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Selbsttätiger Regler, insbesondere elektrischer Spannungsregler Die
Erfindung bezieht sich auf selbsttätige Regler, insbesondere auf elektrische Spannungs#
regier, und ergibt in erster Linie eine wesentliche Verkürzung des Regelvorganges,
insbesondere bei elektrischen Maschinen großer Leistung. Bei solchen Maschinen kann
bei größeren Belastungsänderungen selbst mit den bisher bekannten Schnellreglern
nicht die gewünschte Schnelligkeit des Regelvorganges erzielt werden, weil sich
die den Regler zum Ansprechen bringende Größe selbst, nämlich die Spannung, wegen
der großen Selbstinduktion solcher Maschinen bei Belastungsänderungen nur langsam
ändert. Aber auch in den Fällen, in denen ein kompoundierter Regler verwendet wird,
die Regelung also auch von dem sich rascher ändernden Strom abhängig gemacht ist,
wird nicht die wünschenswerte Schnelligkeit erreicht, weil die für das sonstige
Arbeiten des Reglers erforderliche Dämpfung in den Fällen, in denen der Regler rasch
arbeiten sollte, eine unerwünschte Verzögerung des Regelvorganges bewirkt.
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Man hat bereits bei Spannungsreglern vorgeschlagen, von einer gewissen
Größe der Spannungsänderung an die Dämpfung selbsttätig zu verringern. Diese Dämpfungsverringerung
in Abhängigkeit von der zu regelnden Größe selbst bedingt jedoch, daß eben jene
Zeit, die zu einer größeren Spannungsänderung notwendig ist, abgewartet werden muß,
bevor die Einrichtung zur Dämpfungsverminderung anspricht. Ein wesentlicher Zeitgewinn
ist also hierbei nicht erzielbar. Ferner kann bei diesen Anordnungen wegen des mehrmals
möglichen Ansprechens der Dämpfungsverminderung leicht ein Pendeln des Reglers auftreten,
wodurch der Regelvorgang wesentlich verlängert statt verkürzt wird.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile durch Mittel, die nur bei
rascheren oder größeren Änderungen einer vor der zu regelnden Größe sich ändernden
Betriebsgröße (bei Spannungsreglern z. B. bei Änderungen des Stromes, der Netzleistung,
der Netzimpedanz) die Dämpfung des Reglers ganz oder teilweise unwirksam machen
und zweckmäßig gleichzeitig eine zusätzliche Verstellkraft auf den Regler einwirken
lassen.
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Zweckmäßig kann die vor der zu regelnden Größe sich ändernde Betriebsgröße
zusätzlich über eine Kupplung auf den beweglichen Reglerteil einwirken, die nur
bei rascheren Bewegungen des von der zusätzlichen Verstellkraft beherrschten Kupplungsteiles
den beweglichen Reglerteil mitnimmt, bei langsameren Bewegungen aber den Regler
unabhängig von der zusätzlich auf ihn einwirkenden Betriebsgröße sich einzustellen
erlaubt. Mit Vorteil kann die zusätzlich einwirkende Betriebsgröße an einem nicht
oder nur schwach gedämpften Glied angreifen, und die zwischen diesem Glied und dem
beweglichen Teil des Reglers angeordnete Kupplung, die den
beweglichen
Reglerteil nur bei rascheren und größeren Bewegungen des zusätzlichen Steuergliedes
mitnimmt, kann sonst zugleich als Bewegungsdämpfung für den Regler dienen. Bei Mitnahme
des beweglichen Reglerteiles durch das zusätzliche Steuerglied (bei rascheren oder
größeren Änderungen des Regelzustandes) ist dann für den Regler nur die geringe
Dämpfung des zusätzlichen Steuergliedes maßgebend, die sonst durch die Kupplung
zugleich gegebene Dämpfung aber unwirksam. Als Kupplung im Sinne der Erfindung kann
z. B. vorzugsweise ein Flüssigkeitskatarakt dienen.
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Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung zeigt die
Zeichnung an Hand eines Spannungsreglers, bei dem in an sich bekannter Weise durch
mehr oder weniger tiefes Eintauchen eines Kernes in Quecksilber der Regelwiderstand
verändert wird. a ist der Magnetkern des Spannungsreglers, b die Spannungsspule,
c der Tauchkern. d sind die Regelwiderstände, die an die Lamellen e im oberen Teil
des Quecksilbergefäßes angeschlossen sind. Mit dem Magnetkern a ist ein unmagnetischer
Kolben f verbunden, der in einen zweckmäßig lamellierten Magnetkern g hineinragt.
Dieser bildet zusammen mit der Feder h und der vom Generatorstrom durchflossenen
Spule i die zusätzliche Steuervorrichtung des Reglers gemäß der Erfindung. Der Kolbenraum
des Kernes g ist z. B. mit Flüssigkeit gefüllt und mit einer Umleitung k versehen,
bildet also einen Katarakt.
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Solange keine rasche, größere Änderung des Generatorstromes (der Belastung
des Generators) auftritt, arbeitet der Spannungsregler lediglich unter dem Einfluß
der Spannungsspule b kleineren Spannungsschwankungen entgegen, wobei der Katarakt
in g nur die Rolle der auch sonst bei einem solchen Regler notwendigen Dämpfung
hat, d. h. es wird sich der Tauchkern c des Reglers unabhängig von dem in seiner
Lage festgehaltenen Kern g bewegen.
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Tritt jedoch eine plötzliche Belastungsänderung ein, so daß unter
der ebenfalls sofort einsetzenden Änderung der Amperewindungszahl in der Spule i
der Kern g ruckartig verstellt wird, so wird, da sich der Flüssigkeitskatarakt in
diesem Fall zunächst als annähernd starre Kupplung verhält, auch der Kolben f und
damit der Teil a, c des Reglers mit verstellt. Der Tauchkern c wird also so, als
ob .er mit dem Kern g starr verbunden wäre, rasch gehoben oder gesenkt, und es wird
sofort die neue entsprechende Erregung hergestellt, noch bevor eine wesentliche
Änderung der Spannung stattfindet. Sobald der Kern g zur Ruhe kommt, kann der Magnetkern
a wieder unabhängig von ihm spielen und genau auf die gewünschte Spannung einregem.
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Im Sinne der Erfindung könnte auch nur die Größe der Dämpfung allein
bei größerer notwendiger Reglerverstellung verringert werden, ohne daß eine zusätzliche
Kraft zur Verstellung des Reglers selbst herangezogen wird, indem z. B. in Abhängigkeit
vom Strom während größerer Änderung desselben der Querschnitt des Umlaufkanals der
Flüssigkeitskupplung vergrößert wird.
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Eine weitere Verbesserung des Regelvorganges läßt sich dadurch erzielen,
daß bei Maschinen mit eigener Erregermaschine mindestens bei größeren Belastungs-
bzw. Spannungsänderungen der Regler zugleich auf den Erregerstromkreis und den Ankerstromkreis
der Erregermaschine einwirkt. Wie die Erfahrung gezeigt hat, wird hierdurch gleichfalls
eine wesentliche Verkürzung des Regelvorganges erzielt, da das Erregerfeld der zu
regelnden Maschine hierbei besonders rasch zu Änderungen veranlaßt wird. Zweckmäßig
kann zwischen dem Spannungsregler bzw. dessen Servomotor und dem Regelwiderstand
im Ankerstromkreis der Erregermaschine ein Schleppantrieb angeordnet sein, so daß
der Regelwiderstand im Ankerkreis der Erregermaschine innerhalb gewisser kleiner
Regelgrenzen keine Änderung erfährt und nur der Regelwiderstand im Erregerkreis
der Erregermaschine zur Regelung benutzt wird, bei Überschreitung dieser Regelgrenzen
aber auch der Regelwiderstand im Ankerstromkreis der Erregermaschine verändert wird.
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Die Erfindung ist nicht auf Spannungs- bzw. elektrische Regler beschränkt.
Sie ist auch z. B. auf Regler für Wärme- oder Wasserkraftmaschinen anwendbar, indem
sinngemäß der Generatorstrom z. B. zusätzlich auf die Muffenstellung des Fliehkraftreglers
der Kraftmaschine einwirkt. Auch in diesem Fall wird hierdurcheine wesentlich raschere
Verstellung des Reglers erzielt, als in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kraftmaschine
erreicht werden kann.
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Ebenso ist die Erfindung nicht auf direkt wirkende Regler beschränkt,
sondern auch auf Regler anwendbar, die über Servomotoren o. dgl. auf die Regeleinrichtung
wirken.