CH254915A - Control device for prime movers. - Google Patents

Control device for prime movers.

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CH254915A
CH254915A CH254915DA CH254915A CH 254915 A CH254915 A CH 254915A CH 254915D A CH254915D A CH 254915DA CH 254915 A CH254915 A CH 254915A
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CH
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speed
control
power
controller
control device
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Application number
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German (de)
Inventor
Aktiengesell Maschinenfabriken
Original Assignee
Escher Wyss Maschf Ag
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

  

      Regeleinrichtung    für Kraftmaschinen.    Bei der Leistungsregelung von     Kraft-          t3        -wird    je nach den Bedingungen, .die       anzuhalten    sind, entweder nach einer     be-          .tinnnten        Frequenz-Leistungsstatik    oder     fre-          rtu@nzun.abhängig    auf     konstante        Übergabe-          oder        Maschinenleistung    geregelt.  



  Zunächst wurden zur     Leistungsregelung          Il@gler    verwendet, welche sekundär auf       1)i-r-hziihl-Verstellmotoren    von primären     Dreh-          z;ilili,eg1crn    der Kraftmaschinen einwirken.       Bei        der        Frequenz-Leistungsregelung    brauchte       iii,in    dann einen     Frequenzregler,    einen     Lei-          @1        iingsregler    und einen Drehzahlregler.

   Beim       ITer:ang    zu Leistungsreglern, die wie ein  L     Are        lizahlregler    primär auf die     Hauptsteue-          rIinM;    der Kraftmaschine einwirken, versuchte       ioan    nun mit zwei statt drei Reglern nach  einer     Frequenz-Leistungsstatik    zu steuern,  indem man den     primären    Drehzahlregler als       Frequenzregler    benutzte, so dass als weiterer       Regler    nur noch ein Leistungsregler nötig  Wall.  



       Ilie    Herstellung einer     Frequenz-Lei-          .@iui@.aatik    durch einen primären Dreh  zahlregler in Zusammenarbeit mit einem     pri-          niii        i-en    Leistungsregler bereitet aber erheb  <B>]</B>     ,clw        Schwierigkeiten.    Der Drehzahlregler       #u11    den Servomotor     statisch    steuern, das heisst  die Rückführung des Servomotors soll jeder       sselaaun    der Kraftmaschine eine     abwei-          (-bende    Solldrehzahl zuordnen.

   Dies ist     not-          u;        endig,    um die Kraftmaschine mit andern  parallel arbeiten zu lassen. Die     Aufrecht-          erba.ltungeiner    solchen Statik kann auch aus    Stabilitätsgründen     notwendig    sein. Wenn diese  Forderung auch meist entfällt, solange der  Leistungsregler in Betrieb ist, weil letzterer  die Wirkung einer Statik ersetzt, so muss doch  in Störungsfällen der Drehzahlregler ohne  Hilfe des Leistungsreglers die stabile Rege  lung der Maschine aus Sicherheitsgründen  allein übernehmen können.

   Mit Rücksicht  auf Störungsfälle muss also der Drehzahl  regler zur Wahrung der Stabilität und des  Parallelbetriebes eine Statik haben, das heisst  jeder Belastung der Maschine muss eine an  dere Solldrehzahl entsprechen.  



  Eine solche Statik verunmöglicht aber die  Einhaltung eines     Frequenz-Leistungsgesetzes,     das heisst einer eindeutigen, von der Be  lastung unabhängigen Zuordnung von Dreh  zahl und Leistung, wenn der Drehzahlregler  und der Leistungsregler zusammen auf den  gleichen statischen Servomotor einwirken. Da  bei einer bestimmten geregelten Solleistung  jeder Belastung der Kraftmaschine eine an  dere Drehzahl zugeordnet ist, wird dieser  Solleistung je nach der Belastung eine andere  Drehzahl zugeordnet, das     Frequenz-Leistungs-          gesetz    also verfälscht.  



  Um jeder Drehzahl eine bestimmte Lei  stung unabhängig von der Belastung der  Kraftmaschine zuzuordnen, musste man des  halb bisher die Rückführung des Servomotors  unwirksam machen, um die Statik des Servo  motors aufzuheben. Ein     astatischer    Servo  motor ist aber in Störungsfällen, in denen  der Drehzahlregler allein den Servomotor           steuert,    wie schon erwähnt, nicht imstande,  den Parallelbetrieb und die Stabilität sicher  zustellen.  



  Aber auch solange der Leistungsregler in  Betrieb ist, hat ein     astatischer    Servomotor,  der vom Leistungsregler und Drehzahlregler  gleichzeitig gesteuert wird, bedeutende Nach  teile. Die     Frequenz-Leistungsstatik    lässt sich  nämlich in einem solchen Falle nur dadurch  verändern, dass das     Einwirkungsverhältnis     beider Regler auf die     Steuerung    verschoben  wird.

   Um im Bedarfsfalle gänzlich     frequenz-          unabhängig    auf konstante     Leistung    zu regeln,  müsste man dann die Wirkung des Dreh  zahlreglers auf Null heruntersetzen, was einer  unendlich grossen Statik des Drehzahlreglers       entspricht.    Abgesehen davon, dass die Regel  einrichtung in Störungsfällen vollkommen un  brauchbar würde, weil der Drehzahlregler  dann überhaupt keine     Wirkung    mehr auf die  Kraftmaschine ausübt, muss aus Stabilitäts  gründen auch bei Betrieb des Leistungsreglers  eine     Statik    des Drehzahlreglers eingehalten  werden, die kleiner oder gleich ist wie die  Statik der parallellaufenden Drehzahlregler  des Netzes.  



       -Um    im Beharrungszustand auf eine     Soll-          leistung    zu regeln, die unabhängig von der  Frequenz konstant bleibt, muss man des  halb zur Sicherung der Stabilität den Dreh  zahlregler vorübergehend mit einer bestimm  ten Statik mitarbeiten lassen. Dies liess sich  bisher nur erreichen, indem man das     Lei-          stungs-Frequenzgesetz,    das heisst den Ver  hältniswert der Änderungen von     Solleistung     und Frequenz, nicht auf Null heruntersetzte,  sondern eine gewisse minimale     Leistungs-Fre-          quenzstatik    zuliess.

   Nur so konnte man ein       Tinendlichwerden    der     Drehzahlstatik    verhin  dern, worauf es aus     Stabilitätsgründen    allein  ankommt. Aus mangelnder     Erkenntnis    dieser  Zusammenhänge wurde der Fehlschluss ge  zogen, dass es aus     Stabilitätsgründen    notwen  dig sei, eine gewisse     Leistungs-Frequenzstatik          aufrechtzuerhalten.     



  Eine Regelung auf konstante, von der  Frequenz unabhängige     Leistung    ist stabil  durchführbar, wenn es gelingt, die     Wirkung       des Drehzahlreglers vorübergehend aufrecht  zuerhalten. Eine     frequenzunabhängige    Rege  lung der Leistung ist insbesondere in Netzen  unentbehrlich, die so gross 'sind und Frequenz  schwankungen von so hohem Mass aufweisen,  dass die leistungsgeregelte Maschine nicht gross  genug ist, um diese grossen     Frequenzschwan-          kungen        auszugleichen.        Hiefür    sind die bis  herigen Anordnungen unbrauchbar.  



  Die bisher übliche     Aufhebung    der Statik  des Servomotors hat aber noch den weiteren  Nachteil, dass schon bei der kleinsten Ab  weichung vom Sollwert das     Steuerorgan    die       Servomotorbewegung    mit voller     Verstell-          geschwindigkeit    einsetzen     lässt,    weil sie nicht  durch die Rückführung aufgehalten wird. Zur  Sicherung der Stabilität kann es dagegen  zweckmässig sein, den Leistungsregler mit  einer mit der Abweichung vom Sollwert an  steigenden     Verstellgesehwindigkeit    arbeiten  zu lassen.  



  Die erwähnten     Übelstände    lassen sich be  heben, und ferner lässt sich eine bis zur vollen       Frequenzunabhängigkeit    einstellbare     Lei-          stungs-Frequenzstatik    herstellen, wenn gemäss  der Erfindung zwischen den Leistungsregler  und den Servomotor ein Steuerglied einge  schaltet ist, welches eine Statik des Dreh  zahlreglers bei verschiedenen Belastungen der  Kraftmaschine aufrechtzuerhalten und     ferner     eine Statik     zwischen    der Drehzahl und der  Solleistung     herzustellen    gestattet, ohne dass  ,Änderungen der Belastung auf den Sollwert  der geregelten Leistung zurückwirken.  



  Auf der beiliegenden Zeichnung .sind zwei  beispielsweise Ausführungsformen des Er  findungsgegenstandes in vereinfachter Dar  stellungsweise veranschaulicht, und zwar  zeigt:       Fig.    1 eine Ausführungsform mit einer  Kompensationsvorrichtung zur Aufhebung  der Belastungsabhängigkeit der Leistungsrege  lung und       Fig.    2 eine Ausführungsform mit einer       astatischen,    hydraulisch betätigten     Vorsteue-          rung.     



  In     Fig.    1     bezeichnet    leine Kraftmaschine,  die einen Generator 2 antreibt. Durch eine      Leitung 3 speit dieser ein Netz 4, an das  ein weiterer     Si-,er    5 und     Verbrau-          cher    6 angeschlossen sind. An die     Leilung     s1: ein Leitungsregler 8 angeschlossen, der       zusammen        inil    einem Drehzahlregler 9 über       ,#inen    Steuerschieber 1.0 und einen Servo  motor 11 ein den     Zufluss    zur     Kraftmaschine    1  beherrschendes Organ 12 steuert.

   Eine     Pumpa     13 dient der     i_)lversorgung    des Servomotors 11  und einer     Vorsteuerung    14 mit Steuerschieber  <B>15.</B> Der     Steuerungseinfluss    der     Vorsteuerung     1.4 ist nach oben und unten durch den Hub  ihres Kolbens 16 begrenzt. Solange eine  Stromspule 17, z. B. bei abgeschalteter     Lei-          teng    7, stromlos ist. zieht eine Feder 18 das       (lestänge    19 nach oben. Die     Kraft    der Feder  <B>18</B> und damit die Solleistung lässt sich durch       iln    Handrad 181 einstellen.

   Der Kolben 16  wird bei diesen Betriebszuständen in die  untere Grenzlage gedrückt; die     Steuerpunkte          ''0    und 21. sind dann in Ruhe, und der Dreh  zahlregler 9 beherrscht allein die     Kraft-          maschine        l    , indem er über die Steuerpunkte       ;.'?,        23,    ?4 den Steuerschieber 10 betätigt.       ')xirch    eine Rückführung 26 wird über Steuer  liunkt 27 die für Parallelbetrieb mit andern  Stromerzeugern und die Stabilität. notwendige  Statik des Drehzahlreglers 9 hergestellt.

         ir:,dem        jeder    Belastung der     Kraftmaschine    1  eine andere Stellung des Drehzahlreglers 9,  also eine andere Drehzahl zugeordnet ist.  



  Ohne diese notwendige Statik zu zerstören,  wird durch eine Kompensationseinrichtung 28       f-rreiclit,        da.ss    Belastungsänderungen der     Kraft-          inaschine    1 den jeweils in     Betrieb    befind  lichen Leitungsregler 8 nicht     beeinflussen.          Diese.        Kompensationseinrichtung    28 hat einen       tZompensationspunkt    29, der im Beharrungs  zustand in Ruhe bleibt, solange der Drehzahl  regler 9, also der Steuerpunkt 22,

   unverändert       bleibt    und auch eine     Drehzahlverstellvorrich-          t        ung    3 3     nicht        betätigt    wird. Dies ist der  Fall, wenn sich die Frequenz und damit die  Stellung des Drehzahlreglers 9 nicht     ver-          indern.    Angenommen nun, es     habe    sich nach  einer Belastungsänderung der     Kraftmaschine     der Kolben des Servomotors 11 so bewegt,  dass der Steuerpunkt 2 7 nach<B>2</B>71 gewandert    ist.

   Dies erfolgt,     naehclem    durch Ansprechen  der     Vorsteuerung    14 eine     Verstellung,    der  Steuerpunkte     \?4,        ?3,    ?1., 32, 20, 31 bis in die  gestrichelt     eingezeichneten    Lagen 241, 231,  ?11,     521,        20',    311 stattgefunden hat.

   Dabei  verschiebt sich aber auch der Steuerpunkt<B>30</B>  der     Kompensationseinrichtung    28 nach 301,  so dass der     Kompensationspunkt    29 seine  Stellung     beibehält.    Eine     Zugfeder    34 greift  am Gestänge 19 an einem Punkt     35    an, und  zwar mit einem Hebelarm in     bezug    auf den  Drehpunkt 36, wobei sich dieser Hebelarm  durch eine Stellschraube 37 verändern lässt.  Die     Vorsteuerung    14 ist immer dann in Ruhe,  wenn sich der Steuerschieber 15 in der ge  zeichneten Mittellage befindet.

   Im Behar  rungszustand befinden sich also die Steuer  punkte 38 und<B>35</B> immer in der gleichen Lage,  Da der     Kompensationspunkt    29 bei allen Be  lastungen der Kraftmaschine 1 ebenfalls  immer seine Lage beibehält, ist somit jede  Belastungseinwirkung auf den Leistungs  regler 8 kompensiert.  



  Trotzdem bewirkt jede Drehzahländerung  eine Änderung der geregelten Solleistung.  wodurch ein von der Belastung unabhängiges       Leistungs-Frequenzgesetz    eingehalten werden  kann. Eine Verschiebung des Punktes 22 in  senkrechter     Richtung    bedingt nämlich nach  Ansprechen der     Vorsteuerung    14 eine entspre  chende Verschiebung des Kompensations  punktes 29, und wegen einer Veränderung der  Spannung der Zugfeder 34 auch eine ver  änderte     Irraft,    welcher der Leistungsregler 8  das Gleichgewicht zu halten hat.  



  Die     Voreteuerung    1.4 gestattet also zu  sammen mit der     Kompensationseinrichtung    28  als Zwischenglied zwischen Leistungsregler 8  und Servomotor 11 die Statik     zwischen    Dreh  zahl und Solleistung aufrechtzuerhalten,  ohne dass Änderungen der Belastung auf den  Sollwert der geregelten Leistung zurück  wirken, und dies bei voller Aufrechterhaltung  der Statik des Drehzahlreglers bei verschie  denen Belastungen.

   Der Hub des Kolbens  16 der     Vorsteuerung    1.4 lässt sich so bemes  sen, dass der Kolben 16 bei Drehzahländerun  gen, die ein bestimmtes Mass     iibersteigen,         durch     die    entsprechenden Hübe des Steuer  punktes 22 in eine seiner Grenzlagen ge  drückt     wird,    so dass der Drehzahlregler 9  sofort die     Kraftmaschine    1 allein beherrscht.  Seine Statik bleibt nach wie vor voll erhalten,  was ohne irgendwelche     Umstelleingriffe     Parallelbetrieb und Stabilität sicherstellt.  



  Die Sicherung der Stabilität bei gleich  zeitigem Betrieb des Leistungsreglers 8 wird  dadurch erleichtert, dass ganz unabhängig von  der     Verstellgesehwindigkeit    des Servomotors  11, der meist mit konstanter, sehr hoher     Ver-          stellgesehwindigkeit    arbeiten wird, der     Lei-          stungsregler    8 mit mässigen, von der Öffnung  des     Steuerschiebers    15 stark abhängigen     Ver-          stellgeschwindigkeiten    arbeiten     kann.    Diese  mit der Abweichung der geregelten Werte  vom Sollwert stark anwachsenden Verstell  geschwindigkeiten werden vom Servomotor  11,

   vermöge der statischen Wirkung seiner  Rückführung 26, wie durch ein festes Ge  stänge auf das     Zuflussorgan    12 übertragen.  



  Da die Statik des Drehzahlreglers 9 immer  erhalten bleibt, ist es ohne Gefährdung der  Stabilität zulässig, die     Leistungs-Frequenz-          statik    auf Null zu stellen, indem man durch  die Stellschraube 37 den Angriffspunkt 35  bis unter den Drehpunkt 36 verschiebt. Da  dann die Zugfeder 34, weil kein Hebelarm  vorhanden ist, auch bei Drehzahländerungen.  also Stellungsänderungen     des    Drehzahlreglers  9, nicht auf den Leistungsregler 8 zurück  wirkt, bleibt :die Leistung unabhängig von  der Frequenz konstant. Im Gegenstand zur  bisherigen Lösung, bei der man die Wirkung  des.

   Drehzahlreglers vollständig ausschalten  musste, bleibt die     Stabilität    erhalten, weil der  Drehzahlregler 9 vorübergehend stabilisierend  wirkt, wobei seine     Verstellwirkung    durch  die nun vollkommen     astatische        Vorsteuerung     14     wieder    aufgehoben wird, ähnlich wie bei  der vorübergehenden Statik einer     Isodrom-          rückführung.    Bei Bedarf lässt sich die     Lei-          stungs-Frequenzstatik    bis auf negative Werte       verstellen,

      indem man den Angriffspunkt 35  über den     Drehpunkt    36 hinaus nach links       verschiebt,       Die Belastungsunabhängigkeit des Lei  stungsreglers 8 lässt sich auch durch anders  artige Kompensation erreichen. So kann man  z. B. mit einer     Vorsteuerung    arbeiten, die  durch eine Feder auf einer     Seite    des Kolbens  16 oder am Steuerschieber 15     eine    Statik er  hält, die dann wiederum in Abhängigkeit von  der     Verstellbewegung    des Servomotors 11 zu       kompensieren    ist.  



  Bei der in     Fig.    2 gezeigten Ausführungs  form bezeichnet 39 eine Kraftmaschine mit       Zuflussorgan    40, Servomotor 41, Steuerschie  ber 42 und Rückführung 43. Ferner bezeich  net 44 einen Drehzahlregler mit Drehzahlver  stellung 45, und 46 bezeichnet eine     Vorsteue-          rung    mit Kolben 47 und Steuerschieber 48  für einen Leistungsregler 49 mit Zugfeder  50,     Einstellhandrad    501 und Leistungsspule  51. Ein Gestänge 52 hat einen Angriffspunkt  53, dessen Hebelarm sich einem Drehpunkt  54 gegenüber durch ein Handrad 55 verschie  ben lässt.

   Ein     Steuerpunkt    56 ist durch eine  Druckfeder 57 mit einer Membrane 58 ver  bunden, die einen Steuerstift 59 gegen eine       Ausflussöffnung    60 drückt. Der von der  Membrane 58 umschlossene Raum ist durch  eine Leitung 61 mit einem von einer Mem  brane 62 umschlossenen Raum verbunden.  Die Membrane 62     wirkt    über eine Feder 63  auf den erwähnten Angriffspunkt 53 ein.  Eine Ölpumpe 64 speist ausser den Steuer  schiebern 42 und 48 über eine Blende 65  auch ,das     Membransystem    58, 62 mit Drucköl.  



  Durch den Steuerstift 59 wird der Aus  fluss aus Öffnung 60 so geregelt, dass jeder  Drehzahl der Kraftmaschine, also jeder  Stellung es Drehzahlreglers 44, entsprechend  der     Spannung    der Druckfeder 57 ein bestimm  ter Öldruck     in    den Membranen 58 und 62  zugeordnet ist, und damit auch eine     bestimmte     Spannung der Druckfeder 63. Die Wirkung  ist also die gleiche, wie wenn die Feder 63       unmittelbar    am Steuerpunkt 56 angreifen  würde.

   Die hydraulische Übertragung hat  aber den Vorteil, dass die Verbindung des Lei  stungsreglers 49 mit der     übrigen    Steuerung  nur durch     P,ohrleitungen    61,<B>66,</B> 67 erfolgen      kann, was die örtliche Trennung und die     Mon-          ti@ge    erleichtert.  



  Der Steuerschieber 48 regelt die Vor  steuerung 46 vollkommen     1-astatisch,    so  lange die Drehzahl konstant bleibt. Denn       bei    festliegendem Steuerpunkt 56 üben     weder     die     Bewegungen    des Kolbens 47 der     Vor-          ste,ueriing    46 noch des Servomotors 41 Rück  wirkungen auf den Steuerschieber 48 aus. Da  gegen bewirkt jede     Änderung    der Drehzahl,  also jede Verschiebung des Steuerpunktes 56.       eine    Änderung der von Feder 63 ausgeübten       Pruel:kraft,    was eine Verschiebung der Sol  leistung des Leistungsreglers 49 bedingt.

   Es  wird also wiederum eine     Leistungs-F'requenz-          .tatik        hergestellt,    ohne Abhängigkeit von der       Belastung    und ohne die Statik zwischen Be  lastung und Drehzahl aufzuheben.  



  Statt durch Gestänge und     Einstellvorrich-          turigen,    die Spannung von Federn und     Ände-          i,ring        Von    Hebelarmen, kann die Verbindung  zwischen     Reglern    und Steuerorganen in     be-          h:irrriter    Weise auch durch elektrische Rück  führungen, verstellbare Widerstände und       elektrische    Brückenschaltungen erfolgen, .die       cliireh    Stromspulen     Stellkräfte    auf den Lei  stungsregler ausüben.  



  Die beschriebenen Regeleinrichtungen las  sen sich nicht nur verwenden, wenn die       Ubergabeleistung    zwischen Verbundnetzen  konstant zu halten ist,     sondern    sie     eignen     sieh auch für Fälle, wo die Leistung einer       liraftinasehine,    mit oder ohne Abhängigkeit  von der Frequenz, konstant zu halten ist.



      Control device for prime movers. With the power control of power t3, depending on the conditions that are to be stopped, either a started frequency power statics or freertu@nzun. Dependent on constant transfer or machine power is regulated.



  First of all, for power control, devices were used, which act secondarily on 1) i-r-hziihl variable motors of primary speed, z; ilili, eg1crn of the prime mover. For frequency power control, iii then needed a frequency controller, a line controller and a speed controller.

   At the ITer: all about capacity regulators which, like an L area number regulator, primarily operate on the main control unit; affecting the engine, ioan now tried to control with two instead of three regulators according to a frequency-power statics by using the primary speed regulator as a frequency regulator, so that only one power regulator is required as an additional regulator.



       However, producing a frequency line using a primary speed controller in cooperation with a pri- niii i-en power controller causes considerable difficulties. The speed controller # u11 statically control the servomotor, that is, the feedback of the servomotor should assign a deviating setpoint speed to each sselaaun of the engine.

   This is necessary- u; to let the engine work in parallel with others. The maintenance of such a statics can also be necessary for reasons of stability. Even though this requirement is usually not applicable as long as the power controller is in operation because the latter replaces the effect of static, in the event of a fault the speed controller must be able to take over the stable control of the machine for safety reasons without the aid of the power controller.

   With regard to malfunctions, the speed controller must have static to maintain stability and parallel operation, i.e. each load on the machine must correspond to a different target speed.



  However, such static makes it impossible to comply with a frequency-performance law, that is, a clear assignment of speed and power independent of the load when the speed controller and the power controller act together on the same static servo motor. Since each load on the engine is assigned a different speed for a certain regulated target output, this target output is assigned a different speed depending on the load, thus falsifying the frequency-performance law.



  In order to assign a certain performance to each speed regardless of the load on the engine, you had to make the feedback of the servo ineffective in order to cancel the static of the servo motor. An astatic servo motor is, as already mentioned, not able to ensure parallel operation and stability in cases of malfunction in which the speed controller alone controls the servo motor.



  But even as long as the power controller is in operation, an astatic servomotor, which is controlled by the power controller and speed controller at the same time, has significant disadvantages. In such a case, the frequency-power statics can only be changed by shifting the relationship between the two controllers to the control.

   In order to regulate to constant power completely independent of frequency if necessary, the effect of the speed controller would have to be reduced to zero, which corresponds to an infinitely large droop of the speed controller. Apart from the fact that the control device would be completely unusable in the event of a malfunction, because the speed controller then no longer has any effect on the engine, for reasons of stability, the static of the speed controller must also be maintained when the power controller is in operation, which is less than or equal to that Statics of the parallel running speed controllers of the network.



       - In order to regulate to a target power in the steady state, which remains constant regardless of the frequency, the speed controller must therefore temporarily work with a certain statics to ensure stability. Up to now this could only be achieved by not reducing the power-frequency law, that is, the ratio of the changes in nominal power and frequency, to zero, but allowing a certain minimum power-frequency statics.

   This was the only way to prevent the speed statics from becoming finite, which is all that matters for reasons of stability. Due to a lack of knowledge of these relationships, the wrong conclusion was drawn that for reasons of stability it was necessary to maintain a certain power frequency statics.



  A regulation to constant power independent of the frequency can be carried out in a stable manner if it is possible to temporarily maintain the effect of the speed controller. A frequency-independent regulation of the power is particularly indispensable in networks that are so large and have frequency fluctuations of such a high degree that the power-regulated machine is not large enough to compensate for these large frequency fluctuations. The previous arrangements are useless for this.



  The suspension of the statics of the servomotor, which has been customary up to now, has the further disadvantage that even with the slightest deviation from the setpoint, the control unit allows the servomotor movement to start at full adjustment speed because it is not stopped by the feedback. To ensure stability, however, it can be useful to let the power regulator work with an adjustment speed that increases with the deviation from the setpoint.



  The abovementioned inconveniences can be remedied, and a power frequency statics that can be set up to full frequency independence can be produced if, according to the invention, a control element is switched on between the power controller and the servomotor, which statics of the speed controller at different loads to maintain the prime mover and also to establish a droop between the speed and the setpoint power without changes in the load affecting the setpoint of the regulated power.



  On the accompanying drawing .sind two exemplary embodiments of the subject of the invention are illustrated in a simplified representation, namely: Fig. 1 shows an embodiment with a compensation device for canceling the load dependency of the power regulation and Fig. 2 shows an embodiment with an astatic, hydraulically operated pilot control - tion.



  In FIG. 1, denotes a prime mover which drives a generator 2. This feeds a network 4 through a line 3, to which a further Si, Er 5 and consumer 6 are connected. A line controller 8 is connected to the line s1, which together in a speed controller 9 controls an organ 12 controlling the flow to the engine 1 via a control slide 1.0 and a servo motor 11.

   A pump 13 is used to supply the servo motor 11 and a pilot control 14 with a control slide 15. The control influence of the pilot control 1.4 is limited upwards and downwards by the stroke of its piston 16. As long as a current coil 17, z. B. with switched off line 7, is de-energized. A spring 18 pulls the length 19 upwards. The force of the spring <B> 18 </B> and thus the nominal output can be adjusted with a handwheel 181.

   In these operating states, the piston 16 is pressed into the lower limit position; the control points' '0 and 21 are then at rest, and the speed controller 9 alone controls the engine 1 by operating the control slide 10 via the control points;.' ?, 23,? 4. ') xirch a return 26 is liunkt via control 27 for parallel operation with other power generators and the stability. necessary statics of the speed controller 9 made.

         ir:, to which a different position of the speed controller 9, that is to say a different speed, is assigned to each load on the engine 1.



  Without destroying this necessary statics, a compensation device 28 makes it possible that changes in load on the engine 1 do not affect the line regulator 8 that is in operation. This. Compensation device 28 has a compensation point 29, which remains at rest in the steady state as long as the speed controller 9, i.e. the control point 22,

   remains unchanged and a speed adjustment device 3 3 is not actuated either. This is the case when the frequency and thus the position of the speed controller 9 do not change. Now suppose that after a change in the load on the prime mover, the piston of the servo motor 11 has moved in such a way that the control point 27 has moved to 71.

   This takes place, according to which an adjustment of the control points? 4, 3, 1., 32, 20, 31 up to the positions 241, 231, 11, 521, 20 ', 311 has taken place by addressing the pilot control 14 Has.

   In the process, however, the control point 30 of the compensation device 28 is also shifted to 301, so that the compensation point 29 maintains its position. A tension spring 34 engages the linkage 19 at a point 35, specifically with a lever arm with respect to the pivot point 36, this lever arm being able to be changed by an adjusting screw 37. The pilot control 14 is always at rest when the control slide 15 is in the ge recorded central position.

   In the persistence state, the control points 38 and 35 are always in the same position, since the compensation point 29 also always maintains its position for all loads on the engine 1, so any load effect on the power controller 8 compensated.



  Nevertheless, every change in speed causes a change in the regulated target output. whereby a power-frequency law independent of the load can be adhered to. A shift of the point 22 in the vertical direction requires namely after responding to the pilot control 14 a corre sponding shift of the compensation point 29, and because of a change in the tension of the tension spring 34 also a changed Irraft, which the power regulator 8 has to keep the balance.



  The advance control 1.4 thus allows together with the compensation device 28 as an intermediate link between the power controller 8 and the servo motor 11 to maintain the statics between the speed and the setpoint power without changes in the load affecting the setpoint of the regulated power, and this with full maintenance of the statics of the Speed controller with different loads.

   The stroke of the piston 16 of the pilot control 1.4 can be dimensioned in such a way that the piston 16 is pushed into one of its limit positions by the corresponding strokes of the control point 22 in the event of speed changes that exceed a certain amount, so that the speed controller 9 is immediately dominates the engine 1 alone. Its statics are still fully preserved, which ensures parallel operation and stability without any changeover interventions.



  Ensuring the stability with simultaneous operation of the power regulator 8 is facilitated by the fact that, completely independent of the adjustment speed of the servomotor 11, which will usually work with a constant, very high adjustment speed, the power regulator 8 with moderate, from the opening of the Control slide 15 can work depending on the adjustment speeds. These adjustment speeds, which increase sharply with the deviation of the controlled values from the setpoint, are controlled by the servomotor 11,

   by virtue of the static effect of its return 26, as transmitted to the inflow organ 12 by a solid linkage.



  Since the statics of the speed controller 9 is always retained, it is permissible to set the power-frequency statics to zero without endangering the stability by moving the point of application 35 to below the pivot point 36 with the adjusting screw 37. Since then the tension spring 34, because there is no lever arm, even when the speed changes. That is, changes in the position of the speed controller 9, which does not affect the power controller 8, remain: the power remains constant regardless of the frequency. In the subject of the previous solution, where you can see the effect of the.

   Had to switch off the speed controller completely, the stability is retained because the speed controller 9 has a temporarily stabilizing effect, its adjustment effect being canceled again by the now completely astatic pilot control 14, similar to the temporary static of an isodrome feedback. If necessary, the power frequency statics can be adjusted to negative values,

      by moving the point of application 35 to the left beyond the pivot point 36, the load independence of the power regulator 8 can also be achieved by other types of compensation. So you can z. B. work with a pilot control that he holds by a spring on one side of the piston 16 or on the control slide 15, which in turn is to be compensated for as a function of the adjustment movement of the servomotor 11.



  In the embodiment shown in FIG. 2, 39 denotes an engine with inflow element 40, servomotor 41, control slide 42 and return 43. Furthermore, 44 denotes a speed controller with speed adjustment 45, and 46 denotes a pilot control with piston 47 and control slide 48 for a power regulator 49 with tension spring 50, adjusting handwheel 501 and power coil 51. A linkage 52 has an engagement point 53, the lever arm of which can be shifted by a handwheel 55 with respect to a pivot point 54.

   A control point 56 is connected by a compression spring 57 with a diaphragm 58 which presses a control pin 59 against an outflow opening 60. The space enclosed by the membrane 58 is connected by a line 61 to a space enclosed by a mem brane 62. The membrane 62 acts via a spring 63 on the aforementioned point of application 53. An oil pump 64 also feeds the control slides 42 and 48 via an orifice 65, the membrane system 58, 62 with pressurized oil.



  The control pin 59 regulates the outflow from opening 60 so that each speed of the engine, i.e. each position of the speed controller 44, is assigned a certain oil pressure in the membranes 58 and 62 according to the tension of the compression spring 57, and thus also a certain tension of the compression spring 63. The effect is therefore the same as if the spring 63 would act directly on the control point 56.

   The hydraulic transmission, however, has the advantage that the connection of the power regulator 49 to the rest of the control system can only take place through P pipe lines 61, 66, 67, which means the local separation and the assembly facilitated.



  The control slide 48 regulates the pre-control 46 completely 1-astatic, as long as the speed remains constant. This is because, when the control point 56 is fixed, neither the movements of the piston 47 of the protruding body nor of the servomotor 41 exert any feedback on the control slide 48. In contrast, every change in the speed, that is to say every shift in the control point 56, causes a change in the Pruel exerted by the spring 63, which causes a shift in the sol power of the power regulator 49.

   So it is again a power frequency .tatik produced, without dependency on the load and without canceling the statics between loading and speed.



  Instead of using linkages and adjusting devices, tensioning springs and changing lever arms, the connection between regulators and control elements can also be made in an irrritic manner using electrical feedback, adjustable resistors and electrical bridge circuits Cliireh current coils exert actuating forces on the power regulator.



  The control devices described can be used not only if the transfer power between interconnected networks is to be kept constant, but they are also suitable for cases where the power of a liraftinase, with or without a function of the frequency, is to be kept constant.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Regeleinrichtung für Kraftmaschinen, die einen Drehzahlregler und einen Leistungs regler aufweist, wobei diese zwei Regler ge- rneinsamden Servomotor einer Kraftmaschine steuern, dadurch gekennzeichnet, dass zwi schen den Leistungsregler (8 bzw. 49) und den Servomotor (11 bzw. 41) ein Steuerglied (14 bzw. 46) eingeschaltet ist, welches eine Statik des Drehzahlreglers (9 bzw. 44) bei verschiedenen Belastungen der Kraftmaschine @1 bzw. PATENT CLAIM: Control device for prime movers, which has a speed regulator and a power regulator, these two regulators jointly controlling the servomotor of a prime mover, characterized in that between the power regulator (8 or 49) and the servo motor (11 or 41) a control element (14 or 46) is switched on, which a statics of the speed controller (9 or 44) at different loads of the engine @ 1 or 39) aufrechtzuerhalten und ferner eine Statik zwischen der Drehzahl und der Solleistung herzustellen gestattet, ohne dass Änderungen der Belastung auf den Sollwert der geregelten Leistung zurückwirken. UNTERANSPRüCHE 1. Regeleinrichtung nach Patentanspruch. gekennzeichnet durch eine Verstellvorrichtung (37), welche die Statik zwischen der Dreh zahl und der Solleistung bis zur Unabhängig keit von der Drehzahl herunter zu verstellen gestattet. 2. 39) and also allows a statics to be established between the speed and the setpoint power without changes in the load affecting the setpoint of the regulated power. SUBClaims 1. Control device according to claim. characterized by an adjusting device (37) which allows the statics between the speed and the target power to be adjusted down to the independence of the speed. 2. Regeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass sich -die Statik zwischen Drehzahl und Solleistung bis zu negativen Werten ver stellen lässt. 3. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstell- bewegung des Steuergliedes (14) zwischen Leistungsregler (8) und Servomotor (11) der art begrenzt ist, dass der Drehzahlregler (9) bei einen bestimmten Wert überschreitenden Drehzahlabweichungen den Leistungsregler (8) stillsetzt, wonach der Drehzahlregler (9) unter Aufrechterhaltung .seiner Statik die Kraftmaschine (1) Control device according to patent claim and dependent claim 1, characterized in that -the statics can be adjusted between speed and target output up to negative values. 3. Control device according to claim, characterized in that the adjustment movement of the control member (14) between the power controller (8) and the servo motor (11) is limited in such a way that the speed controller (9) controls the power controller (8) if the speed deviations exceed a certain value ) stops, after which the speed controller (9) while maintaining its statics, the engine (1) allein beherrscht. 4. Regeleinrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahl regler (9) mit dem Servomotor (11) in stati scher Verbindung steht und das zwischen Leistungsregler (8) und Servomotor (11) ein geschaltete Steuerglied (14) den Sollwert der geregelten Leistungen bei Drehzahländerun gen beeinflusst, dagegen nicht bei Belastungs änderungen .der Kraftmaschine. 5. dominated alone. 4. Control device according to claim, characterized in that the speed controller (9) with the servomotor (11) is in static connection and the between the power controller (8) and servomotor (11) a connected control element (14) the setpoint of the regulated powers influenced by speed changes, but not influenced by changes in load. of the engine. 5. Regeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, dass als Steuerglied zwischen Leistungs regler (8) und Servomotor (11) eine Vorsteue- rung (14) vorhanden ist, und .die Rückwir- kung der Belastung der Kraftmaschine auf diese Vorsteuerung (14) durch eine Kompen sationsvorrichtung (28) aufgehoben ist. 6. Control device according to patent claim and dependent claim 4, characterized in that a pilot control (14) is present as a control element between the power controller (8) and servo motor (11), and the reaction of the load on the engine on this pilot control (14 ) is canceled by a compensation device (28). 6th Regeleinrichtung nach Patentauspruch und den Unteransprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvor- riclrtung (28) unter dem Einfluss der Bewe- gungen der Vorsteuerung (14) und des Servb- m.otors (11) steht. 7. Control device according to patent claim and dependent claims 4 and 5, characterized in that the compensation device (28) is under the influence of the movements of the pilot control (14) and the servomotor (11). 7th Regeleinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsvor richtung (28) einen Kompensationspunkt (29) besitzt, der bei konstanter Drehzahl in Ruhe bleibt, indem der durch Belastungsänderungen entstehende Einfluss durch den Kompen- sationseinfluss der zugeordneten Bewegung der Vorsteuerung (14) wieder aufgehoben wird. 8. Control device according to claim and the dependent claims 4, 5 and 6, characterized in that the Kompensationsvor direction (28) has a compensation point (29) which remains at a constant speed at rest by the influence resulting from load changes by the compensation influence of the associated Movement of the pilot control (14) is canceled again. 8th. Regeleinrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich- net, cdass als Steuerglied zwischen Leistungs regler (49) und Servomotor (41) eine asia tische Vorsteuerung (46) vorhanden ist, welche von der Stellung des Drehzahlreglers (44) beeinflusst wird. 9. Regeleinrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abhängigkeit der V orsteuerung (46) von der Stellung des Dreh zahlreglers (44) durch Mittel (59, 60) her gestellt ist, welche einen von der Stellung des Drehzahlreglers (44) abhängigen Öldruck er zeugen. Control device according to claim and dependent claim 4, characterized in that an Asian pilot control (46) is present as the control element between the power controller (49) and servo motor (41), which is influenced by the position of the speed controller (44). 9. Control device according to claim and the dependent claims 4 and 8, characterized in that the dependence of the pre-control (46) on the position of the speed controller (44) by means (59, 60) is made which one of the position of the The speed controller (44) dependent oil pressure.
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