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Schnellregler Es sind eine Reihe von Ausführungsformen von Schnellreglern
bekannt geworden, die durch periodisches Ein- oder Ausschalten bzw. Kurzschließen
eines Widerstandes die Spannung in einem Erregerkreise ändern. Das für diese Zwecke
erforderliche veränderliche Kontaktdauerverhältnis wurde durch das Schwingen von
mechanischen Systemen erreicht, gegebenenfalls auch durch räumliches Verlegen eines
Gegenkontaktes.
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Es hat sich nun gezeigt, daß in manchen Fällen die mechanische Trägheit
dieser Schnellregler sich störend bemerkbar macht durch auftretende Pendelungen,
idie durch sorgfältige Einstellung einer Öldämpfung etwas gemildert werden können.
Dies genügt indessen nicht für solche Fälle, in denen außerordentliche Genauigkeit
der Regelung der Tourenzahl einer Maschine erforderlich ist, beispielsweise für
Maschinensender für drahtlose Zwecke, die mit verhältnismäßig kurzer Wellenlänge
arbeiten, oder z. B. bei der Spannungs- oder Leistungsreglung rhythmisch schwankender
Aggregate, d. h. Generatoren, die von Explosionsmaschinen angetrieben werden, oder
kleine Netze, an die stark schwankende Motoren angeschlossen sind.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile vermieden und ein in allen
Fällen brauchbarer Schnellregler dadurch geschaffen, daß anstatt eines schwingenden
mechanischen Systems ein zwischen zwei festen Endlagen umklappendes und in bestimmtem
Takt fremd elektrisch gesteuertes Relais als Taktgeber für das periodische Schalten
des Schnellreglers vorgesehen ist. Die Veränderung des Kontaktdauerverhältnisses,
d. h. des Unterschiedes zwischen der öffnungsdauer und der Schließungsdauer des
von den Relais gesteuerten Kontaktes, wird bei der neuen Anordnung durch zwei Arten
einseitig wirkender Zusatzkräfte erzielt. Die erste Art der Zusatzkräfte ist abhängig
vom Indikator und verändert das Kontaktverhältnis. Die zweite Art ist entweder ebenfalls
vom Indikator abhängig, derart, daß sie sich so lange ändert, als eine Abweichung
des Indikatorstromes von der Nullage vorhanden ist oder vom Kontaktstrom des Steuerrelais.
Beide Arten können in positivem oder negativem Sinne wirken. Die Beeinflussung des
Relais durch die erste Art der Zusatzkräfte kann entweder mittelbar oder unmittelbar
erfolgen, beispielsweise durch einen vom Indikator ausgehenden Strom direkt oder
unter Zwischenschaltung von Verstärkern, Relais o. dgl. Es empfiehlt sich, zum Erzeugen
der Taktfrequenz zusätzliche Schaltmittel, beispielsweise Kondensatoren, Drosseln
und Ohmsche Widerstände, in geeigneter Kombination vorzusehen oder den Magnetisierungsstrom
hochgesättigter
Eisenkreise oder Kreise mit veränderlichen Widerständen,
wie Hochvakuumröhren oder Gasstrecken, -um Stromkurven mit ausgeprägten StrommaXima
und Stromminima zu erhalten. Hierdurch sind die Empfindlichkeiten der Anordnung
bei plötzlichen Stößen und hierdurch verursachten größeren Abweichungen vermindert,
so daß ein Überschlagen mehrerer Steuertakte, was sofort zu Pendelungen der Regelung
führt, sicher vermieden wird. Die neue Anordnung arbeitet also ohne jede Dämpfung
pendelungsfrei.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Abb. i veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Stromkurve, die das Relais beeinflußt.
In Abb.2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt.
In Abb.2 ist beispielsweise der Fall angenommen, daß der Strom des Tourenindikators
die Gitterspannung zweier Eltktronenröhren i und 2 beeinflußt. Zwischen die Anodenkreise
dieser beiden Röhren ist ein hochempfindliches Relais 3 eingeschaltet, dessen Anker
4 zwischen zwei ortsfeste Kontakte 5' und 5" angeordnet ist. Außerdem ist eine symmetrisch
aufgebaute Schaltungskombination vorgesehen, die aus Ohmschen Widerständen 6', 6",
und i i', i C, sowie Kondensatoren 7', 7", besteht. Mit diesen Schaltungskombinationen
sind die Kontakthebel eines Schalters 8', 8" verbunden. Beide Kontakthebel 8' und
8" sind in der Abbildung der Deutlichkeit halber getrennt gezeichnet. Sie arbeiten
derart zusammen mit Kontakten g', iö b:zw. g", iö', daß durch die Kontakthebe18',
8" entweder gleichzeitig eine Kontaktgabe bei g', io" oder bei g", io' stattfindet,
wenn der Schalter betätigt wird. An die Schaltungskombination ist durch Leitung
13 der positive Pol eines fremden Taktgebers, beispielsweise eines umlaufenden Kollektors
oder eines als Umschalter wirkenden elektromagnetischen Selbstunterbrechers, angeschlossen.
Die Feldwicklung der Maschine kann gegebenenfalls auch als Selbstunterbr echer verwendet
werden. Der negative Pol dieses fremden Taktgebers ist durch Leitung 14 einerseits
mit dem Kathodenkreis der Elektrodenröhre i, 2 und andererseits über einen Widerstand
12 mit den Kontakteng' g" verbunden.
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Zur Erzeugung verschiedener Gitterspannungen an den Elektronenröhren
i und 2 wird beispielsweise folgende Schaltung benutzt: In den Wechselstromkreis
der zu überwachenden Maschine oder einer auf ihre Welle aufgesetzten Hilfadynaino
15 von geringer Leistung sind zwei Spulen 16 und 17 eingeschaltet. Die Spule 17
ist mit der Induktionsspule 2o eines Schwingungskreises 2o, 21 lose gekoppelt, dessen
Kapazität durch den Kondensator 21 gebildet wird. Der Schwingungskreis ist auf die
Normalfrequenz abgestimmt und ist zweckmäßig möglichst dämpfungsfrei. Die Spule
16 bildet die Primärseite eines Abzweigübertragers, dessen Sekundärseite 18, ig
mit den Gittern der Elektronenröhren z und 2 verbunden ist. Die Mitte der Sekundärseite
ist mit der einen Seite des 1Tormalschwingungskreises 2o, 2i verbunden, während
die andere Seite des Schwingungskreises über eine Gittergegenspannungshatterie 22
an die Kathoden der Röhren angeschlossen ist. Die erwähnte Schaltung bewirkt bei
Änderung,der Tourenzahl der zu überwachenden Maschine eine Änderung der Gitterspannungen
der beiden Elektronenröhren i und 2 in entgegengesetztem Sinne.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist die folgende: Ändert sich die
Tourenzahl der zu regelnden Maschine, so wird an die beiden Röhren i und 2 eine
verschiedene Gitterspannung gelegt. Es fließt infolgedessen in ihrem gemeinsamen
Anodenkreis ein sich aus dieser Spannungsdifferenz ergebender Differenzstrom. Der
Schalter 8', 8" befinde sich beispielsweise in der Stellung g', io". Dann wird über
Leitung 13, Kondensator 7', Kontakt 8', g', Widerstand i2, Leitung 14 -der Kondensator
7' aufgeladen, und das Relais 3 hat infolge des erwähnten Differenzstromes angesprochen
und sein Anker beispielsweise den Kontakt 5' berührt. Hierdurch wird dann in bekannter
Weise ein in dem Erregerkreis der Maschine liegender Widerstand ein- oder ausgeschaltet
bzw. kurzgeschlossen. Die Erregerspannung der Maschine steigt oder fällt somit je
nachdem die Tourenzahl der Maschine sich nach unten oder nach oben über den gewünschten
Wert verändert hat. Dadurch wird aber wiederum die Tourenzahl der Maschine beeinflußt.
Wird 'nun der Schalter 8', 8" nach einer gewissen Zeit an die Kontakte io', g" umgelegt,
so wird jetzt der Kondensator 7" über Leitung 13, Kondensator 7", Kontakte 8", g",
Widerstand 12, Leitung 14 aufgeladen. Gleichzeitig entlädt sich aber der Kondensator
7' bei dieser Kontaktstellung über Widerstand 6", Relaiswicklung 3, Kontakte io',
8' und beeinflußt dadurch den Stromverlauf in der Relaisspule 3. Der Kontaktanker
des Relais wird nach einer gewissen Zeit den Kontakt 5" berühren und dadurch .den
Erregerstromkreis der Maschine in entgegengesetztem Sinne, als vorher beschrieben,
beeinflussen.
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Die Abb. i veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Stromkurve in
dem Relais 3 sowie die zweckmäßigste Einstellung der Anordnung.
Die
Kurve k stellt den Stromverlauf in der Spule 3 dar. Die Linie 7a bezeichnet- :die
Nullinie und die Linie m die sich durch Einschaltung der hochohmigen Widerstände
i i' und i i" ergebende bekannte Verschiebung der Nullinien.. Die gestrichelt gezeichneten
Linien p und q veranschaulichen das Schließen und Öffnen der Kontakte 4, 5' und
¢, 5" mit Bezug auf die eigentliche Nulllinie n bzw. auf die verschobene Nullinie
in. Die Anordnung ist derart getroffen, daß der Kontaktanker ,4 des vorzugsweise
als Drehspulenr elais ausgebildeten Relais 3 bei den in der Abb. i mit
a, b, c, d bezeichneten Punkten der Stromkurve k umklappt. Durch die in Abb.2
dargestellte Schaltungskombination wird nun in jeder Stellung des Kontaktankers
4 infolge des durch die Relaiswicklung 3 infolge Entladens der Kondensatoren 7'
oder 7" überlagerten zusätzlichen Stromes das Umklappen des Relais z. B. nach den
Punkten e, f, g, h verlegt. Der Kontaktanker 4 schließt dann die ihm zugeordneten
Kontakte 5' bzw. 5" beispielsweise während der zwischen den Punkten f und g der
Stromkurve k verstrichenen Zeit. Wie aus Abb. i ohne weiteres ersichtlich ist, ist
diese Zeit länger als die zwischen den Punkten b und c liegende Zeit.
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Statt der durch die erwähnte Schaltungskombination erzeugte Zusatzkraft
der ersten Art kann auch eine solche durch eine zweite Wicklung des Relais
3, die magnetisch vollkommen getrennt sein kann, hervorgerufen werden. Wesentlich
ist, daß die Stromkurve k die ausgeprägten Spitzen (Abb. i) besitzt, um ein Pendeln
des Kontaktankers 4 auf jeden Fall zu vermeiden, wie oben näher erläutert ist. Hingegen
sind die Knicke .-
der Stromkurve gegebenenfalls noch durch Einfügung weiterer
Schaltelemente, beispielsweise eisenhaltiger Drosseln o.,dgl., in -die Schaltung
nach Abb.2 vermeidbar.
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Im allgemeinen Wird in der Praxis der Fall, daß die einseitig wirkenden
Zusatzkräfte der zweiten Art das empfindliche Relais 3 direkt beeinflussen, günstiger
sein. Der der zusätzlichen Wicklung der Relaisspule 3 zugeführte Strom, dessen Größe
an sich konstant, aber z. B. abhängig vom Indikatorstrom ist, erzeugt dann eine
dritte Kraft, die den Kontaktanker 4 beeinflußt. Arbeitet der Regler bei Leerlauf
der Maschine tun die Nullage, so hat .diese Kraft eine bestimmte Größe, die im wesentlichen
konstant bleibt. Wird nun die Maschine belastet, so wird sich im ersten Augenblick
der Indikator auf eine etwas veränderte Drehzahl einstellen. Dadurch wird dann aber
infolge .der Abhängigkeit des Stromes der dritten Wicklung des Drehspulenrelais
von dem Indikatorstrom auch .der Strom dieser dritten Wicklung geändert, und zwar
so lange, bis der In.dikatorstrom wieder seinen Nullwert erreicht hat, d. h. die
dritte Wicklung erzeugt die für das Taktverhältnis der Kontaktgäbe zwischen den
Elementen 4. und 5' bzw. 5" notwendige jeweils einseitig wirkende Richtkraft. Die
Aalordnung läßt sich derart abgleichen, daß_ der Indikator nach einem kurzen einseitigen
Ausschlag ohne jede Pendelung in seine Nulllage zurückkehrt. Durch Zwischenschalten
von Elementen, z. B. Widerständen, kann eine elektrische oder gegebenenfalls auch
thermische oder mechanische Zeitkonstante in den Stromkreis der dritten Wicklung
des Relais 3 eingeführt werden. Durch die erwähnten Elemente wird dann der Strom
in dieser Wicklung unabhängig von den kleinen Regulierstößen des Tourenindikators
eingestellt, in denen nur der Integralwert des Stromes eine längere Zeit für die
Beeinflussung des Kontakthebels maßgebend ist.
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Wesentlich an ,der neuen Anordnung ist die überaus einfache Ausführung,
die, wie erwähnt, aus einem einzigen Drehspulenrelais mit mehreren Wicklungen =bestehen
kann. Da der Kontakthebel dieses Relais, der von eindeutig bestimmten Stromimpulsen
gesteuert wird, nur eine verschwindend kleine, träge Masse besitzt, so ist es auch
leicht möglich, die bei der Bewegung dieses Relaisankers auftretende Reibung auf
einen sehr geringen Wert herabzudrücken. Außerdem besteht die Möglichkeit, alle
in der neuen Anordnung nötigen Schaltvorgänge durch elektrische oder elektromagnetische
Kräfte zu bewirken.