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Einrichtung zur Regelung einer veränderlichen Größe in Abhängigkeit
von einer oder mehreren veränderlichen Bezugsgrößen Die Technik benötigt häufig
Einrichtungen, mit deren Hilfe der Lauf einer Maschine in Abhängigkeit von einer
oder mehreren veränderlichen Hilfsgrößen selbsttätig geregelt werden kann. So kommt
beispielsweise eine Regelung der von einem elektrischen Stromerzeuger gelieferten
Leistung in Abhängigkeit von der von einem andern Stromerzeuger gelieferten Leistung
oder die Regelung der Drehzahl dieses Stromerzeugers in Abhängigkeit von einer Leistung
o. dgl. in Frage.
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Diese Einrichtungen besitzen eine bestimmte Anzahl von Meßinstrumenten,
deren Ausschläge miteinander kombiniert werden, um so die Bewegung eines einzigen
Regelorgans zu steuern. Wenn dieses letztere Organ einen bestimmten Ausschlag zeigt,
so schließt es die Kontakte eines elektrischen Hilfsstromkreises, der auf ein Relais
oder einen Hilfsmotor einwirkt, um so die geregelte Maschine wieder in die gewünschte
Regelstellung oder den gewünschten Regelzustand zurückzubringen.
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Es gibt bereits eine Anzahl dieser Einrichtungen, doch benötigen diese
im allgemeinen eine beträchtliche, von den Meßinstrumenten aufzubringende Energie,
wodurch ihre Anwendung in vielen Fällen unmöglich ist. Es gibt nämlich Fälle, wo
das Meßinstrument, das eine der Größen überwacht, ein einpfindliches Instrument,
wie z. B. ein Galvanometer oder ein Logometer, sein kann, das nicht geeignet ist,
eine noch so geringe Kraft abzugeben, wie sie der Antrieb mechanischer Organe und
insbesondere die Betätigung der Kontakte elektrischer Hilfsstromkreise erfordert.
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Es sind zwar auch Regelvorrichtungen bekannt, bei denen ein die zu
regelnde Größe messendes Instrument einen Spiegel trägt, der je nach der Zeigerstellung
des Instruments einen Lichtstrahl auf eine lichtelektrische Zelle wirft und dadurch
einen Regler in Tätigkeit setzt. Bei diesen Vorrichtungen erfolgt jedoch die Regelung
nicht in Abhängigkeit von einer veränderlichen Bezugsgröße, so daß der Regler auch
nur in Abhängigkeit von einem einzigen Meßinstrument gesteuert wird. Bekannt ist
ferner eine Vorrichtung zur Regelung der Frequenz von Wechselstromerzeugern mit
Hilfe einer Uhr. Bei dieser Vorrichtung werden gleichzeitig zwei Zeiger angetrieben,
der eine durch eine Uhr und der andere durch einen Synchronmotor, der durch den
Stromerzeuger gespeist wird, dessen Frequenz geregelt werden soll. Der durch die
Uhr angetriebene Zeiger trägt einen Spiegel, der durch den Synchronmotor angetriebene
ein Prisma. Bei abweichender Frequenz verschieben sich die beiden Zeiger gegeneinander,
wodurch
ein Lichtstrahl auf eine lichtelektrische Zelle geworfen wird, deren Strom den Regler
steuert. Diese bekannte Anordnung:, setzt also zwei umlaufende Meßgeräte, zu=, mindest
zwei gleichartige Geräte voraus.
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Durch die Erfindung wird eine Einrichtung zur Regelung einer veränderlichen
Größe in Abhängigkeit von einer oder mehreren veränderlichen Bezugsgrößen geschaffen,
bei der die Steuerstromkreise über photoelektrische "hellen von einem Lichtstrahl
beeinflußt werden und deren Aufbau sich für Zeigermeßgeräte beliebiger Art eignet.
Insbesondere ist bei ihr die Möglichkeit gegeben, ohne Änderung der vorhandenen
Teile ein weiteres Meßgerät hinzuzufügen, dessen Drehachse in der Verlängerung der
Drehachse der vorhandenen liegt, um eine weitere Größe zu berücksichtigen.
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Gemäß der Erfindung wird die Einrichtung zu diesem Zweck in der Weise
ausgebildet, daß ein die zu regelnde Größe messendes Instrument mit einem Drehspiegel
die von einer Lichtquelle kommenden Strahlen auf einen festen Spiegel wirft, von
dem sie auf den Drehspiegel des die Bezugsgröße messenden Instruments oder der Mehrzahl
dieser geworfen «-erden, und daß die Strahlen schließlich bei vorhandener Ablenkung
aus der der gewünschten Regelung entsprechenden Ebene und je nach der Ablenkungsrichtung
von dem letzten Drehspiegel durch ein nach dem Umfang zu länger werdendes Fenster
einer zwischengeschalteten umlaufenden Blendenscheibe auf die eine oder andere Zelle
fallen.
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Eine beispielsweise -Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes zeigt
die Zeichnung, und zwar stellen die Abb. i, 2 und 3 einen Regler dar, der beispielsweise
dazu dient, die Leistung einer Elektrizitätserzeugergruppe A in Abhängigkeit von
der Leistung einer anderen Elektrizitätserzeugergruppe B zu regeln, die von der
ersteren beliebig weit entfernt aufgestellt sein kann.
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In Abb. i ist i ein Meßapparat, der die Bezugsgröße mißt, nämlich
die von der Gruppe B gelieferte Leistung Pb,. Der bewegliche Teil des Meßapparats
i trägt einen Spiegel 2. Ein Apparat 3 mißt die zu regelnde Größe, nämlich die von
der Gruppe A gelieferte Leistung P,". Der bewegliche Teil dieses Meßapparats trägt
einen Spiegel Der Spiegel 4. erhält von dem optischen System 5 ein Strahlenbündel
und wirft dieses Strahlenbündel auf einen ortsfesten zylindrischen Spiegel 6, der
derart angeordnet ist, daß sein geometrisches Zentrum sich auf der Drehachse der
Spiegel 2 und q. befindet. Infolgedessen wird das Strahlenbündel, das auf den Spiegel
6 fällt, auf den Spiegel e geworfen, gleichgültig, welche Winkelstellung der Spiegel
4. einnimmt. Der Spiegel 2 wirft das Bündel alsdann in Richtung der beiden photo-",.elektrischen
Zellen länglicher Form 7 und 8, von denen die eine in Abb. i sichtbar ist, während
der Grundriß nach Abb. 2 alle beide zeigt. Die beiden Zellen 7 und 8 sind dicht
beieinander, und zwar aneinander anschließend, in einer Ebene angeordnet, die zur-Drehachse
der Spiegel :2 und d. senkrecht verläuft. Die Zelle 7 gehört zum Stromkreis eines
Hilfsmotors, der beispielsweise eine Vergrößerung der Leistung der zu regelnden
Gruppe bewirkt, während die Zelle 8 zu dem Stromkreis eines Hilfsmotors gehört,
der eine Verminderung der Leistung in der zu regelnden Gruppe herbeizuführen vermag.
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Wenn a der brehwinkel des Spiegels .I gegenüber der Richtung des einfallenden
Lichtstrahles und ß der Drehwinkel des Spiegels 2 gegenüber der genannten Richtung
ist, so kann man aus Abb. 2 mit Leichtigkeit erkennen, daß die Gesamtwinkelablenkung
des vom Spiegel 2 ausgesandten Lichtbündels gleich 2 ((i -- u) ist. Man kann das
optische System 5 derart anordnen, daß das Strahlenbündel in den zwischen den beiden
Zellen 7 und 8 vorhandenen Raum fällt und infolgedessen keine der Zellen erregt,
wenn (13 - (") = Null ist. Wie oben angegeben, sei P". die Leistung der Gruppe A
und Pb diejenige der Gruppe B. Wenn man nun die Meßinstrumente i und 3 derart einstellt,
daß a = k P" und ß = f (Pb) ist, wobei f eine vorherbestimmte
Funktion und k eine Konstante ist, so wird das Lichtbündel keine der Zellen belichten,
solange die Bedingung k P" = f (P1,) erfüllt bleibt. Andererseits
wird das Lichtbündel jedoch eine der Zellen 7 oder 8 erregen, wenn diese Bedingung
nicht mehr erfüllt ist, d. h. sobald der Winkel ((3-2) einen anderen Wert als Null
annimmt.
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Damit die Regelung eine stabile ist, ist in dem Strahlengang zwischen
dem Spiegel und den Zellen 7 und 8 eine undurchsichtige Scheibe g angeordnet, die
mit einem Fenster io versehen ist. Die Scheibe ist in Vorderansicht in Abb. 3 dargestellt.
Die Scheibenmitte befindet sich in dem Raum zwischen den beiden Zellen 7 und B.
Ein Motor i i setzt die Scheibe in Drehbewegung, derart, daß das Fenster io, das
sich in der Scheibe befindet, bald die Zelle 7 und bald die Zelle 8 freigibt. Wenn
man die Form des Fensters so wählt, daß die Zeit, während der das Lichtbündel auf
die eine oder die andere der Zellen treffen kann, um so größer ist, je größer die
Abweichung (ß-a) von dem gewünschten Regelungszustand ist, so werden den Regelungsrelais
aufeinanderfolgende Impulse von mit der Abweichung wachsender Dauer zugeleitet.
Hierdurch vermeidet man eine Überregelung
und unstabile Zustände,
wie sie im allgemeinen bei den gewöhnlichen Regelvorrichtungen nicht zu vermeiden
sind.
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Die Meßinstrumente i und 3 können Wattmeter, Telewattmeter oder beliebige
andere Apparate sein. Wenn beispielsweise der Apparat i ein Frequenzmesser und der
Apparat 3 ein Wattmeter ist, so bildet die Einrichtung gemäß der Erfindung einen
Frequenzregler, Gier eine statische Regelungskurve liefert, d. h. dafür sorgt, daß
die geregelte Frequenz kleiner wird, wenn die von der geregelten Gruppe gelieferte
Leistung wächst. Wenn man den beweglichen Teil eines der Apparate in einer gegebenenfalls
durch Fernsteuerung bestimmten Stellung feststellt, so ist der Regler augenblicklich
in der Lage, eine Regelung gemäß einem festen Wert usw. zu bewirken.
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Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nur zwei
Meßapparate miteinander kombiniert sind, so ist die Erfindung selbstverständlich
auch bei einer Kombination einer größeren Anzahl von Meßapparaten anwendbar. Man
kann, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen, die Lichtquelle selbst längs
eines Bogens, dessen Mittelpunkt sich auf der geometrischen Drehachse der beweglichen
Spiegel befindet, verschieben. Diese Verschiebung kann entweder von Hand oder selbsttätig
in Abhängigkeit von einer der Größen und nach einem beliebigen Gesetz erfolgen.