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Elektrische Regeleinrichtung mit einstufiger Magnetverstärkeranordnung zur Drehzahlregelung einer oder mehrerer Antriebsmaschinen für Generatoren oder Generatorsätze, z.B. für Wechselstromgeneratoren Die Erfindung betrifft eine elektrische Regeleinrichtung mit einstufiger Magnetverstärkeranordnung zur Drehzahlregelung einer oder mehrerer Antriebsmaschinen für Generatoren oder Generatorsätze, z. B. für Wechselstromgeneratoren.
Die Entwicklung der vergangenen Jahre war auf eine ständig steigende Betriebsgüte der Generatorein- heiten gerichtet. Sie hat nunmehr einen Punkt erreicht, der auch eine höhere Betriebsgüte der Antriebsmaschinen für Generatoreinheiten erfordert. Diese Forderungen nach höherer Betriebsgüte bedingen eine genauere ständige Regelung der Generatorfrequenz sowie eine zuverlässigere wirksamere Wirklastverteilung zwischen zwei oder mehreren Generatoreinheiten. Sie erfordern besonders ein gutes dynamisches Verhalten der Regelung.
Die Regeleinrichtung nach der Erfindung dient einer genaueren Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen. Sie enthält eine Einrichtung zur genauen und ständigen Frequenzhaltung- des Generators und ein Lei- stungsmessglied, mit dessen Hilfe einer Frequenz- änderung, die durch eine Laständerung hervorgerufen wurde, entgegengewirkt wird. Ferner dient die neue Regeleinrichtung auch zur genauen und ständigen Frequenzhaltung in einem Netzsystem, wenn mehrere Generatoren im Verbundbetrieb arbeiten. So wird über die genaue Frequenzhaltung auch die Verteilung der Gesamtlast des Verbundnetzes auf die einzelnen Generatoren bewirkt.
Das Wesen der neuen Regeleinrichtung besteht darin, dass die Ausgänge von einstufigen Magnetverstärkern mit dem Eingang eines elektromechanischen Einstellgliedes für den Steuerschieber der Kraftmaschine verbunden sind, und dass die Steuerwicklungen der Magnetverstärker an ein Frequenz- messglied, ein Leistungsmessglied und an ein die Stellung des Steuerschiebers anzeigendes Rückführ- glied angeschlossen sind, derart, dass der Steuerschieber mittelbar über die Magnetverstärker die Kraftmaschinen im Sinne einer konstanten Drehzahl beeinflusst.
Zur näheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen, die Ausführungsbeispiele der Regeleinrichtung nach der Erfindung bringt; es zeigen: Fig. 1 die Anordnung des elektrischen Teiles der Regeleinrichtung in einem Blockschaltbild, Fig. 2 die Anordnung der hydraulischen Einrichtung in einem Blockschaltbild, Fig. 3 ein Schaltbild der neuen Regeleinrichtung, Fig. 4 ein abgeändertes Blockschaltbild der Ausführung nach der Fig.3. Fig. 5 die Arbeitskennlinie des verwendeten Magnetverstärkers, Fig.6 Kurven zum Verständnis der Frequenzregelung nach der Erfindung,
Fig. 7 Zeigerdiagramme zur Darstellung der Arbeitsweise der lastabhängigen Beeinflussung der Regelung, Fig. 8 eine vereinfachte Darstellung der Einrich- tung zur Erzielung einer vorgegebenen Wirklastver- teilung auf parallel arbeitende Wechselstromgeneratoren.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden zunächst die Fig. 1 und die Fig. 2 beschrieben. Das mit G bezeichnete Blocksymbol stellt den Wechselstromgenerator dar, der mechanisch mit der Antriebsmaschine gekuppelt ist. Die Antriebsmaschine ihrerseits und der Steuerschieber für die Antriebsmaschine werden durch das Blocksymbol A darge-
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stellt. Der Generator G ist elektrisch mit einer nicht dargestellten Last verbunden.
Der Steuerschieber der Antriebsmaschine wird durch ein Vorsteuerventil betätigt. Das Vorsteuerventil ist im Blocksymbol V angeordnet. Es wird seinerseits vom Ausgang des Magnetverstärkers M gesteuert. Um eine genaue Steuerung des Steuerschiebers der Kraftmaschine sicherzustellen, wird der Magnetverstärker beeinflusst in Abhängigkeit von der Frequenz des Wechselstromgenerators. Die Fre- ouenz des Wechselstromgenerators wird in einem Frequenzmessglied F gemessen. Um Schwingungen zu verhindern und um auch sonst das Betriebsverhalten zu verbessern, wird der Magnetverstärker zusätzlich über eine Rückführung R gesteuert, die eine Sollstellung des Steuerschiebers vorgibt.
Verwendet man nur einen Solhvert für die Frequenz und eine Stellung des Steuerschiebers, so arbeitet der Generator mit statischer Wirklastregelung. Zur Kompensation der noch vorhandenen Frequenzabweichung wird als Funktion der Generatorwirkleistung über ein Lei- stungsmessglied C ein weiterer Wert auf den Magnetverstärker gegeben.
Wenn zwei Wechselstromgeneratoren im Parallelbetrieb zusammen arbeiten, wird ferner ein Parallellastverteilungsgerät P vorgesehen, das den vorgegebenen Lastausgleich zwischen den Abgabeleistungen der beiden Generatoren sicherstellt.
Die Anordnung nach der Fig. 1 arbeitet wie folgt: Der Ausgang der einstufigen Magnetverstärkeranordnung M steuert das Vorsteuerventil V aus, das seinerseits auf den Steuerschieber der Kraftmaschine A einwirkt und damit die Drehzahl des Generators und die Frequenz der von ihm abgegebenen Spannung beeinflusst. Der von der Magnetverstärkeranordnung M auf das Vorsteuerventil V wirkende Einfluss wird in seiner Grösse und Richtung durch die Summe der Einflüsse auf die Steuerwicklungen der Magnetverstärkeranordnung M bestimmt. Diese Einflüsse setzen sich aus den Steuersignalen des Frequenzmessgliedes F, des Leistungs- messgliedes C und der Rückführung R zusammen.
Sind mehrere Generatoren in Parallelschaltung vorgesehen, so wird ferner noch ein Parallellastvertei- lungsgerät P hinzugezogen, dessen Einfluss auf die Magnetverstärkeranordnung M einen vorgegebenen Lastausgleich zwischen den Abgabeleistungen mehrerer Generatoren sicherstellt. Am Ausgang des Frequenzmessgliedes F liegt eine Steuergrösse, die der Abweichung der Generatorfrequenz vom Fre- quenzsollwert proportional ist. Über die Rückführung R wird der Magnetverstärkeranordnung M eine Steuergrösse zugeführt, die in Abhängigkeit von der Abweichung des Steuerschiebers derAntriebsmaSChine A steht.
Die Rückführung liefert dabei eine Steuergrösse, die im Sinne einer Gegenkopplung wirkt, um Pendelneigungen und andere Instabilitäten des Systems zu verringern.
Von besonderer Bedeutung für die Güte der Drehzahlregelung ist, dass auch Wirklastschwankun- gen berücksichtigt werden; hierzu ist das Leistungs- messglied C vorgesehen. Dieses Leistungsmessglied C steht in Abhängigkeit von den an den Generatorklemmen erfassten Wirklastschwankungen. Über das Leistungsmessglied C wird eine weitere der Wirklastschwankung proportionale Steuergrösse dcr Magnetverstärkeranordnung zugeführt. Da Lastschwankungen, die zu Drehzahlabweichungen der Kraftmaschine führen, diesen immer vorausgehen, liegt der Einfluss des Leistungsmessgliedes C auf die Magnetverstärkeranordnung M zeitlich vor dem Einfluss, der vom Frequenzmessglied F herrührt.
Hierdurch wird eine sehr genaue Frequenzregelung unter wechselnden Lastbedingungen oder anderen vorübergehenden Störvorgängen sichergestellt.
Für die hydraulische Steuereinrichtung ist eine Pumpe P" vorgesehen, die über ein Getriebe Z mit der Kraftmaschine gekuppelt ist. Die Pumpe treibt eine Flüssigkeit durch das Filter F; zum Vorsteuerventil V, das seinerseits den Servomotor für den Steuerschieber verstellt. Zur Erzielung eines konstanten Flüssigkeitsdruckes im Steuersystem ist ein:: Druckregeleinrichtung D vorgesehen, die eine entsprechende Flüssigkeitsmenge von dem Vorsteuerventil ableitet und in den Sumpf S einbringt.
Zum Verständnis der Einzelheiten dieser Erfindung wird auf die Fig. 3 verwiesen.
Die Kraftmaschine wird über den Steuerschieber T gesteuert. Der Steuerschieber T seinerseits wird über den Gestängehebel des Öldruck-Servomotors TA betätigt. Der Servomotor TA enthält einen Kolben K im Zylinder Zy. Die Flüssigkeit dringt über die Leitung 100 mit konstantem Druck ein und verteilt sich auf beide Seiten des Kolbens K über das System der dargestellten Zuleitung.
Ob Gleichheit oder Ungleichheit des Flüssigkeitsdruckes auf beiden Seiten des Kolbens K vorhanden ist, ist abhängig von der Stellung der Ventile 101 und 102, und zwar bezüglich ihrer Austrittsöffnungen neben den Unterkanten der Ventile. Die Ventile werden ihrerseits durch elektrische Magnete für zwei Betätigungsrichtungen eingestellt. Die Wicklungen der Elektromagnete sind mit 8 und 14 bezeichnet. Diese Wicklungen 8 und 14 sind im Ausgangskreis der Magnetverstärker MA 1 und MA2 angeordnet. Die Arbeitswicklungen 10, 16, 17 und 21 der Magnetverstärker werden über den Transformator 1T vom Wechselstromgenerator G gespeist.
Die Speisestromkreise der Arbeitswicklungen bestehen aus dem Leiter L3, dem Leiter 1, der Primärwicklung 2 des Isoliertransformators 1T, dem Leiter 4 und dem Nullpunkt oder der Erdleitung des Generators.
Der Isoliertransformator 1T enthält die Sekundärwicklungen 5, 24 und 40. Die Sekundärwicklung 5 dient zur Speisung der Arbeitswicklung der Magnetverstärker. Ist die Klemme 6 positiv, so fliesst ein Strom von der Klemme 6 über den Gleichrichter 7 zur Wicklung 8 des Vorsteuerventils VA über den Gleichrichter 9, die Arbeitswicklung 10 des Magnetverstärkers MAI zur Klemme 11 der Sekundär-
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wicklung 5. Während der gleichen Halbwelle fliesst ein weiterer Strom von der Klemme 6 über den Gleichrichter 13, die Wicklung 14 des Vorsteuerventils VA, den Gleichrichter 15, die Arbeitswicklung 16 des Magnetverstärkers MA2 zur Klemme 11.
In der zweiten Halbwelle, also dann, wenn die Klemme 11 positiv ist, fliesst ein Strom von der Klemme 11 über die Arbeitswicklung 17 des Magnetverstärkers MAl, den Gleichrichter 18, die Betätigungsspule 8, den Gleichrichter 19 zur Klemme 6. Während der gleichen Halbwelle fliesst ferner ein Strom von der Klemme 11 über die Arbeitswicklung 21, den Gleichrichter 22, die Wicklung 14, den Gleichrichter 23 zur Klemme 6.
Aus dem beschriebenen Stromverlauf geht deutlich hervor, dass die Wicklungen 8 und 14 über den Vollweggleichrichter mit Gleichstrom gespeist werden. Aus der Richtung des Gleichstromes über die Wicklungen 8 und 14 und aus ihrem Wicklungssinn ist ersichtlich, dass die Wicklungen 8 und 14 auf dem Vorsteuerventil VA einander entgegenwirken. Die Stellung der Ventile 101 und 102 ist somit abhängig von der Differenz der Erregung beider Wicklungen 8 und 14.
Es wird im Ausführungsbeispiel ein Magnetverstärker von der Selbstsättigungstype verwendet. Dadurch wird die Gesamtwirkung der Wicklungen 8 und 14 durch alle Einwirkungen auf die Steuerwicklungen des Magnetverstärkers festgelegt. Der Arbeitspunkt jedes Magnetverstärkers wird vorzugsweise auf oder in die Nähe des Mittelpunktes vom linearen Teil. der Arbeitskennlinie gelegt. Ein derartiger Punkt A auf der Arbeitskennlinie wird in der Fig. 5 gezeigt. Die Magnetverstärker sind weiterhin so ausgewählt und so bemessen, dass ihre Arbeitskennlinien im wesentlichen den gleichen Verlauf besitzen. Ferner wird der lineare Teil der Arbeitskennlinien sehr steil gewählt, jedoch nicht senkrecht.
Damit die Magnetverstärker auf oder in der Nähe ihres Mittelpunktes auf der Arbeitskennlinie arbeiten, sind auf den Magnetverstärkern Vorsteuerwicklungen angeordnet. Die Sekundärwicklung 24 des Isoliertransfor- mators 1T ist mit dem Vollweggleichrichter GL verbunden. An den Ausgang des Gleichrichters GL sind die Leiter 12 und 20 angeschlossen.
Zur Speisung der Vorsteuerwicklungen fliesst ein Strom vom positiven Leiter 12 über die Vorsteuerwicklungen 25 und 26 des Magnetverstärkers MAI, den Widerstand 27, das Abgleichspotentiometer 28 für die Vormagneti- sierung, den Abgriff 29, den Leiter 30, das Einstell- potentiometer 31 zur Bestimmung des Arbeitspunktes, den Abgriff 32 zur negativen Klemme 20. Ein weiterer Strom fliesst von der positiven Klemme 12 über die Vorsteuerwicklungen 33 und 34 des Magnetverstärkers MA2, den Widerstand 35, das Abgleich- potentiometer zum Abgriff 29.
Das Einstellpotentio- meter 31 liegt im Stromkreis aller Vorsteuerwick- lungen. Dieses Potentiometer wird dazu verwendet, den Arbeitspunkt einzustellen. Da der relative Widerstandsbetrag des Potentiometers 28 für die Vor- steuerwicklungen 25 und 26 wie auch 33 und 34 einstellbar ist, so ergibt sich hieraus, dass eine Bewegung des. Abgriffs 29 im Uhrzeigersinn die Erregung der Vors.teuerwicklungen 33 und 34 verstärkt und dass zur gleichen Zeit die Erregung der Vorsteuerwicklungen 25 und 26 abnimmt. Bei einer Verstellung des Abgriffs 29 im Gegenuhrzeigersinn tritt das Gegenteil ein.
Aus der Besprechung der Schaltung und der Steuerung der Vorsteuerwicklungen geht hervor, dass die Magnetverstärker auf jeden Arbeitspunkt eingestellt werden können und dass bei dem gewählten Betriebspunkt ein abgeglichener Betrieb möglich ist.
Die Ausgangsklemmen des Gleichrichters GL speisen ferner eine Potentiometerschaltung. Der Stromweg dieser Schaltung besteht aus dem positiven Leiter, dem Widerstand 36 des Frequenzsollwert- potentiometers 37, dem Widerstand 38, dem Verbindungspunkt 39 und ferner dem negativen Leiter 20. Die Nützlichkeit dieser Potentiometerschaltung wird in der folgenden Beschreibung erklärt.
Der Isoliertransformator 1T enthält ferner eine Sekundärwicklung 40. Diese Sekundärwicklung 40 liegt in einer Masche mit der Drossel 41. Die Drossel besitzt einen vorgegebenen Wert. Ferner liegen in dieser Masche eine Kapazität und ein Widerstand 43, ebenfalls beide mit vorgegebenen Werten. Der Widerstand 43 ist in Parallelschaltung mit der Kapazität 42 verbunden. Ferner ist noch eine Drossel 44, ebenfalls mit vorgegebenem Wert, vorgesehen. Mit dem Ausgang dieser Masche ist der Wechselstromeingang eines Vollweggleichrichters RF verbunden. Die Gleichstromausgangsklemmen des Vollweggleichrich- ters RF liegen an den Verbindungspunkten 39 und 45.
An die positive Klemme ist der Verbindungspunkt 45, und an die negative Klemme ist der Verbindungspunkt 39 angeschlossen. Die Betriebskennlinien der Elemente RF, 40, 41, 42, 43 und 44 sind so ausgewählt, dass die auf den Widerstand 46 aufgedrückte Spannung in einem vorgegebenen Bereich, in dem auch die gewünschte Betriebsfrequenz des. Generators G liegt, umgekehrt proportional dieser Frequenz ist. Die Kurve fV in Fig.6 stellt diese Spannung dar. Ein Anstieg der Frequenz über den gewählten Wert verursacht ein Absinken der Spannung am Widerstand 46. Ein Absinken der Frequenz vom vorgewählten Wert verursacht einen Spannungsanstieg am Widerstand 46.
Aus der vorhergehenden Erläuterung ist zu entnehmen, dass der Abgriff 47 am Widerstand 37 des Frequenzsollwertpotentiometers positiv ist in bezug auf den Verbindungspunkt 39. Da der Punkt 45 positiv ist in bezug auf den Punkt 39, ist es klar, d'ass bei konstanter Ausgangsspannung des Gleichrichters und konstanter Frequenz und Spannung am Ausgang der Sekundärwicklung 40, der Abgriff 47 am Widerstand 37 so verstellt werden kann, dass der Abgriff 47 die gleiche positive Spannung wie der Punkt 45 besitzt.
Eine Veränderung des Abgriffs 47 bedeutet lediglich, dass die Kurve CV,
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die eine dem Sollwert der Generatorspannung in Abhängigkeit von der Frequenz proportionale Spannung wiedergibt, nach Bedarf nach oben oder unten verschoben wird. Liegt die Generatorfrequenz auf dem gewünschten Wert, sagen wir bei 60 Hz, und besitzt die Wechselstromgeneratorspannung den durch die Kurve CV vorgegebenen konstanten Wert, dann entspricht die Spannung zwischen den Verbindungspunkten 45 und 39 z.
B. dem Punkt d auf der Kurve f V. Eine Veränderung des Abgriffs ändert auch die Kurve CV, bis der Punkt d auf ihr liegt.
In der praktischen Ausführung wird dies durch den Umsteuermotor RM und durch entsprechende Betätigung des direkt betätigten Schalters LSC in solch einer Richtung erreicht, dass die Spannung zwischen dem Abgriff 47 und dem Verbindungspunkt 45 null ist. Von hier ab verschiebt jede Abweichung der Frequenz vom Sollwert die Spannung zwischen dem Verbindungspunkt 45 und dem Abgriff 47 entlang der Kurve f V. Steigt die Frequenz, so hat der Verbindungspunkt 45 eine niedrigere Spannung als der Abgriff 47, während bei einem Absinken der Frequenz am Abgriff 47 eine niedrigere Spannung als am Abgriff 45 liegt.
Die Grösse der Spannung zwischen dem Abgriff 47 und dem Verbindungspunkt 45 ist ein Mass für die Grösse der Abweichung der Frequenz vom Sollwert, während das Vorzeichen bzw. die wirksame Polarität dieser Spannung eine Funktion der Richtung der Frequenzabweichung vom Sollwert ist.
Der Widerstand 43 ist notwendig, da wegen der nichtlinearen Eigenschaften der Drossel 41 die Möglichkeit einer Ferroresonanz zwischen der Drossel 41 und der Kapazität 42 besteht.
Um die Magnetverstärker von den Frequenzände- rungen her zu steuern, wird vom Abgriff 47 über die Vorsteuerwicklungen 48 und 49 des Magnetverstärkers MAI und über die Vorsteuerwicklungen 50 und 51 des Magnetverstärkers MA2, den Leiter 52 und den verstellbaren Widerstand 53 für die Frequenzverstärkung zur Verbindungsstelle 45 ein Steuerkreis ausgebildet.
Spannungsschwankungen des Generators haben nur geringen Einfluss. Tritt jedoch eine derartige Spannungsschwankung auf, so werden die Ausgänge der Sekundärwicklungen 24 und 40 praktisch in gleicher Weise getroffen. Bei einer Spannungsabsenkung verschiebt die Spannung der Sekundärwicklung 24 die Kurve CV und bringt sie in die Lage CV', doch wird auch die Spannung der Sekundärwick- lung 40 die Kurve f V nach f V verschieben. Die Differenzspannung ist weiterhin 0, da der Punkt d' noch annähernd bei dem gleichen Frequenzwert wie demjenigen des Punktes d geblieben ist.
Ein Drelizahlregler, der lediglich Frequenzände- rungen berücksichtigt, kann eine erhebliche Statik in der Frequenzwirklastkennlinie zur Folge haben und ausserdem Pendeln oder andere innere Instabili- täten zeigen. Zur Vermeidung eines derartigen unbefriedigenden Betriebes wird eine von der Stellung des Steuerschiebers abhängige Rückführgrässe auf den Magnetverstärker geschaltet.
Zur Durchführung dieser Beeinflussung wird ein Potentiometer 54 zur Einstellung der Leerlaufstellung des Steuerschiebers zwischen die Leitungen 12 und 20 geschaltet und ferner ein Festwiderstand 55 in Reihe mit dem Stellungsanzeigepotentiometer 56 des Steuerschiebers ebenfalls zwischen die Leitungen 12 und 20 geschaltet.
Die Rückführbeeinflussung erfolgt über die Schaltung vom Abgriff 57 zum Potentiometer 54 über den Leiter 58, die Steuerwicklungen 59 und 60 des Magnetverstärkers MAI, die Steuerwicklungen 61 und 62 des Magnetverstärkers MA2, den Widerstand 63 zur Einstellung des Verstärkungsfaktors für die Stellungsbeeinflussung, den Abgriff 64 zum Potentio- meter 56.
Jede Abweichung des Steuerschiebers von der gewünschten Stellung stört das Spannungsgleichgewicht zwischen den Abgriffen 57 und 64 und treibt einen Strom durch die Steuerwicklungen des Rückführ- kreises in einer Richtung, dass eine Gegenkopplungs- wirkung zustande kommt. Ist der Abgriff 47 gegen- über dem Verbindungspunkt 45 positiv, so ist der Abgriff 64 gegenüber dem Abgriff 57 ebenfalls positiv, und wenn der Verbindungspunkt 45 gegenüber dem Abgriff 47 positiv ist, dann ist ebenfalls der Abgriff 57 gegenüber dem Abgriff 64 positiv. Die Regelung der Frequenz und der Stellung des Steuerschiebers berücksichtigt nicht den Einfluss von Wirklastschwankungen am Generator, sondern nur die Drehzahl.
Wäre keine Wirklastkompensation vorgesehen, so ergäbe die Regelung eine statische Wirklastcharakteristik. Die Wirklasterfassung kommt der Frequenz- änderung zuvor. Sieht man eine geeignete Erfassung der Wirklast durch Messung und Regelung vor, so kann man eine sehr genaue Frequenzregelung unter wechselnden Lastbedingungen oder anderen vorübergehenden Störungen erzielen. Ohne zunächst den genauen Messkreis für die Wirklast zu beschreiben und seine Zusammenarbeit mit den Magnetverstärkern anzugeben, genügt es für den Augenblick, zu wissen, dass eine die Wirklast abbildende Spannung zwischen den Zuleitungen 65 und 74 auftritt,
wobei die Zuleitung 65 positiv und die Zuleitung 74 negativ ist.
Werden die Zuleitungen 65 und 74 in dieser Weise gespeist, so fliesst vom positiven Leiter 65 über den gesamten Widerstandsteil des Potentiometers 66 für den Parallelbetrieb über den eingestellten Widerstandsteil des Potentiometers 67 für die Frequenzregelung, den Abgriff 68, den Leiter 69, die Steuerwicklungen 70 und 71 des Magnetverstärkers MA-2, die Steuerwicklungen 72 und 73 des Magnetverstärkers MAI zum negativen Leiter 74 ein Strom.
Mit Hilfe des Potentiometers 66 kann der Betrag der Wirklastkompensation eingestellt werden und somit die normalerweise statische Drehzahlkennlinie prak-
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tisch auf integrales Verhalten oder sogar Überkom- pensation eingestellt werden.
Die Verwendung des Potentiometers 66 wird in der weiteren Beschreibung noch erklärt werden.
Die Schaltung nach der Fig. 3 enthält ferner folgende Schaltungselemente: Die Potentiometer P1, P2, P3, P4, P5 und P6, die Gleichrichter R 1, R2, R3, R4, R5 und R6 sowie die Transformatoren T1, T2, T3, T4, T5, T6 und einen Hilfsstromkreis für diese Elemente, der eine Einrichtung enthält, welche das Produkt aus einer dem Generatorstrom proportionalen Wechselspannung und dem Kosinus des Phasenwinkels zu einer Phasenspannung der gleichen Frequenz bildet.
-Ein derartiges Gerät enthält viele Verwendungsmöglichkeiten, ist jedoch in der hier beschriebenen und gezeigten Anordnung nützlich zur Erzeugung einer elektrischen Steuergrösse zwischen den Leitern 65 und 74, die proportional I # cos 9J ist. In dem Ausdruck I - cos (p bedeutet I den Laststrom des Wechselstromgenerators und cos 99 der. Leistungsfaktor. Die Steuergrösse ist daher eine direkte Funktion der gesamten Wirkleistung des Wechsel- stromgenerators. Jeder für diese Steuergrösse verwendete Transformator hat einen einfachen magnetischen Kreis.
Zum Verständnis der Wirkungsweise dieses Teiles der Regelung genügt es, die Wirkungsweise der Transformatoren T1 und T2 zu beschreiben.
Die beiden Transformatoren T1 und T2 besitzen Primärwicklungen 76 und 77 und Primärwicklungen 78 und 79. Die Primärwicklungen 76 und 77 sind parallel mit der Phasenwicklung 75 geschaltet und mit einer relativ hohen Zahl von Windungen auf die Transformatorkerne gewickelt. Die Phasenwicklung 75 besitzt einen Stromwandler 80, der mit dem relativ niederohmigen Widerstand 1R verbunden ist. Die Primärwicklungen 78 und 79 liegen parallel zum Widerstand 1R, wobei die Primärwicklung 78 in einem Wickelsinn und die Primärwicklung 79 in einem entgegengesetzten Wickelsinn auf dem Transformatorkern angeordnet ist. Der Spannungsabfall am Widerstand 1 R ist relativ niedrig.
Die Windungs- zahl der Primärwicklungen 78 und 79 ist beträchtlich niedriger als die Windungszahl der Primärwicklungen 76 und 77, so dass die Ausgangsspannung der ganzen Gruppe eine Funktion der Leistung mal dem Leistungsfaktor ist: Die von den Wicklungen 76 und 77 mit gleicher Windungszahl und dem gleichen Wickelsinn gelieferte Spannung ist die Bezugsspannung. Das dem Strom proportionale Eingangssignal ist auf die Spulen oder Wicklungen 78 und 79 mit gleicher Windungszahl und entgegengesetztem Wickelsinn geschaltet.
Das Zeigerdiagramm in Fig. 7, aus dem die Wirkungsweise dieser Schaltung hervorgeht, zeigt, dass der Fluss Osi der Sekundärwicklung S1 die vektorielle Summe der Flüsse 0..s und 17, darstellt, die von den Amperewindungen der Wicklungen 76 und 78 erzeugt werden. Gleichzeitig zeigt das Zeigerdiagramm auch, dass der Fluss hsz der Sekundärwicklung S2 die vektorielle Summe der Flüsse 077 und 079, die durch die Wicklungen 77 und 79 erzeugt werden, ist. Die in den Sekundärwicklungen S1 und S2 induzierten Spannungen werden durch die Gleichrichter R1 und R2 gleichgerichtet, so dass zwei Gleichspannungen entstehen.
Die Amperewindungen der Wicklungen 76 und 77 werden so gewählt, dass sie relativ zu den Amperewindungen der Wicklungen 78 und 79 gross sind. Dies ist notwendig, um den Fehler, der bei der geometrischen Addition an sich noch gegenüber dem wahren Wert vorhanden ist, klein zu halten.
Die Phasenwicklungen 89 und 91 sind ebenfalls mit einem Ausgangskreis für Steuerzwecke wie die Phasenwicklung 75 versehen. Bei der Phasenwicklung 89 ist dieser Ausgangskreis vorgesehen zur Regelung. über die Elemente 90, 2R, 176, 177, 178, 179, S3, S4, R3, R4, P3 und P4. Für die Phasenwicklung 91 dient dieser Ausgang zur Regelung über die Elemente 92, 3R, 276, 277, 278, 279, S5, S6, R5, R6, P5 und P6.
Da die Ausgänge der Phasenwicklungen 75, 89 und 91 nicht abgeglichen sind, und damit man die Schaltungselemente genau abgleichen kann, sind die Ausgangskreise mit Ausgleichspotentiometern P1, P2, P3, P4, P5 und P6 versehen. Bei richtiger Einstellung dieser Potentiometer ist der Ausgangskreis bei den Leitern 65 und 74 über die Abgriffe 81 und 82, den Leiter 83, die Abgriffe 84 und 85, den Leiter 86, die Abgriffe 87 und 88 zum Leiter 74 proportional zur Wirkleistungsabgabe des Generators.
Die vorhergehende Beschreibung bezieht sich im wesentlichen auf die Drehzahlregelung einer Antriebsmaschine, die nur einen Generator antreibt. In der Praxis sind zwei oder mehrere Generatoren, oft nicht von gleicher Leistung zur Versorgung einer gemeinsamen Last, zusammengeschaltet und werden von verschiedenen Maschinen angetrieben. Ist dies der Fall, so muss für die Regelung bei jedem Drehzahlregler eine Anordnung zur richtigen Lastverteilung angeordnet werden.
Die Regeleinrichtung für jede Kraftmaschine und ihren Generator ist identisch mit der hier beschriebenen. Dies ist links in der Fig. 3 durch das mit G2 bezeichnete Blocksymbol angedeutet.
Jede Regelung ist mit einem Potentiometer, z. B. 66, versehen. Im zweiten Generator ist dieses mit 266 bezeichnete Potentiometer ebenfalls im Ausgangskreis entsprechend den Leitern 65 und 74 angeordnet.
Wird ein zweiter Generator verwendet, und soll ein Abgleich der Wirkleistungen bewirkt werden, so wird der Schalter SW geschlossen. Ist die Last zwischen den beiden Generatoren genau aufgeteilt, so haben die Abgriffe LSl und LS2 bezüglich der Leiter 74 und 274 das gleiche Potential, ist die Last jedoch ungleich verteilt, so ist ein Spannungsunterschied zwischen den Abgriffen vorhanden, wobei die Polarität davon abhängt, welcher der Generatoren die grössere Last übernehmen will.
Übernimmt Generator G2 die grössere Last, so wird der Abgriff LS2 bezüglich der Leitung 274
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stärker positiv als der Abgriff LSl bezüglich der Leitung 74 (man vergleiche Fig. 8).
Dadurch fliesst ein Steuerstrom vom Abgriff LS2 über den oberen Teil des Schalters SW, den Abgriff LS1, Teile der Potentiometer 66 und 67, den Leiter 69, die Steuerwicklungen 70 und 71 des Magnetverstärkers MA2, die Steuerwicklungen 72 und 73 des Magnetverstärkers MAI, den Leiter 74, die Steuerwicklungen LS3 und LS5 des Magnetverstärkers M.42, die Steuerwicklungen LS6 und LS8 des Magnetverstärkers M41, den Leiter LS9, den unteren Teil des Schalters SW, die Steuerwicklungen MS8, MS6,
2LS5 und 2LS3 der Magnetverstärker des zweiten Generators, den Leiter 274, den 1 - cos -Steuerkreis des zweiten Generators zum Leiter 265 und Abgriff LS2.
Kehrt sich die Polarität um, so dass der Abgriff LSl bezüglich 74 stärker positiv wird als LS2 bezüglich 274, so kehrt sich die Richtung des Stromes in den Steuerwicklungen LS3, LS5, LS6, LS8, MS8, 2LS6, 2LS5 und 2LS2 um. Im ersten Fall steigt die Last am Generator G1 an, während sie beim Generator G2 abnimmt, während es im zweiten Fall umgekehrt ist.
Durch geeignete Einstellung der Abgriffe LS1 und LS2 an den Potentiometern 66 und 266 kann die Lastverteilung entsprechend der Leistungsfähigkeit der Generatoren eingestellt werden. Die Regelung ist daher nicht auf Aggregate gleicher Leistung begrenzt. Die Schaltung zur Aufteilung der Last erzeugt daher ein elektrisches Ausgangssignal, das der Differenz zwischen den Belastungen parallel arbeitender Generatoren proportional ist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung erkennt man, dass alle elektrischen Steuergrössen in den Magnetverstärkern addiert und verstärkt werden zur Lieferung des elektrischen Steuersignals und d'ass durch die gesamte Schaltung eine konstante Generatorfrequenz eingesteuert wird.
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich im wesentlichen auf Geräte für 60 Hz. Wird eine andere Betriebsfrequenz gewünscht, so müssen lediglich die auf die Frequenz ansprechenden Teile der Regeleinrichtung geändert werden.
Fig. 4 erläutert diese Änderungen. Die Sekundärwicklung 40 ist weiterhin mit den Drosseln 41 und 44 und dem Gleichrichter RF in Reihe geschaltet. Die Kapazität des Kondensators 442 ist von der des Kondensators 42 verschieden. Ferner ist ein Schalter S50 vorgesehen, durch den der Kondensator C50 zum Kondensator 442 parallel geschaltet werden kann. Bei geöffnetem Schalter S50 ist die Regelung für einen 60-Hz-Betrieb vorgesehen. Bei geschlossenem Schalter S50 ist die Regelung für einen 50-Hz-Betrieb bemessen.