DE556587C

DE556587C - Device for keeping the speed of alternating current or multi-phase generators constant

Info

Publication number: DE556587C
Application number: DES72217D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1925-11-13
Filing date: 1925-11-13
Publication date: 1932-08-12

Description

Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahlen von Wechselstrom-oder Mehrphasengeneratoren Bei bisher bekannten Regelverfahren in elektrischen Kraftanlagen benutzte man zur Regelung der Belastung den Umstand, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine sich mit der Belastung ändert. Hierauf beruhen die sogenannten Zentrifugalregler. Sie wirken derart, daß der Generator zunächst eine unerwünschte Drehzahl erreicht; dann erst kann die Regeltätigkeit vor sich gehen. Berücksichtigt man, daß die Massenbeschleunigungen im Vergleich zu den Änderungen der elektrischen Belastung relativ langsam vor sich gehen, so wird es augenscheinlich, daß erhebliche Störungen in einer elektrischen Kraftanlage, insbesondere bei Synchrongeneratoren vorkommen können, bevor der mechanische Geschwindigkeitsregler angesprochen und seine Schuldigkeit getan hat.Device for keeping the speeds of alternating current or constant Multi-phase generators With previously known control methods in electrical power plants the fact that the speed of the prime mover was used to regulate the load changes with the load. The so-called centrifugal regulators are based on this. They act in such a way that the generator initially reaches an undesired speed; only then can regular activity take place. If one takes into account that the mass accelerations relatively slow compared to the changes in the electrical load go, it becomes apparent that there is considerable interference in an electrical Power plant, especially with synchronous generators, can occur before the mechanical Has addressed cruise control and done its duty.

Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile und schafft eine Leistungsregelung ohne Drehzahländerung.The invention avoids the disadvantages outlined and creates one Power control without changing the speed.

Erfindungsgemäß wird die Drehzahl eines Wechselstrom- oder Mehrphasengenerators dadurch konstant gehalten, daß das Regelorgan für den Kraftmittelzufluß der den Generator antreibenden Kraftmaschine von den Abweichungen der elektrischen Leistungsabgabe des Generators von dem Kraftmittelverbrauch seiner Antriebsmaschine unmittelbar derart beeinflußt wird, daß die der Antriebsmaschine zugeführte mechanische Leistung in jedem Augenblick der vom Generator abgegebenen Leistung angeglichen wird. Für die Regelung der elektrischen Komponenten der Leistung, d. h. für die Regelung des Stromes, der Spannung oder des Leistungsfaktors sieht man dann außerdem in üblicher Weise besondere Regelorgane vor, die aber nur auf den Generator wirken.According to the invention, the speed of an alternating current or polyphase generator kept constant by the fact that the control element for the flow of power to the Generator driving engine from the deviations of the electrical power output of the generator directly from the fuel consumption of its prime mover is influenced in such a way that the mechanical power supplied to the prime mover is adjusted at every moment to the power delivered by the generator. For the regulation of the electrical components of the power, d. H. for the regulation of the Current, voltage or power factor can also be seen in the usual Provide special regulating organs that only affect the generator.

Es sind bereits Regelverfahren bekannt geworden, bei denen die Kraftmittelzufuhr der Antriebsmaschine eines elektrischen Generators abhängig von der Leistung, die der Generator an sein Netz abgab, geändert wurde. Man hat bisher aber nicht erkannt, daß sich mit einfachen Mitteln aus derartigen Regelverfahren eine Möglichkeit zur Konstanthaltung der Drehzahl des Aggregates gewinnen läßt.Control methods are already known in which the fuel supply of the prime mover of an electric generator depending on the power that the generator supplied to its network has been changed. So far, however, it has not been recognized that with simple means from such control procedures a possibility for Can gain constant the speed of the unit.

Die Beeinflussung des Kraftzuflusses der Antriebsmaschine kann z. B. mit Hilfe eines Differentialrelais geschehen, durch welches die mechanisch aufgenommene Leistung des Generators und die vom Generator elektrisch abgegebene Belastung miteinander verglichen werden. Zur Messung beider Energien können gesonderte Hilfsstromkreise dienen, deren elektrischer Zustand durch die jeweils sich ändernden Energien proportional geändert wird. In demjenigen Hilfsstromkreis. der die elektrisch abgegebene Energie mißt, verändert beispielsweise ein die Belastung anzeigendes Wattmeter mittels eines Regelwiderstandes die Spannung, die der einen Spule des Differentialsystems zugeführt wird. Im zweiten Hilfsstromkreis wird die jeweils von der Antriebsmaschine gelieferte Energie dadurch gemessen, daß die jeweilige Stellung des Hauptsteuerorgans der Antriebsmaschine den Widerstand des Stromkreises verändert, wobei dieser Widerstand derartig justiert ist, daß die durch irgendeine Einstellung des Widerstandes an der zweiten Spule des Differentialsystems hervorgerufene Spannung der Antriebsleistung proportional ist. Zur Sicherung der Stabilität der Regeleinrichtung kann noch in Verbindung mit der beschriebenen Anordnung ein Zentrifugalregler üblicher Art angeordnet werden.The influencing of the power flow of the prime mover can, for. B. done with the help of a differential relay, through which the mechanically recorded The power of the generator and the load generated electrically by the generator are related to one another be compared. Separate auxiliary circuits can be used to measure both energies serve, whose electrical state is proportional to the respective changing energies will be changed. In that auxiliary circuit. which is the electrical energy output measures, changes, for example, a wattmeter indicating the load by means of a The variable resistor is the voltage of one coil of the differential system fed will. In the second auxiliary circuit, the one supplied by the prime mover is used Energy measured by the respective position of the main control element of the prime mover changes the resistance of the circuit, this resistance adjusting in such a way is that by some adjustment of the resistance on the second coil The voltage caused by the differential system is proportional to the drive power is. To ensure the stability of the control device can still be used in conjunction with the arrangement described, a centrifugal regulator of the usual type can be arranged.

Eine Ausführung nach der Eifindung zeigt die Zeichnung. Hier bedeutet i die Antriebsmaschine, die mit dem Generator :2 gekuppelt ist. Der Generator arbeitet auf das Netz 3 mit wechselnder Belastung. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß ein Einphasenwechselstromnetz vorhanden sei, jedoch ist dies gleichgültig; Stromart und Phasenzahl spielen für die Möglichkeit der Anwendung keine Rolle. Die jeweilige Belastung des Netzes 3 wird von einem normalen Wattmeter 4 gemessen, dessen Zeiger 5 auf einer Kontaktreihe 6 gleitet, die den verschiedenen Widerständen 7 entspricht. Die Hilfsstromkreise, in denen die Energie der Antriebsmaschine und die Belastung gemessen wird, werden von einer Batterie 8 gespeist. Der Hilfsstromkreis für die Messung der Belastung wird durch die Spule g eines Differentialrelais 9, 13 geschlossen. Die Spannung an dieser Spule wird also durch die Größe des Widerstandes 7 bedingt, die von der jeweiligen .Stellung des Wattmeters .a. abhängt. Im Stromkreis zur Messung der von der Antriebsmaschine her zugeführten Energie befindet sich der Justierwiderstand io, dessen Größe durch den veränderlichen, mit dem Hauptsteuerorgan 12 verbundenen Kontakt i i derartig eingestellt wird, daß die an der zweiten Spule 13 auftretende Spannung proportional der Leistung der Antriebsmaschine ist. Die Spulen 9 und 13 bilden gemeinsam mit ihren beiden starr verbundenen Kernen das Differentialrelais, das einen Hebel 14 bewegt. Dieser Hebel ist an einem Punkt 16 mit einem Hilfsventil 17 derart verbunden, daß eine Bewegung des Hebels die beiden Kolben des Hilfsventils mitbewegt. Das Hilfsventil dient, wie die beiden Verbindungsleitungen zeigen, zur Bewegung des Hauptsteuerorgans z2. Durch die Bewegung des letzteren wird der Energiezufluß für die Kraftmaschine i mit Hilfe eines Schiebers ig geändert. Zur Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebes wird ferner ein Zentrifugalregler i9 bekannter Art vorgesehen, der auf das andere Ende des Hebelarmes 14 wirkt. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nun die folgende: Bei normaler Belastung sind die beiden Spulen 9 und 13 des Differentialrelais im Gleichgewicht, es findet keine Bewegung des Hilfsventils, also auch keine Bewegung des Hauptventils statt, und der Schieber 18 verharrt in seiner dem normalen Kraftzufluß entsprechenden Stellung. Weicht die Belastung von dem normalen Wert ab, so ändert der Zeiger 5 des Wattmeters .4 seine Lage und schaltet hierdurch einen anderen Widerstand in' den Stromkreis für Spule 9 ein. Hierdurch ändert sich die Spannung in Spule 9 gegenüber derjenigen der Spule 13, und eine Bewegung des Hebels 14 und damit des Hilfsventils 17 tritt ein. Hierdurch wird das Hauptsteuerorgan 12 betätigt und bewegt einerseits den Schieber i8 für den Energiezufluß zur Antriebsmaschine, andererseits aber auch den Kontakt i i des Widerstandes io. Dies geschieht so lange, bis eine derartige Stellung des Ventils 18 bzw. des Widerstandes io erreicht ist, daß die an der Spule 13 nunmehr auftretende Spannung derjenigen der Spule 9 das Gleichgewicht hält. Da der Widerstand io entsprechend den Leistungen der Antriebsmaschine justiert ist, entspricht die der Spule 13 nunmehr aufgedrückte Spannung der zu gleicher Zeit sich einstellenden Leistung der Antriebsmaschine. Leistung der Antriebsmaschine und Belastung halten sich jetzt wieder das Gleichgewicht. Die Unsymmetrie der Spulen 9 und 13 wirkt in diesem Falle durch eine mechanische übertragung auf das Hauptsteuerorgan. Man kann ebensogut auch eine elektrische übertragung wählen, wobei durch Anordnung von entsprechenden Hilfsstromkreisen ein Hilfsmotor zum Vor- oder Rückwärtslauf veranlaßt wird, der das Hauptsteuerorgan 12 unmittelbar antreibt. Sollte sich die Drehzahl aus irgendwelchen Gründen plötzlich ändern, so spricht der Zentrifugalregler i9 an und stellt die vorgeschriebene Drehzahl wieder her.The drawing shows an execution after the invention. Here i means the prime mover that is coupled to the generator: 2. The generator works on the network 3 with changing loads. For the sake of simplicity it is assumed that a single-phase alternating current network is present, but this does not matter; The type of current and number of phases are irrelevant for the possibility of application. The respective load on the network 3 is measured by a normal wattmeter 4, the pointer 5 of which slides on a row of contacts 6 which corresponds to the various resistances 7. The auxiliary circuits, in which the energy of the prime mover and the load are measured, are fed by a battery 8. The auxiliary circuit for measuring the load is closed by the coil g of a differential relay 9, 13 . The voltage on this coil is therefore determined by the size of the resistor 7, which depends on the respective .Ststellung of the wattmeter .a. depends. In the circuit for measuring the energy supplied by the prime mover there is the adjustment resistor io, the size of which is set by the variable contact ii connected to the main control element 12 such that the voltage appearing on the second coil 13 is proportional to the power of the prime mover. The coils 9 and 13 together with their two rigidly connected cores form the differential relay which moves a lever 14. This lever is connected at a point 16 to an auxiliary valve 17 in such a way that a movement of the lever moves the two pistons of the auxiliary valve with it. As the two connecting lines show, the auxiliary valve is used to move the main control element z2. As a result of the movement of the latter, the energy flow for the prime mover i is changed with the aid of a slide ig. In order to maintain stable operation, a centrifugal regulator 19 of a known type is also provided, which acts on the other end of the lever arm 14. The mode of operation of this device is as follows: Under normal load, the two coils 9 and 13 of the differential relay are in equilibrium, there is no movement of the auxiliary valve, i.e. also no movement of the main valve, and the slide 18 remains in its normal flow of force Position. If the load deviates from the normal value, the pointer 5 of the wattmeter .4 changes its position and thereby switches a different resistor into the circuit for coil 9. As a result, the voltage in coil 9 changes compared to that of coil 13, and a movement of lever 14 and thus of auxiliary valve 17 occurs. As a result, the main control element 12 is actuated and on the one hand moves the slide i8 for the flow of energy to the drive machine, but on the other hand also the contact ii of the resistor io. This happens until such a position of the valve 18 or the resistor io is reached that the voltage now occurring at the coil 13 of that of the coil 9 maintains the equilibrium. Since the resistance io is adjusted according to the power of the prime mover, the voltage now impressed on the coil 13 corresponds to the power of the prime mover that is established at the same time. The power of the prime mover and the load are now in balance again. The asymmetry of the coils 9 and 13 acts in this case through a mechanical transmission to the main control element. One can just as well choose an electrical transmission, whereby an auxiliary motor is caused to run forwards or backwards by arranging corresponding auxiliary circuits, which drives the main control element 12 directly. Should the speed suddenly change for any reason, the centrifugal controller i9 responds and restores the prescribed speed.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device to keep the speeds constant of alternating current or polyphase generators, characterized in that the deviations the electrical power output of the generator from the fuel consumption of its The drive machine is the regulating element for the flow of power to the generator driving the generator Affect the engine directly in such a way that the one supplied to the drive machine mechanical power at any moment from the generator submitted Power is matched while regulating the electrical components the power (current, voltage or power factor) in a known manner Control organs are provided that only act on the generator itself.

2. Establishment according to claim i, characterized by a differential relay which the load of the generator compares with the energy of its prime mover and in the event of asymmetry responds to both variables and controls the flow of energy to the engine.

3. Device according to claims i and 2, characterized in that the measurement the generator load and the energy of the prime mover present at the same time takes place in two separate auxiliary circuits, each of which is connected to a coil of the differential is connected. d ..

Device according to Claim 3, characterized by a wattmeter in the main circuit to measure the load and by a rheostat mechanically connected to the control unit of the prime mover, whose size is proportional to the drive power.

5. Set up after Claim 2, characterized in that the differential relay with asymmetry of the electrical state of its two coils actuates an auxiliary device that by changing the position of the main control element of the power drive a change the drive power caused according to the load fluctuation.

6. Establishment according to claim 5, characterized in that the actuation of the main control member takes place in a purely electrical or mechanical way.

7. Device according to the claims i to 6 to ensure stable operation, characterized by a special one speed controller acting in conjunction with the control device.