DE629572C - Isodromregler fuer Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Um bei Kraftmaschinen, die mit statischen Drehzahlreglern ausgerüstet sind, eine bestimmte Nenndrehzahl einhalten zu können, hat man Regler gebaut, bei denen der Steuerzylinder durch eine besondere Nachführung derart beeinflußt wird, daß durch Aufhebung des Einflusses der statischen Rückführung die Nenndrehzafil nach Abweichung wiederhergestellt wird. Die Anordnung kann dabei

ίο z. B. derart sein, daß der Kolben des Steuerzylinders in Abhängigkeit von der Stellung des Servomotorkolbens bzw. der Stellung des zu steuernden Ventils rückgeführt wird und dadurch die Statik der Drehzahlreglung aufhebt.

Verwendet man Kraftmaschinen, die mit derartigen Reglern ausgerüstet sind, zum An-· triebe von Wechselstromsynchrongeneratoren in einem großen Verteilungsnetz, so zeigt sich jedoch, daß die Isodromierung den Einfluß der Statik auf die Lastverteilung unter den Maschinen aufhebt, eine gewünschte Lastverteilung sich also durch die Reglercharakteristiken allein nicht einhalten läßt.

as Gemäß der Erfindung wird der geschilderte Regler dadurch, verbessert, daß die Rückführung des Steuerzylinders von der Reglermuffe aus über ein geschwindigkeitsabhängiges Organ, insbesondere einen Ölkatarakt, vor sich geht, und daß bei rascher Einwirkung der Reglermuffe auf das geschwindigkeitsabhängige Organ dieses über eine Hilfsvorrichtung die Kupplung, zwischen der Reglermuffe und dem Stetierzylinder aufhebt und dadurch auch die Rückführung des Steuerzylinders. Man erreicht dadurch, daß die isodrome Rückführung des Steuerzyliiiders während Drehzahländerungen unwirksam ist und erst dann, wenn eine Beruhigung in der Drehzahländerung eingetreten ist, zur Wirksamkeit kommt.

Der Regler kann gleichzeitig so* ausgestaltet werden, daß mit Hilfe von Zusatzeinrichtungen entweder die isodrome Rückführung des Steuerzylinders dauernd zur Wirksamkeit gebracht werden kann, der Regler also wie ein isodromierter statischer Regler arbeitet. Statt dessen kann man aber auch durch Zusatzeinrichtungen, falls dies unter gewissen Betriebsfällen erwünscht ist, erreichen, daß ein rein statischer Betrieb stattfindet, die Isodromierungseinrichtung also unwirksam ist. Schließlich kann man durch weitere Zusatz- · einrichtungen mit reinem Isodrombetrieb arbeiten.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Isodromreglers gemäß der Erfindung dargestellt.

Der Pendelregler 1 arbeitet in der üblichen Weise auf den Steuerkolben 2, der sich im Steuerzylinder 3 bewegt, und verändert dadurch die Stellung des Servomotors 4 für das

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Richard Helbing in Berlin-Charlottenburg.

Kraftmittelzufuhrorgan. Servomotorkolben und Drehzahlregler.sind .durch die Rückführungsstange 5 verbunden. ~

Der Steuerzylinder 3 'ist mit einer besonderen Nachführung versehen, die durch den Kolben 6 und den Hilfssteuerkolben 7 herbeigeführt wird. Zu diesem Zwecke ist die Reglermuffe über die Stange 20 bei 33 an den Hebel 19 angelenkt. Der Hebel 19 ist an seinem rechten Ende 23 mit dem Steuerkolben 7 verbunden; sein linkes Ende 17 dient der Rückführung als Drehpunkt und wird zu diesem Zwecke durch die gegeneinandergedrückten Kolben 15 und 16 festgehalten. Bei einer Änderung der Stellung der Reglermuffe verstellt daher der Hebel 19- den Steuerkolben 7. Dadurch wird Öl entweder zur oberen oder zur unteren Seite des Steuerkolbens 6 geführt, so daß dieser sich aufwärts oder abwärts bewegt und dadurch den Steuerzylinder 3 im .Sinne einer Aufhebung der Statik der Drehzahlreglung dem Steuerkolben 2 nachführt.

Die Muffe des Drehzahlreglers 1 wirkt «5 über die Winkelhebel 8 auf¹ den Ölkatarakt 9 ein. Es sei z. B. angenommen, daß infolge einer plötzlichen Zusatzbelastung die Drehzahl absinkt, die Reglermuffe sich also nach unten bewegt. Der Kolben 10 des ölkataraktes 9 wird dann nach oben bewegt. Das oberhalb des Kolbens 10 befindliche öl strömt infolgedessen über die als Drossel wirkende Umleitung 39 in den Raum unterhalb des Kolbens11 und hebt diesen empor. Der Kolben Ii besitzt, gegenüber der Zylinderwandung ein Spiel von derartiger Größe, daß eine Mitnahme des Kolbens 11 bei rascher Bewegung des Kolbens 10 gesichert ist. Der Kolben 11 verstellt bei seiner Aufwärtsbewegung entgegen der Wirkung der Feder 12 den Steuerkolben 13. Wie die Fig.. 1 zeigt, wird durch den.Steuerkolben 13- der Ölzu- und -abfluß zu einem Steuerzylinder 14 gesteuert, in dem -' sich die Führungsplatten 15,16 befinden. Zwischen den Führungsplatten ist ein Ge-. lenk 17 angebracht, um das sich die Stange 19 drehen kann. Die Stange 19 ist ihrerseits über die Stange 20 mit der Muffe des Drehzahlreglers ι verbunden. Die im Zylinder 14 So befindlichen Federn 21, 22 suchen die Führungsplatten 15, 16 voneinander wegzuziehen, derart, daß der Drehpunkt 17 der Stange 19 frei wird.

Es war oben angenommen worden, daß infolge einer plötzlichen Drehzahlabsenkung .: sich der Kolben 13; nach oben bewegte. Dadurch, wird nun der ölzufluß nach dem Zylinder 14 abgesperrt, während der Ölabfluß geöffnet wird. Unter der Wirkung der Zugfedern 21, 22 bewegen sich die Kolben 15, 16 auseinander. Da der Gelenkpunkt 17 dann frei wird, vermag die zwischen den Endpunkten 17 und 23 liegende Stange 19 beim Absinken der Stange '20 sich um den Punkt 23 zu drehen, so daß der Hilfssteuerkolben 7 nicht mitgenommen wird. Solange die Drehzahl der geregelten Maschine sich mit einer höheren Geschwindigkeit ändert, ist also die rein statische Drehzahlreglung durch Regler i, Steuerkolben 2, Rückführung 5 wirksam.

Sobald jedoch die Drehzahl dem Ruhezustand zustrebt, zieht die Feder 12 den Kolben 13 wieder nach unten. Der Ölzufluß zu dem Zylinder 14 wird dadurch freigegeben, und die Platten 15, 16 bewegen sich aufeinander zu, so daß das Gelenk 17 festgelegt wird. Da nun infolge des vorstehend beschriebenen statisch verlaufenden Regelvorganges der neuen Belastung eine geänderte, und zwar geringere Drehzahl zugeordnet war, hatte die/Reglertnuffe und damit auch die Stange 20 sich etwas nach unten bewegt. Beim Festlegen des Gelenkpunktes 17 dreht sich also die Stange 19 um Punkt 33 im Uhrzeigersinne und bewegt den Steuerkolben 7 nach unten. Durch den Hilfskolben 6 wird daraufhin der Steuerzylinder 3 so lange verstellt, bis durch gleichzeitige Verstellung des Servomotorkolbens 4 die Stange 20 wieder die go Ausgangsstellung erreicht hat und damit die Nenndrehzahl der Maschine wieder vorliegt. An den Drehpunkt 23 ist noch das linke Ende des Hebels 32 angelenkt, dessen rechtes Ende mit der Stange 24 gelenkig verbunden ist. Der Hebel 32 ist auch mit der Verbindungsstange 40 gelenkig verbunden und besitzt an diesem Verbindungspunkte seinen Drehpunkt. Bei den bisherigen Betrachtungen wurde angenommen, daß die Stange 24 sich frei bewegen kann, auf den Regelvorgang also keinen Einfluß ausübt. Will man nun aber mit reinem statischem Betrieb arbeiten, so kann man dies durch Festketten der Stange 24 erzielen, da dann die HilfsSteuerung 6, 7 unwirksam wird. Gleichzeitig muß dafür gesoi-gt werden, daß der Gestängepunkt 17 sich frei nach oben ader unten bewegen kann. Zu diesem Zweck wird der Kolben 13 über die Feder 12 und das Gestänge 34 nach oben verschoben, so daß der ölzufluß zum Zylinder 14 abgesperrt wird und die Platten 15 und 16 den Drehpunkt 17 unter dem Einfluß der Federn 21 und 22 freigeben. Die Stange 34, die links den Befestigungspunkt für die Feder trägt, ist an ihrem rechten Ende an der vertikalen Schiene 31 festklemmbar; nach Lösung der Klemme 41 kann die Stange 34 η vertikaler Richtung längs der Schiene 31 verschoben "werden, und dadurch wird dann auch der Kolben 13 verschoben.

Durch die Verschiebung der Stange 24 in

vertikaler Richtung läßt sich, sofern der Drehpunkt 17 des Hebels 19 durch Auseinanderrücken der Kolben 15 und 16 freigegeben ist, eine parallele Verschiebung der statischen Drehzahlcharakteristik erzielen, so daß der Regler nunmehr mit einer anderen Leerlaufdrehzahl arbeitet. Durch eine vertikale Verschiebung des Steuerzylinders 14 und der mit ihm zusammenarbeitenden Teile, also der Stange 34 des Steuerzylinders 13, des ölkataraktes 9 und des Drehpunktes für den Hebel 8, läßt sich eine parallele Verschiebung der isodromen Drehzahlcharakteristik erreichen. Es ist dann aber erforderlich, daß der Drehpunkt 17 des Hebels 19 durch die beiden Kolben 16 und 15 festgelegt ist, was durch eine passende Einstellung der Stange 34 erzielt werden kann. Um nun wahlweise eine parallele Verschiebung entweder der statischen oder der isodromen Drehzahlcharakteristik herbeizuführen, ist ein Hilfsmotor 27 vorgesehen-, der über die lösbaren Kupplungen 28 und 29 auf die Zahnradgetriebe 26 und 30 einwirkt. Die Zahnstangen dieser beiden Getriebe sind unmittelbar mit der Stange 24 bzw. mit der am Zylinder 14 befestigten Schiene 31 verbunden.

Den Ölkatarakt 9 kann man statt in der Ausführung gemäß Fig. 1 mit zwei Kolben auch in der häufig benutzten Form mit einem einzigen Kolben verwenden, derart, daß das Ölkataraktgehäuse selbst den Kolben 13 steuert. Schließlich kann man auch andere Einrichtungen verwenden, die geschwindigkeitsabhängig Kräfte übertragen, also z. B. solche, die auf einer Ausnutzung der Massenwirkung beruhen.

Die Wirkungsweise der neuen Regeleinrichtungen ergibt sich aus den Fig. 2 und 3, die den Belastungsverlauf bei zwei Maschinen I und II wiedergeben. Es ,sei der Einfachheit halber angenommen, daß die beiden Maschinen gleich groß sind und die gleiche Statik von beispielsweise 2°/₀ bei der statisehen Drehzahlreglung und gleiche Leerlaufdrehzahl sowie ferner gleiche Isodromcharakteristik besitzen. Es soll ferner ungleiche Anfangsbelastung der beiden Maschinen vorausgesetzt werden, die Maschine I soll mit ²S %. die Maschine II mit 8,5 °/₀ ihrer Nennlast belastet sein. Steigt nun die Belastung plötzlich z. B. um das 4, Sfache, was einem außerordentlich großen -Belastungsstoß entspricht, also von 25 + 8,5 = 33,5 °/₀ auf

15°%' ^so geben die Maschinen durch die nach der Erfindung vorgesehenen Regeleinrichtungen zunächst ihr Isodromverhalten auf. Die Regler arbeiten rein statisch. Während dieses dynamischen Vorganges wird die Laständerung entsprechend der Maschinenstatik abgefangen. Da gleiche Statiken mit gleicher Leerlaufdrehzahl vorliegen, müssen sich beide Maschinen gleich stark mit je 75% belasten. Nachdem die Zusatzlast von — 33.5 = ii6,5°/₀ voll gedeckt ist, hat sich die Netzfrequenz entsprechend der Statik um 0,25 Perioden pro Sekunde gesenkt. Die Feder 12, die nun wirksam wird, zieht den Kolben 13 herunter, so daß der Gestängedrehpunkt 17 festgelegt wird. Die Kraftmaschinenreglungen arbeiten nun isodrom und führen den Maschinen ausreichende Energie zu, so daß sich die Netzfrequenz auf 50 Perioden pro Sekunde hebt.

Da beide Maschinen trotz ungleicher Anfangslast im Endzustand gleiche Belastungen aufweisen, kann jede von ihnen zur unmittelbaren Frequenzhaltung des Netzes herangezogen werden. Sornit belasten sich derartige isodrom arbeitende Maschinen unabhängig voneinander gleichmäßig und stabil.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Isodromregler für Kraftmaschinen, insbesondere solche, die zum Antrieb parallel arbeitender Synchronmaschinen dienen, an dem einerseits der Kolben des Steuerzylinders in Abhängigkeit von der Stellung des Servomotors rückgeführt ist, anderseits der Steuerzylinder selbst zwecks Aufhebung der Statik der Regelanordnung in Abhängigkeit von der Stellung der Reglermuffe ebenfalls rückgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Steuerzylinders von der Reglermuffe aus über ein» geschwindigkeitsabhängiges Organ, insbesondere einen ölkatarakt, vor sich geht, und daß bei 100" rascher Einwirkung der Reglermuffe auf das geschwindigkeitsabhängige Organ dieses über eine Hilfsvorrichtung (14) die Kupplung zwischen der Reglermuffe und dem Steuerzylinder und dadurch auch die Rückführung des Steuerzylinders aufhebt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei rascher Einwirkung der Reglermuffe auf den Ölkatarakt dieser über eine HilfsSteuerung (13, 14) den Drehpunkt eines Hebels (19) freigibt, über den die Reglermuffe die Rückführung des Steuerzylinders (3) gegebenenfalls über eine zweite Hilfssteuerung' (6, 7) herbeiführt.

3.. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hilfssteuerung aus einem Zylinder besteht, in dem zwei Steuerkolben unter dem Druck der Steuerflüssigkeit gegeneinander drükken und dadurch den Drehpunkt des

Hebels festlegen, während sie beim Nach' lassen des Druckes der Steuerflüssigkeit infolge der Einwirkung von Federn sich voneinander entfernen und dadurch den Drehpunkt des Hebels freigeben.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölkatarakt den Kolben eines Hilfssteuerzylinders betätigt, der die Zufuhr der die beiden Kolben bewegenden Steuerflüssigkeit regelt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen