-
Vorrichtung zur Regelung von Kraftmaschinen Bei Netzen, die von mehreren
Kraftwerken oder von mehreren Maschinen gespeist werden, pflegt man zuweilen einzelnen
dieser Kraftwerke oder Maschinen einen bestimmten festbleibenden Anteil der Belastung
zuzuweisen, etwa derart, daß bestimmte Maschinen nur die Grundlast aufnehmen, während
die Spitzenleistung durch Maschinen mit günstigem durchschnittlichem Wirkungsgrad
aufgenommen wird. Die Maschinen mit gleichbleibender oder auch nach bestimmten festen
Funktionen veränderter Belastung werden dann von einem Belastungsregler gesteuert,
der die Kraftmittelzufuhr der antreibenden Kraftmaschine verändert; die richtige
Drehzahl wird bei Synchronmaschinen durch das synchronisierende Moment, das die
übrigen Maschinen des Netzes ausüben, aufrechterhalten.
-
Bei derartigen auf konstante Leistung geregelten Maschinen können
nun dadurch Schwierigkeiten auftreten, daß beispielsweise die synchronisierende
Kraft bei auf ein Netz arbeitenden Synchronmaschinen ausbleibt oder bei Asynchrongeneratoren
mit Fremderregung sich die Frequenz des taktgebenden Netzes ändert. Erfindungsgemäß
wird eine Vorrichtung zur Regelung von Kraftmaschinen zum Antrieb parallel arbeitender
elektrischer Generatoren dadurch geschaffen, daß ein Drehzahlregler vorgesehen wird,
der aus einem Pendelmotor mit Grenzkontakten und Reglerrückführung durch Feldregelung
des Pendelmotors besteht, sowie daß ferner ein Leistungsregler eingebaut wird, der
eine elektrische Leistungswaage mit Rückführung durch Verstellung eines Widerstandes
im Stromkreis eines Waagemagneten besitzt. Eine gleichfalls vorgesehene Umschaltvorrichtung
schaltet bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Drehzahlgrenzen dann die Steuerimpulse
des Leistungsreglers gleichzeitig mit dessen Rückführung ab und schaltet dafür die
Steuerimpulse des Geschwindigkeitsreglers und dessen Rückführung ein.
-
Der Drehzahlbereich, bei dessen Über- oder Unterschreitung der Geschwindigkeitsregler
selbst die Regelung der Kraftmaschine übernimmt, kann vorteilhaft veränderlich gemacht
werden. Man wird beispielsweise bei einem Kraftwerk ohne weiteres zulassen können,
daß in den Morgenstunden, in denen die Fabriken ihren Betrieb aufnehmen, auch die
Grundleistung liefernden Maschinen einige Belastungsstöße auszuhalten haben, so
daß ihre Drehzahl kurzzeitig besonders stark absinkt, ohne daß infolge der zu dieser
Zeit vorhandenen großen wirksamen Netzleistung ein
Außertrittfallen
der Grundleistungsmaschine zu befürchten ist, auch wenn nur auf Leistung und nicht
Geschwindigkeit geregelt wird.
-
Die Umschaltung von Leistungsregelung auf Geschwindigkeitsregelung
wird man z-,veckmäßig über ein Zeitrelais mit einstellbarer Verzögerung vornehmen.
-
Die Einstellung der Leistung, die der Leistungsregler einhält, wird,
wie üblich, verstellbar gemacht. Bei Einstellung der Leistung Null befindet sich
die gesamte Regeleinrichtung dann in der Bereitschaftsstellung und geht sofort zur
reinen Drehzahlregelung und damit zur Leistungslieferung über, wenn das Netz erhöhter
Maschinenleistung bedarf.
-
In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
Mit der Welle i der (nicht dargestellten) Kraftmaschine ist ein Tachometergenerator
2 gekuppelt, der aus dem Hilfsnetz 3 fremderregt wird. Der Generator 2 speist den
Pendelmotor 4, der über das Gestänge 5 den Kontakthebel 6 betätigt. Das Gestänge
5 enthält unter Zentrifugalkraft stehende Kugeln, so daß abhängig von der Drehzahl
des Motors 4 der Kontakthebel 6 verstellt wird. Der Kontakthebel 6 schleift beim
Regelungsvorgang über die Kontaktsegmente 7 oder 8 und legt dadurch die Hilfsrelais
9 oder io an Spannung, durch die der Motor i i in der einen oder anderen Drehrichtung
zum Anlauf gebracht wird. Der Motor i i treibt unter Vermittlung eines Übersetzungsgetriebes
12 die Leitapparatverstellung einer Wasserturbine bzw. die Düsenregelung einer Dampfturbine
usw. an. Mit dem Getriebe 12 ist ein-Drucköl enthaltender Zylinder 13 verbunden,
in dem sich ein Kolben 14 bewegt. Die beiden Seiten des Zylinders 13 stehen durch
einen engen Kanal miteinander in Verbindung. Die Kolbenstange 14, die unter Wirkung
einer Feder 15 steht, verstellt den Widerstand 16, der in Reihe mit dem Widerstand
17 im Erregerkreis des Pendelmotors 4 liegt.
-
Bei Abweichungen der Kraftmaschine von ihrer Drehzahl wird nun gleichzeitig
mit der Verstellung des Leitapparates durch Steuerung des Motors i i über Kontaktsegmente
7 oder 8 durch die Rückführung 13 bis 16 die Drehzahl des Pendelmotors verändert.
Während bei langsamen Drehzahländerungen die Rückführung infolge des Einflusses
der Feder 15 nur in geringem Maße anspricht, so daß die erforderliche Kraftmittelzufuhränderung
sofort in vollem Maße einsetzt, wird bei erheblichen Drehzahlschwankungen durch
den Einfluß der Rückführung das Entstehen von Pendelungen infolge Überregelung vermieden.
-
An dem Zylinder 13 ist eine Stange 18 angelenkt, deren anderes Ende
wieder mit dem Hebel ig fest verbunden ist. An dem Hebel ig, der sich um einen festen
Punkt drehen kann, ist die. Feder 15 in Punkt 2o gelagert.
-
Stimmt der Punkt 2o nun mit dem Fixpunkt des Hebels ig überein, so
arbeitet der Regler auf konstante Drehzahl. Wird der Punktao jedoch längs des Hebels
ig verschoben, so entspricht jeder Stellung des Punktes 2o eine Drehzahlcharakteristik
der Kraftmaschine mit einem bestimmten Ungleichförmigkeitsgrad. Abhängig von der
Belastung der Maschine, d. h. von der Einstellung des Leitapparates, wird dann auch
die Erregung des Pendelmotors 4, die die eingeregelte Drehzahl bestimmt, verändert.
-
Der Geschwindigkeitsregler enthält neben den Kontakten 7 und 8 die
Grenzkontakte 21 und 22. Erreicht der Kontakthebel 6 die diesen Grenzkontakten entsprechende
Stellung, d. h. ist die Drehzahl der Kraftmaschine unter einen bestimmten Wert gesunken
oder über eine bestimmte Höhe gestiegen, so wird das Hilfsrelais 23 an Spannung
gelegt.
-
Der Leistungsregler, der im normalen Betriebe die Regelung der Kraftmittelzufuhr
der Antriebsmaschine auszuführen hat, besteht aus der Leistungswaage 24, die von
den Ankern 25 und 26 gesteuert wird. Der Anker 26 befindet sich im Feld einer Spule,
deren Strom proportional der Leistung des elektrischen Generators ist. Das Feld
der Spule 25 ist ein Maß für die Leistung, die von dem Generator abgegeben werden
soll. Mit der Leistungswaage ist der Kontakthebel 27 verbunden, der über
Kontakte 28 und 29 die Umschaltrelais 9 und io steuert. Im Stromkreis der Spule
25 liegen Widerstände 30 und 31. Der Widerstand 31 wird über eine hydraulische
Kupplung, die aus dem Zylinder 32 und dem Kolben 33 besteht, entgegen der Wirkung
einer Feder 34 verstellt. Über die Kupplung 32, 33 wird die Rückführung des Leistungsreglers
ähnlich Kupplung 13, 14 vorgenommen.
-
Von der Stellung eines Umschaltrelais 35 hängt es ab, ob der Leistungsregler
oder der Geschwindigkeitsregler die Kraftmittelzufuhr der Maschine bestimmt. Liegt
das Umschaltrelais 35 an Spannung, so sind die Kontakte 28 und 29 des Leistungsreglers
mit den Hilfsrelais 9 und io verbunden. 'Zugleich ist über Hilfskontakte am Umschaltrelais
der Widerstand 16 des Geschwindigkeitsreglers, der dessen Rückführung bewirkt, kurzgeschlossen.
-
Kommt nun die Drehzahl der zu regelnden Kraftmaschine außerhalb des
durch die Grenzkontakte 2i und 22 bestimmten Bereiches, so erhält das Relais 23
Spannung. Der Stromkreis des Umschaltrelais 35 wird unterbrochen, so daß dessen
Anker herabfällt. Die Hilfsrelais 9 und io werden von dem Leistungsregler
getrennt
und mit dem Geschwindigkeitsregler verbunden.
-
Parallel zu den Kontakten des Hilfsrelais a3 liegt ein Einschaltdruckknopf
36, bei dessen Betätigung zunächst das Umschaltrelais 35 an Spannung gelegt wird,
so daß der Leistungsregler zu arbeiten beginnt.
-
Durch den Widerstand 31 kann die Leistung, die vom Leistungsregler
eingehalten wird, verstellt werden. Die Verstellung kann man zweckmäßig abhängig
von der Betriebszeit vornehmen, so daß durch die Maschinen ein bestimmter Leistungsfahrplan
eingehalten wird. Ist die Maschine zur Einhaltung des Leistungsfahrplans nicht mehr
in der Lage, so wird der Fahrplan selbsttätig aufgegeben.
-
Ist die Einhaltung des Leistungsfahrplans wieder möglich, so kann
sie auch selbsttätig wieder aufgenommen werden.
-
Während der Übergang von Leistungsregelung auf Geschwindigkeitsregelung
durch die Grenzkontakte am Geschwindigkeitsregler vorgenommen wird, ist bei der
Schaltung der Abbildung zum Übergang auf Leistungsregelung Betätigung des Druckknopfes
36 notwendig. Man kann nun auch den Übergang von Geschwindigkeitsregelung auf Leistungsregelung
selbsttätig hervorrufen. Die selbsttätige Steuerung der Einschaltkontakte 36 kann
man entweder durch ein Leistungsrelais bewirken, das die gesamte Leistung des Netzes
überwacht und bei Unterschreitung einer bestimmten Leistungsgrenze den Übergang
auf Leistungsregelung bewirkt. Statt der gesamten Leistung kann man jedoch auch
die Netzfrequenz zur Steuerung benutzen. Zu diesem Zweck kann man entweder ein Frequenzrelais
einbauen, das auf die bei hoher Netzleistung fast stets eintretende Frequenzabsenkung
anspricht, oder aber den Hebel 14. des Reglergestänges, vorteilhaft über ein Zeitrelais,
auf den Einschaltdruckknopf 36 einwirken lassen. Die Stellung des Hebels 14 ist
abhängig von der Leistung, die bei Geschwindigkeitsregelung die geregelte Kraftmaschine
zu liefern hat, gibt also damit ebenfalls ein Maß für die Frequenzabsenkung.
-
Eine einfache Möglichkeit für den selbsttätigen Übergang von Geschwindigkeitsregehing
auf Leistungsregelung besteht darin, zu bestimmten Zeiten evtl. mehrfach den Einschaltdruckknopf
36 kurzzeitig durch ein Uhrwerk schließen zu lassen. Sind die Betriebsbedingungen,
die für die Leistungsregelung notwendig sind, vorhanden, dann bleibt die Leistungsregelung
selbsttätig erhalten.