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Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Frequenz von Wechselstromnetzen
Es ist bekannt, zur Regelung der Frequenz von Wechselstromnetzen ein Differentialgetriebe
zu verwenden, das einerseits von einem Vergleichsuhrwerk mit einer dem Sollwert
der Frequenz entsprechenden Geschwindigkeit, anderseits von einem an das zu regelnde
hetz angeschlossenen Synchronmotor mit einer dem Istwert der Frequenz entsprechenden
Geschwindigkeit angetrieben wird. Das dritte Glied des Differentialgetriebes schlägt
bei Abweichungen der beiden Drehzahlen in der einen oder anderen Richtung aus. Bei
einer bekannten Einrichtung dieser Art wird bei jedem Ausschlag des dritten Gliedes
ein Elektromagnet erregt, der an einer Seite eines doppelarmigen Hebels angreift,
an dessen anderen Ende eine Feder angreift. Die Erregung erfolgt stets in dem gleichen
Sinne, aber wegen der Vorschaltung von Widerständen mit anderer Stromstärke, je
nach dem ob die Istfrequenz zu hoch oder zu niedrig ist. Die Zugkraft des Magneten
nimmt daher einen oberen oder einen unteren Grenzwert ein, so daß dadurch der Ausschlag
des doppelarmigen Hebels beeinflußt wird. Diese Wirkung tritt bei der bekannten
Einrichtung stets dann auf, wenn bei Ausschlag des dritten Gliedes einer von zwei
Gegenkontakten geschlossen wird. Dies bedeutet, daß im Falle des Vorhandenseins
einer Frequenzabweichung stets eine Veränderung der Öffnung des Kraftmitteleinlasses
um einen ein für allemal festliegenden Betrag erfolgt. Eine Regelung dieser Art
ist aber den im Betrieb auftretenden Erfordernissen nicht hinreichend angepaßt,
da die Regelung schon einsetzen muß, wenn die Frequenzabweichung noch nicht die
durch die Lage der Gegenkontakte bestimmten Werte besitzt.
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Bei einer an anderer Stelle vorgeschlagenen Einrichtung zur Frequenzregelung
hat man Regler für die einzelnen Aggregate vorgesehen, die die Geschwindigkeitsregler
in Abhängigkeit von der Größe und Richtung des summierten Frequenzfehlers und der
zugeführten Energie der Antriebsmaschinen beeinflussen. Allerdings ist diese Einrichtung
so ausgebildet, daß sie den Normalwert der Frequenz wieder herstellt, den augenblicklichen
Integralfehler jedoch nicht sofort ausregelt, sondern für spätere, im entgegengesetzten
Sinne stattfindende Regelvorgänge aufspeichert.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Regelung
der Frequenz von Wechselstromnetzen mit Hilfe eines Differentialgetriebes, die gegenüber
bekannten Einrichtungen den Vorteil besitzt, daß eine genau mit der Integraldifferenz
stufenlos veränderliche Einstellung des Verstellorgans herbeigeführt wird. Erfindungsgemäß
ist die Einrichtung so ausgebildet, daß die in an sich bekannter `''eise in Form
eines Winkels erfaßte Differenz der beiden Integrale mittels eines nahezu trägheitsfreien
Kompensationsgerätes in einen dem Winkel
proportionalen Gleichstrom
umgewandelt wird, der über Entladungsstrecken auf das Verstellorgan der zu regelnden
Einheit einwirkt. Es können also nicht nur bestimmte, in ihrer; Größe vorher festgelegte
Zeitfehler einen RegeT@ vorgang auslösen, sondern jede entstehende: Winkelabweichung
führt unverzüglich zur Ausbildung eines dieser entsprechenden Gleichstroms, der
dem eigentlichen Verstellorgan zugeführt wird und eine der Größe des Zeitfehlers
angepaßte Verstellung bewirkt. Diese Einrichturg kann ferner so ausgebildet werden,
daß durch Überlagerung eines zusätzlichen Gleichstroms über den vom Kompensationsgerät
gelieferten Gleichstrom noch zusätzli-he Einflüsse auf das die Treibmittelzufuhr
der zu regelnden Maschine bestimmende Organ ausgeübt werden.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
i ist ein Planetengetriebe, das die Differenz des Integrals der Frequenz des zu
regelnden Netzes und desjenigen eines Bezugssystems bildet. Hierbei ist 2 das in
Abhängigkeit von der Frequenz des Netzes und 3 das von .dem Bezugssystem angetriebene
Zahnrad. Das Zahnrad 2 wird hierbei zweckmäßig von einem an das zu regelnde Netz
angeschlossenen kleinen Synchronmotor angetrieben. Zum Antrieb des Zahnrades 3 kann
eine Pendeluhr oder eine Chronometeruhr verwendet werden. Das Zahnrad 3 treibt den
Zahnring q. an. Zwischen dem Zahnring q. und dem Zahnrad 2 befindet sich das Planetenrad
5. Der Zahnring q. dreht sich in entgegengesetzter Richtung wie das Zahnrad 2. Die
einzelnen Zahnräder sind so bemessen, daß bei der Sollfrequenz des Netzes die Achse
des Planetenrades 5 stillsteht. Bei einer Änderung der Istfrequenz ändert die Achse
des Planetenrades ihre Lage so lange, bis Istfrequenz und Soll-' frequenz wieder
übereinstimmen. Von einem bestimmten Ausgangspunkt aus gerechnet bildet daher der
von der Achse des Planetenrades zurückgelegte Weg oder der Winkel ö, den die Verbindungslinie
zwischen der Achse des Planetenrades und der Achse des Zahnrades 2 beschreibt, ein
Maß für die Differenz des Integrals der Istfrequenz und des Integrals der Sollfrequenz.
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Erfindungsgemäß wird nun die Treibmittelzufuhr dieser Integraldifferenz
proportional eingestellt. Es geschieht dies bei dem dargestellten Beispiel dadurch,
daß diese Differenz zunächst in einen Gleichstrom und dieser nach genügender Verstärkung
in einen Hub des Regelgestänges umgewandelt wird. Zur Umwandlung des von dem Planetenrad
zurückgelegten Weges bzw. des entsprechenden Winkels ö dient bei dem Ausführungsbeispiel
ein Kompensationsinstrument 18. Dieses besteht aus der zwischen dem Magneten N und
S angeordneten Spule 6, die bei 7 drehbar gelagert ist, der Feder 8, dem Kontakt
9, dem Parallelwiderstand io und dem parallel zu dem Kontakt 9 geschalteten Ko_1-densator
ii. Die Achse des Planetenrades üt mit der Spule 6 des Kompensationsinstru-;ientes
über die Feder i2 verbunden. Fließt in der Spule 6 kein Strom, so wird der Kontakt
9 unter Einwirkung der Feder 12 geschlossen. Der von der Batterie 13 jetzt über
den Kontakt 9, die Spule 6, die Drosselspule 14 und den Widerstand 15 fließende
Strom ruft in der Spule 6 ein Drehmoment hervor, das demjenigen der Feder 12 entgegenwirkt
und den Kontakt 9 wieder unterbricht. Hierauf beginnt das Spiel von neuem. Je größer
die Verschiebung des Planetenrades 5 aus seiner Anfangsstellung ist, um so größer
ist auch der Strom, der sich in den Stromkreis der Batterie i3 einstellt. Dieser
Strom ist daher ein Maß für die Winkelabweichung des Planetenrades und damit für
die Integraldifferenz zwischen Ist- und Sollfrequenz. Man könnte diesen Strom unmittelbar
auf das Regelorgan für die Treibmittelzufuhr der zu regelnden Maschine einwirken
lassen, doch ist er hierfür in den meisten Fällen zu klein. Er wird daher mittels
der in der Abbildung dargestellten gittergesteuerten Entladungsstrecken Z6 verstärkt.
Die Entladungsstrecken erhalten ihr Gitterpotential von dem Widerstand i5, in dem
der Strom des Kompensationsinstrumentes einen ihm proportionalen Spannungsabfall
erzeugt. Der Effektivwert des zwischen den Anoden und dem Nullpunkt abgenommenen
Stromes ist von der Größe der Gitterspannung abhängig. Er wird dem Regelorgan 17
der Kraftmaschine zugeführt und stellt je nach seiner Größe die Treibmittelzufuhr
der Kraftmaschine auf einen bestimmten Wert ein. Jeder Integraldifferenz zwischen
Ist-und Sollwert ist daher auf eine bestimmte Treibmitttelzufuhr zugeordnet. Werden
mehrere Maschinen gleichzeitig von derselben Kompensationseinrichtung gesteuert,
so werden sie stets vollkommen gleichmäßig belastet und kontinuierlich geregelt.
Die Einrichtung eignet sich auch in einfacher Weise dazu, noch zusätzliche Regeleinflüsse
auf die zu regelnde Maschine zu geben. Es braucht dann nur über den von dem Kompensationsinstrument
eingeregelten Strom noch ein weiterer Gleichstrom überlagert zu werden.