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Nachgiebige elektrische Rückführung für selbsttätige Regler von Generatoren
Zur l?rzielung günstiger Stabilitätsverhältnisse werden Regler mit Verstellrnotor
häufig mit einer Rückführung ausgerüstet, d.li. die Stellung des Motors beeinflußt
die Steuerung des Motors, die in der Hauptsache durch die Regelgröße bestimmt wird,
derart, daß seine Bewegung schon unterbrochen wird, bevor noch der Sollwert der
Regelgröße erreicht ist. Da bei einer solchen sog. starren Rückführung die Regelung
statisch arbeitet, also lastabhängig wird, beseitigt man in vielen Fällen nachträglich
mit einer gewissen Verzögerung (RÜckführzeitkonstante) den 1?influß der Rückführung
wieder, man macht die Rückführung nachgiebig. Die Rückführung kann auf verschiedene
Weise erfolgen, z. B. rein mechanisch oder hydraulisch oder elektrisch od.dgl.;verschiedeneLösungen
sind hierfür bekanntgeworden. Als nachgiebiges Zwischenglied wird in den meisten
Fällen bei Rückfiihrzeitkonstanten in der Größenordnung von Bruchteilen von Sekunden
bis zu einigen Minuten eine einstellbare 01- oder auch Luftbremse verwendet.
Den Öl- oder Luftbremsen haften nun verschiedene unangenehme Mängel an. Einige seien
hier genannt: Die Bremskraft ist bei allen Bremsen weitgehend von der Temperatur
abhängig; die RiickfÜhrzeitkonstante
kann also bei gleicher Einstellung
sehr verschiedene Werte annehmen.
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Außerdem spielt bei Ölbremsen die verwendete Ölsorte eine große Rolle.
Auswechseln des Öls bedeutet unter Umständen vollkommen andere Zeitkonstante; Luftbremsen
sind abhängig vom Luftdruck und werden infolgedessen unwirksam bei grollen Höhen,
etwa im Flugbetrieb. Bei allen Bremsen ist eine sorgfältige Einpassung des Kolbens
in den Bremszylinder erforderlich. Ist der Kolbendurchmesser etwas zu groß, so tritt
leicht ein Klemmen ein, was ungenaue Regelung bedeutet; ist vier Durchmesser etwas
zu klein, so wird die Bremswirkung geringer, und die erforderliche Zeitkonstante
wird nicht mehr erreicht.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits eine reizt elektrisch
wirkende nachgiebige Rückführung vorgeschlagen worden. Bei Reglern finit Verstellmotor
ist hierbei ein Potentiometer vorgesehen worden, das bei einer Verstellung des Reglers
gleichzeitig so verstellt wird, daß zunächst eine Differenzspannung wirksam wird,
die auf das :\Ießwerk ]in Sinne einer vorzeitigen. Unterbrechung des `Regelvorganges
einwirkt. Das Potentiometersvstetn wird aber außerdem durch einen besonderen, mit
einer der Differenzspannung etwa proportionalen Geschwindigkeit laufenden Hilfsinotor
so nachgestellt, daß die Differenzspannung allmählich wieder verschwindet. Bei einer
anderen vorgeschlagenen rein elektrischen Rückführung für Tirrillregler liegt an
der Differenzspannung zwischen einer konstanten Vergleichsspannung und einer der
Erregermaschinenspannung proportionalen Spannung eine Hilfswicklung des Reglerrelais
und ein konstant erregter Gleichstrommotor, der die der Erregerspannung proportionale
Spannung so verstellt, daß die Differenzspannung allmählich verschwindet.
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Die Erfindung sieht eine andere Lösung der rein elektrischen Rückführung
für selbsttätige Regler von Generatoren vor, die darin besteht, daß als Rückführgröße
die Stromaufnahme eines als Speicher wirkenden Gleichstrommotors, dessen Anker in
Reihe mit einer Rückführwicklung im Reglermeßwerk an der gleichgerichteten Generatorspannung
liegt, verwendet wird.
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Der Speichermotor wird zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines nichtlinearen
Gliedes, z. B. einer Brückenschaltung mit nichtlinearen \\'iderstäticien, an die
gleichgerichtete Generatorspannung angeschlossen.
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Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, claß im stationären
Zustand, bei dem die Generatorspannung gleich dem Sollwert ist, die Spannung am
Speichermotor konstant, d. h. unabhängig von dem Belastungszustand des Generators
ist und kein Einfluß der Rückführungseinrichtung auf die Regelgenauigkeit besteht.
Bei Auftreten einer Spannungsabweichung tritt die Rückführwirkung urverzögert ein,
und ferner tritt schon bei kleinen Spannungsabweichungen vom Sollwert eine große
Rückführspannung auf.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Auw-endung
auf einen Regler mit Verstellmotor für die Spannungsregelung eines Drehstromgenerators
dargestellt. Die Erregerwicklung 2 des Drehstromgenerators i wird von der Erregermaschine
3 gespeist, deren Erregung 4 mittels des Rheostatreglers y mit Verstellmotor 6 einstellbar
ist. Der Verstellinotor 6 ist von der konstanten Hilfsspannungsquelle 7 konstant
erregt und mittels der Utnkelirkontakte 8, 9 und io des Umschaltrelais i i in der
einen oder anderen Drehrichtung einschaltbar.
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Der bewegliche Kontakt to des Umschaltrelais ist mittels einer Blattfeder
von den Stabilisierungsfedern 12 getragen, die sich in den Endlagen des Umschaltrelais
gegen die einstellbaren Anschläge 13 legen. Die Spule u des Umschaltrelais wird
über den @'orscli<tlt\\ iilerst@in(1 14 und die Gleichrichteranordnung t j und
dun regelbaren Widerstand 16 für die Sollwei-teiiistellting von der Spannung des
Generators i erregt. Die Spule b des Umschaltrelais wirkt der Spule a entgegen und
wird über einen regelbaren \\'iclerstand 17 zur Einstellung der @'erstellgeschi@-indigkeit
des \-@erstellinotors von der mit dein \-u-stellniotor gekuppelten Tachometermaschine
1 8 geslteia. 1)ie `pule c liegt in Reihe mit dem veräii(lerliclieti \\ iderstarid
i9 (zur Einstellung der Dämpfung) und dem Anker eines konstant erregten Speicherillotors
2o, der finit einer Schwungmasse 21 gekuppelt ist, an den Ausgangsklemmen einer
Trockengleichrichteranordnttng 22, deren @ingangsklennnen an zwei Diagonalpunkten
einer Briickenschaltul1g 24 liegen, die aus einfachen Ohmschen und aus nichtlinearen,
d.li. spannungsabhängigen \\-iderstätideii gebildet und über den ``orwideret<tnrl
?3 von der Generatorspannung gespeist wird.
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M'enn die Generatorspannung gleich dem Sollwert ist, liegt an den
Ausgangsklemmen der Brückenschaltung 24 nur eine Spannung. die sich aus dem Unterschied
der Widerstandswerte zwischen den Ohtnschen und den spannungsabhängigen M'iderstäuden
der Brücke ergibt. Der Speichermotor 2o und die \\'icklung c werden von dieser Spannung
erregt und der Speichermotor läuft mit einer kleinen Drehzahl utn. Bei Auftreten
einer Abweichung dei- Generatorspannung vorn Sollwert z. B. nach ollen, wird die
Spule a stärker erregt. und sie bringt (las Umschaltrelais zum Schließen seiner
Kontakte B. io, wodurch der Verstellmotor in solchem 1)relisitin eingeschaltet wird,
daß der Rheostatregler ; auf einen größeren Widerstandswert eingestellt wird. Durch
die von der Tachometermaschine i S gespeiste Spule b des Umsclialtrelais wird erreicht,
claß die #"erstellgeschwindigkeit des \'ci-stellniotors proportional der Spannungsabweichung
vorn Sollwert wird. Je kleiner nämlich ini angenommenen Fall einer Erhöhung der
Generatorspannung deren Abweichung vorn Sollwert ist, uni so eher wird die hierdurch
bewirkte zusätzliche Erregung der Spule a in ihrer Wirkung auf das Umschaltrelais
durch die von der Tachometermaschine erregte Spule b ausgeglichen und der Kontakt
8, io wieder geöffnet und der Verstellinotor
abgeschaltet, bevor
er seine durch die angelegte Hilfsspannung gegebene Enddrehzahl erreicht hat. Da
hierdurch auch die Tachometermaschine spannungslos wird, nimmt die Erregung der
Spule h schnell ab, und die nun wieder allein wirkende Slttife u schließt die Umschaltkontakte.
1)a; Umschaltrelais wird also tirrillartig mit einem von der Abweichung der Generatorspannung
vom Sollwert abhängigen Verhältnis von Oftnungs- zu Scliließtingszcit geiifliiet
und geschlossen, und damit wird der Verstellinotor auf eine entsprechende flöhe
der Verstelitnotorgeschwindigkeiteingeregelt.
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Gleichzeitig finit einer Miweichung der Generatorspannting vom Sollwert
ändern die spannungsabhängigen Widerstände der Brückenschaltung ihren \Viderstandswert,
und dementsprechend wird die 2\usgaiigsspannung der Brückenschaltung in stärkerein
Maße geändert, als sich die Eingangsspannung ändert. Da der Speichermotor 20 zunächst
noch finit der kleinen "Tourenzahl läuft, nininit er einen größeren :liikerstrom
auf, der auch die Spule c des Umschaltrelais durchfließt, so daB sich eine entsprechende
flöhe der Rückführwirkung ergibt. Die Spule c wirkt ebenfalls der Spule a entgegen.
-Mit zunehmender Drehzahl des Speichermotors 20 nimmt der von ihm aufgenommene und
die Sliule c- dtii-clifliel.iende _likerstrom immer mehr ab, lins der Speichermotor
seinen stationären Zustand erreicht. Sobald die Generatorspannung auf ihren Sollwert
zurückgeführt worden ist, hat der Speichermotor wieder seine ursprüngliche Drehzahl
und damit seinen ursprünglichen Strom, womit die Rückführung beendet ist.