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Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Schwingungen elektrischer Regler
Elektrische Regler des schwingenden Typus enthalten im allgemeinen einen auf einer
Schneide ruhenden Waagebalken, der an einem Ende eine Spule trägt, die von einem
Strom durchflossen wird, welcher proportional der Größe ist, die geregelt werden
soll. Am anderen Ende des Waagebalkens wirkt eine Schraubenfeder oder ein entsprechendes
Glied, mit welchem der INTormalwert der zu regelnden Größe bestimmt wird. Dasselbe
Ende des Waagebalkens trägt auch eine Rückführspule, die von einem Strpm durchflossen
wird, der nach einer e-Funktion veränderlich ist. Die von dieser Spule auf den Waagebalken
ausgeübte Kraft wird mit Rücksicht auf die Trägheit der Glieder, die geregelt werden
sollen, so abgepaßt, daß der Regelungseingriff unterbrochen wird, ehe der 1 ormalwert
erreicht wird, und zwar so frÜhzeitig vor diesem Zeitpunkt, daß die zu regelnde
Größe ohne Pendelengen in den Normalwert hineingleitet. Diese Rückführspule wird
auch dazu benutzt, um dem Waage-Balken eine schwingende Bewegung zu verleihen. Durch
den Umstand, daß der Waagebalken sich immer in einer schwingenden Bewegung befindet,
wird eine bedeutend schnellere Regelung erhalten als mit Reglern, die erst dann
in Bewegung kommen, wenn die zu regelnde Größe von ihrem -N ormalzeert abweicht.
Bei den bisher bekannten Reglern dieser Art wird die Schwingbewegeng dadurch aufrechterhalten,
daß der Strom durch die Rückführspule von der zu regelnden Größe oder von einer
mit dieser zusammenhängenden Größe abgeleitet wird, die sich deshalb im Takt mit
den Schwingungen des Reglers verändert.
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Um die Schwingungen des Reglers beizubehalten, ist es erforderlich,
daß der Strom durch die Rückführspule einen gewissen kleinsten Wert hat, weshalb
man in den meisten Fällen gezwungen ist, den Strom durch die kückführspule mit Rücksicht
darauf abzupassen, daß er ausreichend ist, die Schwingungen zu unterhalten; aber
hierdurch
wird es häufig eintreten oder sogar die Regel sein, <lall
die Rückführung nicht den richtigen Wert mit Rücksicht auf die Regelung erhält.
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Die Erfindung betrifft eine Einrichtinig, wodurch der Strom durch
die Rückführspule immer so groß gemacht «-erden kann, wie mit Rücksicht auf die
Regelung erforderlich ist, wobei aber gleichzeitig die Beibehaltung der Schwingungen
sichergestellt -wird. Dies geschieht dadurch, daß der Riickfiihrspule oder einer
anderen Spule des beweglichen Systems des Reglers kurzzeitige Stromstöße in Takt
finit den Schwingungen des Regler zugeführt «'erden, und zwar dadurch, daß die Rückfülirspule
über einen Kondensator oder eine induktive Kupplung zu einem @-on den Reglern gesteuerten
Stromkreis geschaltet ist. Die Rückführspule ist natürlich dabei gleichzeitig an
die zu regelnde Gröle oder eine mit dieser zusammenliiingende Größe ;t!igeschlossen
über einen Transformator oder in einer anderen Weise, und «-eid der Rück--führspule
in dieser Weise kurzzeitige Stromstöße zugeführt «-erden, hat man volle Freiheit,
den Rückführstroin auf den gewünscl1-ten Wert einzustellen. Ein weiterer Vorteil
der Erfindung ist, daß die Stromstöße zur Beibehaltung <der Schwingungen aiif
den Waagebalken des Reglers dann wirken, wenn dieser seine größte Gescliwineligl<eit
hat, wodurch diese Stronistölle für die Beibehaltung der Schwingungen voll wirksam
werden. Dies ist, dagegen nicht der Fall mit den gewöhnlichen Veränderungen des
Rückführstroines, denn der 'Maximal- bzw. Minimalwert des Rückfühsstrornes fällt
mit dein Durchgang des Wagebalkens durch die Mittellage nur in dein Falle zusammen,
weint die Schnellerregermascliine sehr schnell ist. Hat diese aber Trägheit, so
werden die Maximal- bzw. lIiiiiinalwerte des Rückführ-:tronies in dein Augenblick
eintreten, wenn der Waagebalken sich in den Endlagen befindet, und in diesem Falle
wirken die `eränderuneen des Rückführstromes nicht treibend auf den Waagebalken,
sondern erhalten statt dessen die Eigenschaft einer Federkraft.
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Auf der Zeichnung wird in Abb. i ein Schaltbild für einen Regler des
schwingenden Typus gezeigt, und die Kondensatoren 26, 2,^ v rd Widerstände 28. 29
mit den zugehörigen Leistungen sind Gegenstand der Erfindung. Die in der Abb. 2
g, zeigten Diagramme veranschaulichen die Arbeitsweise eines derartigen Reglers
in dein Falle, daß <die Schnellerregermaschine keine Trägheit hat, und die entsprechenden
Diagramme in der Abb. 3 zeigen die Verh;iltnisse in dein Falle, daß die Schnellerreeerma:chine
Trägheit hat. In der Abb. t bezeichnet i einen Wechselstromgenerator finit seinem
Feld 2, das von einer Erregermaschine 3 mit Feld ,. erregt «-ird. In Reihe mit diesem
Feld liegt der --Xiiker 3 einer -,Min ellerreeermaschine, deren Feld mit i@ bezeichnet
ist. An die von dem Generator i ausgehenden Leitungen ist ein Spannungswandler angeschlossen.
Der Regler, der mit 8 bezeichnet ist, besteht aus einem Waagebalken 9, der auf einer
Schneide io ruht. Auf der rechten Seite des Waagebalkens ist die fühlende Spule
ii-des Reglers 1>efeatigt, und diese ist in Reihe mit der Wicklung i z des Elektromagnets,
in dessen Luftspalt die Spule i i sich bewegt, an die Sekundärwicklung des Transformators
7 angeschlossen. Auf der anderen Seite der Schneide io wirkt auf den Waagebalken
9 eine Schraubenfeder 13, deren Spannung für den Normalwert der zu regelnden Spannung,
d. h. für die Spannung des Generators i, bestimmend ist, und an dem linken Ende
des Waagebalkens 9 sitzt die Rückführspule 14, die sich in dem Feld des permanenten
Magnets 13 bewegt. An dem M'aagebalken 9 ist ein Arm 16 befestigt, der am unteren
Ende die voneinander isolierten Kontakte 17 und 18. tragt. Diese Kontakte bewegen
sich zwischen den Federkontakten i9, 2o und 21, 22, welche so verbunden sind,
daß, wenn der Arin 16 des Reglers nach links schwingt, <der Strom aus der Gleichstromquelle
23 durch die Feld«-icklung 6 in der einen Richtung führt und in der anderen Richtung,
wenn der Arm 16 des Reglers nach rechts schwingt. Die Umschaltung der Stromrichtung
durch die Feldwicklung geschieht in dem Augenblick, wenn der Arm 16 durch die Mittellage
geht. Die Rückführspule 14 ist über dem Stromwandler 24 an den Klemmen der Erregermaschine
3 angeschlossen. Außerdem ist die Rückführspule über die Kondensatoren 26 und 27
und über Widerstände 28 und 29 ;in die Zuleitungen zur Feldwicklung 6 angeschlossen.
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In dem Diagranini der Abb. 2 ist der Zeitpunkt, wenn der Waagebalken
des Reglers oder der finit dem Balken verbundene Arm seine Mittellage passiert,
durch die senkrechten Linien angegeben. In dem darunter ge, zeigten Diagramm gibt
die Linie s den Weg des Meelerarmes an und die gestrichelte Linie v seine Geschwindigkeit.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich, ist die Geschwindigkeit des Reglerarmes am größten,
wenn er durch die Mittellage geht. In diesem Augenblick verläßt der Kontakt 17 den
Kontakt i9 und berührt statt dessen den Kontakt 20, und in derselben Weise verläßt
der Kontakt 18 den Kontakt 21 und berührt den Kontakt 22. Die der Erregerwicklung
aufgedrückte Spannung
wird also genau in diesem Augenblick ihre
Richtung wechseln-. Die Spannung des Ankers 5 wird deshalb nach der Linie es," in
Abb. 2 verlaufen, und da .die Schnellerregermaschine 5, 6 eine sehr kleine Trägheit
hat, wird die Spannung der Erregermaschine 3 mit der Veränderung der Spannung es,"
nach der Linie Ein verlaufen. Die Veränderung der Spannung der Erregermaschine
3 ruft einen Strom i" durch die Rückführspule 14 hervor, und die von dieser Spule
auf den Waagebalken 9 ausgeübte Kraft liegt mit diesem Strom in Phase und ist in
-dem Diagramm mit p bezeichnet.
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Ist aber die Schnellerregermaschine 5, 6 träge, dänn werden die Verhältnisse
etwa so, wie das Diagramm Abb. 3 zeigt. Die Spannung, die auf das Feld 6 aufgedrückt
wird, wechselt ihre Richtung genau wie in Abb. 2 gezeigt, aber zufolge der Trägheit
der Schnellerregermaschine wird diese Spannung nicht die in Abb. 2 gezeigte rechteckige
Form annehmen, sondern statt dessen linear steigen und fallen, und deshalb wird
auch die Spannung Ein der Erregermaschine nach einer Sinuslinie verlaufen statt
wie in Abb. 2 nach einer gebrocheneri geraden Linie, und die von der Rückführspule
auf den Waagebalken 9 ausgeübte Kraft wird deshalb ebenfalls Sinusform erhalten.
Diese Kraft ist im Diagramm mit p bezeichnet, und wie aus dein Diagramm hervorgeht,
hat diese Kraft ihren höchsten bzw. niedrigsten Wert, wenn der Waagebalken sich
in den Endlagen befindet, ist dagegen Null , wenn der Waagebalken die Mittellage-
passiert. Die von der Spule i.1 auf den Waagehalken 9 ausgeübte Kraft wird deshalb,
wie oben erwähnt, nicht zur Beibehaltung der Schwingungen beitragen. Dies tun .dagegen
die durch die Kondensatoren 26 und 27 der Rückführspule i4,zugeführten Stromstöße,
welche in dem Diagramm mit t bezeichnet sind. Wie aus dem Diagramm ersichtlich,
erreichen diese unmittelbar nachdem der Waagebalken oder der Arm des Reglers die
Mittellage passiert hat, einen sehr hohen - Wert, der dann nach einer Exponentialfunktion
gegen u11 sinkt. Durch Einregelung der Größe der Widerstände 28 und 29 kann die
Stärke dieser Kraft verändert werden, und ebenso kann die Rückführkraft p unabhängig
von der Kraft t durch Einführung eines regelbaren Widerstandes in den Zuleitungen
zwischen dem Regler 3 und dem Wandler 24. verändert werden.
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Statt die Stromstöße zur Rückführspule 1d. über Kondensatoren 26 und
27 'zu führen, kann man sie auch der Spule über einen "Transformator
zuführen, dessen Sekundärwicklung an die Rückführspule 14 angeschlossen ist. Die
Primärwicklung dieses Transformators ist zweckmäßig über einen Widerstand an die
Kontakte i9 und 22 bzw. 20 und 21 angeschlossen.
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Man kann natürlich auch, statt die Stromstöße von der Gleichstromquelle.23
zur Spule 1q. zu führen, den Waagebalken 9 mit einer weiteren Spule versehen, durch
welche die für die Beibehaltung der Schwingungen erforderlichen Stromstöße gehen,
während der Rückführstrom allein durch die Spule 14 hindurchgeht.
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Wenn mit Rücksicht auf die Regelung ein sehr großer Rüclzführstrom
erforderlich ist und dieser zu sehr zu den Schwingungen des Reglers beitragen sollte,
können nach der Erfindung die Schwingungen des Reglers -dadurch begrenzt werden,
daß die von den Kondensatoren kommenden Stromstöße eine entgegengesetzte Richtung
erhalten, so daß sie den Veränderungen des Rückführstromes entgegengerichtet sind,
welche auf die Bewegung des Waagebalkens des Reglers einwirken.