DE810281C

DE810281C - Einrichtung zur selbsttaetigen Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen von Drehstromgeneratoren

Info

Publication number: DE810281C
Application number: DEP35831D
Authority: DE
Inventors: Kurt Westphalen
Original assignee: Witt & Westphalen
Current assignee: Witt & Westphalen
Priority date: 1949-03-05
Filing date: 1949-03-05
Publication date: 1951-08-09

Description

Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen von Drehstromgeneratoren Zur selbsttätigen Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen von Drehstromgeneratoren sind Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen das Regelorgan nach Art eines Drehstromschleifringläufersystems aufgebaut ist und einerseits aus dem zu regelnden Netz, zum anderen aus einer frequenzkonstanten Hilfsstromquelle gespeist wird. Alle diese Hilfsstromquellen erzeugen den frequenzkonstanten Wechselstrom durch elektromagnetische Induktion, haben also den Nachteil, daB sie, wenn sie auf ein stärkeres Netz arbeiten, sich nach diesem synchronisieren. Wird bei der Anordnung eines nach dem Prinzip eines Drehstromschleifringläufers aufgebauten Drehsystems dieses festgehalten, so wirkt es als normaler Drehstromtransformator und kuppelt das zu regelnde Netz mit dem frequenzkonstanten Steuernetz, so daß ein Energieflull vom ersteren zum letzteren möglich ist und damit eine Synchronisierung des Steuernetzes nach dem erheblich stärkeren zu steuernden Netz erfolgt. Im normalen Betrieb wird das Drehsystem zwar nicht festgehalten, aber durch Reibungskräfte und evtl. Dämpfungsglieder und Gegenfedern in seiner freien Beweglichkeit gehemmt, so daß während der Zeit der Hemmung eine Angleichung der Frequenz des Steuernetzes an die des zu regelnden Netzes erfolgt und nicht umgekehrt, wie es eigentlich sein sollte. Auch wird sich die Reibung im Drehsystem als eine Abweichung vom Sollwert bemerkbar machen. Die bekannten Systeme weisen also eine durch Reibungs-und Federkräfte bedingte Statik auf. Zweck der Erfindung ist, eine Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung der Antriebsmaschinen von Drehstromgeneratoren zu schaffen, die höchsten Ansprüchen an die Präzision genügt, astatisch arbeitet, praktisch die Zeitkonstante Null hat und einfach im Aufbau ist.
Die Erfindung bedient sich dabei des bekannten Drehstromschleifringläufermotors, der einerseits von dem zu regelnden Netz, andererseits mit einer konstanten Vergleichsfrequenz gespeist wird, vermeidet aber die Nachteile der bekannten Anordnungen dadurch, daß die Vergleichsfrequenz einen Widerstandsumformer für die Umformung von Gleichstrom in Mehrphasenwechselstrom entnommen wird, der seinerseits durch einen elektrischen Resonanz- oder Fliehkraftkontaktregler in der Frequenz konstant gehalten wird. Die neue Einrichtung ist im Prinzip in der Abbildung dargestellt.
KM ist die Kraftmaschine, Dr der Drehstromgenerator, EG die Erregermaschine. Das Regelsystem besteht aus dem Drehsystem DS, welches im Prinzip aufgebaut ist wie ein Drehstromschleifringläufermotor, und dem mit Hilfe eines Resonanz- oder Fliehkraftkontaktreglers in seiner Frequenz konstant gehaltenen Widerstandsumformer W U, der den aus der Erregermaschine entnommenen Gleichstrom in Drehstrom umformt. Dieser Drehstrom wird im weiteren als Steuerdrehstrom bezeichnet. Um Pendelungen zu vermeiden, ist das Regelsystem mit einer Dämpfung versehen, die mechanisch oder elektrisch wirken kann und in der Zeichnung mit D bezeichnet ist. Das Drehsystem DS wird ständerseitig aus dem Widerstandsumformer WU und läuferseitig aus dem zu regelnden Drehstromnetz im gleichen Umlaufsinn gespeist. Die Stellung des Läufers L gegenüber dem Ständer ST ist also durch die Phasenlage der beiden Drehströme gegeneinander eindeutig fixiert. Die Stellung des Läufers ist so gewählt, daß er bei conphaser Lage der beiden Drehströme in der Mitte des Regelbereichs steht. Ändert sich die Phasenlage des zu regelnden Netzes gegenüber dem Steuerdrehstrom in der einen oder anderen Richtung, so verdreht sich der Läufer in der entsprechenden Richtung und regelt so die Kraftstoffzufuhr.
Das Drehsystem arbeitet in bezug auf eine Abweichung der Phasenlage statisch, in bezug auf eine Abweichung der Frequenz bzw. Drehzahl gegenüber dem Steuerdrehstrom jedoch astatisch. Jeder Beginn einer Drehzahländerung äußerst sich zunächst in einer Abweichung der Phasenlage gegenüber dem Steuerdrehstrom, so daß der Läufer sich gegenüber dem Ständer schon verdreht und so die Kraftstoffzufuhr nachregelt, bevor es zu einer Änderung der Drehzahl gekommen ist. Auch allerkleinste Abweichungen vom Sollwert in der Kraftstoffzufuhr, welche durch die Lagerreibung im Drehsystem bedingt sind, werden in kürzester Zeit nachgeregelt, da sich eine konstante Frequenzabweichung in einer stetig wachsenden Phasenabweichung äußert.
Eine Drehzahlabweichung von nur o,oi°/o ergibt schon nach i Sekunde eine Phasenabweichung von 0,5°/0, die einen kräftigen Regelimpuls auslöst. Da die Regelgeschwindigkeit der Größe der Drehzahlabweichung proportional ist, werden Abweichungen von o,i°/o schon in o,i Sekunde ausgeregelt. Eine Verzögerung der Regelung durch elektromagnetische Vorgänge tritt nicht ein, da die beiden Drehfelder in DS nur ihre Stellung gegeneinander, nicht aber ihre Größe ändern. Die Regelgenauigkeit des Gesamtsystems ergibt sich aus den eben genannten Abweichungen, die durch die zur Auslösung eines Regelimpulses nötige Phasenabweichung bedingt sind, und der Abweichung des Steuerdrehstroms vom Sollwert, die, wie Messungen ergeben haben, selbst bei größeren Spannungsabweichungen der Gleichstromquelle (Erregermaschine) unter o,i°/a liegt.
Das wesentliche Merkmal der Erfindung liegt also darin, daß die Erzeugung des zur einseitigen Speisung des Drehsystems erforderlichen Steuerdrehstroms nicht in einer elektromagnetischen Einrichtung (Maschine oder Stimmgabel) erfolgt, sondern in einem Widerstandsumformer, da bei diesem keine elektromagnetische Rückwirkung auf das Drehmoment erfolgen kann.

Claims

PATENTANSPRUCH: Einrichtung zur selbsttätigen Drehzahlregelung der -Antriebsmaschinen von Drehstromgeneratoren unter Verwendung eines nach Art eines Drehstromschleifringläufermotors ausgeführten Drehsystems, das einerseits an das zu regelnde Netz, andererseits an ein eine konstante Vergleichsfrequenz lieferndes Hilfsnetz angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsfrequenz einem Widerstandsumformer für die Umformung von Gleichstrom in Mehrphasenwechselstrom entnommen wird, der seinerseits durch einen elektrischen Resonanz- oder Fliehkraftkontaktregler in der Frequeriz konstant gehalten wird. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 674 655, 612 967.