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Elektrischer Schnellregler mit Dämpfungs- und federnder Rückführungseinrichtung
Es sind elektrische; mit Dämpfungs- und federnder Rückführung ausgerüstete Regler
bekannt, die eine augenblickliche Überregelung erlauben. Dieses Verhalten ist für
eine Schnellregelung zwecks Überwindung der magnetischen Trägheit der geregelten
Maschinen unbedingt erforderlich. Bei den bekannten Reglern ist aber die Größe der
überregelung durch den Grad der Rückführung begrenzt und in vielen Fällen zu klein;
besonders dann, wenn der Regler als Geschwindigkeitsregler für Wasserturbinen verwendet
wird, ist sein Verhalten ungeeignet. Es wird in einem solchen Fall bekanntlich die
Bedingung gestellt, daß bei plötzlicher Entlastung der Turbine die Leitvorrichtung
bzw. der Strahlablenk.er augenblicklich betätigt wird, Es sind zwar schon Regler
bekannt, bei denen zwischen dem drehbaren Regelungssystem und der Dämpfungseinrichtung
eine lösbare Kupplung eingebaut ist, die eine Dämpfung nur in einem Sinn zuläßt
und im andern Sinne gar nicht dämpft. Diese Art Regler dient aber nur zur Begrenzung
einer bestimmten Größe, z. B. Überstrom, kann aber nicht als eigentlicher Solhvertregler
_ verwendet werden. Gemäß der Erfindung ist diese Kupplung, z. B. eine Zahnrutschkupplung,
erst von einem bestimmten einstellbaren Rückführdrehmoment an lösbar. Dadurch
wird
erreicht, daß dieser Regler als wirkliches Regelorgan verwendet werden kann, das
bei größeren Sollwertabweichungen aber nicht mit einer zu großen Rückführkraft behaftet
ist.
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Die Zeichnung zeigt schaubildlich und schematisch zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes unter Fortlassung der für das Verständnis unwesentlichen
Teile.
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Gemäß Fig. i verstellt d:ie Welle i des gezeichneten Schnellreglerdrehsystems
einen Wälzsektor 2, wodurch eine Veränderung des Regelwiderstandes 3 erfolgt. Auf
der Welle i sitzt fest verstiftet ein Hebel 4, während ein gezahnter Rückführsektor
5 auf der Welle i drehbar gelagert ist. Der Rückführsektor 5 und der Hebel 4 sind
vermittels Rückführfedern 6 miteinander gekuppelt. Der Grad der Rückführung kann
durch Verschieben des Federangriffspunktes 7 am Hebel 4 verändert werden. Auf der
Dämpfungswelle 8 frei drehbar und axial verschiebbar sitzt ein Zahnritzel 9, das
mit dem Rückführsektor 5 in Eingriff steht. io, i i, 12 ist eine Zahnrutschkupplung
mit einseitigen Zähnen. Der Kupplungsteil io ist mit dem Ritzel 9 fest verbunden
und wird durch :eine Feder 13 gegen das auf der Welle drehbare, jedoch axial nicht
verschiebbare Kupplungsstück i i gepreßt. Von der Gegenseite drückt eine Feder 14
das Kupplungsstück 12 gegen das Kupplungsstück i i. Das Kupplungsstück 12 ist auf
der Welle 8 axial verschiebbar, jedoch gegen Verdrehen durch einen Stift gesichert.
Mit der Welle 8 ist eine Aluminiumscheibe 15 fest verbunden. Diese bewegt sich im
Luftspalt eines Magneten 15 und wirkt demzufolge als Dämpferscheibe.
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Bei kleinen Regelungsbewegungen kann die Kupplung io-i2 zwischen dem
Rückführsektor 5 und der Dämpferscheibe 15 als starr betrachtet werden, und die
Reglung vollzieht sich in bekannter Weise. Bei einer größeren Änderung der geregelten
Größe führt die Reglerwelle i z. B. eine rasche Drehbewegung im Uhrzeigersinne aus.
Diese Drehung wird vom Hebel 4 über die entsprechende Rückführfeder 6 auf den Rückführsektor
5 übertragen. Auf diese Bewegung wirkt die Dämpferscheibe 15 hemmend, so daß sich
die betreffende Rückführfeder 6 spannt und von der Kupplung io-i2 ein bestimmtes
Rückführmoment übertragen werden muß. Im angenommenen Beispiel wird das Ritzel9
im Gegenuhrzeigersinne angetrieben, so daß in diesem Falle bei einem bestimmten
Rückfüh.rmoment der Zahnkranz io zwischen dem Ritzel 9 und dem Kupplungsstück i
i zu ratschen beginnt. Demzufolge kann sich nun die Reglerwelle i ungehemmt im Uhrzeigersinne
weiterbewegen, bis. ihr elektrisches Drehmoment auf das durch die Feder 13 eingestellte
übertragbare Moment auf der Dämpfungs.well.e 8 gesunken ist. Jetzt rückt der Zahnkranz
zwischen den Teilen io und i i wieder ein, so daß das Drehsystem in der Nähe der
neuen Reglerstellung normal rückgeführt wird.
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Ähnlich ist der Vorgang bei einer raschen Drehbewegung der Reglerwelle
i im Gegenuhrzeigersinne. Der Unterschied liegt nur darin, daß jetzt der Zahnkranz
zwischen den Teilen i i und 12, dessen übertragbares Moment mittels der Feder 14
eingestellt werden kann, zum Ratschen kommt.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 bedeutet wiederum i die Reglerwelle,
2 den Wälzsektor, 3 den Regelwiderstand und 4 einen auf der Welle i fest verstifteten
Hebel. Der Rückführsektor 5 ist auf der Reglerwelle i drehbar gelagert und steht
durch die Rückführfedern 6 in Verbindung mit dem Hebel 4. Zwecks Veränderung des
Rückführungsgrades kann der Fe.derangriffspunkf 7 am Hebel 4 verschoben werden.
Die im Luftspalt des permanenten Magneten 16 sich drehende Dämpfungsscheibe 15 ist
mit der Dämpfungswelle 8 starr verbunden und wird über ein Zahnritzel 9 von einer
Zahnscheibe 21 angetrieben. Zwei Sperradkränze 22 und 23 sind mit gegenläufigen
Verzahnungen versehen und mit der Zahnscheibe 21 fest verbunden. Dias Ganze ist
frei drehbar auf der Wella i und vermittels der beiden Schaltklinken 2d., 25 mit
dem Rückführsektor 5 starr gekuppelt. Ein am Hebel 4 befestigter Bolzen 26 schlägt
bei größeren Drehbewegungen der Reglerwel e i gegen die eine der Klinken 24, 25
und bringt sie außer Eingriff mit dem entsprechenden Sperradkranz, so daß sich die
Reglerwelle i wiederum frei bewegen kann, ohne die hemmende Dämpferscheibe 15 mittreiben
zu müssen. Das Rückführdrzhmoment, von dem an die Dämpfungseinrichtung .ausgeklinkt
werden soll, kann durch entsprechendes Verstellen der Klinken 24, 25 in im Rückführsektor
5 vorgesehenen Schlitzen für jeden Drehsinn getrennt eingestellt werden.
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In Fig.3 sind beispielsweise die mit der Erfindung erreichbaren Rückführverhältnisse
schematisch dargestellt. Auf der Abszissenachse ist die Winkelabweichung zwischen
dem Hebel 4 und dem Rückführsektor 5 aufgetragen, und zwar vom Nullpunkt o nach
rechts im Uhrzeigersinn, vom Nullpunkt nach links im Gegenuhrzeigersinn. Auf der
Ordinate ist das Rückführdrehmoment, und zwar vom Nullpunkt nach oben im Uhrzeigersinn
und nach unten im Gegenuhrzeigersinn,wiedergegeben. Bis zur Winkelabweichung a1
bzw. a2 erfolgt jeweils die normale Dämpfung, hier
dargestellt durch
die Linie 31 (das Rückführmoment braucht . nicht unbedingt linear mit der
Winkelabweichung zu- bzw. abzunehmen). Vom Punkt 32 bzw. 33 weg nimmt das
Rückführdrehmoment nicht mehr zu. Die Größe der Rückführmomente in den Punkten 32
und 33, d. h. die Höhen 34 und 35, können durch Einstellung der Federn 13 und 14
(Fig. i) bzw. durch Verstellen der Klinken 2a und 25 (Fig. 2) verändert werden.
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Es ist auch möglich, die Kupplungs- bzw. Entklinkungseinrichtung zwischen
dem Hebel q. und dem Rückführsektor 5 einzubauen. Bei der Entklinkungseinrichtung
wird in diesem Falle ein Verlauf des Rückführdrehmomentes ähnlich der Fig. 4 ,erzielt,
d. h. nach der Entklinkung in den Punkten 32 und 33 wird das Rückführdrehmoment
praktisch gleich Null.
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Die Erfindung läßt sich mit Vorteil zur Regelung von Spannung, Strom,
Leistung, cos gp usw. anwenden. So ist z. B. damit eine rasche Spannungsregelung
von Generatoren möglich. Die Erreger werden etwas überbemessen, und bei Eintreten
des Ratschens erfolgt eine starke Überregelung. Das Rückführdrehmoment bis zum Eintritt
des Ratschens kann auf den kleinsten, hinsichtlich Pendelurigen noch zulässigen
Wert eingestellt werden, und damit wird die schnellstmögliche Regelung erzielt.