Reglers die Nocken scheibe 50 mit Hilfe des Elektromagnetes 62 festgebremst wurde, so ist eine Zeitmessung mit Hilfe dieser Nockenscheibe nicht mehr durchführbar. Als Zeitmass wird jetzt die Verdrehung des Sperrades 52 verwendet. Dieses verdreht sich gegenüber der Nocken scheibe und spannt dadurch die Feder 53. Sobald nun -der Regelvorgang dadurch be endet worden ist, dass das Kontaktpaar<B>127</B> mit dem Nocken 61 in Berührung gekommen ist, wird auch die Bremse 62 gelüftet, so dass nunmehr die Nockenscheibe 52 unter dem Einfluss der Feder 53 in die jeweilige Lage des Sperrades 52 springt.
Es wird also ge wissermassen die Nockenscheibe 50 nachträg- lieh auf den Wert eingestellt, den sie ein nehmen würde, wenn ihre Bewegung nicht durch die Bremse 62 gehemmt worden wäre.
Die Anordnung arbeitet nun in folgender Weise: Es sei angenommen, dass durch den Kok ken 61 das Kontaktpaar 127 eben geöffnet worden ist. Durch dieses Öffnen werden die Haltestromkreise für die Relais 8 und 9, 40 unterbrochen. Ferner wird das Relais 60 während der Unterbrechung des Kontakt paares 127 stromlos. Die Unterbrechung der Haltestromkreise der Relais 8 und 9 hat zur Folge, dass das Relais 14 bezw. 15 seinen Anker fallen lässt und dadurch der Motor 20 stillgesetzt wird. Ferner lässt das Relais 40 seinen Anker fallen, sofern er während der vorhergehenden Vergleichsperiode angezogen worden ist. Durch die Unterbrechung des Stromkreises des Relais 60 wird der Strom kreis der magnetischen Kupplung 3, sowie des Verzögerungsrelais 56 unterbrochen.
Die Verzögerung dieses Relais ist aber so gross, dass es während der kurzzeitigen Unterbre chung des Kontaktpaares 127, noch nicht seinen Anker fallen lassen kann. Durch das Unterbrechen des Kontaktpaares 127 ist also die ganze Regelanordnung in die Ruhelage gefüihrt worden. Sobald der Nok- ken 61 das Kontaktpaar verlassen hat, so dass die Kontakte wieder einander berühren, so wird dem Relais 60 wieder Strom zu geführt. Dieses Relais zieht seinen Anker an. Dadurch erhält die Kupplung 3, sowie das Verzögerungsrelais 56 wieder Strom. Durch das Erregen der Kupplung wird eine Vergleichsperiode eingeleitet.
Es sei angenommen, dass die Vergleichs anordnung einen ihrer Kontakte schliesst, wenn der Nocken 61 die in der Abbildung dargestellte Lage erreicht hat. Durch das Schliessen eines der Kontakte der Vergleichs anordnung 1 ist eines der Relais 8 oder 9, zum Beispiel das Relais 8, erregt worden. Es hält sich selbst über den Haltekontakt 10 und schliesst den Kontakt des Steuerrelais 14. Dieses Relais zieht seinen Anker an und setzt dadurch den Tourenverstellmotor 20 in Umlauf. Durch dieses Relais wird gleich zeitig mit Hilfe des Kontaktes 30 die Wick- lung der Bremse 62 erregt und über den untern Kontakt des Relais 40 dem Motor 32 Strom zugeführt. Ferner wird der Kontakt 16 geöffnet, so dass der Stromkreis zur Mag netkupplung 3 unterbrochen wird.
Ferner wird der Kontakt 57 geöffnet und dadurch das Verzögerungsrelais 56 stromlos. Nach einer bestimmten Zeit fällt der Anker dieses Relais ab und schliesst den Kontakt 59, über welchen nunmehr die Magnetkupplung 3 wie der Strom erhält, so dass der Vergleichsvor gang von neuem beginnt.
Durch das Erregen der Bremse 62 wird die Nockenscheibe 50 festgebremst. Die Sperrscheibe 52 bewegt sich nun gegenüber der Nockenscheibe in Richtung des Pfeils 51. Der Verdrehungswinkel gegenüber der Nok- kenscheibe ist dann der Zeit proportional, die seit dem Ansprechen des Reglers vergeht. Da diese Zeit sich nur um die Verzögerungs zeit des Relais 56 von der Zeit unterschei det, die seit Beginn (Schliessen der Kupp lung 3) der neuen Vergleichsperiode vergeht, so ist der Verdrehungswinkel der Nocken scheibe mit genügender Genauigkeit auch der Zeitdauer proportional, während der ein neuer Vergleich zwischen Ist- und Sollwert stattfindet.
Nach dem Ingangsetzen des Motors 3? mit Hilfe des Kontaktes 30 des Relais 1.1 bewegen sich die Kontaktpaare<B>127</B> und 139 im Sinne des Pfeils 51 und durchlaufen den Winkel, den die Nockenscheibe vom Beginn der Vergleichsperiode bis zum Ansprechen des Reglers zurückgelegt hatte. Die Zeit dauer, die die Kontakte zum Durchlaufen der Wegstrecke brauchen, ist daher umgekehrt proportional der Differenz zwischen Ist- und Sollwert. Sobald nun das Kontaktpaar<B>1-27</B> gegen den Nocken 61 läuft und die Kontakte geöffnet werden, wird der Haltestromkreis für das Relais 8 stromlos. Dadurch wird der Kontakt 12 unterbrochen und das Steuer relais 14 lässt seinen Anker fallen. Dadurch wird , der Motor 20 stillgesetzt.
Ausserdem wird der Kontakt 30 geöffnet. so dass der durch den Motor 32 und die Magnetbremse 62 fliessende Strom unterbrochen wird. Die Bewegung der Kontaktpaare 127 und 1\.39 hört damit auf. Durch das Lüften der Bremse 62 schnappt nun unter dem Einfluss der Feder 53 die Nockenscheibe 50 in die Stellung., die inzwischen die Sperrscheibe 5? eingenommen hat.
Dadurch wird die Lage der Nockenscheibe 50 gewissermassen korri- giert, so dass ihre Stellung gegenüber der Lage der Kontaktpaare 127 und 137 der Zeitdauer entspricht, die seit dem letzten Ansprechen der Vergleichsanordnung ver gangen ist, denn die Lage der Kontaktpaare 127 und 139 stimmt nun mit der Lage der Nockenscheibe 50 überein, in der sie beim Ansprechen der Vergleichsanordnung durch die Bremse 62 festgehalten wurde. Sobald die Vergleichsanordnung von neuem an spricht, arbeitet die gesamte Anordnung in der gleichen Weise.
Wenn die Differenz zwischen Ist- und Sollwert klein ist, so wird vor dem Anspre chen des Reglers das Kontaktpaar 139 durch den Nocken 55 geschlossen und damit das Relais 40 erregt. Dieses schaltet nun an Stelle des Motors 32 den Motor 42 in den Stromkreis des Kontaktes 30. Wenn nun die Vergleichsanordnung anspricht, so verläuft der Schaltvorgang in der gleichen Weise wie bisher beschrieben, nur mit dem Unterschied, dass an Stelle des Motors 32 nun der Motor 42 in Gang gesetzt wird, und dass die Kon taktpaare 127, 139 nicht in Richtung des Pfeils 51, sondern entgegen der Richtung des Pfeils 51 verdreht werden. Diese Bewegung entspricht der Erhöhung der Drehgeschwin digkeit des Armes 22 in Richtung des Pfeils 45, bei der Einrichtung nach Abb. 4.
Durch Öffnen des Kontaktpaares 127 durch den Nocken 61 wird die gesamte Anordnung wie der in die Ausgangslage zurückgeführt.
Die Form des Verlaufes der Regel geschwindigkeit kann durch Verändern der Drehgeschwindigkeit der Motoren 32 und 42 in der gleichen Weise eingestellt werden wie bei der Einrichtung nach Abb. 4. Die zu lässige Abweichung zwischen Ist- und Soll wert, bei der der Regler noch nicht an spricht, kann durch Beeinflussung der Dreh geschwindigkeit des Motors 25 verändert werden.
Der Erfindungsgedanke kann natürlich nicht nur bei Regelanordnungen, wie sie in Abb. 4 und 8 dargestellt sind, benutzt wer den, sondern man kann auch ähnlich gebaute Anordnungen verwenden, wenn man anders geartete Vergleichsanordnungen für den Ist- und Sollwert, zum Beispiel Fallbügelregler, benutzt.
Dadurch, dass man die Umlaufs- geschwindigkeit der Motoren 32 bezw. 42 ab hängig von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert macht, indem man beispielsweise in der Bahn des Armes 22 weitere Kontakte anordnet, bei deren Ansprechen Widerstände in die Stromkreise der Motoren ein- bezv,. ausgeschaltet werden, kann man die Ab hängigkeit, in der die Regelgeschwindigkeit bezw. mittlere Regelgeschwindigkeit von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert steht, in weiten Grenzen beeinflussen.
Man kann ihr beispielsweise den durch die in Abb. 7 eingezeichnete Kurve dargestellten Verlauf erteilen. Den mit 46 bezeichneten Teil der Kurve kann man beispielsweise erhalten, wenn man die Umlaufsgeschwindigkeit des Motors 42 von einer gewissen Differenz zwi schen Ist- und Sollwert an ändert.
Bei der beschriebenen Anordnung ist die Regelgeschwindigkeit unabhängig von der je weiligen Grösse des Ist- und Sollwertes. Sie hängt lediglich von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert ab. Es ist nun vielfach erwünscht, die Regelgeschwindigkeit bei klei nen Ist- oder Sollwerten ebenfalls herabzu setzen. Man kann dies erreichen und gleich zeitig auch eine von der Grösse des Ist- und Sollwertes unabhängige prozentuale Unemp findlichkeit erzielen, wenn man die Umlaufs geschwindigkeit des Schaltgliedes, das die Regelgeschwindigkeit bestimmt und das in Abb. 4 mit 22 und in Abb. 8 mit 50 bezeich net ist, abhängig vom Ist- oder Sollwert macht.
Man kann alle vorkommenden Ge schwindigkeiten des Schaltgliedes, also so wohl vor, als auch nach Ansprechen der Ver gleichsanordnung abhängig vom Ist- bezw. Sollwert machen. Zu diesem Zweck werden beispielsweise die Antriebsmotoren für das Schaltglied, die in den Fig. 4 und 8 mit 25, 32 und 42 bezeichnet sind, zu einer der An triebsvorrichtungen für die Vergleichsglieder 2 bezw. 6 parallel oder mit ihr in Reihe ge schaltet. Da der Sollwert im allgemeinen konstanter ist als der Istwert, so empfiehlt es sich, diese Motoren zum Motor 6 (Fig. 4 und 8) parallel zu schalten.
In vielen Fäl len wird es genügen nur die Geschwindigkeit des Schaltgliedes vor dem Ansprechen der Vergleichsanordnung vom Ist- bezw. Sollwert abhängig zu machen. In diesem Falle genügt es, nur die Umlauf sgeschwindigkeit des Mo tors 25 in Abhängigkeit vom Sollwert oder Istwert zu verändern. Bei der in den Ab bildungen dargestellten Anordnung bleibt dann zwar eine gewisse Abhängigkeit vom Ist- und Sollwert vorhanden, die aber gegen- iiber den Zusatzgeschwindigkeiten keine er hebliche Rolle spielt. Man kann diese Ab hängigkeit auch ganz vermeiden, wenn man nach dem Ansprechen der Vergleichsanord nung den Motor 25 ausschaltet.
Bei den in den Abbildungen dargestell ten Anordnungen wird ein umlaufendes Schaltglied verwendet, dessen Stellung im Augenblick des Ansprechens der Vergleichs anordnung für den Ist- und Sollwert ein Mass für die Differenz zwischen Ist- und Sollwert bildet. Die dargestellten Ausführungsbei spiele eignen sich in erster Linie für Regel anordnungen, bei welchen ein die zu regelnde Grösse verstellender Motor während einiger Zeit umläuft. Sie lassen sich jedoch auch in einfacher Weise für Anordnungen umändern, bei welchen beispielsweise auf einen die zu regelnde Grösse verstellenden Hubmagneten Stromstösse einwirken.
Zu diesem Zweck kann man längs der Bahn des umlaufenden Schaltgliedes, welches in der Abb. 4 die Zahl 22, in Abbildung 8 die Zahl 50 trägt, eine Kontaktvorrichtung anordnen, die von der umlaufenden Kontaktvorrichtung beeinflusst wird. Wenn man dieser Kontaktanordnung beim Ansprechen des Reglers Strom zuführt, so erhält der die zu regelnde Grösse verstel lende Hubmagnet nur soviel Stromstösse, wie der Zahl der Kontaktsegmente entspricht, die vom Schaltorgan bis zum Erreichen seiner Nullstellung beeinflusst werden. Da in die sem Falle nicht die Umlanfsgeschwindigkeit des Schaltgliedes für die Grösse des Regel schrittes massgebend ist, so kann man die Umlaufsgeschwindigkeit <B>-</B> beliebig wählen.
Man kann sie beispielsweise für alle Dreh richtungen gleich machen. Zur praktischen Durchführung kann man beispielsweise in der Weise vorgehen, dass man längs der Bahn des umlaufenden Schaltgliedes Kontaktseg mente anbringt, die in solchem Abstande von einander angeordnet sind, dass eine darüber hinweglaufende, mit dem Schaltglied gekup- pelte Bürste abwechselnd den Stromkreis schliesst und wieder unterbricht. Dieser Bürste kann dann beim Ansprechen der Re gelanordnung Strom zugeführt werden. Die Stromzuführung zu dieser Bürste wird unter brochen, sobald das Schaltglied seine Null- lage erreicht.
Sämtliche der Kontakte, die längs der Kontaktbahn des Schaltgliedes an geordnet sind, können untereinander parallel und mit dem die regelnde Grösse verstellen den Magneten in Reihe geschaltet sein. Es muss ausserdem noch eine Umschaltvorrich tung vorgesehen werden, .durch die erreicht wird, dass je nachdem, ob der Istwert grösser oder kleiner als der Sollwert ist, die zu re gelnde Grösse in dem einen oder andern Sinn. verstellt wird. Man kann beispielsweise zwei Hubmagnete vorsehen, von welchen der eine zur Erhöhung, der andere zur Verminderung der zu regelnden Grösse dient.
Diese Hub magnete werden je nachdem, ob der Istwert vom Sollwert in der einen oder andern Rich tung abweicht, eingeschaltet. Wenn man als -Schaltorgane Nockenscheiben verwendet, wie dies in Abb. 8 dargestellt ist, so kann man längs der Bahn des Schaltgliedes Kontakt paare anordnen, die beim Vorbeilaufen des Nockens der Nockenscheibe geschlossen bezw. geöffnet werden. Sämtliche der Kontakte werden parallelgeschaltet. Der einen Gruppe der parallelgeschalteten Kontakte wird nur beim Ansprechen der Vergleichsanordnung Strom zugeführt.
Die beschriebene Vorrichtung gestattet auch den Verlauf .der Regelgeschwindigkeit innerhalb der Regulierperiode beliebig einzu stellen. Dies kann man in einfacher Weise dadurch erreichen, .dass man die längs der Bahn des Schaltorganes liegenden Kontakte in kleineren oder grösseren Abständen aufein- ander folgen lässt. Man kann beispielsweise die Regelgeschwindigkeit gegen das Ende der Regelperiode abnehmen lassen, wenn man in der Nähe der Nullstellung des Schalt- organes die Kontakte in grösserem Abstande anordnet als an den benachbarten Stellen.