DE601483C

DE601483C - Speed controller for power machines that work in parallel, in particular for driving electrical synchronous generators

Info

Publication number: DE601483C
Application number: DES102023D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Richard Helbing
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-11-20
Filing date: 1931-11-20
Publication date: 1934-08-16

Description

Beim Parallelarbeiten von Wechselstromsynchrongeneratoren in einem Netz muß darauf Bedacht genommen werden, daß sowohl die Bedingungen für die Lastverteilung auf die einzelnen Maschinen als auch diejenigen für die Konstanthaltung der Frequenz gewahrt werden. Die zum Antriebe von Synchrongeneratoren dienenden Dampfturbinen werden teilweise noch mit statischen Drehzahlreglern ausgerüstet, bei denen einer Belastungsänderung eine, wenn auch, geringe Drehzahländerung entspricht. Bei Anwendung eines solchen Reglers ist also die Bedingung einer genauen Frequenzhaltung nicht erzielbar. Es sind daher auch bereits Regler gebaut worden, die mit einer Nachführung versehen sind, bei denen also beispielsweise außer dem Steuerkolben auch der Steuerzylinder bewegt wird. Bei diesen bekannten Reglern, bei denen die Steuerhülse bzw. eine Zwischenhülse über Gestänge mit dem Servomotorkolben oder der Reglermuffe verbunden ist, ist auch bereits die Erreichung eines beliebig kleinen Tourenabfalls zwischen Leerlauf und Vollast möglich.When AC synchronous generators work in parallel in a network, care must be taken Care should be taken that both the conditions for load sharing the individual machines as well as those for keeping the frequency constant will. Some of the steam turbines used to drive synchronous generators are still equipped with static speed controllers equipped, in which a change in load, albeit a small one Speed change corresponds. When using such a controller, the condition is exact frequency maintenance not achievable. Controllers have therefore already been built which are provided with a tracking system, in which, for example, the control cylinder as well as the control piston is moved. In these known regulators, in which the control sleeve or a Intermediate sleeve connected to the servomotor piston or the regulator sleeve via a linkage is, there is also the achievement of an arbitrarily small drop in speed between idling and full load possible.

Die Erfindung geht von diesen Reglern mit Rück- und Nachführung aus und stellt sich die Aufgabe, einen Regler mit Nachführung zn bauen, der, im Aufbau einfacher- als einThe invention is based on these controllers with feedback and tracking and arises the task of building a controller with tracking that, in its construction, is simpler than a

Isodromregler, im Grenzfalle aitch einen Isodrombetrieb ermöglicht.Isodrome regulator, in the limiting case aitch an isodrome operation enables.

Erfindungsgemäß erfolgt die Nachführung beim Regler durch einen Motor, der durch die Impulse eines zwischen die zum eigentlichen Hilfsmotor führenden Steuerleitungen gelegten Differentialgerätes verstellt wird. Bei einem hydraulischen Regler dient als solches Differentialgerät ein Differentialmanometer, das zwischen den zum Hilfsmotor führenden Steuerleitungen liegt. Bei einem elektrischen Regler dient als Differentialgerät ein zwischen die zum Hilfsmotor führenden elektrischen Steuerleitungen gelegtes Richtungsrelais. Als Motor für die Nachführung kann man insbesondere einen Elektromotor verwenden, der durch einen mit dem Differentialgerät verbundenen Wälzkontaktregler gesteuert wird.According to the invention, the tracking takes place in the controller by a motor that is driven by the Pulses from a control line between the control lines leading to the actual auxiliary motor Differential device is adjusted. In the case of a hydraulic regulator, it serves as such Differential device a differential manometer, which between the leading to the auxiliary engine Control lines. In an electrical controller, an intermediate serves as a differential device the electrical control lines leading to the auxiliary motor. as Motor for tracking you can use in particular an electric motor that is controlled by a rolling contact controller connected to the differential device.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele eines Reglers mit den Einrichtungen gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt:In the figures, exemplary embodiments of a controller with the devices according to FIG of the invention, namely shows:

Fig. ι eine Übersichtszeichnung für einen hydraulischen Regler, Fig. 2 eine Übersichtszeichnung für einen elektrischen Regler, Fig. 3 eine Steuereinrichtung für den Verstellmotor. FIG. 1 is an overview drawing for a hydraulic regulator, FIG. 2 is an overview drawing for an electrical regulator, FIG. 3 a control device for the variable displacement motor.

Gemäß Fig. 1 arbeitet der Pendelregler 1 in bekannter Weise auf den Steuerdoppelkolben 2, der sich in dem in gleichfalls be-According to FIG. 1, the pendulum controller 1 operates in a known manner on the control double piston 2, which is also located in the

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:*) The patent seeker stated as the inventor:

Dipl.ring. Richard Helbing in Berlin-Spandau.Dipl.ring. Richard Helbing in Berlin-Spandau.

kannter Weise nachführbaren Steuerzylinder bewegt. Vom Steuerzylinder führen die beiden durch den Steuerkolben 2 gesteuerten Leitungen 4 und 5 zu dem Hilfsmotorzylinder 6. In diesem bewegt sich der Hilfsmotorkolben 7, der einerseits mit dem Dampfventil 8, andererseits mit deniReglergestängeo. verbunden ist.known way trackable control cylinder moves. The two lead from the control cylinder Lines 4 and 5 controlled by the control piston 2 to the auxiliary engine cylinder 6. In this the auxiliary motor piston 7 moves, on the one hand with the steam valve 8, on the other hand with the control linkage o. connected is.

Gemäß der Erfindung ist nun zwischen die Leitungen 4 und 5 das Differentialmanometer 10 geschaltet, das auf den Verstellmotor 11 für den Nachführzylinder 3 einwirkt. Der Verstellmotor 11 verstellt die Lage des Steuerzylinders 3 relativ zum Steuerkolben 2. Er ist dann in Ruhe, wenn das Differentialmanometer 10 Gleichheit der Drücke in den Leitungen 4 und 5 anzeigt, der Steuerdoppelkolben sich also relativ zum Steuerzylinder 3 in der Mittelstellung befindet. Bei dem elektrischen Regler der Fig. 2 entspricht dem Steuerkolben 2 der Fig. 1 ein vom Drehzahlregler 1 bewegter Kontakt 20, während dem Steuerzylinder 3 der Fig. 1 die Gegenkontakte 30 und 31 der Fig. 2 entsprechen. Die Gegenkontakte 30 und 31 sind über Leitungen 40 und 50 mit den Solenoiden 60 und 61 verbunden, durch die die Anker 70 und 71 und mit diesen das Dampf ventil 8 bewegt werden. An die Leitungen 40 und 50 ist ein Richtungsrelais (Differentialsolenoid) 100 angeschlossen, das in ähnlicher Weise wie das Differentialmanometer 10 der Fig. 1 arbeitet. Der bei dem Regler nach Fig. 1 auftretenden allmählichen Freigabe der Öffnungen in der Steuerhülse 3 durch den Steuerkolben 2 würde ein Ersatz der Kontakte 30 und 31 beim Regler der Fig. 2 durch allmählich über-■ brückte Widerstände entsprechen. An der Schaltung ändert sich im übrigen durch die Einsetzung der Widerstände an Stelle der Kontakte nichts.According to the invention, the differential manometer is now between the lines 4 and 5 10 switched to the adjustment motor 11 acts for the tracking cylinder 3. The adjusting motor 11 adjusts the position of the Control cylinder 3 relative to control piston 2. It is at rest when the differential manometer 10 shows that the pressures in lines 4 and 5 are equal, the control double piston is therefore in the middle position relative to the control cylinder 3. In the case of the electrical regulator of FIG corresponds to the control piston 2 of FIG. 1, a contact 20 moved by the speed controller 1, while the mating contacts 30 and 31 of FIG. 2 correspond to the control cylinder 3 of FIG. 1. The mating contacts 30 and 31 are via lines 40 and 50 with the solenoids 60 and 61 connected through which the armature 70 and 71 and with these the steam valve 8 moves will. A direction relay (differential solenoid) 100 is connected to lines 40 and 50 connected, which operates in a similar manner to the differential manometer 10 of FIG. Occurring in the controller of Fig. 1 gradual release of the openings in the Control sleeve 3 through the control piston 2 would replace the contacts 30 and 31 when The regulator of FIG. 2 corresponds to gradually bridged resistors. At the In addition, the circuit changes by inserting the resistors in place of the Contacts nothing.

Die Steuerung- des nach Fig. 1 und 2 vorgesehenen Verstellmotors, der die Steuerhülse 3 bzw. die Gegenkontakte 30 und 31 bewegt, geht aus Fig. 3 hervor. Das Differentialmanometer 10 (oder in gleicher Weise das Richtungsrelais 100) arbeitet auf den Wälzkontaktregler 12, dessen Kontaktsegmente 13 sich über den Anzapfungen 14 der Widerstände 15 abwälzen. Diese Widerstände liegen im Ankerkreis des Verstellmotors 11, der ebenso wie die Erregung 16 des Verstellmotors an den Gleichstromhilfsschienen 17 angeschlossen ist. Statt der in der Zeichnung dargestellten Schaltung könnte man selbstverständlich auch den Erregerkreis des Verstellmotors an Stelle des Ankerkreises beeinflussen. The control of the according to FIGS. 1 and 2 provided Adjusting motor, which controls the control sleeve 3 or the mating contacts 30 and 31 moves, can be seen from FIG. 3. The differential manometer 10 (or in the same way the direction relay 100) works on the rolling contact controller 12, its contact segments 13 roll over the taps 14 of the resistors 15. These resistances lie in the armature circuit of the adjusting motor 11, the same as the excitation 16 of the adjusting motor on the DC auxiliary rails 17 connected. Instead of the circuit shown in the drawing, you could of course also influence the excitation circuit of the adjusting motor instead of the armature circuit.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Geschwindigkeit, mit der sich der Steuerzylinder 3 relativ zum Steuerkolben 2 unter Einwirkung des Verstellmotors 11 bewegt, der Geschwindigkeit entsprechen zu lassen, mit der sich der Kolben 7 im Zylinder 6 bewegt. Die Geschwindigkeiten des Steuerzylinders 3 und des Kolbens 7 sollen sich hierbei verhalten wie die Hebelarme des Gestänges 9 von der Muffe 1 einerseits bis zum Steuerkolben 2, andererseits bis zum Arbeitskolben 7.The invention is based on the idea of the speed with which the Control cylinder 3 moved relative to control piston 2 under the action of adjusting motor 11, to correspond to the speed with which the piston 7 in the cylinder 6 moves. The speeds of the control cylinder 3 and the piston 7 should behave like the lever arms of the Linkage 9 from the sleeve 1 on the one hand to the control piston 2, on the other hand to the Working piston 7.

Wird die angegebene Bedingung erfüllt, so kann offenbar auch bei gleicher Stellung der Reglermuffen die . Kraftmaschine verschiedene Leistungen abgeben.If the specified condition is met, then obviously also with the same position the regulator sleeves. Power machine deliver different services.

Die Geschwindigkeit, mit der der Motor 11 in dem Regler mit hydraulischer Übertragung den Steuerzylinder 3 verstellt, ist einmal bedingt durch seine elektrischen und mechanischen Konstanten und ferner durch seine Ankerspannung bzw. Erregung. Bei weiter Öffnung der Steuerzylinder durch den Steuerkolben wird die Geschwindigkeit des Regelventils offenbar erheblich höher sein als bei geringer Öffnung, Um dies auszugleichen, sind die Widerständeis, wie in Fig. 3 angedeutet, nicht gleichmäßig angezapft. Die Anzapfungen sind vielmehr so verteilt, daß mit wachsendem Hub des Wälzkontaktreglers der Vorschaltwiderstand im Ankerkreis stärker abnimmt. Die Anordnung der Widerstände und ihrer Zuführung ist gleichzeitig so gewählt, daß, je nachdem der Druck in der Leitung 4 oder der Druck in der Leitung S überwiegt, sich der Verstellmotor in dem einen oder anderen Sinne in Bewegung setzt.The speed at which the motor 11 in the governor with hydraulic transmission the control cylinder 3 adjusted is due to its electrical and mechanical Constants and also by its armature voltage or excitation. When the control cylinder is opened further by the control piston the speed of the control valve will apparently be considerably higher than with a small opening. To compensate for this, the resistances, as indicated in FIG. 3, are not tapped evenly. The taps rather, they are distributed in such a way that, with increasing stroke of the rolling contact regulator, the series resistance in the armature circuit increases decreases. The arrangement of the resistors and their feed is selected at the same time so that that, depending on whether the pressure in line 4 or the pressure in line S predominates, the adjusting motor is set in motion in one sense or the other.

Ist die Zeitkonstante des Kraftmittelzufuhrorgans, also z. B. des Ventils 8, zunächst erheblich kleiner als die Zeitkonstante des elektrischen Verstellmotors 11, so kann man die Zeitkonstante des Verstellmotors durch Dämpfungseinrichtungen vergrößern. Auch diese Dämpfungseinrichtungen wird man einstellbar machen.Is the time constant of the Kraftmittelzufuhrorganans, so z. B. the valve 8, first much smaller than the time constant of the electric adjusting motor 11, so you can Increase the time constant of the adjusting motor by damping devices. Even these damping devices will be made adjustable.

Bei der Konstruktion der Dampfventile wird man in bekannter Weise auf die Wirkungsweise des Reglers Rücksicht nehmen, also möglichst druckentlastete Doppelsitzventile verwenden. Bei solchen Doppelsitzventilen und insbesondere auch bei Einsetzventilen ist der Reaktionsdruck im Anfang des Hub- no weges nicht konstant, so daß auch die Geschwindigkeit der Ventilbewegung sich stark ändert; die Zeitkonstante des Wälzreglers muß dann diesen Bedingungen entsprechend ebenfalls veränderlich sein. Es müssen also die Einzelwiderstände 15 des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 beispielsweise entsprechend verschieden abgestuft werden. Das Arbeiten des Reglers läßt sich dadurch überwachen, daß an der Reglermuffe des Pendelreglers 1 iao ein Kontakt angebracht wird, der den Verstellmotor bei Einhaltung der gewünschtenWhen constructing the steam valves, one is familiar with the mode of operation of the regulator, i.e., double-seat valves that are as pressure-relieved as possible use. With such double seat valves and especially with insert valves if the reaction pressure is not constant at the beginning of the stroke, so too does the speed the valve movement changes significantly; the time constant of the roller controller must then correspond to these conditions also be changeable. The individual resistors 15 of the exemplary embodiment in FIG. 3 must, for example, correspond accordingly be graded differently. The operation of the controller can be monitored by that at the regulator sleeve of the pendulum regulator 1 iao a contact is attached, which the adjustment motor in compliance with the desired

Drehzahl abschaltet, in anderen Fällen jedoch eingeschaltet läßt. Durch die Reglermuffe kann man auch unmittelbar den Drehzahlverstellmotor etwa über den Wälzkontaktregler der Fig. 3 steuern, da ja auch die Stellung der Reglermuffe ein Maß für den vom Regler gegebenen Steuerbefehl ist.Turns off the speed, but leaves it on in other cases. Through the regulator sleeve you can also use the variable speed motor directly, for example via the rolling contact controller 3, since the position of the regulator sleeve is also a measure of the control command given by the regulator.

Bei vorhandenen Fliehkraftreglern wird der nachträgliche Einbau von Hilfseinrichtungen, die durch den Regler gesteuert werden, meist nicht angängig sein, da die Reglermuffe nicht zugänglich ist. In diesem Falle kann man statt des Fliehkraftreglers einen Hilfsregler vorsehen, der von einem mit dem Netz synchron laufenden Hilfsmotor angetrieben wird.With existing centrifugal governors, the subsequent installation of auxiliary equipment, which are controlled by the controller, are usually not accessible because the controller sleeve is not is accessible. In this case, an auxiliary regulator can be used instead of the centrifugal regulator provide, which is driven by an auxiliary motor running synchronously with the network.

Claims

Patent claims:

I. Speed controller for parallel working, especially for electric drives Power machines serving synchronous generators with feedback and tracking and hydraulic or electrical transmission between speed pendulum and valve, characterized in that the Tracking of the control cylinder (3) bej the hydraulic transmission or the Mating contacts (30, 31) in the case of electric by a motor, in particular Electric motor, takes place, depending on the pressure fluctuations in the connecting lines (4, 5) between Control cylinder (3) and "auxiliary machine cylinder (6) or the current fluctuations in the electrical connecting lines (40, 50) between the mating contacts (3 °; 31) and those associated with the valve Armature (70, 71) actuating solenoids (60, 61) by a! Regulator, e.g. rolling contact controller (12) is controlled.

2. Speed controller according to claim 1, characterized in that the control pulses for the tracking motor directly from the sleeve of the speed pendulum or an auxiliary pendulum running synchronously with this can be given.

3. Creli number regulator according to claim: ι or 2 ^ characterized in that resistors adjusted by the rolling contact regulator (12) (15) are graduated in the circuit of the electric adjusting motor (11) such that the speed characteristic of the adjusting motor (11) the speed characteristic of the power supply organs (8) is aligned.

For this purpose ι sheet of drawings