DE1426319B1

DE1426319B1 - Drehzahlabhaengige elektrische Steuerung fuer Gasturbinenanlasser

Info

Publication number: DE1426319B1
Application number: DE19641426319
Authority: DE
Inventors: Donald B Heaslip
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1963-10-28
Filing date: 1964-10-27
Publication date: 1969-09-04
Also published as: GB1034949A; US3284668A

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuerung tung, hat ein besonders leichtes Gewicht, was gegenfür das elektromagnetisch betätigte Einlaßventil der : über den bisher bekannten Anordnungen vorteilhaft Andreh-Luftturbine einer Gasturbinenanlage, be- ist. Der gesteuerte Gleichrichter ist außerdem so gestehend aus einem Generator, der ein Wechselstrom- wählt, daß ein Stromfluß in der kurzen Zeit hersignal mit einer der Luftturbinendrehzahl proportio- 5 gestellt wird, während der die Kontaktfedern des Renalen Frequenz erzeugt und an ein Resonanzrelais sonanzrelais geschlossen sind. Auf dieses Problem abgibt, das einen normalerweise offenen Blattfeder- der Angleichung von Gleichrichtern und Resonanzunterbrecher zur Übertragung der zur Betätigung relais ist bisher noch nicht hingewiesen worden, eines Steuerrelais nötigen Energie enthält, das bei Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-Erreichen einer bestimmten Luftturbinendrehzahl io beispiels und einer Zeichnung wie folgt näher beden Erregerstromkreis des Elektromagneten öffnet schrieben, und damit das Einlaßventil schließt. Eine Gleichstromquelle 11 ist über einen Bedie-

Bekannte Anordnungen dieser Art besitzen häufig nungsschalter 13 mit einer beweglichen Blattfeder 21 mechanische, auf die Drehzahl ansprechende Vor- eines Resonanzrelais 19, mit der Anode 43 eines richtungen, bei denen die Wirkung eines mechani- 15 Siliziumgleichrichters 45, und mit dem Schwenkarm sehen Druckes gegen Federkräfte ausgenutzt wird. 67 eines Steuerrelais 49 verbunden. Das Resonanz-Solche Vorrichtungen unterliegen aber dem Ver- relais 19 hat eine zweite Blattfeder 23, die mit der schleiß der mechanischen Teile, geben ungenaue und Steuerelektrode 53 des Gleichrichters 45 verbunden wenig reproduzierbare Leistungen, sind kostspielig ist. Das Resonanzrelais 19 enthält schließlich eine und haben einen großen Raumbedarf. Man hat auch ao Spule 27 durch die die zwei beweglichen Blattfedern die Benutzung eines elektromagnetischen Generators 21,23 zu Schwingungen in ihrer Eigenfrequenz ervorgeschlagen, der ein drehzahlabhängiges Signal er- _regt werden können und dadurch miteinander in Bezeugt, das für den Betrieb einer Steuerungsvorrich- running kommen. Diese Spule 27 liegt mit der Wicktung des zu regelnden Motors benutzt wird. Nach lung 29 eines ruhenden Magnetkerns 31 eines elekeiner Ausführung wird ein Resonanzrelais mit »5 tromagnetischen Generators in Serie. Der Magnetschwingungsfähigen Blattfedern durch einen Wech- kern 31 erzeugt ein Wechselstromsignal, wenn er selstrom erregt, der von einem elektromagnetischen durch einen rotierenden Magnetkörper 33 erregt Generator erzeugt wird. Um die Energie zu über- _wird, der Vorsprünge 35 aus magnetischem Werktragen, die für den Betrieb des Relais zur Unter- stoff aufweist. Der rotierende Magnetkörper 33 wird brechung der Gaszufuhr zu dem Motor notwendig 30 durch eine nicht dargestellte Andreh-Luftturbine anist, sind dabei aber ein mehrmaliges aufeinander- getrieben. Bei einer bestimmten Drehzahl wird das folgendes Schließen des Blattfederrelais notwendig, Wechselstromsignal mit einer Frequenz erzeugt, die woraus sich Verzögerungen und eine fehlerhafte einer der erforderlichen Eigenfrequenzen entspricht, Arbeitsweise ergeben. so daß die schwingungsfähigen Blattfedern 21 und 23

Bei einer weiteren Ausführungsform schließt ein 35 j_n an sich bekannter Weise in Berührung kommen, drehzahlabhängiger Wechselstromgenerator ein Re- Die Kathode 47 des gesteuerten Siliziumgleichlais gegen eine Federkraft, wodurch ein Kondensator richters 45 ist mit dem Steuerrelais 49 zwischen aufgeladen wird, der beim Entladen einen Stromkreis einem Kontakt 65 und einer Erregerspule 61 verschließt, durch den einem Anzeigegerät Strom zu- bunden, die am anderen Ende geerdet ist. Ein geführt wird. Diese Anordnung hat aber den Nach- 40 Widerstand 63 ist zu der Erregerspule 61 parallel geteil, daß sie, insbesondere für die Verwendung zum schaltet. Der zweite feste Kontakt 69, auf dem der Abschalten von Turbinen, die oft bis an die mecha- Schwenkarm 67 des Steuerrelais 49 normalerweise nische Festigkeitsgrenze belastet werden, nicht prä- aufliegt, ist an einem elektrischen Verbraucher 75 zise genug arbeitet. angeschlossen, der an seinem anderen Ende geerdet

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ₄₅ i_st. Der Verbraucher 75 ist beispielsweise ein Madie Nachteile der bekannten Anordnungen zu ver- gnetventil für die normalerweise geschlossene Luftmeiden. Dies wird bei einer elektrischen Steuerung zufuhr zu einer Andreh-Luftturbine. der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung Der gesteuerte Siliziumgleichrichter 45 hat eine dadurch erreicht, daß die zwei Blattfedern des Re- _groß_e Ansprechgeschwindigkeit. Der zur Erregersonanzrelais mit der Anode bzw. der Steuerelektrode _5o spule 61 parallelgeschaltete Widerstand 63 hat einen eines gesteuerten Gleichrichters verbunden sind, des- solchen Wert, daß trotz der durch die Erregerspule sen Kathode an die Erregerspule des Steuerrelais an- 61 dargestellten Induktanz ein Strom ausreichender geschlossen ist, und daß ein Widerstand der Erreger- Stärke den Gleichrichter 45 sofort durchfließt, sospule parallel geschaltet und so ausgelegt ist, daß bald dieser einen Steuerimpuls auf seine Steuerelekeine zur Betätigung des Steuerrelais ausreichende ₅₅ trode 53 erhält, wodurch der Gleichrichter sofort geEnergiemenge während des ersten kurzen Schließen« schlossen wird und bei einer induktiven Belastung des Resonanzrelais durch den Gleichrichter strömt. wirksamer arbeitet.

Diese Schaltung hat den Vorteil, daß das Reso- Beim Betrieb ist der Schalter 13 geschlossen. Die nanzrelais nur einmal anzusprechen braucht, um ein Magnetspule des Luftzufuhrventils oder ein anderer verläßliches Abschalten des Elektromagneten zu ge- 60 entsprechender Verbraucher 75 erhält Strom, so daß währleisten. Ein mehrmaliges Schließen oder Fiat- eine nicht dargestellte Andreh-Luftturbine mit Luft tern des Resonanzrelais kann nicht auftreten, was beschickt und der Magnetkörper 33 mit den Vorzur Verlängerung der Lebensdauer der Anordnung Sprüngen 35 in Drehung versetzt wird. Der Magnetwesentlich beiträgt. Weiterhin vermittelt das Reso- körper 33 ist Teil des Rädervorgeleges der nicht darnanzreteis eine äußeM'genaue und reproduzierbare, 65 gestellten Andreh-Luftturbine oder einer anderen drehzahlabhängige Arbeitsweise, wie sie mit keiner gleichwertigen Andrehvorrichtung. Wenn sich der der bisher bekannten Schaltungen erreicht werden Magnetkörper 33 dreht, wird durch seine Vorsprünge kann. Das Resonanzrelais wie auch die ganze Schal- infolge von elektromagnetischer Induktion in der

Wicklung 29 des Magnetkerns 31 ein Wechselstromsignal erzeugt. Dieses Signal wird auf die Spule 27 des Resonanzrelais 19 übertragen. Unterhalb der Anlaufdrehzahl bleibt das Relais 19 offen, denn die Frequenz des übertragenen Wechselstromsignals liegt unterhalb der erforderlichen Resonanzfrequenz. Wenn der Magnetkörper 33 eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, ist die Frequenz des erzeugten Signals gleich der Eigenfrequenz der schwingungsfähigen Blattfedern 21,23 des Resonanzrelais 19. Die Zungen 21 und 23 schwingen und kommen in Berührung. Bei der ersten kurzen gegenseitigen Berührung der Blattfedern 21 und 23 erhält der Siliziumgleichrichter 45 einen Steuerimpuls. Kurze Zeit danach wird die Erregerspule 61 des Steuerrelais 49 erregt, die den Schwenkarm 67 zu dem zweiten Kontakt 65 hin anzieht. Dadurch wird der Stromkreis für den Verbraucher 75 unterbrochen. Wenn der Schwenkarm 67 den zweiten Kontakt 65 berührt, wird ein zusätzlicher Kreis zur Aufrechterhaltung der Erregung der Erregerspule 61 hergestellt. Das Steuerrelais 49 bleibt so lange erregt, wie der Schalter 13 geschlossen ist. Der Widerstand 63 im Nebenschluß zu der induktiven Last der Erregerspule 61 verbessert die Arbeitsbedingungen des Siliziumgleichrichters45 beträchtlich.

Die Benutzung des Selbstunterhaltungskreises mit einem Siliziumgleichrichter macht den Betrieb des Steuerrelais 49 möglich, sobald sich das Resonanzrelais mit den schwingungsfähigen Blattfedern 21,23 zum erstenmal schließt. Wie schon erwähnt, verzögert die Induktanz der Spule 61 nicht den unverzüglichen Durchtritt des Erregerstromes durch den Gleichrichter 45, denn der Widerstand 63 läßt den Abfluß des Stromes zu. Einige Millisekunden, nachdem der Gleichrichter 45 den Anfangsimpuls erhalten hat, spricht die Erregerspule 61 an.

Claims

Patentansprüche: 40

1. Elektrische Steuerung für das elektromagnetisch betätigte Einlaßventil der Andreh-Luftturbine einer Gasturbinenanlage, bestehend aus einem Generator, der ein Wechselstromsignal mit einer der Luftturbinendrehzahl proportionalen Frequenz erzeugt und an ein Resonanzrelais abgibt, das einen normalerweise offenen Blattfederunterbrecher zur Übertragung der zur Betätigung eines Steuerrelais nötigen Energie enthält, das bei Erreichen einer bestimmten Luftturbinendrehzahl den Erregerstromkreis des Elektromagneten öffnet und damit das Einlaßventil schließt, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Blattfedern (21,23) des Resonanzrelais (19) mit der Anode (43) bzw. der Steuerelektrode (53) eines gesteuerten Gleichrichters (45) verbunden sind, dessen Kathode (47) an die Erregerspule (61) des Steuerrelais (49) angeschlossen ist, und daß ein Widerstand (63) der Erregerspule (61) parallel geschaltet und so ausgelegt ist, daß eine zur Betätigung des Steuerrelais (49) ausreichende Energiemenge während des ersten kurzen Schließens des Resonanzrelais (19) durch den Gleichrichter (45) strömt.

2. Elektrische Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (61) und der dazu parallelgeschaltete Widerstand (63) an einem ihnen gemeinsamen Punkt geerdet sind, und daß die mit der Anode (43) verbundene Blattfeder (21) über einen Bedienungsschalter (13) an eine Gleichstromquelle (11) angeschlossen ist.

3. Elektrische Steuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrelais (49) mit einem Hebelumschalter ausgebildet ist, wobei der eine mit dem Schaltarm (67) normalerweise verbundene Kontakt (69) an die Magnetspule (75) eines elektromagnetisch betätigten Einlaßventils angeschlossen ist, und daß der geregelte Gleichrichter (45) zwischen den anderen Kontakt (65) des Steuerrelais (49) und seinen Schaltarm (67) geschaltet ist.

4. Elektrische Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator einen rotierenden Magnetkörper (33) enthält, der proportional der Drehzahl der Andreh-Luftturbine angetrieben wird, und mit einem ortsfesten Magnetkern (31) zusammenwirkt, wobei Magnetflußänderungen hervorgerufen werden, die in einer mit dem Magnetkern (31) verbundenen, mit der Spule (27) des Resonanzrelais (19) in Serie geschalteten elektromagnetischen Wicklung (29) Wechselstromsignale erzeugen.

5. Elektrische Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkörper (33) Vorsprünge (35) hat, die an dem ortsfesten Magnetkern (31) vorübergleiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen GOPY