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Einrichtung für Regler von elektrischen Maschinen, bei denen einer
bestimmten Größe der zu regelnden Größe mehrere Werte der regelnden Größe entsprechen
Bei der Regelung von elektrischen Maschinen mittels mechanischer Regler können einer
bestimmten Größe der zu regelnden Größe mehrere Größen der regelnden Größe entsprechen.
Dabei kann es vorkommen, daß beim Ansteuern der bestimmten Größe mittels einer der
möglichen Regelgrößen die Arbeitsrichtung des Reglers umgekehrt sein muß gegenüber
der Arbeitsrichtung bei Verwendung einer anderen brauchbaren Regelgröße. Das ist
z. B. möglich beim Steuern der Leistung eines Synchronmotors, der über eine lange
Leitung mit einem Wechselstromgenerator verbunden ist und der zugleich zur Konstanthaltung
der ihm zugeführten Spannung durch Veränderung der Blindleistung dient.
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Fig. i zeigt ein allgemeines Beispiel für einen solchen Fall. HiersolleinebestimmteLeistung
W eines elektrischen Maschinensatzes angesteuert werden. Bei Kombinationen mehrerer
Maschinen kann nun der Fall eintreten, daß die Leistung W in Abhängigkeit von- der
zum Steuern verwendeten Spannung eine Kurve höheren Grades durchläuft. In Fig. i,
die die Leistung W in Abhängigkeit der Steuerspannung darstellt, besitzt die in
voller Linie dargestellte Kurve W zwei asymptotisch verlaufende Enden und dazwischen
ein Minimum, ein Maximum und einen Wendepunkt. Eine solche Kurve erhält man z. B.,
indem man den Regler von dem Organ, das er steuert und das beispielsweise die Spannung
P hervorbringt, ablöst und die Änderung der Spannung von P bewerkstelligt, indem
man dabei jeweils die Leistung W des Maschinensatzes abliest.
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Im vorliegenden Falle ist ein beliebiger Zusammenhang zwischen Leistung
und Steuerspannung gewählt; ebensogut könnten es aber irgendwelche anderen Größen
sein, deren gegenseitige Abhängigkeit voneinander interessiert und die durch einen
Regler eingestellt werden sollen. Die in dem Beispiel gewählte Steuerspannung P
ist nicht etwa eine Netzspannung, vielmehr ist angenommen, daß der Maschinensatz
an einer festen Netzspannung arbeitet.
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In der Regel wird es wünschenswert sein, daß das Regelorgan eine bestimmte
Leistung W1 einstellen soll. Wie die Kurve zeigt, kann diese Leistung mit Hilfe
von drei verschiedenen Spannungen P1, P2 und P3 erreicht werden, vorausgesetzt,
daß alle anderen Betriebszustände des Maschinensatzes dieselben sind. Man muß sich
nun vorstellen, daß in den Betriebszuständen der Maschine noch eine willkürliche
Änderung eintritt, beispielsweise eine willkürliche Änderung der Drehzahl. Es möge
vor der Änderung der Drehzahl für den Maschinenbetrieb eine der dargestellten ähnliche
Kurve gegolten haben, die beispielsweise durch die gestrichelte Linie versinnbildlicht
ist. Vor der
Änderung war daher die Leistung W, bei einer Spannung
P,' eingestellt. Nach Änderung der Drehzahl wird die Spannung Pi nicht sofort vom
Regler geändert werden; es stellt sich daher eine Leistung W,' ein, entsprechend
der ausgezogenen Kurve, und es ist nun die Aufgabe des Reglers, die Leistung T4'1'
wiederum auf den Betrag W, zurückzuführen. Arbeitet die Maschine nahe dem Betriebspunkte
i, so wird dies dadurch möglich gemacht werden, daß der Regler derartig eingestellt
wird, daß er für eine Mehrleistung eine größere Regelspannung P, liefert. Alsdann
wird sich die Spannung durch den Regler allmählich von Pi auf P, erhöhen, und es
wird beim Punkt i wiederum der ursprüngliche Wert der Leistung W, erreicht werden.
Würde umgekehrt die Leistung zufälligerweise gesunken sein, so würde eine Verkleinerung
der Spannung nötig sein, welche der Regler alsdann richtig ausführt.
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Ähnlich liegen die Betriebsverhältnisse bei dem Punkte 3. Es kann
z. B. wünschenswert sein, statt des Punktes i den Betriebspunkt 3 zu benutzen, weil
man dabei eine andere, an der Maschine interessierende Größe in geeignete Werte
versetzt, z. B. die Blindleistung. So kann der Punkt i einer kleinen, der Punkt
3 einer größeren Blindleistung entsprechen, und es kann wünschenswert sein, beide
Blindleistungen einzustellen, ohne deshalb die Wirkleistung W, welche in der Figur
aufgetragen ist, zu ändern.
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Anders liegen dagegen die Verhältnisse bei dem Punkte a. Wenn vorher,
also z. B. vor der Drehzahländerung, eine Spannung P2 eingestellt war, um bei einer
bestimmten Blindleistung die geforderte Leistung W, zu erreichen, und es stellt
sich nun nach der Drehzahländerung gemäß der ausgezogenen Kurve die Leistung W2
ein, so würde jetzt der Regler, wenn er für mehr Leistung mehr Spannung ergibt,
den Punkt 3 ansteuern. Hatte man aber das Gebiet um den Punkt 2 herum gewählt, um
z. B. eine gerade diesem Punkt entsprechende Einstellung der Blindleistung zu erzielen,
so ist das Ansteuern des Punktes 3 unerwünscht, weil man den Punkt 2 ansteuern möchte.
Hierzu müßte indessen der Regler ein umgekehrtes Kommando erhalten, d. h. er müßte
für mehr Leistung we= niger Spannung geben. Zu einem derartigen Kommandowechsel
ist der Regler im allgemeinen nicht befähigt. Durch die Erfindung sollen daher neue
Einrichtungen geschaffen werden, die dies ermöglichen. Betrachtet man die Kurve
der Fig. i, so erkennt man, daß in dem Gebiete um die Punkte i und 3 herum einer
Zunahme der Spannung P z. B. eine Abnahme der Leistung W entspricht. Hingegen um
den Punkt 2 herum entspricht -einer Zunahme der Spannung .P ebenfalls eine Zunahme
der Leistung. Nach der Erfindung wird ein Tastapparat vorgesehen, der ständig eine
gewisse Änderung der Spannung P vornimmt und sie sogleich wieder aufhebt. Diese
Spannungsänderung wird eine Leistungsänderung hervorrufen, und diese Leistungsänderung
wird auf ein Relais, in diesem Falle ein wattmetrisches Relais, übertragen. Wird
bei einem Spannungszuwachs die Leistung verkleinert, so wird das Relais nach der
einen Seite ausschlagen, während es, wenn einem Spannungszuwachs ein - Leistungszuwachs
entspricht, nach einer anderen Seite ausschlagen wird, vorausgesetzt daß dieses
Relais auf eine bestimmte Leistung eingestellt war. Dieser Richtungswechsel wird@dazu
benutzt, um den eigentlichen Regler, der auf die bestimmte Leistung reguliert, umzusteuern.
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Eine beispielsweise Ausführung dieser Steuerung ist in Fig 2 dargestellt.
Es bedeutet hier i ein elektrisches Netz, an dem der Maschinensatz, für den eine
Größe geregelt werden soll, arbeitet; 2 und 3 bedeuten Relais für die Größe, die
geregelt werden soll, im Beispielsfalle also, in dem man die Leistung erfassen will,
wattmetrische Relais. Jedes dieser Relais besitzt einen beeinflußbaren Körper, der
durch eine Feder q. bzw. 5 in eine bestimmte Vorspannung gebracht wird. Diese Vorspannung
ist durch Hebel 6 und 7, die auf entsprechenden Gleitbahnen feststellbar sind, einstellbar.
Beide Relais sind mit der zu erfassenden Größe,, z. B. der Leistung, verbunden,
jedoch so, daß das zweite Relais mit der Ziffer 3 umsteuerbar eingerichtet ist und
diese Umsteuerung durch das erste Relais mit der Nummer 2 erfolgt. Die Umsteuerung
ist durch einen Umschalter 8 angedeutet. Ist die Leistung z. B. größer als durch
die Federspannung des Relais 2 gegeben, so wird dieses Relais nach rechts ausschlagen,
andernfalls nach links, und dadurch die Spannungsspule des wattmetrischen Relais
3 umsteuern. Auf diese Weise erhält der Körper 5 des Relais 3 ein Kommando abhängig
von dem Steuersinn, den das Relais :z beschafft. Das Relais 5 wirkt alsdann weiter
auf einen Steuerkörper g, beispielsweise einen Ölkolben, der aus der Pumpe 1o gespeist
wird und je nach seiner Lage einen Schieber ii vor- oder rückwärts bewegt. Dieser
Schieber ii steuert durch eine geeignete Übertragung einen Erregerwiderstand i2
und dirigiert damit die in der Fig. i dargestellte Steuerspannung P. 12 kann ebensogut
ein Drehtransformator oder ein mit Kontakten versehener fester Transformator sein.
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Es ist nun angenommen, daß ein Teil der Spannung P, nämlich der Teil
P', durch eine Kontaktvorrichtung dauernd taktmäßig hergestellt oder wieder weggenommen
werden kann. Diese Kontaktvorrichtung ist in der Fig. :2-durch einen Motor 13, der
durch ein Kurbelgetriebe 14 auf einen Schalter 15 wirkt, hergestellt gezeigt. Ist
der Schalter 15 geschlossen, so wird z. B.
die Steuerspannung P
größer um den Betrag P'. Ist er offen, so geht sie wieder zurück. Durch diese Änderung
der Spannung wird gemäß der Fig. z eine Änderung der Leistung erzeugt. Die beiden
Relais 2 und 3 sind nun so gegeneinander abgestimmt, daß das Relais 3 weniger empfindlich
ist als das Relais 2. Infolgedessen wird zunächst auf eine derartige Änderung der
Steuerspannung P das Relais 2 ansprechen und wird; je nachdem ob einer Vergrößerung
von P eine Verminderung oder eine Vermehrung der Leistung entspricht, nach rechts
oder links ausschlagen und damit jeweils dem Relais 3 das richtige Kommando ermöglichen,
so lange, bis dieses Relais 3 die Leistung wieder auf den Betrag W1 zurückgeführt
hat. Es ist hierbei angenommen, daß das Relais 3 auf diejenigen Leistungsänderungen,
welche durch die künstlich eingeführte Spannungsänderung bewirkt werden, noch nicht
anspricht.