DE842132C

DE842132C - Einrichtung zur Messung der zeitlichen AEnderung der in einem Speicher vorhandenen Energie

Info

Publication number: DE842132C
Application number: DEP27221D
Authority: DE
Inventors: Robert Keller
Original assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BROWN AG; BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1946-07-08
Filing date: 1948-12-28
Publication date: 1952-06-23
Also published as: CH251918A; FR949087A

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. JUNI 1952

ρ 27221 IXb142 0 D

vorhandenen Energie

Für die Messung der mechanischen Beschleunigung einer Maschine kann eine rein mechanische Hinrichtung, bestehend aus einer über eine Feder mit der rotierenden Maschinenwelle verbundenen Schwungmasse, verwendet werden. Bei einer solchen F.iiinchtung wird die Schwungmasse bei einer Geschwindigkeitsänderung der Welle beschleunigt, und infolge der Trägheit der Masse tritt eine gewisse Verzögerung ein, so daß die Verschiebung der Schwungmasse relativ zur Welle ein Maß für die zu messende Beschleunigung gibt.

Ks ist auch bekannt, die mechanische Beschleunigung indirekt zu messen, indem man die Leistungsäiiderung eines Synchron- oder Asynchronmotors bei einer der Geschwindigkeitsänderungentsprechenden Frequenzänderung mißt. Zu diesem Zweck ist der elektrische Motor mit einer Schwungmasse behaftet, die bei einer Frequenzänderung des den Motor speisenden Netzes eine positive oder negative Beschleunigung erfährt und dementsprechend eine Leistungsänderung des Motors zur Folge hat, die nur gemessen WCi(Un muß, um die jeweilige mechanische Beschleunigung feststellen zu können.

Diese Einrichtungen zur Messung der mechanischen Beschleunigung einer Maschine können in sehr vorteilhafter Weise in Kombination mit einem Drehzahl oder Frequenzregler verwendet werden, um diesen letzteren zu stabilisieren. Der Regler dient somit zur Feststellung des absoluten Wertes der Geschwindigkeit bzw. Frequenz, während der Beschleunigungsmesser die Stabilität fixiert.

In der Fig. ι zeigt die Kurve A den zeitlichen

Verlauf einer Drehzahlschwingung, wie sie beispielsweise bei einer Wasserturbine vorkommen kann, die zum Antrieb eines elektrischen Generators dient. Die Drehzahl η ist.als Ordinate und die Zeit t als Abszisse aufgetragen.. Um nunmehr den Drehzahlregler der Turbine mittels eines Beschleunigungsmessers zu stabilisieren, wird nun in bekannter Weise die mechanische Beschleunigung gemessen und dieser gemessene Wert zur Rückführung

ίο des Reglers verwendet. Für eine richtige Stabilisierung des Reglers muß aber der Stabilisierungseinnuß einen Verlauf gemäß der Kurve C (Fig. i) haben, d. h. dem Differentialquotienten der Geschwindigkeit entsprechen,, da sonst die Rückführung des Reglers nicht im richtigen Zeitpunkt T einsetzt. In der Praxis hat es sich aber gezeigt, daß, wenn die Beschleunigung bzw. der Differentialquotient der Geschwindigkeit mittels eines der bisher bekannten Beschleunigungsmesser gemessen wird, die Voreilung des gemessenen Wertes weniger als 90⁰ gegenüber der Schwingungsfrequenz der Drehzahl beträgt und der Stabilisierungeinfluß der Kurve B entspricht. Infolgedessen erfolgt die Rückführung des Reglers etwas zu spät, und es entstehen

»5 gewisse Nachteile für die Regelung.

Zweck der Erfindung ist nunmehr, eine Einrichtung zur Messung der zeitlichen Änderung der in einem Speicher vorhandenen Energie zu schaffen, die ohne weiteres imstande ist, einen Stabilisierungswert mit der gewünschten Voreilung zu liefern. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß ein Gleichstromzwischenkreis verwendet wird, dessen Strom für die Messung dient. Die zeitlichen Änderungen der Stromstärke stellen dabei die Meßimpulse dar.

An Hand der Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert, und zwar zeigt die Fig. 2 in schematischer Weise ein Ausführungsbeispiel, wo die Meßeinrichtung zur Stabilisierung eines Drehzahlreglers verwendet wird.

In der Fig. 2 bedeutet 1 ein Wechselstromnetz, welches von einem Wechselstromgenerator 2 gespeist wird, dessen Antriebsmaschine 3 eine Wasserturbine ist. Für die Regelung der Geschwindigkeit der Turbine 3 bzw. des Generators 2 ist ein Regler 4 vorgesehen, beispielsweise ein Zentrifugalregler, der über das Hebelsystem 5 mit dem Steuerventil 6 eines Servomotors 7 in Verbindung steht und durch diesen letzteren die Kraftmittelzufuhr zur Turbine in Abhängigkeit der Drehzahl regelt. Mit dem Wechselstromgenerator 2 mechanisch gekuppelt ist ein Gleichstromgenerator 8, der einen mit einer Schwungmasse 9 versehenen Motor 10 speist. In der Verbindungsleitung zwischen Generator 8 und Motor 10 ist ein Transformator 11 eingeschaltet, dessen Sekundärwicklung den Strom für die Betätigung eines Regelorgans 12 liefert, das ebenfalls mit dem Hebelsystem 5 gekuppelt ist und somit auf die mechanische Rückführung 13 des Steuersystems einwirken kann.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nunmehr wie folgt: Tritt aus irgendeinem Grund eine Drehzahländerung bei der Turbine 3 bzw. dem Generator 2 auf, so wird eine Leistungsänderung des Motors 10 erfolgen. Je nachdem, ob die Schwungmasse 9 des Motors 10 eine Beschleunigung oder Verzögerung erfährt, wird der Motor Leistung abgeben oder aufnehmen, und es tritt eine zeitliche Änderung der durch die Schwungmasse aufgespeicherten Energie ein, d. h. der Strom J₁, der durch das Instrument 14 angezeigt wird, ist ein Maß für die zeitliche Änderung der Drehzahl der Turbine und wird beispielsweise entsprechend der Kurve B (Fig. 1) verlaufen, da infolge Induktivität im Gleichstromkreis eine Voreilung von 90⁰ gegenüber der Drehzahlkurve praktisch nicht erreicht werden kann. Um aber diese gewünschte Voreilung von 90⁰ zwischen der Meßgröße, d. h. der zeitlichen Änderung der Energie, und dem Anzeigewert zu erreichen, ist der Transformator 11 vorgesehen, der vorzugsweise als Stromwandler ausgebildet ist. Der Sekundärstrom J₂ dieses Transformators, der am Instrument 15 angezeigt wird, weist dann eine Phasenverschiebung gegenüber dem Strom J₁ auf, die beispielsweise mittels eines Widerstandes 16 ohne weiteres so eingestellt werden kann, daß die gewünschte Voreilung von 90⁰ erreicht wird. Dieser Strom /₂ kann nun zur Beeinflussung eines Regelorgans 12 benutzt werden, welches ebenfalls auf die vom Regler 4 betätigte Steuerung einwirkt und die gewünschte Stabilisierung bewirkt.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene Anordnung beschränkt, sondern es kann beispielsweise im Gleichstrommeßkreis ohne weiteres an Stelle der Schwungmasse einKondensator für die Speicherung der Energie verwendet werden, ohne dadurch am Wesen der Erfindung etwas zu ändern. Ferner ist es auch denkbar, für die Herstellung einer Phasenvoreilung von 90⁰ zwischen der Meßgröße und dem Anzeigewert andere an sich bekannte Mittel an Stelle eines Transformators zu benutzen. Die Meßeinrichtung gemäß der Erfindung kann natürlich ebensogut für die Stabilisierung von andern Reglern verwendet werden, z.B für Frequenzregler u. dgl.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Messung der zeitlichen Änderung der in einem Speicher vorhandenen Energie, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung ein in einem Gleichstromzwischenkreis fließender Strom dient, dessen zeitliche Änderung den Meßimpuls darstellt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromzwischenkreis aus einem Gleichstromgenerator (8) und einem von diesem gespeisten, mit einer Schwungmasse versehenen Gleichstrommotor (10) besteht, und der Gleichstromgenerator (8) mit einer Ma- no schine (2) mechanisch gekuppelt ist, deren Drehzahl Schwankungen als Meßgröße dienen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung zwischen der Meßgröße und dem Anzeigewert durch einen Transformator (11) bewirkt wird,

dessen Primärwicklung im Gleichstromzwischenkreis liegt und dessen Sekundärwicklung den phasenverschobenen Anzeigewert liefert.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenverschiebung durch eine veränderliche Impedanz (16) im Sekundärstromkreis einstellbar ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der um 90⁰ gegenüber der Meßgröße phasenverschobene Anzeigewert zur Betätigung eines Regelorgans (12) für die Stabilisierung eines Reglers verwendet wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromzwischenkreis aus einem Gleichstromgenerator (8) und einem in Reihe mit dem Motor (10) liegenden Kondensator besteht und der Gleichstromgenerator (8) mit einer Maschine (2) mechanisch gekuppelt ist, deren Drehzahlschwankungen als Meßgröße dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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