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Einrichtung zur selbsttätigen Frequenzintegralregelung von Kraftmaschinen,
die zum Antrieb elektrischer Stromerzeuger dienen Es sind Einrichtungen zur - Frequenzregelung
bekanntgeworden, bei welchen der Regelvorgang in Abhängigkeit von der Differenz
zwischen dem Integral des Sollwertes der Frequenz und dem Integral des Istwertes
der Frequenz gebildet wird. Bei diesen Einrichtungen dient als Geber für den Sollwert
des Frequenzintegrals das Pendel einer Uhr,, das über ein entsprechendes Getriebe
auf ein Differentialglied einwirkt. Auf dieses Differentialglied wirkt ferner noch
ein Synchronmotor ein, der an das zu regelnde Netz angeschlossen ist und der somit
den Istwert der Frequenz bzw. den Istwert :des Frequenzintegrals angibt. Bei einer
anderen bekannten Einrichtung werden zwei Synchronmotoren benutzt, und zwar der
eine als Sollwertgeber, der andere als Istwertgeber er Frequenz bzw. des Frequenzintegrals.
Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß der Vergleich der beiden Frequenzintegrale
nur über verhältnismäßig umständlich wirkende mechanische Einrichtungen möglich
ist, daß ferner der Sollwert nicht mlt genügender Genauigkeit und nicht mit genügender
Konstanz gegeben wird oder gegeben werden kann. Ferner ist eine hohe Gesch-vindigkeit
der Verstellapparate nicht möglich. Weiterhin ist bereits eine Einrichtung zur Frequenzintegralregelung
der Antriebsmaschinen von Stromerzeugern bekannt, bei der eine Stimmgabel als Sollwertgeber
dient. Die Stimmgabel wird hierbei dazu benutzt, im Rhythmus ihrer Schwingungen
periodisch Kontakte zu schließen. Fällt ein solcher Kontaktschluß zeitlich mit dem
Kontaktschluß eines mit der Istdrehzahl der zu regelnden Maschinen umlaufenden Kontaktgebers
zusammen, dann wird auf diesem Wege ein Stromkreis für den Reglerverstellmotor gebildet.
Die Dauer eines solchen Kontaktschlusses ist naturgemäß gering, so daß auch der
dadurch hervorgerufene Regeleinfluß gering ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Einrichtung ist der, daß eine Regelung auf gleiche Drehzahl, beispielsweise zum
Zwecke einer Synchronisierung, kaum möglich ist, wenn Soll- und Istdrehzahl der
zu regelnden Maschinen nur wenig voneinander abweichen, aber eine mehr oder minder
große Abweichung in der Phasenlage der Spannungsvektoren besteht.
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Die Erfindung macht nun Gebrauch von der bekannten Tatsache, daß eine
Stimmgabel zur Erzeugung eines Wechselstromes beliebiger Frequenz verwendet werden
kann. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen,
zur selbsttätigen
Frequenzintegralregelung der Kraftmaschinen von elektrischen Stromerzeugern Stimmgabeln
als Sollwertgeber in der Weise zu verwenden, daß mit Hilfe der Stimmgabel ein Wechselstrom
von dem Sollwert proportionaler Frequenz erzeugt und diese unmittelbar mit einem
dem Istwert der Frequenz entsprechenden Wechselstrom in Vergleich gesetzt wird.
Man erhält so einen Sollwert, der hinsichtlich Genauigkeit und Konstanz die von
den bisher bekannten Sollwertgebern gelieferten Vergleichsgrößen erheblich übertrifft
und daher gerade in seiner Anwendung für die Frequenzregelung von wesentlicher Bedeutung
ist. Außerdem bietet er als Wechselstromgröße die Möglichkeit, nunmehr auch für
die Zwecke der Frequenzintegralregelung den Vergleich der Integrale des Ist- und
Sollwertes der Frequenz nach einer schon auf anderen Gebieten angewandten Methode
auf elektrischem Wege in einem doppelt gespeisten Motor durchzuführen, dessen Ständenvicklung
die eine, dessen Läuferwicklung die andere Frequenz zugeführt wird, wodurch er Regeleinfluß
unverzügert zur Wirkung gebracht werden kann. Zuvor werden beide Frequenzen durch
geeignete Vervielfachungseinrichtungen auf gleiche Größenordnung gebracht. Aus der
Anwendung einer derartigen Einrichtung ergibt sich weiter der Vorteil, daß der Vergleich
zwischen Ist- und Sollfrequenz kontinuierlich erfolgt, so daß größere Abweichungen
zwischen Ist- und Sollwert überhaupt nicht auftreten können. jede Änderung der Istfrequenz
hat sofort eine Abweichung in -der Phasenlage des Ständerdrehfeldes gegenüber dem
Läuferdrehfeld zur Folge, woraus sich ein Verstelldrehmoment ergibt, das die Kraftmittelzufuhr
der zu regelnden Maschinen entsprechend beeinflußt. Ein Synchronlauf der beiden
Drehfelder mit einer gewissen Phasenverschiebung ist hierbei vollständig ausgeschlossen,
und eine etwa eintretende Abweichung wird sofort selbsttätig wieder zum Verschwinden
gebracht. Als Stimmgabelsender wird hierbei mit Vorteil ein solcher verwendet, in
welchem eine Invarstimmgabel als Frequenzgeber vorgesehen ist. Hierbei wird die
Stimmgabel zweckmäßig in selbsterregender Röhrenschaltung angeordnet, wobei die
Röhrenschaltung sowohl Hochvakuumgef@äße als auch gasgefüllte Röhren enthalten kann.
Im allgemeinen wird als Normalfrequenz eine konstante Frequenz, auf die der Stimmgabelsender
ein für allemal eingestellt wird, in Betracht kommen. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, die Schwingungszahl des Stimmgabelsenders von der Belastung der Turbine abhängig
zu machen, und zwar derart, daß die Frequenz der Stimmgabel mit zunehmender Belastung
der Turbine um einen bestimmten Betrag abnimmt. An Stelle eines Stimmgabelsenders
können auch deren mehrere, vorzugsweise in Parallelschaltung, vorgesehen werden,
was namentlich dann von Bedeutung ist, wenn mehrere Maschinen oder Turbinen in Parallelschaltung
auf ein Netz arbeiten und jede für sich geregelt werden soll. Der Stimmgabelsender
wird außerdem noch in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit Mitteln versehen,
wodurch die Normalfrequenz durch einen ,äußeren Eingriff innerhalb bestimmter Grenzen
verändert werden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es ist i der Stimmgabelsender, der in der Zeichnung der Einfachheit
halber nur durch die Stimmgabel sowie eine Erregerspule dargestellt ist. Der Stimmgabelsender
selbst kann in beliebiger Weise ausgeführt sein, insbesondere nach Art der in der
Nachrichtentechnik verwendeten Stimmgabelsender. 2 ist ein Netz, dessen Frequenz
auf beispielsweise 50 Perioden konstant zu halten ist. 3 ist ein Motor, dessen
Ständerwicklung über einen Umformer oder Umrichter 4 die Netzfrequenz in einer der
Senderfrequenz angepaßten Vervielfachung und dessen Läuferwicklung die vom Stimmgabelsender
erzeugte Normalfrequenz zugeführt wird. Die schwenkbare Achse 5 dreht sich daher
mit einer Drehzahl, die von der Differenz der beiden Frequenzen bzw. ihrer Integrale
abhängig ist. 6 ist ein Kegelradgetrieb-e mit .einer Schnecke und Muffe 7 für Rechts-
und Linkslauf, 8 ein Servomotor, 9 der Verstellschieber und i o der Fliehkraftregler
der Antriebsmaschine, der gleichfalls über den Servomotor 8 auf den Verstellschieber
9 :einwirkt.
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Angenommen, es tritt im Netz 2 eine Last-Ünderung ein, dann ändert
auch der Fliehkraftregler io seine Stellung, wodurch der Steuerkolben 8 eine andere
Lage einnimmt und Öl nach dem Hauptkolben 9 herüberdrückt, wodurch der Schieber
so lange verstellt wird, bis diejenige Drehzahl erreicht ist, die gemäß der Regelkennlinie
des Fliehkraftreglers dem neuen Belastungszustand oder der neuen Leistungsabgabe
entspricht. Eine volle Ausregelung des Drehzahlunterschiedes gegenüber der ursprünglichen
Drehzahl findet also, falls man unterstellt, daß zunächst nur der Fliehkraftregler
eingreift, nicht statt, d. h. jeder Maschinenleistung ist eine bestimmte Drehzahl
und damit eine bestimmte Frequenz !eindeutig zugeordnet (statische Regelung). Nun
ändert sich aber gleichzeitig mit der Änderung der Leistungsabgabe, d. h. gleichzeitig
mit dem Steigen oder Sinken der Gewichte des Fliehkraftreglers, auch
die
Istfrequenz, die dem zu regelnden Netz 2 entnommen wird und über eine diese Frequenz
vervielfachende Umrichteranordnung dem Differentialmotor 3 zugeführt wird, so daß
also die Welle 5 gedreht wird, und zwar mit einer Umdrehungszahl, die abhängig ist
von dem Unterschied der Istfrequenz und der Sollfrequenz. Die Welle 5 wirkt nun
über das Getriebe 6, dessen jeweilige Stellung dem Unterschied der Frequenzintegrale
entspricht, auf den Servomotor 8 und über .diesen auf den Schieber 9 in der Weise
ein, dä.ß die ursprüngliche Drehzahl und damit die ursprüngliche Netzfrequenz wieder
erreicht wird. Die beiden Regeleinflüsse beginnen annähernd gleichzeitig, indessen
wird der zuletzt geschilderte Regeleinfluß meist eine längere Zeit in Anspruch nehmen
als der zuerst geschilderte. Durch die Erfindung wird es ermöglicht, die Regelarbeit
des zweiten Regelvorgangs zu verkleinern und damit die Verstelldauer herabzusetzen.