DE504472C - Verfahren und Einrichtung zur selbsttaetigen Geschwindigkeitsreglung von Kraftmaschinen, insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern, an deren Verteilungsnetz elektrische Uhren angeschlossen sind - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur selbsttaetigen Geschwindigkeitsreglung von Kraftmaschinen, insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern, an deren Verteilungsnetz elektrische Uhren angeschlossen sind

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DE504472C DEA48609D DEA0048609D DE504472C DE 504472 C DE504472 C DE 504472C DE A48609 D DEA48609 D DE A48609D DE A0048609 D DEA0048609 D DE A0048609D DE 504472 C DE504472 C DE 504472C
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    • G04HOROLOGY
    • G04CELECTROMECHANICAL CLOCKS OR WATCHES
    • G04C15/00Clocks driven by synchronous motors
    • G04C15/0063Synchronous clock systems, e.g. provided with radiolink or using transmission of alternating current via existing power distribution lines
    • G04C15/0081Automatic stabilisation of net frequency with regard to time, e.g. by comparing one of the clocks with an independent clock, means being provided for automatic compensation of disturbances

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Description

  • Verfahren und Einrichtung zur selbsttätigen Geschwindigkeitsreglung von Kraftmaschinen, insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern, an deren Verteilungsnetz elektrische Uhren angeschlossen sind Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Geschwindigkeitsregelung von Kraftmaschinen, die insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern dienen. Die Einhaltung einer bestimmten Drehzahl bei Wechselstromerzeugern ist besonders dann wichtig, wenn an das .gespeiste Wechselstromnetz elektrische Uhren mit Synchronmotorantrieb angeschlossen sind. Es ist bekannt, die Drehzahl von Elektromotoren mittels einer elektromagnetischen Bremsvorrichtung zu regeln, die in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit und den Schwingungen einer Normalpendeluhr beeinflußt wird. Die Normalpendeluhr bewegt hierbei mittels ;einer besonderen Vorrichtung einen Kontakthebel, der mit einer von dem zu regelnden Motor angetriebenen Kontaktscheibe zusammenarbeitet und mehr oder weniger Windungen des Bremsmagneten einschaltet. Mittels einer derartigen Einrichtung kann nur eine verhältnismäßig träge und ungenaue Regelung erzielt werden, da die mechanische Reibung zwischen Kontakthebel und den Kontakten der Kontaktscheibe sowie zwischen Bremsklotz und Bremsscheibe Änderungen unterworfen ist und außerdem die elektrische und mechanische Trägheit des Systems die Regelgenauigkeit stark beeinträchtigt. Es ist auch bekannt, die Frequenz von Wechselstromnetzen dadurch zu regeln, daß :eine Normaluhr und eine an das zu regelnde Netz angeschlossene Synchronuhr auf ein Differentialgetriebe arbeiten, das bei Abweichungen der Netzfrequenz Relais betätigt, die eine Änderung der Erregung des Antriebsmotors veranlassen. Auch hier wirkt die mechanische Trägheit und die Reibung des Differentialgetriebes ungünstig auf die Regelgenauigkeit ein. Es kann auch vorkommen, daß der Gang der Hauptuhr bei zu starker Reibung des Differentialgetriebes gestört wird.
  • Bei dem neuen Regelverfahren -finden keinerlei von der Hauptuhr angetriebene mnechanische Vergleichsvorrichtungen, wie Differentiale o. dgl., Verwendung, vielmehr wird die Hauptuhr von jeder Arbeit entlastet, so daß ihr Gang selbst keine Beeinträchtigung erfährt. Es ist auf diese Weise eine bisher nicht erreichte Regelgenauigkeit bis zu Bruchteilen von Sekunden möglich.
  • Nach dem neuen Verfahren wird die selbsttätige Geschwindigkeitsregelung der Kraftmaschinen dadurch erreicht, daß Fenster, Blenden o. dgl. photoelektrischer Zellen in Abhängigkeit von der zu regelnden und von der Vergleichsgeschwindigkeit bewegt werden und die Zellen bei Belichtung Relais betätigen, die in an sich bekannter Weise eine Geschwindigkeitsänderung der zu regelnden Bewegungen in dem Sinne bewirken, daß wieder Übereinstimmung mit der Vergleichsbewegung herbeigeführt wird. Die hier zur Anwendung gelangenden photoelektrischen Zellen dienen als reibungslose Relais: und wirken auf die -Normaluhr in keiner Weise ungünstig ein. Die von den photoelektrischen Zellen ausgehenden Stromimpulse werden zweckmäßig verstärkt und den eigentlichen Regeleinrichtungen zugeführt.
  • Ausführungsbeispiele der neuen Regelung sind in den Zeichnungen veranschaulicht, und zwar zeigt Abb. i eine Anordnung zur Regelung der Geschwindigkeit eines Elektromotors in Ab- hängigkeit von einer Pendeluhr, Abb. 2 und 3 Einzelheiten hierzu.
  • Abb.4 zeigt die Regelung der Frequenz eines Wechselstromnetzes bzw. von Nebenuhren durch eine Hauptuhr.
  • Gemäß Abb. i ist am unteren Ende des Pendels io eine Platte i i mit länglichen Spalten 12, 13 vorgesehen. Die Platte selbst ist zweckmäßig so breit gehalten, daß 'beim Ausschwingen des Pendels ihre Enden nie über den Schwingungsmittelpunkt hinausgehen. Hinter dem Pendel ist ein fester Schirm 16 mit runden Fenstern 14, 15 angeordnet, mit denen die Spalten i2, 13 beim Durchgang des Pendels durch die Ruhelage zur Deckung kommen. Zwischen dem festen Schirm 16 und der schwingenden Platte i i mit den Spalten 12, 13 ist eine rotierende Blendenscheibe 17 angeordnet, deren Welle 18 über ein Getriebe 19 vom Motor 2o angetrieben wird. Die rotierende Blendenscheibe 17 besitzt zwei ringsektorförmige Schlitze 12', 13', die sich jeder über etwa i8o° erstrecken, aber auf verschiedenen Seiten der Scheibe 17 liegen. Sie haben auch verschiedenen Radius, so daß der Schlitz i2' mit dem Spalt 12 und dem Fenster 14, der Schlitz 13' mit dem Spalt 13 und dem Fenster 15 zur Deckung kommen können, wie Abb.2 und 3 zeigen.
  • Der Motor 20 ist ein Gleichstrommotor; seine Feldwicklung 21 ist an eine durch die Batterie 22 veranschaulichte Gleichstromquelle angeschlossen. Der Ankerstromkreis des Motors 2o ist mit einem veränderlichen Widerstand 23 gekreuzt, der selbst mit der Gleichstromquelle 22 gekreuzt ist. Der Teil 23' des veränderlichen Widerstandes, an den die Leitung 24 des Motors-,angeschlossen ist, kann von Hand aus geregelt werden. Die Leitung 25 des Ankerkreises führt dagegen zu dem automatisch geregelten Teil des Rheostaten, der in Abhängigkeit von den Gesch"vindigkeitsabweichungen des Motors vom Pendel sich selbst einstellt. Er besitzt feste Kontakte 26, die mit verschiedenen Punkten des Widerstandes 23 verbunden sind, ein drehbares Sperrad 27, das mit dem Rheostatarm 28 verbunden ist und auf das Schaltklinken 29 und 30 in entgegengesetztem Sinne wirken können. Die Schaltklinken werden von magnetischen Relais 31 und 32 bewegt. Das Relais 31 ist an eine Batterie 33 über eine Verstärkerröhre 34 angeschlossen, die von der photoelektrischen Zelle 35 gesteuert wird. Zweckmäßig wird eine Hochvakuum-Entladungsröhre, gegebenenfalls mit mehreren Gittern, verwandt. Ihre Kathode wird von der Batterie 36 geheizt und ist an einem geeigneten Punkt der Anodenbatterie 33 angeschlossen. Die Anodenplatte 37 ist mit dem Relais 31 verbunden, während das Gitter 38 über einen Widerstand 39 an die Batterie 33 angeschlossen ist. Der Widerstand 39 ist über eine Batterie 49 auch mit der .photoelektrischen Zelle 35 verbunden, so daß das Potential des Gitters 38 erhöht wird, wenn die photoelektrische Zelle 35 von einer Lichtquelle, z. B. einer Lampe 41, belichtet wird. Dann kann Strom von der Batterie 33 zu Anodenplatte 37 fließen und das Relais 31 betätigen. Bei unbelichteter photoelektrischer Zelle hat das Gitter 38 eine starke negative Ladung, so daß kein Strom zur Anodenplatte und dem Relais 31 fließen kann. Das Relais 32 wird in ähnlicher Weise durch eine Verstärkerröhre 42 und eine photoelektrische Zelle 43 gesteuert, wenn Lichtstrahlen durch das Fenster 15 des Schirmes 16 dringen können.
  • Die beschriebene Einrichtung wirkt in der folgenden Weise: Die photoelektrischen Zellen sind selbstverständlich derart in einem Gehäuse eingeschlossen, daß sie nur durch die Fenster 14, 15 Schlitze 12', 1 ;' und Spalte 12, 13 Licht erhalten können. Die Fenster 14, 15 sind normalerweise durch die Platte i i des Pendels oder durch die rotierende Blendenscheibe 17 oder durch beide verschlossen. Wie in Abb.2 dargestellt, liegen dann die Schlitze 12', 13' der rotierenden Blendenscheibe nicht in einer Linie mit den beim Durchgang durch die Ruhelage vor die Fensteröffnung 14, 15 gelangenden Spalten 12, 13. Wenn das Pendel io beispielsweise eine Schwingung pro Sekunde ausführt, muß die Übersetzung zwischen dem Motor 2o und der rotierenden Blendenscheibe 17 so gewählt werden, daß die Blendenscheibe ebenfalls eine Umdrehung pro Sekunde vollführt. Dieser richtige Gang des Motors kann durch den von Hand aus einstellbaren Widerstand 23' eingeregelt werden.
  • Wenn im Betrieb die Geschwindigkeit des -Motors auch nur wenig sinkt, bleibt die im Sinne der gezeichneten Pfeile rotierende Blendenscheibe zurück, und beim Durchgang des Pendels durch die Ruhelage kommt das Ende des Schlitzes 12' noch in eine Linie mit dem festen Fenster 14. und dem Spalt 12 dies Pendels zu liegen. Dann können für einen Augenblick Strahlen der Lichtquelle 41 auf die photoelektrische Zelle 35 fallen und Stromimpulse durch die Entladungsröhre 34 zum Relais 3 i veranlassen. Die Klinke 29 wird dann die Sperrscheibe 27 und den Rhe:ostatarm 28 absatzweise bewegen, wobei Widerstandseinheiten des Rheostaten 23 abgeschaltet werden. Die Geschwindigkeit des Motors 2o wird dadurch erhöht. Dieses Spiel wiederholt sich bei jedem Durchgang des Pendels durch die Ruhelage, d. h. also, jede Sekunde, so oft, bis wieder Gleichgang des Motors mit dem Pendel eintritt und beim Durchgang des Pendels durch die Ruhelage die relativen Lagen zwischen Pendel, BLendenscheibe und Fenster auftreten, wie sie in Abb. 2 dargestellt sind. Wenn durch die beschriebene Regelung die Motorgeschwindigkeit über das normale Maß gesteigert werden sollte, so kommt der Schlitz 13' der rotierenden Blendenscheihe während des Durchgangs des Pendels durch die Ruhelage zwischen den Spalt 13 und das Fenster 15 zu liegen und gestattet den Durchgang der Lichtstrahlen zur photoelektrischen Zelle 43, wodurch ein Stromimpuls von der Entladungsröhre 42 zum Relais 32 ausgelöst wird, was ein Wiedereinschalten von Widerstandselementen des Rheostaten 23 und eine Verringerung der Motorgeschwindigkeit zur Folge .hat.
  • In dieser Weise werden entsprechend den geringsten Geschwändigkeitsschwankungen des Motors Regelbewegungen ausgelöst, so daß im Mittel ein genauer Gleichgang des Motors mit der Hauptuhr gewährleistet ist. Versuche haben ergeben, daß sich mit dieser Einrichtung Genauigkeiten bis zu 1/1o Sekunde erreichen lassen, wobei der Gang der Hauptuhr an sich durch die Regelung nicht im geringsten beeinfiußt wird. Selbstverständlich kann statt einer Hauptuhr oder eines Pendels für die Vergleichsbewegung auch irgendein anderes Organ maßgebend sein.
  • In Abb. 4. ist die Anwendung der Erfindung zur Frequenzregelung eines Wechselstromnetzes dargestellt, an das Nebenuhren angeschlossen sind. Die Hauptuhr 45, die photoelektrischen Zellen und Relais stimmen mit den früher beschriebenen Einrichtungen überein und haben die gleiche Bezeichnung wie in Abb. i ; doch wird im Gegensatz zu dem früher beschriebenen Beispiel nicht der Ankerstromkreis des Gleichstrommotors 2o, sondern dessen Feld geregelt. Dann muß auch die Einrichtung -so getroffen werden, daß der Widerstand 23 verkleinert wird, wenn die Geschwindigkeit des Motors gesteigert werden muß und umgekehrt. Der Motor 20 treibt eine Synchronmaschine 46, die ein Wechselstromnetz 47 und die daran geschlossenen Nebenuhren 49 mit Strom versorgt. Statt einer mechanischen Verbindung zwischen dem zu regelnden Motor 20 und der rotierenden Blendenscheibe 17 (wie in Abb. i), ist im vorliegenden Fall eine elektrische Verbindung vorgesehen. Die Blendenscheibe wird von einem durch das Wechselstromnetz 47 gespeisten Synchronmotor 48 angetrieben. Sie läuft dann gleichfalls mit einer Tourenzahl, die in einem festen Verhältnis zur Geschwindigkeit des Motors 20 steht. Die Nebenuhren 49 werden ebenso wie der Motor 48 in Übereinstimmung mit der Hauptuhr 45 geregelt, wie früher beschrieben.
  • Es hat sich gezeigt, daß die verschiedenen Teile der für die erfindungsgemäße Regelung vorgesehenen Einrichtung sehr lange Lebensdauer haben und ohne Auswechselung einen ungestörten Betrieb gewährleisten. Nur die Kathodenfäden können durch Abbrennen zu Störungen führen. Damit dies rechtzeitig bemerkt wird, kann zweckmäßig in den Heizkreis der Kathodenfäden ein Relais 5o geschaltet werden, wie Abb. 4 zeigt. Dieses Relais ist so abgestimmt, daß der normale Heizstrom, der für beide Röhren von der Batterie 36 geliefert wird, imstande ist, den Schalthebel 51 vom Kontakt 52 entfernt zu halten. Wenn aber einer der beiden Kathodenfäden abbrennt, dann sinkt die Stärke des Stromes in der Relaisspule 5o so weit, daß die Feder 53 den Schalthebel 51 zur Berührung mit dem Kontakt 52 bringen kann, wodurch die Alarmglocke 54 betätigt wird. Die schadhafte Entladungsröhre kann dann ausgewechselt werden, ohne daß der Motorgenerator abgestellt zu werden braucht, da während der kurzen Zeit der Auswechselung keine erhebliche Abweichung von der normalen Frequenz zu befürchten ist. Wenn sich doch ergeben sollte, daß während der Auswechselung und Untätigkeit der Regelung die Nebenuhren von der Hauptuhr abgewichen sind, so kann mit Hilfe des von Hand verstellbaren Widerstandes 23' der Fehler leicht korrigiert werden, worauf wieder die selbsttätige Regelung zur Wirkung kommt.
  • Die Regelung nach der Erfindung kann selbstverständlich nicht nur, wie dargestellt, auf einen elektrischen Motor 2o Anwendung finden, sondern sie ist auch für jede andere Kraftmaschine geeignet. Es kann z. B. auf diese Weise die Zuführung -des Arbeitsmittels zur Kraftmaschine gesteuert werden, um deren Geschwindigkeit gleichmäßig oder in Ablvängigkeil von einer anderen Bewegung zu halten.
  • Selbstverständlich braucht auch die Vergleichsbewegung keine gleichbleibende Geschwindigkeit zu haben, sondern sie kann mit beliebig sich ,ändernder Geschwindigkeit erfolgen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur selbsttätigen Geschwindigkeitsregelung von Kraftmaschinen, insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern, an deren Verteilungsnetz elektrische Uhren angeschlossen sind unter Benutzung eines Vergleichsuhrwerkes, dadurch gekennzeichnet, daß Fenster Blenden o. dgl. photoelektrischer Zellen in Abhängigkeit von der zu regelnden und von der Vergleichsgeschwindigkeit bewegtwerden und die Zellen bei Belichtung Relais betätigen, die in an sich bekannter Weise eine Geschwindigkeitsänderung der zu regelnden Bewegungen in dem Sinne bewirken, daß wieder Übereinstimmung mit der Vergleichsbewegung herbeigeführt wird. z. Einrichtung zur Geschwindigkeitsregelung nach Anspruch i, dadurch .gekennzeichnet, daß zwei photoelektrische Zellen (35, 43) mit zwei zugehörigen Blendenpaaren (12, 12'. 13, 13') und Relais (34 32) vorgesehen sind, von denen die eine die Erhöhung und die andere die Herabsetzung der zu regelnden Geschwindigkeit bewirkt. 3. Einrichtung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß an einem mit dem Pendel (io) der Hauptuhr verbundenen Schirm (i i) zwei übereinander befindliche Spalte (12, 13) und an einer dahinterliegenden, synchron mit den Ne- benuhren umlaufenden Scheibe (17) zwei ring-sektorförmige Schlitze (1a', 13') vorgesehen sind, die gemeinsam eine reibungslose Abblendevorrichtung für die photoelektrischen Zellen (35, 43) bilden.
DEA48609D 1925-08-26 1926-08-27 Verfahren und Einrichtung zur selbsttaetigen Geschwindigkeitsreglung von Kraftmaschinen, insbesondere zum Antrieb von Wechselstromerzeugern, an deren Verteilungsnetz elektrische Uhren angeschlossen sind Expired DE504472C (de)

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