DE456297C

DE456297C - Device for the joint control of drive motor and generator

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Publication number: DE456297C
Application number: DEK97323D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1926-01-01
Filing date: 1926-01-01
Publication date: 1931-01-05

Description

Einrichtung zur gemeinsamen Regelung von Antriebsmotor und Generator Durch die Patente 206 573 und 207 891 ist bekannt geworden ein Verfahren zur gleichzeitigen Regelung von Antriebsmotoren und Generatoren durch Anwendung eines besonderen Relais für die Generatorregelung, dessen Bewegung von der Tachometermuffe oder von der Bewegung der Motorregulierung eingeleitet wird und dessen an sich gleichmäßige Schlußbewegung von der Schlußzeit der Motorregulierung unabhängig, gegebenenfalls verschieden ist, und zwar sowohl für mechanische wie hydraulische Betätigung.Device for joint control of drive motor and generator Patents 206 573 and 207 891 have disclosed a method for the simultaneous control of drive motors and generators by using a special relay for generator control, the movement of which is initiated by the tachometer sleeve or by the movement of the motor control and whose per se uniform final movement is independent of the final time of the motor regulation, possibly different, both for mechanical and hydraulic actuation.

Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Erregungsregelung gegenüber der Motorregelungsbewegung zunächst voreilt und dann verzögert wird; sie ist also nicht mehr unabhängig, sondern gesetzmäßig abhängig geworden. Der Zweck dieser anfänglichen Voreilung ergibt sich aus folgender Erwägung: i. Die Veränderung, Stärkung oder Schwächung eines magnetischen Feldes wird durch die magnetische Trägheit verzögert und verkleinert; wird z. B. ein Drehstromgenerator mit bestimmter Drehzahl und Netzspannung im Leerlauf gefahren und die Stellung des Erregerwiderstandes markiert, hierauf auf Vollast V belastet und dann wieder auf Leerlauf L entlastet unter gleichzeitiger Einstellung der Erregung auf den gleichen Kontakt wie beim Leerlauf während des Anlassens, so ergibt sich, daß die Maschine eine erheblich höhere Spannung führt als vordem beim Anlassen. Wird der Erregerstrom aber nur vorübergehend weiter geschwächt, so stellt sich, wenn die Erregungsregelung auf den gleichen Kontakt zurückkehrt, die anfänglich beobachtete Spannung wieder ein.The present invention is characterized in that the movement the excitation control initially leads the motor control movement and then is delayed; it is no longer independent, but dependent on law become. The purpose of this initial advance results from the following consideration: i. The change, strengthening or weakening of a magnetic field is through the magnetic inertia decelerates and diminishes; is z. B. a three-phase generator idling at a certain speed and mains voltage and the position of the Excitation resistance marked, then loaded to full load V and then on again Idle L relieves while simultaneously adjusting the excitation to the same Contact as when idling during starting, it follows that the engine leads to a considerably higher voltage than before when starting the engine. Will the excitation current but only temporarily further weakened, it arises when the excitation regulation returns to the same contact, the voltage initially observed a.

Wird die eben betrachtete vollbelastete Maschine plötzlich und ohne Verstellung der Erregung z. B. auf Leerlauf entlastet, so tritt erhebliche Spannungserhöhung ein, und zwar aus den nachfolgenden zwei Gründen: 2. Weil die Drehzahl der entlasteten Maschine unvermeidlich so lange ansteigt, bis der Motor die Motorregelung, z. B. die einer Turbine, so weit geschlossen hat, als für Leerlauf unter Spannung erforderlich ist. Die in der Schlußzeit der Motorregelung noch überschüssig erzeugte Leistung muß von den Schwungmassen unter Drehzahlsteigerung aufgenommen werden. Die erzeugte Spannungsspitze ist bei unverstellter Erregung durch mit verhältnisgleicher Drehzahl betriebene Erregermaschine von der Größenordnung wenn E Spannung und n Drehzahl vor der Entlastung, El Spannung und ml Drehzahl nach der Entlastung bedeuten.If the fully loaded machine just considered suddenly and without adjusting the excitation z. B. relieved to idle, a significant increase in voltage occurs, for the following two reasons: 2. Because the speed of the relieved machine inevitably increases until the engine controls the engine, z. B. that of a turbine has closed as far as is necessary for idling under voltage. The excess power generated in the final time of the motor control must be absorbed by the flywheel masses with an increase in speed. The voltage peak generated is of the order of magnitude when E voltage and n speed when the excitation is not adjusted by the exciter machine operated at a ratio of speed before discharge, El mean voltage and ml speed after discharge.

3. Bei unveränderter Erregung und unveränderter Drehzahl, aber von Vollast auf o verminderter Amp.-Zahl im äußeren Stromkreis steigt die Spannung des Drehstromerzeugers, und zwar etwa in der Größenordnung 6 bis 20°/0 je nach dein Leistungsfaktor cos. cp.3. With unchanged excitation and unchanged speed, but from Full load to o reduced amp. Number in the external circuit increases the voltage of the Three-phase generator, about in the order of 6 to 20 ° / 0 depending on your Power factor cos. cp.

Die Ermäßigung der Spannungsspitze ist die eine Aufgabe; die richtige Einstellung der Spannung am Ende des Regelvorganges unter Berücksichtigung der Erwägung unter i die andere Aufgabe, deren Lösung die vorliegende Erfindung dient.Relaxing the voltage spike is one task; the right Adjustment of the voltage at the end of the control process, taking into account the consideration under i die another problem which the present invention solves serves.

Im folgenden soll die neue Einrichtung beschrieben werden: Der ungleicharmige Hebel Hi, HZ in der Fig. r trägt am kurzen Ende Hl eine Stange d mit zwei Anschlägen a, und a2, gegen die sich die Federteller T1 und T2 legen, die durch die zwischenliegende Feder F mit im voraus festgestellter Kraft gespannt werden. Das Hebelende H2 ist drehbar mit dem Ölzylinder C verbunden, dessen Kolben K in seiner Bewegungsgeschwindigkeit durch die Drosselschraube D geregelt werden kann. Es sei beispielsweise D so eingestellt, daß der Kolben K sich mit dem durchschnittlich zehnten Teil der Geschwindigkeit des Hebelendes H2 bewegen kann. Ein Hebel hl, h2 verbindet die Stange des Kolbens K mit der Büchse B der Feder F; in h4 ist der Steuerkolben K1 angeschlossen, der den Ölzutritt va Kolben K2 steuert. Dieser Kolben K2 ist der Einfachheit halber als Flügelkolben gezeichnet, er kann ebensogut als gewöhnlicher Kolben in geradem Zylinder ausgeführt sein oder auch durch ein Zahnrädergetriebe oder sonstiges Flüssigkeitsgetriebe vertreten werden. Von der Bewegung des Kolbens oder Flüssigkeitsgetriebesj@wird mittels des Steuerkurvenstückes S2 die Rückführung R bewegt, die die Lage des Punktes h3 verstellt. Der Widerstand W2 des Erregerkreises ist mit dem Widerstand WI an der Schalttafel so geschaltet, daß mit Hilfe von W1 die Leerlaufspannung der Maschine eingestellt oder verändert wird, während W2 selbsttätig so bewegt werden soll, daß bei jeder Leistung die gewünschte Spannung und bei Drehstrom der wünschenswerte Wert von cos. cp erreicht werden.The following is a description of the new facility: The unequal arm Lever Hi, HZ in Fig. R carries a rod d with two stops at the short end Hl a, and a2, against which the spring plates T1 and T2 are placed by the intermediate Spring F can be tensioned with a force determined in advance. The lever end is H2 rotatably connected to the oil cylinder C, the piston K in its speed of movement can be regulated by the throttle screw D. For example, let D be set so that the piston K moves with the average tenth part of the speed of the lever end H2 can move. A lever hl, h2 connects the rod of the piston K with the sleeve B of the spring F; The control piston K1 is connected in h4, the the oil admission controls above all piston K2. This piston K2 is for the sake of simplicity drawn as a winged piston, it can just as well as an ordinary piston in a straight one Be designed cylinder or by a gear transmission or other fluid transmission be represented. From the movement of the piston or fluid transmission j @ becomes by means of the control curve piece S2, the return R moves that determines the position of the point h3 adjusted. The resistance W2 of the excitation circuit is connected to the resistance WI of the switchboard so that the open-circuit voltage of the machine is switched on with the help of W1 is set or changed, while W2 is to be moved automatically so that the desired voltage for every power output and the desirable one for three-phase current Value of cos. cp can be achieved.

Es soll nun der Arbeitsvorgang bei einer Entlastung von Vollast V auf Leerlauf L betrachtet werden Der Hebel Hl, H2 ist entweder durch die Welle M mit der Motorregelungseinrichtung oder durch die Stange Z mit der Muffe des Tachometers in geeigneter Weise verbunden. Wird das Hebelende H2 in der Schlußzeit ts von V nach L bewegt, so ist der Kolben K gezwungen, bei - der gewählten Einstellung der Schraube D in der gleichen Zeit 9/z0 dieses Weges zeit zurückzulegen und den Punkt h4 von V nach L' zu bewegen, wobei h3 zunächst als Momentandrehpunkt wirkt. Hierdurch wird zunächst der Federbüchse B ein größerer Weg erteilt, als den Anschlägen a, und a2 vom Hebelende HI aus erteilt wird. Die Feder wird zusammengedrückt, und die Büchse hebt sich vom Federteller T, ab. Der Kolbenschieber K1 gibt große Öffnungen der Steuerkanäle frei, und der Kolben K2 setzt sich mit großer Geschwindigkeit in Bewegung, den Kontaktarm des Widerstandes von Vollast nach Leerlauf und, wie wir sehen werden, darüber hinaus bewegend. Die Ölzuführung sei z. B. so bemessen, daß der Kolben KZ seinen ganzen Hub mit seiner Schlußzeit t2 t" zurücklegen kann. Durch die Bewegung von K2 und S2 wird die Rückführung R und damit der Punkt lz, so bewegt (nach h5 zu), daß der Steuerkolben K1 sich wieder der Abschlußstellung (Mittelstellung) nähert, die Kanäle verengt und damit die Bewegungsgeschwindigkeit vom K2 verzögert. Unter dem Einfluß der Feder F wird außerdem der Kolben K im Zylinder C in der Richtung auf L so lange bewegt, bis der Federteller T1 wieder zur Anlage gekommen ist. Ölbremse C und Feder F bilden eine Isodromvorrichtung, die bisher zur Erregungsregelung durch Turbinenregler noch nicht angewendet ist.The work process is now to be carried out with a relief of full load V to be considered on idle L. The lever Hl, H2 is either through the shaft M with the motor control device or through the rod Z with the sleeve of the speedometer connected appropriately. If the end of the lever H2 in the final time ts of V moves to L, the piston K is forced to - with the selected setting of the Screw D in the same time 9 / z0 this way to cover time and the point move h4 from V to L ', with h3 initially acting as the momentary pivot point. Through this the spring sleeve B is initially given a larger path than the stops a, and a2 is issued from the lever end HI. The spring is compressed, and the The bushing stands out from the spring plate T. The piston valve K1 has large openings of the control channels free, and the piston K2 moves in at high speed Movement, the contact arm of resistance from full load to idle and, like us will see beyond moving. The oil supply is z. B. dimensioned so that the piston KZ can cover its entire stroke with its final time t2 t " the movement of K2 and S2 is the return R and thus the point lz, so moved (after h5 closed) that the control piston K1 is back to the final position (middle position) approaches, narrows the canals and thus slows down the speed of movement of the K2. In addition, under the influence of the spring F, the piston K in the cylinder C moves in the direction moved to L until the spring plate T1 has come to rest again. Oil brake C and spring F form an isodrome device that was previously used to regulate excitation Turbine controller is not yet applied.

Die Isodromeinrichtung kann auch, wie es bei der Turbinenregelung meist geschieht, in die Rückführung eingebaut werden, ohne an den Grundsätzen der Erfindung etwas zu ändern.The isodrome device can also, as is the case with the turbine control mostly happens to be built into the feedback, without adhering to the principles of the Invention to change something.

Als ganz besonderes Kennzeichen der Erfindung wird dabei eine vorgespannte Feder F benutzt, so dag bis zur Anlage des Federtellers TI am Anschlag der Büchse entsprechende Stellkraft vorhanden ist.As a very special feature of the invention is a pretensioned Spring F is used so that the spring plate TI rests against the stop of the bushing corresponding actuating force is available.

Die Wirkung der Erfindung läßt sich am besten in einem Schaubilde übersehen, in dem die mit le bezeichnete Linie den Verlauf der Drehzahl, die mit p und p2 bezeichneten Linien die Bewegung des Kontaktarmes am Umfange des Widerstandes W2 und die Kurven E, El und E2 der zugehörigen. Wirkungen auf die Spannung des Generators, über der Zeit aufgetragen, zeigen (Abb. 2). Auf der Horizontalen ist also die Zeit aufgetragen. Die mit si, bezeichnete Linie gibt den Verlauf der Drehzahlen wieder, die mit E, Ex und E2 bezeichneten Linien die Spannungen. Der Maßstab für Drehzahlen und Spannungen ist links angeordnet, der rechts angeordnete Maßstab in Prozenten bezieht sich auf die Verstellung p bzw. p2 des Regelwiderstandes W2. Die Angabe von zoo °/° dieses rechtsseitigen Maßstabes entspricht der Stellung des Regelwiderstandes bei Vollast, die Angabe von o °/° entspricht der Stellung des Regelwiderstandes bei Leerlauf. Aus diesem Grunde ist neben die Zahl =oo der Buchstabe V und neben die Zahl o der Buchstabe L gesetzt. Die Kurven p und p2 geben also die Verstellung des Regelwiderstandes als Funktion der Zeit beim Übergang von Vollast auf Leerlauf an. Der strichpunktierten Kurve p2 entspricht die strichpunktierte Spannungskurve E2, der vollausgezogenen Kurve p die vollausgezogene Spannungskurve E. Um die Figur recht deutlich zu halten, wird angenommen, daß bei plötzlicher Entlastung von Vollast auf Leerlauf eine höchste vorübergehende Drehzahlsteigerung von 2o0/0 und eine dauernde Drehzahlsteigerung von 50/, vorhanden sei. Diese Werte können naturgemäß je nach dem Charakter der Anlage sehr verschieden sein. Die mit El bezeichnete gestrichelte Kurve stellt den Verlauf der Spannung dar, wie er ohne Betätigung des Erregungsregelwiderstandes W2 eintritt, die mit E2 bezeichnete strichpunktierte Kurve den Verlauf der Spannung bei Regelung nach den Patenten 2ö6 573 und 2o7 891, bei der die Verstellung des Regelwiderstandes W2 nach der Kurve p2 erfolgt. Die ausgezogene Kurve E stellt den Verlauf der Spannung nach der Erfindung, nach der die Verstellung des Regelwiderstandes 1V2 gemäß der ausgezogenen Kurve p erfolgt, dar.The effect of the invention can best be seen in a graph overlooked, in which the line marked with le shows the course of the speed, which is marked with p and p2 lines denote the movement of the contact arm at the periphery of the resistor W2 and the curves E, El and E2 of the associated. Effects on the voltage of the generator, Plotted over time, show (Fig. 2). So on the horizontal is the time applied. The line marked with si shows the course of the speeds, the lines labeled E, Ex and E2 represent the voltages. The benchmark for speeds and voltages is arranged on the left, the scale on the right in percentages relates to the adjustment p or p2 of the variable resistor W2. The information of zoo ° / ° of this right-hand scale corresponds to the position of the rheostat at full load, the specification of o ° / ° corresponds to the position of the control resistor at idle. For this reason, next to the number = oo is the letter V and next to the number o the letter L is set. The curves p and p2 therefore give the adjustment of the rheostat as a function of time during the transition from full load to idle at. The dot-dash curve p2 corresponds to the dot-dash voltage curve E2, the fully extended curve p the fully extended voltage curve E. Around the figure To keep it quite clear, it is assumed that with sudden relief from full load at idle a maximum temporary speed increase of 2o0 / 0 and a permanent one Speed increase of 50 /, is available. These values can naturally ever can be very different depending on the character of the system. The dashed line labeled El Curve represents the course of the voltage as it would be without actuation of the excitation control resistor W2 occurs, the dash-dotted curve labeled E2 shows the course of the voltage in the case of regulation according to patents 2ö6 573 and 2o7 891, in which the adjustment of the Control resistor W2 takes place according to the curve p2. The solid curve E represents the Voltage curve according to the invention, according to which the adjustment of the variable resistor 1V2 takes place according to the solid curve p.

Bei der Betrachtung der Kurven sind zu beachten die unter i, 2 und 3 angedeuteten Gesetze. Nach 2 würde im Maximum der Drehzahl die Spannung steigen auf ' 11 2 = EI =E@@i/ =E(hnit ) =1,44E; aus 3 folge eine Steigerung um io0i`o, also auf das i,ifache, mithin aus 2 und 3 auf EI- E . J,22. i,1-1,58 - E, im Beharrungszustande mit noch 5 °/o Drehzahlsteigerung auf El = E - 1,o52 - i,1=1,21 E also auf das i,:zifache. Die Kurve E2 erreicht wegen des Einsetzens der Erregungsregelung nur noch das i,4fache, und am Ende des Regelvorganges bleibt nur noch diejenige Spannungserhöhung, die sich aus der Betrachtung i ergibt.When looking at the curves, the laws indicated under i, 2 and 3 must be observed. After 2, the voltage would rise to '11 2 = EI = E @@ i / = E (hnit ) = 1.44E; from 3 follows an increase of io0i`o, i.e. to the i, i factor, hence from 2 and 3 to EI- E. J, 22. i. Because of the onset of excitation control, curve E2 only reaches 1.4 times the increase, and at the end of the control process only that voltage increase remains that results from consideration i.

Nach der Erfindung wird die Spannungsregelung im Anfang, und zwar bis zum Maximum der Drehzahl zz, im Beispiel auf das 3fache der bisherigen Geschwindigkeit gesteigert; mithin beträgt die Spannungserhöhung nur noch den dritten Teil wie bei der Kurve E2. Die Beschleunigung kann aus Zweckmäßigkeitsgründen größer oder kleiner gewählt werden. Vom Drehzahlmaximum bis zum Ende des Regelvorganges kommt sowohl die Wirkung der in die Spannungsregelung in Gestalt des Zylinders C und der Feder F eingebauten Isodromvorrichtung zur Wirkung. Die Kurven werden daher langgestreckt mit sanften Übergängen. Da aber die Isodromzeit des Zylinders C etwas größer eingestellt werden kann ' als die Isodromzeit des Reglers, findet ein vorübergehendes Überregeln im gewünschten einstellbaren Maße statt, das sich durch den tiefen Knickpunkt der p-Kurve kennzeichnet. Damit kehrt die Spannung auf den Ausgangswert zurück. Nur nebenbei soll darauf hingewiesen werden, daß auch bei zunehmender Leistung zum Ausgleich des Leitungsverlustes zunehmende Spannung eingestellt werden kann.According to the invention, the voltage regulation is in the beginning, namely up to the maximum speed zz, in the example 3 times the previous speed increased; consequently, the voltage increase is only the third part as in of curve E2. The acceleration can be larger or smaller for reasons of convenience to get voted. From the maximum speed to the end of the control process comes both the effect of the tension control in the form of the cylinder C and the spring F built-in isodrome device to effect. The curves are therefore elongated with smooth transitions. But since the isodrome time of cylinder C is set a little higher can be 'than the isodrome time of the controller, there is a temporary overregulation in the desired adjustable amount, which is characterized by the deep kink point of the p-curve characterizes. The voltage then returns to the initial value. Just In addition, it should be pointed out that, even with increasing performance, to compensate the voltage increasing with the line loss can be set.

Bei Antrieb der Hebel Hl und H2, von der Tachometermuffe ergeben sich ähnliche Bewegungen, weshalb auf die besondere Betrachtung verzichtet werden kann. Das Kurvenstück S2, wie in Fig. 3 dargestellt, ermöglicht, durch Längsverschiebung auf der Achse eine Reihe verschiedener Kurven mit der Rückführung in Verbindung zu bringen. Damit wird bezweckt, verschiedenen Verhältnissen von Erregungsstrom zu Leistung, wie sie sich aus verschiedenartigen Maschinenkonstruktionen und Netzverhältnissen ergeben, die Einrichtung anzupassen. Die gleiche Einrichtung dient dazu, das ganze System so einzustellen, daß entweder bei allen Belastungen auf gleiche Spannung bzw. auf gleiche Phasenverschiebung geregelt wird oder auf eine mit der Belastung mehr oder weniger steigende Spannung oder sich ändernde Phasenverschiebung. Diese Einstellung folgt im Betriebe nach den jeweiligen Betriebsverhältnissen.When the levers Hl and H2 are driven by the tachometer sleeve, the result is similar movements, which is why the special consideration can be dispensed with. The curve piece S2, as shown in Fig. 3, made possible by longitudinal displacement on the axis a number of different curves associated with the return bring to. The purpose of this is to achieve different ratios of excitation current to performance as it results from different machine constructions and network conditions result in adapting the facility. The same set up serves the whole Adjust the system in such a way that either the same voltage is applied to all loads or is regulated to the same phase shift or to one with the load more or less increasing voltage or changing phase shift. These Hiring takes place in the company according to the respective operating conditions.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for the joint control of the drive motor and generator, characterized by a special relay for generator control, its movement from the motor control movement or the tachometer sleeve movement initiated dependent and accelerated and controllable by an isodrome device (C, F) completed with a delay.

2. For the device according to claim i, an isodrome device for excitation control with oil cylinder (C) and piston (K) with adjustable oil circulation, characterized by a preloaded spring (F), which is for both directions of movement acts and its force by spring plates (TI and T2) against one of the stops (a1 or a2) supported on the spring sleeve (B) and thus on the piston (K).

3. For the device according to claim i, a feedback for excitation control, characterized by a cam (S2, Fig. i and 3) with feedback curves for different Conditions for adaptation to the characteristics of the machines and operating conditions.