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Vorrichtung zur Einregelung elektrischer Größen, z. B. der Leistungsabgabe
von Stromerzeugern Es ist bereits eire Vorrichtung zur Einregelung elektrischer
Größen auf einen vorgeschi#iebenen Sollwert vorgeschlagen, bei welcher ein Alarmsignal
ausgelöst oder der Regler abgeschaltet wird, sobald die Differenz zwischen Ist-
und Sollwert ein bestimmtes Maß überschreitet.
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Es ist auch weiterhin vorgeschlagen worden, als Maß für die Differenz
zwischen Ist-und Sollwert die Zeitspanne zwischen der Aufeinanderfolge zweier Regelimpulse
zu benutzen. Es sind Regler bekannt, bei welchen die Regelimpulse durch eine Anordnung
ausgelöst werden, bei welcher eine dem Sollwert der zu regelnden Größe entsprechende
Geschwindigkeit mit einer dem Istwert der zu regelnden Größe entsprechenden Geschwindigkeit
verglichen wird und bei der die Vergleichsglieder periodisch in ihre Ruhelage geführt
werden, damit der Regler nicht bei sehr kleinen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert
anspricht.
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Gemäß der Erfindung wird bei derartigen Reglern, um ein Abschalten
bei zu großer Differenz zwischen Ist- und Sollwert zu erreichen, der zeitliche Abstand
zwischen dem Entkuppeln der Vergleichsanordnung und dem Ansprechen der Vergleichsanordnung
gemessen und beim Unterschreiten eines bestimmten Zeitabstandes ein Signal gegeben
oder der eigentliche Regelvorgang unterbrochen.
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Es ist zweckmäßig, bei der praktischen Durchführung dieses Verfahrens
den Zeitabstand durch den Weg zu bestimmen, den ein rotierendes Glied nach dem Entkuppeln
der Vergleichsanordnung bis zum Ansprechen des Reglers zurücklegt. Da man zur periodischen
Entkupplung der Vergleichsanordnung meist ein rotierendes Schaltorgan verwendet,
welches bei jedem Umlauf ein oder mehrmals die Vergleichsglieder entkuppelt, so
kann man dieses Glied zur Überwachung des Zeitabstandes zwischen dem Entkuppeln
der Vergleichsglieder und dem Ansprechen des Reglers verwenden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem dem zur periodischen
Entkupplung der Vergleichsglieder dienenden Organ nach dem Ansprechen des Reglers
eine vorzugsweise einstellbare Zusatzgeschwindigkeit erteilt wird, ist in der Abbildung
dargestellt. Durch diese Zusatzgeschwindigkeit kann die Laufdauer der Verstellvorrichtungen
für die, zu regelnde Größe, z. B. die Laufdauer
der Tourenverstellmotoren,
beeinfl#ußt werden. Die Laufdauer der Tourenverstellrnotoren nimmt auch bei dieser
Anordnung mit zunehmender Differenz zwischen Ist- und Sollwert zu.
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Mit i und 2 sind zwei Fortschaltwerke be zeichnet, die durch die Relais
3 und 4. gesteuert werden. Es sei angenommen, daß dem Relais 3 Impulse - zugeführt
«-erden, deren Zahl je Zeiteinheit dein Sollwert der zu regelnden Größe entspricht.
Diese Impulse können beispielsweise von einem von einer Uhr oder Svnclironmotor
angetriebenen Kontaktgeber erzeugt werden. Dein Relais .I werden Impulse zugeführt,
deren Häufigkeit dem Istwert der zu regelnden Größe proportional ist und die von
einem in an sich bekannter Weise ausgebildeten Impulsgeber nach dein Impulsfrequenzverfahren
erzeugt werden können.
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Mit dein Anker des Fortschaltwerkes i ist über die magnetische Kupplung
5 in an sich bekannter Weise das Kontaktorgan 6 verbunden. Dieses Kontaktorgan spielt
zwischen dem.gabel.förmigen, mit den Kontakten 7 und 8 versehenen Kontaktglied 9,
das unmittelbar t-oin Anker des Fortschaltwerkes 2 angetrieben wird. io und i i
sind polarisierte Relais, die so ausgebildet sind, daß der Anker in der einmal eingenommenen
Lage liegenbleibt und nur durchUmpolen wieder in die andere Lage gebracht werden
kann. Die Wicklung 12 des Relais io ist mit dein Kontakt 7, die Wicklung 13 des
Relais i i mit dem Kontakt 8 der Vergleichsanordnung verbunden. Der Kontaktarm 6
ist an den Minuspol der Ortsbatterie .angeschlossen. Die Kontakte i ¢ und 15 der
Relais io und i i sind mit den Erregerwicklungen der Steuerrelais 16 und 17 in Reihe
geschaltet. Die Kontaktzunge des Relais i i ist an den Pluspol der Batterie angeschlossen.
Die bewegliche Zunge des Relais io ist mit dein Kontakt 18 des Relais ii verbunden.
Der Kontakt i9 ist. mit der einen Bürste des Motors 2o verbunden, dessen Wirkungsweise
weiter unten noch beschrieben wird. Das Relais 16 besitzt zwei Kontaktzungen 21
und 22, die mit den Gegenkontakten 21' und 21" bzw. 22' und 22" zusammenarbeiten.
' In entsprechender Weise ist das Relais 17 mit den Kontaktzungen 23 und
2..1. . - ,tis- e rüstet, die mit den Kontakten 23' und 23" bzw._ 24' und
2d" zusammenarbeiten. Die Kontaktzungen 22 und 2.I sind mit den Klemrnen des Verstellmotors
25 für die zu regelnde Größe z. B. des Tourenverstellmotors verbunden. Die Kontakte
-21' und 23' sind an das eine Ende der Erregerwicklung 26 des Motors 25 angeschlossen,
dessen anderes Ende r21rt dein negativen- Pol der Batterie verbunden ist. Die Kontakte
22' und 2d' sind mit dein Pluspol der Batterie, die Kontakte 22" und 2.' mit dem
:Minuspol verbunden. Die :Kontaktzunge 23 ist an den Pluspol der i>atterie angeschlossen.
Der Kontakt 23" ist mit der Kontaktzunge 21 verbunden. Der leontakt 21" ist an den
Kontakt 2; angeschlossen, dessen Funktion weiter unten noch erläutert wird. Es ist
leicht -einzusehen, daß bei der Erregung eines der Relais 16 oder 17 die Erregerwicklung
26 durch die Kontaktzunge 2i oder 23 an den positiven Pol der Batterie angeschlossen
wird. :lußerdein wird durch die Erregung eines dieser Relais der Anker des Motors
a5 zwischen die Klemmen der Batterie gelegt. Eine einfache Überlegung zeigt, daß
die Stromrichtung und damit die Drehrichtung des Ankers davon abhängig ist. welches
der Relais 16 und i; erregt worden ist.
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Zur periodischen Lüftung der Kupplung dient die mit 28 bezeichnete
Vorrichtung. Sie enthält den umlaufenden Kontaktarm 29. der über das Differentialgetriebe
30. von den Motoren 3 i und 2o angetrieben wird. Der Motor 31 wirkt unmittelbar
auf das eine Sonnenrad des Planetengetriebe: ein, während zwischen das andere Sonnenrad
und den Motor 2o die magnetische Kupplung 33 eingeschaltet ist.
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Solange die zu regelnde Größe nicht verändert wird, läuft der Anker
des Motors 20 nicht um, so daß die Umlaufgeschwindigkeit des Organs 29 nur 'von
der Drehzahl des :Motors 31 abhängt. Die dem Motor 2o zugeführte Spannung wird an
dein Spannungfeiler 32 abgenommen. Sie ist einstellbar. so daß die dem Kontaktglied
29 erteilte Zusatzgeschwindigkeit regelbar ist. Der Spannungsteiler ist zwischen
dein positiven und negativen Pol der Ortsbatterie eingeschaltet. So- i lange die
Kontaktzungen der Relais io und i i in der dargestellten Lage liegen, ist der Anker
des Motors 20 über die Kontakte i9, 18 der Relais io und i i kurzgeschlossen, so
daß der Anker dieses Motors nicht umläuft. i In der Bahn des Kontaktorgans 29 sind
die Kontakte 27, 34. und 35 angeordnet. Wenn der Kontaktarm 29 den am Federpaket
dieser Kontakte angebrachten Fortsatz 36 berührt, so wird der Kontakt 35 geschlossen,
dagegen werden die Kontakte 34 und 27 geöffnet. Der Kontakt 27 liegt, wie bereits
erwähnt, im Stromkreis der magnetischen Kupplung 5, so daß diese Kupplung stets
gelüftet wird, wenn der Kontaktarm 29 den Fortsatz 36 berührt und dadurch den Kontakt
27 öffnet. Der Kontakt 34. liegt im Stromkreis der magnetischen Kupplung 33. Sobald
er durch den Kontaktarm 29 unterbrochen wird, wird der Stromkreis der magnetischen
Kupplung 33 geöffnet, so daß dein Kontaktarm 29 keine Zusatzgeschwindigkeit erteilt
wird. Der Kontakt
35 liegt mit den Wicklungen 37 und 38 der Relais
1o und 1I in Reihe. Wenn dieser Kontakt geschlossen wird, werden die Wicklungen
37, 38 erregt und führen die zugehörigen Anker in die in der Abbildung dargestellte
Ruhelage. Der unilaufende Kontaktarm29 hat also einedoppelteFunktion. Einerseits
werden durch die Betätigung des Federpaketes (Kontakte 27, 34: 35) die magnetischen
Kupplungen 5 und 33 gelüftet; außerdem werden die Relais 1o und 1i in ihre Ruhelage
geführt, so daß auch die Relais 16 und 17 ihre Ruhelage einnehmen und den Verstellmotor
25 abschalten.
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Da unter dem Einfluß des Kontaktarmes 29 die magnetische Kupplung
5 gelüftet wird, so ist der Weg, den der Kontaktarm 29, von dem Schließen der Kontakte
27 an gerechnet, bis zum Ansprechen der Vergleichsanordnung zurücklegt, ein Maß
für die Differenz zwischen Ist- und Sollwert.
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Im allgemeinen ist es ausreichend, wenn durch die Überwachungseinrichtung
festgestellt wird, ob die Differenz zwischen Soll-und Istwert größer oder kleiner
als ein bestimmter Betrag ist. Für diesen Zweck genügt es, in der Bahn des Kontaktarmes
29 einen weiteren Kontakt 39 anzuordnen und durch besondere Mittel dafür zu sorgen,
daß ein Signal ausgelöst oder der Regler stillgesetzt wird, sofern der Regler anspricht,
bevor der Kontaktarm 29 den Kontakt 39 geschlossen hat. Zu diesem Zweck dient das
polarisierte Relais 40. Die Wicklung 4a-dieses Relais ist zu den Wicklungen 37 und
38 parallel geschaltet und wird daher erregt, wenn der Kontaktarm 29 den Fortsatz
36 berührt und den Kontakt 35 schließt. Sobald die Wicklung 41 von Strom durchflossen
wird, wird über den beweglichen Kontakt 42 und den feststehenden Kontakt 43 ein
Stromkreis vorbereitet, der vom Minuspol der Batterie über die Wicklung des Relais
44, den Kontakt 43 - zu den Kontakten 21' und 23' führt. Wird nun eines der Steuerrelais
1o oder i i erregt, so wird einer der Kontakte 21' oder 23' mit dem positiven Pol
der Batterie verbunden und damit das Relais 44 erregt. Bei der Erregung dieses Relais
wird die Sperrklinke 44' ausgelöst, so . daß sich der Kontakt 45 schließt. Dieser
Kontakt kann zur Auslösung eines Signals oder, wie in der Abbildung dargestellt,
dazu benutzt werden, durch Umlegen des Schalters 46 die Regelapparatur stromlos
zu ' machen ünd an Stelle der Regelapparatur eine Alarmvorrichtung 47 einzuschalten.
Sobald der Kontaktarm 29 den Fortsatz 39 berührt hat, wird die Spule 48 des Relais
40 erregt, so daß sich der Anker 42 dieses polarisierten Relais 40 auf den' Leerkontakt
49 legt. Dadurch wird der j durch das Umlegen des beweglichen Kontaktorgans 42 vorbereitete
Stromkreis wieder gestört.
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Die Anordnung wirkt nun in folgender Weise Es sei angenommen, daß
der Istwert und der Sollwert fast übereinstimmen und daß sich daher das Kontaktorgan
6 und die Kontaktgabel 9 etwa mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen. Die Umlaufgeschwindigkeit
des Kontaktarmes 29, die er unter dem Einfluß des Motors 31 erhält, sei derart,
daß er in Abständen von 5 Sekunden den Fortsatz 36 berührt und dadurch den Kontakt
35 schließt und die Kontakte 27 und 34 öffnet. Dadurch wird die magnetische Kupplung
5 gelüftet und die Kontaktzange 42 des Relais 40 gegen den Kontakt 43 gelegt und
so der Stromkreis der Magnetwicklung des Relais 44 vorbereitet. Außerdem wird durch
Öffnen des Kontaktes 27 die Magnetkupplung 33 gelüftet. Sobald nun der Kontakt 39
durch den Kontaktarm 29 geschlossen wird, legt sich die bewegliche Zunge 42 des
Relais 4o gegen den Kontakt 49.
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Es sei Angenommen, daß durch eine genügend große Abweichung des Istwertes
vom Sollwert der Kontakt 7 mit dem Kontaktarm 6 in Berührung kommt, und zwar zu
einem Zeitpunkt, an welchem der Kontaktarm 29 bereits den Kontakt 39 passiert hat.
Durch die Kontaktgabel wird die Spule 12 des Relais 1o erregt und der bewegliche
Anker gegen den Kontakt 14 gelegt. Nun erhält die Wicklung des Relais 16 Strom,
die die beweglichen Kontaktzungen 21 und 22 gegen die Kontakte 21' und 22' legt.
Dadurch erhalten der Anker und die Feldwicklung des Verstellmotors 25 Strom, und
zwar so lange, bis der Kontaktarm 29 wieder den Fortsatz 36 berührt und den Kontakt
35 schließt. Während der Dauer des Regelvorganges, d.h. während der Laufdauer des
Motors 25 ist die magnetische Kupplung 5 gelüftet, da der Stromweg durch den Kontakt
21" unterbrochen ist. Das Kontaktglied 6 nimmt während dieser Zeit unter dem Einfluß
einer Feder gegenüber den Kontakten 7 und 8 seine Ruhelage ein. Gleichzeitig mit
der Umlegung des beweglichen Kontaktes des Relais 1o wird bei Ansprechen der Vergleichsanordnung
die Überbrückung des Motors 2o aufgehoben, so daß der Anker dieses Motors in Umlauf
gerät und dem Kontaktarm 29 eine Zusatz- j geschwindigkeit erteilt. Die Zeit, die
der Kontaktarm nach dem Ansprechen der Vergleichsanordnung bis zur Unterbrechung
des Regelvorgangs durch Berühren des Fortsatzes 36 benötigt, ist daher von der Größe
dieser Zusatzgeschwindigkeit abhängig. Sobald der bewegliche Kontaktarm 29 den Kontakt
35
schließt, werden die Anker der Relais io und i i in ihre Ruhelage gebracht. Dadurch
wird der Motor 2o kurzgeschlossen. Wegen der unvermeidlichen Schwungmasse bleibt
der Anker dieses Motors jedoch nicht sofort stehen. Dein Arm 29 wird daher auch
nach. dem Kurzschließen des Motors noch eine. kurze Zeit lang eine Zusatzgeschwindigkeit
erteilt. Dies hat zur Folge, daß der vom Arm 29 zurückgelegte Weg bis zum Ansprechen
des Reglers nicht mehr genau der Differenz zwischen Ist- und Sollwert entspricht,
weil die Laufdauer des Motors 2o nach dem Kurzschließen von den zufälligen Reibungsverhältnissen
abhängt. Um die Zusatzgeschwindigkeit unmittelbar nach dem Schließen des Kontaktes
35 zu beseitigen, wird mit Hilfe des Kontaktes 34 die magnetische Kupplung 33 gelüftet,
so daß die Kraftübertragung zwischen dem Anker des Motors 2o und dem Differentialgetriebe
aufgehoben wird.
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Die Laufdauer. der Verstellvorrichtung 25 ist abhängig von dem Zeitpunkt,
an welchem die Kontaktgabe zwischen 6 und 7 oder 8 stattfindet. Damit eine Kontaktgabe
stattfinden kann, muß der Kontakt 6 gegenüber der Kontaktgabel einen gewissen Weg
zurücklegen. Da die Geschwindigkeit, mit der sich die beiden Glieder gegeneinander
bewegen, von der Größe der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abhängt, so ist
die Zeit, welche zwischen dem Entkuppeln der Kupplung 5 und der Kontaktgabe liegt,
der Differenz zwischen Ist- und Sollwert umgekehrt proportional. Da der von dem
Kontaktarm 29 zurückgelegte Weg von der Berührung des Fortsatzes 36 bis zum Ansprechen
des Reglers dieser Zeit proportional ist, so entspricht jeder Stellung des Kontaktarmes
29 im Augenblick .des Ansprechens der Vergleichsanordnung eine bestimmte Differenz
zwischen Ist- und Sollwert. Die Anordnung arbeitet nun in der Weise, daß die Regelung
nicht gestört wird, wenn der Regler anspricht, wenn die Differenz zwischen Ist-
und Sollwert den durch den Winkelabstand zwischen der, Kontakten 27, 34, 35 einerseits
und dem Kontakt 39 andererseits entsprechenden Wert nicht überschreitet. Da die
Differenz zwischen Ist-und Sollwert umgekehrt proportional dem vom Kontaktarm 29
zurückgelegten Weg ist, so muß das Alarmsignal gegeben werden, falls der Regler
anspricht, noch bevor der Kontaktarm 29 den Kontakt 39 berührt hat.
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Wenn man annimmt, daß die Vergleichsanordnung Kontakt macht, noch
bevor der Kontakt 39 geschlossen ist, so ergibt sich folgendes: Bei der Berührung
des Kontaktarmes 29 mit dem Fortsatz 36 wird die magnetischeKupplung 5 durch Öffnen
des Kontaktes 27 gelüftet und die Kontaktglieder in ihre Ruhelage gebracht. Gleichzeitig
werden die beweglichen Kontakte der Relais io und i i durch Schließen des Kontaktes
35 in ihre Ruhelage gebracht, sofern sie sich nicht schon izi, dieser Lage befinden.
Gleichzeitig wird über diesen Kontakt die Wicklung 41 erregt und der Stromkreis
'des Überwachungsrelais 44 vorbereitet. Wenn nun z. B. die Kontaktglieder 6 und
9 in Berührung kommen, bevor der Arm z9 den Kontakt 39 geschlossen hat, so wird
das Relais io erregt und legt seinen Anker gegen den Kontakt 14. Dadurch wird das
Relais 16 erregt und legt seine Kontaktglieder 21, 22 gegen die Kontakte :2i', 22'.
Über den Kontakt 2i', den Kontakt 43 erhält nun die Wicklung des Überwachungsrelais
44 Strom und löst die Sperre für den Kontakt 45. Dieser schließt den Stromkreis
der Wicklung des Magnetschalters 5o kurz; dieser fällt ab und setzt dadurch die
Kegelanordnung außer Betrieb und schaltet anstatt dessen die Signalvorrichtung 47
ein.
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Die Anordnung kann erst wieder in Betrieb gesetzt werden, wenn man
von Hand den Kontakt 45 öffnet. Der Kontakt 45 kann natürlich auch mit Hilfe eines
Zeitrelais nach einem bestimmten Zeitabstand geöffnet werden. Im normalen Betrieb
wird die Vergleichsanordnung 6, 7, 8 erst dann Kontakt machen, wenn der Arm -29
bereits den Kontakt 39 passiert hat. Da durch diesen Kontakt die Wicklung 48 erregt
wird und dadurch das Kontaktorgan 42 gegen den Leerkontakt 49 gelegt wird, so wird
der Stromkreis des Überwachungsrelais 44 unterbrochen, so daß dieses Relais nicht
ansprechen und die Regeleinrichtung abschalten kann.
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Um die Differenz zwischen Ist- und Sollwert, bei der ein Alarm ausgelöst
oder der Regler abgeschaltet wird, einstellen zu können, wird zweckmäßig die Lage
des Kontaktes 39 in der Bahn des Armes 9 einstellbar gemacht. Man kann auch zwei
oder mehrere Kontakte in dieser Kontaktbahn anbringen und kann auf diese Weise erreichen,
daß bei mäßigen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert, die aber unter Umständen
auf Betriebsstörungen hinweisen, zunächst nur ein Alarm gegeben wird, während bei
größeren Differenzen zwischen Ist- und Sollwert mit Hilfe eines weiteren Kontaktes
der Regler abgeschaltet wird. Das Kurzschließen des Motors 2o kann unter Umständen
auch unterbleiben. ; Bei fler in der Abbildung dargestellten Anordnung wird bei
der Beendigung des Regelvorganges sowohl die Kupplung 33 gelüftet als auch der Motor
2o kurzgeschlossen. Es ist leicht einzusehen, daß es genügt, die Kupplung allein
zu lüften. Der Motor :2o läuft dann dauernd mit konstanter Geschwindigkeit
um.
Wenn es nicht allzusehr darauf ankommt, daß die -Regeldauer genau der Differenz
zwischen Ist- und Sollwert entspricht, so kann man auch auf die Kupplung 33 überhaupt
verzichten und sich lediglich mit dem Stillsetzen des Motors 2o durch Abschalten
oder Kurzschließen seines Anker begnügen.