DE552997C

DE552997C - Control device for power machines

Info

Publication number: DE552997C
Application number: DES93895D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1929-09-13
Filing date: 1929-09-13
Publication date: 1932-06-20

Description

Regeleinrichtung für Kraftmaschinen Es wird vielfach verlangt, Kraftmaschinen auf einen gewünschten Verlauf einer Betriebsgröße zu regeln. Diese Aufgabe tritt zur Zeit besonders bei der Verteilung elektrischen Stromes auf. Man ist nämlich bestrebt, zu mindesten einen Teil der auftretenden Spitzenlast durch Erhöhung der Grundlast zu decken, so daß ein oder mehrere Grundlastmaschinen nicht auf eine über vierundzwanzig Stunden gleichbleibende Leistung geregelt werden, diese Leistung vielmehr zu Zeiten erhöhten Strombedarfs heraufgesetzt und zu Zeiten geringeren Strombedarfs heruntergesetzt wird. Diese Maßnahme bezieht sich nicht auf einzelne Maschinen oder Maschinengruppen eines Werkes, sondern vor allem auch auf das Zusammenarbeiten mehrerer Werke auf ein gemeinsames Netz. Deshalb sehen die noch auf Jahre hinaus laufenden Stromlieferungsverträge sprunghafte Änderungen der an das Netz zu liefernden Leistung vor. Um diesen Verträgen zu genügen, hat man vorgeschlagen, die Betriebsgröße, d. h. im oben angeführten Falle die Leistung zu regeln durch eine Mehrzahl von Fühlorganen, deren jedes nur einen Summanden der Betriebsgröße steuert. Diese Fühlorgane werden betätigt von einem zweckmäßig innerhalb 2q. Stunden einmal umlaufenden Glied, das mit einer der Zahl der F ühlorgane entsprechenden Anzahl von Steuernocken oder Kurven versehen ist.Control Device for Power Machines Power machines are often requested to regulate a desired course of a company size. This task occurs at the moment especially in the distribution of electricity. Because you are strives to at least part of the occurring peak load by increasing the Cover base load so that one or more base load machines do not have to over Twenty-four hours of constant power are regulated, this power rather, it is increased at times of increased electricity demand and lower at times Electricity demand is reduced. This measure does not apply to individuals Machines or machine groups of a plant, but above all on cooperation several plants on a common network. That is why they are still looking forward to years current electricity supply contracts sudden changes to the ones to be supplied to the grid Performance before. In order to comply with these contracts, it has been proposed to increase the size of the establishment, d. H. in the above-mentioned case to regulate the performance by a plurality of sensing organs, each of which controls only one summand of the farm size. These sense organs become actuated by an expedient within 2q. Hours once revolving link, that with a number of control cams or curves corresponding to the number of sensor elements is provided.

Bei dem Übergang auf eine andere Betriebsgröße müssen durch die oben beschriebene Vorrichtung vielfach mehrere Fühlorgane gleichzeitig betätigt werden, insbesondere wenn man, was mit Rücksicht auf die geringe erforderliche Zahl von Fühlorganen vorteilhaft ist, die Summanden nach Potenzen von zwei staffelt. Derart gestaffelte Summanden würden also den Werten i, 2, q., 8, 16, 32 usw. entsprechen. Beim Übergang von dem Wert 35 (zusammengesetzt aus den Summanden 32, 2, i) z. B. auf den Wert 30 (zusammengesetzt aus den Summanden 16, 8, 2) ist es erforderlich, gleichzeitig fünf Fühlorgane zu betätigen, nämlich die Werte 32 und i abzuschalten und die Werte 16, 8 und .4 zuzuschalten. Bei der langsamen Drehgeschwindigkeit des in 24 Stunden nur einmal umlaufenden Gliedes bedarf es einer sehr genauen Herstellung der Nocken und Fühlorgane, um die gleichzeitige Betätigung aller Fühlorgane wenigstens annähernd zu erreichen.When transitioning to another size of company, you must go through the above described device often several sensing organs are operated simultaneously, especially if you have what to do with the low number of required Feeler organs are advantageous, the summands are graded according to powers of two. Like that staggered summands would correspond to the values i, 2, q., 8, 16, 32 etc. At the transition from the value 35 (composed of the summands 32, 2, i) z. B. to the value 30 (composed of the summands 16, 8, 2) it is necessary, to operate five sensory organs at the same time, namely to switch off the values 32 and i and switch on the values 16, 8 and .4. At the slow rotation speed of the A link that revolves only once in 24 hours requires very precise manufacture the cams and sensing organs to enable the simultaneous actuation of all sensing organs at least approximately to achieve.

Diese Schwierigkeit wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß ein Sperrorgan vorgesehen wird, bei dessen Auslösung erst sich eine Verstellung der Fühlorgane auf den Wert der Betriebsgröße auswirken kann. Solange also das Sperrorgan sich in seiner Sperrstellung befindet, können irgendwelche Verstellungen der Fühlorgane keine Änderung des einmal eingestellten Wertes der Betriebsgröße herbeiführen. Dadurch wird man unabhängig von der genauen Herstellung der Teile und gewinnt noch folgenden Vorteil. Solange die Einwirkung der Fühlorgane gesperrt ist, ist die Stellung der Fühlorgane belanglos; sie wird maßgebend nur in dem Zeitpunkt einer gewünschten Änderung. Infolgedessen braucht man nur diejenigen Teile der Nocken auszubilden, welche im Zeitpunkt einer Änderung unter den Fühlorganen sich befinden. Die Herstellung des die Nocken tragenden Gliedes wird also einfacher. Schließlich kann man noch das die Nocken tragende Glied auch während des Betriebes auswechseln, da ja die bei der Auswechselung direktionslos werdenden Fühlorgane auf den Betriebszustand nicht einwirken können.This problem is solved according to the invention in that a locking element is provided, when it is triggered there is only an adjustment the sensing organs can affect the value of the company size. So long as the locking device is in its locked position, any adjustments of the sensing organs do not bring about a change of the once set value of the company size. Through this one becomes independent of the exact manufacture of the parts and gains the following Advantage. As long as the action of the sensing organs is blocked, the position is the Sensory organs irrelevant; it becomes authoritative only at the time of a desired one Modification. As a result, you only need those Parts of the cams to train, which are located under the sensing organs at the time of a change. The manufacture of the member carrying the cams is therefore easier. In the end the link carrying the cams can still be replaced during operation, since the sensing organs, which become directionless during replacement, have an effect on the operating state cannot act.

Ein Äusführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Einwirkung der Fühlorgane auf die Regelung einer Kraftmaschine mit elektrischen Hilfsmitteln :lurchgeführt. Zur Regelung dient der Vergleich zweier Geschwindigkeiten. Die Geschwindigkeiten entsprechen der Häufigkeit von zwei Impulsfolgen, deren eine entsprechend dem Istwert der zu regelnden Betriebsgröße von einem geeigneten Meßinstrument erzeugt wird, während die andere dem Sollwert der zu regelnden Betriebsgröße entspricht und durch eine besondere Vorrichtung hervorgebracht wird. Mit i bis 5 sind Fühlkontakte bezeichnet, die, wie aus der Abb. i und 2 hervorgeht, mit Isoliernasen 6 auf einer in 24 Stunden einmal in Richtung des eingezeichneten Pfeiles um ihre Achse sich drehenden Platte 7 aufliegen. Die Platte mag aus dünnem Blech bestehen, so daß zur Steuerung der Fühlkontakte erforderliche Erhöhungen 8, g, i o, i i durch Eindrücken leicht hergestellt werden können. Zur Steuerung des Kontaktes 5 dienen am Rande der Platte durch Einschnitte erzeugte und hochgebogene Ecken 12. 13 bis 16 sind Kipprelais und 17 ist ein Kollektor. Die Lamellen dieses Kollektors sind in Gruppen unterteilt, deren Lamellenzahlen nach Potenzen von 2 gestaffelt sind. Die Lamellen der einzelnen Gruppen sind auf den Umfang so verteilt, däß bei der Kombination beliebiger Gruppen die Abstände zwischen den einzelnen zu diesen Gruppen gehörenden Lamellen möglichst gleich groß sind. Der Kollektor 17 wird von einem mit konstanter Geschwindigkeit umlaufenden Motor 18 angetrieben. ig ist ein Relais, dessen Stromkreis über den Kollektor 17 geführt ist und 2o der 7-Ankertrieb eines Nebenuhrwerkes, das von dem Relais ig gesteuert wird. Die bisher beschriebenen Vorrichtungen «erden von einer Stromquelle 2i gespeist.An embodiment of the invention is shown in the drawing. In this exemplary embodiment, the action of the sensing elements on the regulation of an engine is carried out with electrical aids. The comparison of two speeds is used for regulation. The speeds correspond to the frequency of two pulse trains, one of which is generated by a suitable measuring instrument according to the actual value of the operating variable to be controlled, while the other corresponds to the setpoint value of the operating variable to be controlled and is produced by a special device. Sense contacts are designated by i to 5, which, as can be seen from FIGS. The plate may consist of thin sheet metal, so that the bumps 8, g, io, ii required to control the sensing contacts can easily be produced by pressing them in. To control the contact 5 on the edge of the plate produced by incisions and bent up corners 12. 13 to 16 are toggle relays and 17 is a collector. The lamellae of this collector are divided into groups, the number of which are graded according to powers of 2. The slats of each group are distributed on the periphery so däß in the combination of any of the distances between the individual groups belonging to these groups lamellae are equal as possible. The collector 17 is driven by a motor 18 rotating at constant speed. ig is a relay whose circuit is routed through the collector 17 and 2o the 7-armature drive of a slave clockwork, which is controlled by the relay ig. The devices described so far are fed by a current source 2i.

Mit 23 und 24 sind zwei Fernleitungen bezeichnet. Über diese Fernleitungen fließen von der Meßstelle der Betriebsgröße dem Relais 25 Stromimpulse zu, deren Häufigkeit dem augenblicklichen Wert der Betriebsgröße entspricht. Durch Umlegen der Kontakte 26 wird bei der Betätigung des Relais 25 eine Batterie 27 abwechselnd in umgekehrter Richtung an die Wicklung eines Z-Ankernebenuhrtriebes 28 gelegt, so daß dieser Nebenuhrtrieb mit einer Geschwindigkeit schrittweise rotiert, welche der Häufigkeit der dem Relais 25 zufließenden Impulse entspricht. Über einen Schneckentrieb 29 treibt der Z-Anker des Nebenuhrtriebes 28 einen Arm 3o an, der an seinem Ende einen Doppelkontakt 3 i trägt. Der Kontakt 31 ist mit einem Schleifring 32 elektrisch leitend verbunden. Mit dem Kontakt 3 i wirken zusammen zwei Kontakte 35 und 36, die an einem Arm 34 befestigt sind. Dieser Arm wird über einen Schneckentrieb 33 von dem Z-Anker des Nebenuhrtriebes 20 angetrieben. Die Kontakte 35 und .36 sind über zwei Schleifringe 37 und 38 an die Pole einer Batterie 39 angeschlossen. Unmittelbar an den Polen der Batterie 39 liegt außerdem das Feld eines Nebenschlußmotors 4o, dessen Anker zwischen die Mitte der Batterie 39 und den Schleifring 32 geschaltet ist. Der Motor 4o verstellt über einen Schneckentrieb 4i ein Ventil 42.With 23 and 24 two trunk lines are designated. Via these long-distance lines, current pulses flow to the relay 25 from the measuring point of the farm variable, the frequency of which corresponds to the current value of the farm variable. By moving the contacts 26 when the relay 25 is actuated, a battery 27 is alternately placed in the opposite direction on the winding of a Z-armature auxiliary clock drive 28, so that this auxiliary clock drive rotates gradually at a speed which corresponds to the frequency of the pulses flowing to the relay 25. Via a worm drive 29, the Z armature of the slave clock drive 28 drives an arm 3o which has a double contact 3i at its end. The contact 31 is connected to a slip ring 32 in an electrically conductive manner. Two contacts 35 and 36, which are fastened to an arm 34, cooperate with the contact 3 i. This arm is driven by the Z armature of the slave clock drive 20 via a worm drive 33. The contacts 35 and 36 are connected to the poles of a battery 39 via two slip rings 37 and 38. In addition, the field of a shunt motor 40, whose armature is connected between the center of the battery 39 and the slip ring 32, is located directly at the poles of the battery 39. The motor 4o adjusts a valve 42 via a worm drive 4i.

Die oben beschriebene Anordnung wirkt wie folgt: Der Istwert der zu regelnden Betriebsgröße wird an beliebiger Stelle gemessen. Mit einer Seinem Momentanwert entsprechenden Häufigkeit wird das Relais 25 erregt und dadurch mit Hilfe des Nebenuhrtriebes 28 der firm 30 mit einer dem Istwert der Betriebsgröße entsprechenden * Geschwindigkeit gedreht. Der Arm 34 wird, wie unten näher erörtert, mit einer dem Sollwert der Betriebsgröße entsprechenden Geschwindigkeit durch den Nebenuhrtrieb 2o angetrieben. Unterschiede zwischen dem Ist- und Sollwert der zu regelnden Größe haben Geschwindigkeitsunterschiede der Arme 30 und 34 zur Folge und veranlassen dadurch eine Berührung zwischen den Kontakten 31 und 35 oder 36. Über diese Kontakte wird der Motor 40 in solcher Drehrichtung in Betrieb gesetzt, daß über das Ventil 42 der Kraftmaschine sinngemäß mehr oder weniger Energie zugeführt und dadurch der Istwert dem Sollwert wieder angenähert wird.The arrangement described above works as follows: The actual value of the operating variable to be controlled is measured at any point. The relay 25 is energized with a frequency corresponding to its instantaneous value and thereby rotated with the aid of the slave clock drive 28 of the firm 30 at a speed corresponding to the actual value of the operating variable. As discussed in more detail below, the arm 34 is driven by the slave clock drive 2o at a speed corresponding to the setpoint value of the operating variable. Differences between the actual and nominal value of the variable to be controlled result in differences in speed of the arms 30 and 34 and thereby cause contact between the contacts 31 and 35 or 36 the valve 42 of the engine is supplied with more or less energy and, as a result, the actual value is again approximated to the setpoint value.

Die Geschwindigkeit des Nebenuhrtriebes 2o kann beliebig eingestellt werden durch Änderung der an Spannung liegenden Lamellenzahl des Kollektors 17. Der Kollektor 17 dreht sich nämlich mit konstanter Geschwindigkeit, so daß die Häufigkeit der von ihm durch das Relais ig geschickten Impulse der Anzahl der an Spannung liegenden Lamellen entspricht. Dieser Lamellenzahl entspricht somit auch die Drehgeschwindigkeit des Nebenuhrtriebes 20 und damit auch diejenige des Armes 34.The speed of the slave clock drive 2o can be set as desired are changed by changing the number of lamellae on the collector 17 that are under voltage. Namely, the collector 17 rotates at a constant speed, so that the frequency the number of pulses that it has sent through the relay ig for the number of voltages Lamellas. This number of slats thus also corresponds to the speed of rotation of the slave clock drive 20 and thus also that of the arm 34.

In den Abb. i und 2 ist eine Betriebsspanne herausgegriffen, währendder dreizehn Lamellen des Kollektors 17 an der Stromquelle 2i liegen, und zwar ist eine Gruppe von acht Kollektorlamellen über das Relais 13, eine Gruppe von vier Kollektorlamellen über das Relais 14 und eine einzelne Kollektorlamelle über das Relais 16 an den Pluspol der Stromquelle 2 1 gelegt. Dieser Zustand ist dadurch hervorgerufen worden, daß der in der Abb. 2 rechts auf der Platte 7 sichtbare Nocken 9 und die Nase r2 unter den Kontakten i bis 5 vorbeiwanderten. Während dieser Bewegung wurde nämlich durch den Nocken 9 zunächst die mittlere Feder des Kontaktsatzes 3 angehoben, so daß der untere Kontakt des Kontaktsatzes 3 geöffnet und der obere Kontakt geschlossen wurde. Bald danach wurde durch die Nase 12 vorübergehend der Kontakt 5 geschlossen, so daß eine Spule aller Kipprelais 13 bis 16 an die Batterie 21 angeschlossen wurde. Dadurch wurden die Anker der Relais 13, 14 und 16 nach links und der Anker des Relais 15 nach rechts umgelegt, falls diese Ankerstellung ohnedies nicht schon vorhanden war. Eine Zeitlang nachdem der Kontakt 5 wieder geöffnet war, glitt auch die Nase 6 des Kontaktes 3 von dem voriiberwandernden Nocken 9 wieder ab, so daß alle Kontakte die in der Abb. i gezeigte Stellung wieder einnehmen konnten. Es sei nun angenommen, daß etwa i2 Stunden später die Maschine eine Zeitlang leer laufen soll. Zu diesem Zweck sind auf der linken Seite der in der Abb. 2 gezeigten Platte die Nocken 8 bis i i angebracht und etwa in ihrer Mitte am Rande der Platte die Nase 12 ausgebogen. Sobald jetzt die Platte 7 bei ihrer Drehung in Richtung des eingezeichneten Pfeiles annähernd einen Winkel von i8o° zurückgelegt hat, werden zunächst von den, Nocken 8 bis i i sämtliche Kontakte i bis 4 angehoben, so daß immer die oberen Kontakte der Federpakete geschlossen sind. In dem für die Betriebsänderung gewünschten Zeitpunkt erreicht die Nase 12 den Kontakt 5 und schließt diesen vorübergehend. Dadurch werden alle Relais 13 bis 16 mit ihrer rechts liegenden Spule an Spannung gelegt und sämtliche Lamellenstromkreise geöffnet.In Figs. I and 2 an operating range is selected, during which thirteen lamellas of the collector 17 are connected to the power source 2i, namely a group of eight collector lamellae via the relay 13, a group of four collector lamellae via the relay 14 and a single collector lamella placed via the relay 16 to the positive pole of the power source 2 1. This state was caused by the fact that the cam 9 visible on the right on the plate 7 in FIG. 2 and the nose r2 wandered past under the contacts i to 5. During this movement the central spring of the contact set 3 was first raised by the cam 9, so that the lower contact of the contact set 3 was opened and the upper contact was closed. Soon afterwards the contact 5 was temporarily closed by the nose 12, so that a coil of all toggle relays 13 to 16 was connected to the battery 21. As a result, the armature of the relays 13, 14 and 16 were moved to the left and the armature of the relay 15 to the right, if this armature position was not already present anyway. A while after the contact 5 was opened again, the nose 6 of the contact 3 also slid off the cam 9 moving past so that all the contacts could again assume the position shown in FIG. It is now assumed that about 12 hours later the machine is supposed to run idle for a while. For this purpose, the cams 8 to ii are attached to the left side of the plate shown in Fig. 2 and the nose 12 is bent out approximately in the middle at the edge of the plate. As soon as the plate 7 has covered an angle of approximately 180 ° as it rotates in the direction of the arrow, all contacts i to 4 are first raised by the cams 8 to ii so that the upper contacts of the spring assemblies are always closed. At the point in time desired for the change in operation, the nose 12 reaches the contact 5 and temporarily closes it. As a result, all relays 13 to 16 with their right-hand coil are connected to voltage and all lamellar circuits are opened.

Die oben geschilderte Wirkungsweise sichert ein gleichzeitiges Schalten aller Summanden. Selbst starke Ungleichmäßigkeiten in der Wirkung des Relais können wesentliche Störungen nicht hervorrufen, da sie immer nur Bruchteile von Sekunden betragen und innerhalb dieser kurzen Zeit eine Rückwirkung auf die Regelanordnung nicht in Erscheinung treten kann.The mode of operation described above ensures simultaneous switching of all summands. Even severe irregularities in the operation of the relay can occur do not cause significant disturbances, since they only ever occur for a fraction of a second and within this short period of time a repercussion on the control arrangement cannot appear.

Man kann den Erfindungsgedanken auch in mannigfacher anderer Form durchführen. So kann man z. B. bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform auf die Relais 13 bis 16 ganz verzichten und sie durch folgende mechanische Vorrichtung ersetzen: Die von den Relais 13 bis 16 betätigten Kontakte werden unmittelbar über der Platte 7 angeordnet. Der bewegliche Kontakt jedes Kontaktpaares unterliegt einer Sperrung, die ihn in aus-bzw. eingeschaltetem Zustande festhält. Er tastet außerdem mit einem elastischen Teil die Platte 7 ab. Die Sperrung wird ausgelöst im Augenblick einer gewünschten Änderung. Ist vorher einer der Nocken unter den elastischen Teil gewandert, dann ist dieser vorgespannt und legt bei der Auslösung der Sperrung den Kontakt in eine bestimmte Endlage. Liegt der Kontakt bereits in dieser Endlage, dann verhindert der Nocken das Abfallen in die andere Endlage, fehlt der Nocken, dann kann der darüberstehende Kontakt frei in seine andere Endlage fallen.The idea of the invention can also be carried out in many other ways. So you can z. For example, in the embodiment shown in the drawing, relays 13 to 16 can be completely dispensed with and they are replaced by the following mechanical device: The contacts actuated by relays 13 to 16 are arranged directly above plate 7. The moving contact of each pair of contacts is subject to a lock that turns it off or. in the switched-on state. It also scans the plate 7 with an elastic part. The lock is triggered at the moment of a desired change. If one of the cams has previously moved under the elastic part, then this is pretensioned and, when the lock is triggered, places the contact in a certain end position. If the contact is already in this end position, the cam prevents it from falling into the other end position; if the cam is missing, the contact above can freely fall into its other end position.

Die Relais 13 bis 16 brauchen auch keine Kipprelais zu sein. Man kann z. B. auch gewöhnliche Klappenrelais verwenden. Diese müssen dann mit einer Haltewicklung versehen sein. Dabei wird die Arbeitswicklung von den Kontakten i bis .1. gesteuert, die dann einfache Kontakte sein können. Der Kontakt 5 jedoch muß ein Doppelkontakt werden und so wirken, daß von ihm vorübergehend ein gemeinsamer Teil der Stromkreise aller Arbeitswicklungen geschlossen und außerdem ein gemeinsamer Teil aller Haltewicklungen der Relais geöffnet wird, damit diejenigen Relais abfallen können, deren Summanden für die nächste Betriebszeit nicht eingeschaltet sein sollen.The relays 13 to 16 also do not need to be toggle relays. One can z. B. also use ordinary flap relays. These must then have a holding winding be provided. The working winding from contacts i to .1. controlled, which can then be simple contacts. The contact 5, however, must be a double contact and act in such a way that from it temporarily a common part of the circuits of all working windings closed and also a common part of all holding windings the relay is opened so that those relays can drop out whose summands should not be switched on for the next operating time.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for prime movers on one desired course of an operating variable, with a plurality of sensing elements actuated is, each of which controls only one summand of the farm size, characterized by a locking device, through the triggering of which only the effect of an adjustment of the Sensing organs is conditioned on the size of the company.

2. Control device according to claim i, where the sensing elements (i to 4) are contacts that control relays, characterized in that a common part of all relay circuits via one Auxiliary contact (5) is guided, which is expediently actuated by the same element (7), which is used to control the sensing organs.