DE878980C

DE878980C - Control device for machines

Info

Publication number: DE878980C
Application number: DEA1347D
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: 1940-04-29
Filing date: 1941-04-29
Publication date: 1953-06-08

Description

Regeleinrichtung für Maschinen Bei Regeleinrichtungen fürMaschinen, die mittels eines Gleichstromsteuerkreises gesteuert werden, sieht man üblicherweise eine Rückführung auf den Steuerstromkreis vor. Zu dem Zweck hat man irn Steuerstromkreis in Reilre mit der Wicklung des Steuerapparates eine mit einem Potentionreter belastete Batterie geschaltet und den Schleifkontakt des Potentiometers mechanisch mit dem zu verstellenden Maschinenteil gekuppelt, so daß die in den Steuerstromkreis durch die Batterie eingeführte Gleichspannung ein Maß für die jeweilige Lage .des zu steuernden Maschinenteiles war. Solche Rückfihreinrichtungen sind insbesondere zur Steuerung von Turbinen größerer Leistung benutzt worden, wobei das Potentiometer unmittelbar vom Steuergestänge der Turbine verstellt wird und die Lage des Schleifers auf dem Widerstandskörper demnach ein Maß für die Öffnungsstellung der Turbine darstellt. Nachteilig bei diesen Anordnungen ist, daß das Potentiometer sehr feinstufig ausgeführt sein rnuß, sofern eine hohe Empfindlichkeit bei pendelfreiem Arbeiten der Regulierung verlangt wird. Hauptsächlich bei Turbinensteuerungen kommt noch dazu, daß die Potentiometer normalerweise in der Nähe der Turbine oder unmittelbar auf derselben selbst angeordnet werden müssen, so daß die Widerstände und Schleifkontakte der Feuchtigkeit und der Korrosion ausgesetzt sind. Eine äußerst feinstufige Unterteilung und eine dementsprechend hohe Anzahl Kontakte ist daher schon aus diesem Grund häufig nicht mehr anwendbar. Ferner sind auch die die Potentiometer speisenden Batterien einem gewissen Verschleiß unterworfen, so daß nach einer längeren Betriebsdauer der Anlage viele Störungen auftreten können.Control device for machines In the case of control devices for machines, which are controlled by a DC control circuit are commonly seen a return to the control circuit. For this purpose one has in the control circuit in Reilre with the winding of the control apparatus one loaded with a potentiometer Battery switched and the sliding contact of the potentiometer mechanically with the to be adjusted machine part coupled, so that in the control circuit through DC voltage introduced into the battery is a measure of the particular location .des to be controlled Was part of the machine. Such return devices are in particular for control purposes has been used by turbines of greater power, with the potentiometer directly is adjusted by the control linkage of the turbine and the position of the grinder on the Resistance body therefore represents a measure for the open position of the turbine. The disadvantage of these arrangements is that the potentiometer is very finely graduated its soot, provided a high sensitivity with pendulum-free work of regulation is required. Mainly with turbine controls there is also the fact that the potentiometer usually arranged in the vicinity of the turbine or directly on it itself must be so that the resistors and sliding contacts of the moisture and the Are exposed to corrosion. An extremely fine subdivision and one accordingly For this reason alone, a high number of contacts can often no longer be used. Furthermore, the batteries that feed the potentiometers are also subject to a certain amount of wear subject, so that after a long period of operation of the system many malfunctions may occur.

Die Erfindung bezieht sich nun auf eine von diesen Mängeln freie Lösung der gestellten Aufgabe und besteht darin, daß bei einer Regeleinrichtung für Maschinen, die mittels eines Gleichstrom steuerkreises gesteuert werden und bei denen eine Rückführung auf den. Steuerstromkreis vorgesehen ist, im Gleichstromsteuerkreis in Reihe mit der Wicklung des Steuerapparates die Gleichstromseite eines Gleichrichters liegt, -der von einem mit Wechselstrom betriebenen, stufenlos regelbaren Induktionsregler gespeist wird, und daß die Rückführgröße zur Verstellung dieses Induktionsreglers benutzt ist.The invention now relates to a solution free of these deficiencies the task set and consists in the fact that with a control device for Machines that are controlled by means of a direct current control circuit and at which can be traced back to the. Control circuit is provided in the DC control circuit in series with the winding of the control apparatus, the DC side of a rectifier - the by an alternating current operated, infinitely variable induction regulator is fed, and that the feedback variable for adjusting this induction regulator is used.

Das in der Zeichnung schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Turbine z, deren Öffnungsstellung von dem Steuerapparat 2 eingestellt wird. Die Steuervorgänge werden durch .die Wicklung 3 im Steuerapparat ausgelöst. Die Wicklung 3 liegt in Reihe mit den beiden Gleichrichtern 4 und 5 an den Klemmen 6, an die die Leitung für :die Fernsteuerung angeschlossen ist. Dabei ist vorausgesetzt, daß die Fernsteuerung mit Gleichstrom arbeitet, und zwar derart, daß den gewünschten Öffnungsstellungen der Turbine entsprechende Werte einer Gleichspannung am Kommandopult zugeordnet sind. Von dem Steuergestänge der Turbine wird eine Welle 7 betätigt, die zur Verstellung eines aus einer feststehenden Primärwicklung 8 und einer drehbaren Sekundärwicklung g bestehendem Induktionsreglers dient. Das an :den Klemmen io angeschlossene Wechselstromnetz wird je nach dem Wim e1 zwischen den Spulen 8 und g ,an der letzteren eine Wedhs-elspannung-erzeugen, die mittels ,des Gleichrichters 4 :gleichgerichtet wird, so daß an den Belegen des Kondensators i i, der zur Filterung dient, eine entsprechende Gleichspannung entsteht. Die Welle 7 ist ferner noch über ein zeitabhängiges Getriebe 12 mit einem weiteren Induktionsregler 13, 14 gekoppelt, -der den zusätzlichen Gleichrichter 5 speist, der ebenfalls auf der Gleichstromseite einen Filterkondensator 15 besitzt. Das Getriebe 12 ist so beschaffen, daß der zweite Induktionsregler 13, 14 eine zeitlich nacheilende Überregelung bewirkt und dann sogleich wieder rückgängig macht, indem er durch Selbststeuerung in seine Anfangslage zurückkehrt.The embodiment shown schematically in the drawing shows a turbine z, the opening position of which is set by the control apparatus 2 will. The control processes are triggered by the winding 3 in the control unit. The winding 3 is in series with the two rectifiers 4 and 5 at the terminals 6 to which the line for: the remote control is connected. It is assumed that that the remote control works with direct current, in such a way that the desired Open positions of the turbine corresponding values of a direct voltage on the control panel assigned. A shaft 7 is actuated by the control linkage of the turbine, for adjusting one of a fixed primary winding 8 and a rotatable one Secondary winding g of the existing induction regulator is used. The one connected to: terminals io AC mains is connected between coils 8 and g, depending on the Wim e1, on the latter generate a Wedhs-elvoltage, which by means of the rectifier 4: rectified is, so that on the occupancy of the capacitor i i, which is used for filtering, a corresponding direct voltage arises. The wave 7 is also still about a time-dependent Gear 12 coupled with a further induction regulator 13, 14, -der the additional Rectifier 5 feeds, which also has a filter capacitor on the direct current side 15 owns. The transmission 12 is designed so that the second induction regulator 13, 14 causes a lagging overregulation and then immediately reversed it makes by returning to its initial position through self-control.

Das Getriebe kann ein rein mechanisches, ein hydraulisches oder ein elektromechanisches sein. Eine hydraulische Ausführungsform ist in Fig.2 veranschaulicht. Als Antriebsglied, -welches von der Steuerwelle 7 der Turbine mit verstellt wird, dient die Kurvenscheibe 16, die auf den Rollenhebel 17 drückt. An diesem ist die Kolbenstange des hydraulischen Zylinders 18 und über den mit Rückstellfeder 2o und. Ölumlauf 22 versehenen Dämpferkolben 21 das Zahnsegment 23 angelenkt, an welchem außerdem der Schieber ig des Zylinders 18 angreift. Durch das Zahnsegment 23 wird über das Ritzel 24 der Läufer 14 des Induktionsreglers 13, 14 verdreht. Bei 25 wird dem hydraulischen Zylinder 18 das Drucköl zugeführt.The transmission can be a purely mechanical, a hydraulic or a being electromechanical. A hydraulic embodiment is illustrated in Fig.2. As a drive element, which is also adjusted by the control shaft 7 of the turbine, the cam 16, which presses on the roller lever 17, is used. At this one is the Piston rod of the hydraulic cylinder 18 and via the return spring 2o and. Oil circulation 22 provided damper piston 21 hinged to the toothed segment 23 on which In addition, the slide ig of the cylinder 18 engages. By the tooth segment 23 is The rotor 14 of the induction regulator 13, 14 is rotated via the pinion 24. At 25 will the hydraulic cylinder 18 is supplied with the pressure oil.

Die Wirkungsweise ist folgende: Wenn die Steuerwelle 7 sich unter dem Einfluß des Steuerapparates 2 beispielsweise im Uhrzeigersinn werstellt, dann wird die Rolle des Hebels 17 um den Endpunkt der Kolbenstange als Fixdrehpunkt nadi unten bewegt und die Feder 2o zusammengedrückt. Der unter dem Einfluß .des Ölumlaufs 2a infolge Entspannung der Feder allmählich nachfolgende Dämpferkolben 21 verstellt nun über das Zahnsegment 23 und das Ritzel 24 den Induktionsregler 14, der die Erregung d-er Wicklung 3 im Sinne einer Überregelung, also gleichsinnig wie der Induktionsregler g, verstärkt bzw. schwächt. Zugleich wird der Schieber ig bewegt und demKolben im Zylinder 18 von oben Drucköl zugeführt, so daß der Angriffspunkt der Kolbenstange nach unten verstellt wird. Nun ist der feste Drehpunkt des Hebels 17 die an der Scheibe 16 anliegende Rolle; die Dämpfungsvorrichtung 2o, 21, 22 wird nach unten gezogen, und mit dein Umlauf 22 einstellbarer Zeitverzögerung folgt,das Segment 23, bis es zusammen mit dem Induktionsregler 14 wieder seine Ausgangslage erreicht hat, wobei zugleich der Schieber ig,die Zylinderkanäle wieder abschließt.The mode of action is as follows: If the control shaft 7 is below the influence of the control apparatus 2, for example, who adjusts clockwise, then the role of the lever 17 is nadi around the end point of the piston rod as a fixed pivot point moved down and the spring 2o compressed. The one under the influence of the oil circulation 2a gradually adjusts the following damper piston 21 as a result of relaxation of the spring now via the toothed segment 23 and the pinion 24 the induction regulator 14, the excitation The winding 3 in the sense of over-regulation, that is to say in the same direction as the induction regulator g, strengthens or weakens. At the same time, the slide is moved and the piston in Cylinder 18 supplied from above pressure oil, so that the point of application of the piston rod is adjusted downwards. Now the fixed pivot point of the lever 17 is on the Disc 16 adjacent roller; the damping device 2o, 21, 22 is down pulled, and with your turn 22 adjustable time delay follows, the segment 23 until it, together with the induction regulator 14, reaches its starting position again has, at the same time the slide ig closes the cylinder channels again.

Um möglichst wenig Leitungen zwischen den Induktionsreglern und den Gleichrichtern führen zu müssen, sind die vorzugsweise aus Trockengleichrichtern aufgebauten Gleichrichteraggregate 4 und 5 in der Graetzschaltung ausgeführt, die auf der Wechselstromseite ohne elektrischen Nullpunkt auskommt. Damit der hohe Sperrwiderstand der Gleichrichter bei einer Umkehrung oder Gegenschaltung der in der Fernsteuerungsleitung 6 fließenden Steuerströme die Regelung nicht beeinträchtigt, sind die Gleichrichter auf der Gleichstromseite noch mit den Ohmschen Widerständen 16 und 17 belastet, die einen Dauerstrom führen sollen, der den höchsten zur Verwendung kommenden Steuerstrom in der Fernleitung 6 um einen genügenden Prozentsatz übertrifft.In order to minimize the number of lines between the induction regulators and the Having to lead rectifiers are preferably dry rectifiers built-up rectifier units 4 and 5 executed in the Graetz circuit, the does not require an electrical zero point on the alternating current side. So the high blocking resistance the rectifier in the event of a reversal or reverse connection of that in the remote control line 6 flowing control currents does not affect the regulation, the rectifiers are on the direct current side still loaded with the ohmic resistors 16 and 17, which should carry a continuous current, the highest control current to be used in the long-distance line 6 by a sufficient percentage.

Zur Erklärung der Wirkungsweise sei aus Gründen :der Übersichtlichkeit zunächst angenommen, daß der Induktionsregler 13, 14 nicht eingeschaltet und der Gleichrichter 5, beispielsweise durch Überbrücken des Kondensators 15, kurzgeschlossen ist. Ferner sei der Steuerapparat :2 so ausgeführt, daß bei der Spannung Null an den Klemmen 6 die Turbine geschlossen und bei einer bestimmten maximalen Gleichspannung die Turbine vollständig geöffnet ist. Der Zusammenhang zwischen Steuergleichspannung und Turbinenöffnung kann dabei linear sein. Unter diesen Voraussetzungen ist der Induktionsregler 8, g und -der Gleichrichter 4 so auszuführen, daß die am Kondensator i i entstehende Gleichspannung ebenfalls der Turbinenöffnung proportional ist und der Steuergleichspannung an den Klemmen 6 entgegenwirkt. Bei geschlossener Turbine fließt demnach durch die Steuerwicklung 3 kein Strom, weil einerseits der Gleichrichter 4 keine Spannung liefert und anderseits nach Voraussetzung die Spannung an der Fernleitung ebenfalls verschwindet. Legt man nun an den Klemmen 6 eine bestimmte Spannung an, so wird vorerst ein kräftiger Gleichstrom durch die Wicklung 3 fließen und die Turbine auf größere Öffnungsstellung steuern. Mit wachsender Öffnungsstellung nimmt nun die vom Gleichrichter 4 erzeugte Gegenspannung zu, so claß der Strom durch die Wicklung 3 immer g eringer «wird. Der Steuerapparat kommt demnach dann zur Ruhe, «wenn die vom Gleichrichter 4 erzeugte Spannung genau gleich der an den Klemmen 6 wirksamen Steuerspannung geworden ist, weil dann ein Strom durch die Wicklung 3 nicht mehr fließt. Damit ist aber auch die :der Steuerspannung entsprechende Öffnungsstellung der Turbine erreicht. Die Steuerung der Turbine erfolgt also wegen der Rückführung unbedingt astatisch. Die Geschwindigkeit der Regelung kann nun durch den bereits eingezeichneten «weiteren Induktionsregler 13. 14 wesentlich verbessert werden, wenn derselbe mittels des Gleichrichters 5 eine zusätzliche Spannung in den Steuerstromkreis einführt, die proportional der zeitlichen Änderung derTurbinenöffnung ist. Durch Gegenschaltung der beiden von den Gleichrichtern 4. und 5 gelieferten Spannungen erhält man dann auf einfache Weise die sog. Isodromregelung, deren Wirkungsweise an sich bekannt ist. Die vom Gleichrichter 5 eingeführte Spannung erzeugt also während des Regelvorganges eine vorübergehend: Statik.To explain the mode of operation, for reasons of clarity, first assume that the induction regulator 13, 14 is not switched on and the rectifier 5 is short-circuited, for example by bridging the capacitor 15. Furthermore, let the control apparatus: 2 be designed in such a way that the turbine is closed when the voltage is zero at the terminals 6 and the turbine is fully opened when a certain maximum DC voltage is reached. The relationship between DC control voltage and turbine opening can be linear. Under these prerequisites, the induction regulator 8, g and rectifier 4 must be designed in such a way that the DC voltage generated at the capacitor ii is also proportional to the turbine opening and counteracts the DC control voltage at the terminals 6. When the turbine is closed, no current flows through the control winding 3 because, on the one hand, the rectifier 4 does not supply any voltage and, on the other hand, the voltage on the long-distance line also disappears, depending on the precondition. If a certain voltage is now applied to the terminals 6, a strong direct current will initially flow through the winding 3 and control the turbine to a larger opening position. As the opening position increases, the counter voltage generated by the rectifier 4 increases, so that the current through the winding 3 is always reduced. The control apparatus then comes to rest «when the voltage generated by the rectifier 4 has become exactly the same as the control voltage effective at the terminals 6, because a current then no longer flows through the winding 3. However, this also means that the open position of the turbine corresponding to the control voltage is reached. The control of the turbine is therefore absolutely astatic because of the feedback. The speed of the regulation can now be significantly improved by the further induction regulator 13, 14 already drawn in, if it introduces an additional voltage into the control circuit by means of the rectifier 5, which voltage is proportional to the change in the turbine opening over time. By counter-switching the two voltages supplied by rectifiers 4 and 5, what is known as isodrome control is then obtained in a simple manner, the mode of operation of which is known per se. The voltage introduced by the rectifier 5 thus temporarily generates a static during the control process.

An Stelle einer Isodromregelung kann man mittels des Gleic4liricliters 5 auch lediglich eine konstante Gleichspannung in den Steuerstromkreis einführen, so daß der geschlossenen Turbine nicht der Spannungs-,vert 'Null an den Klemmen 6, sondern ein bestimmter Minimalwert zugeordnet ist. Der Induktionsregler 13, i¢ braucht hierfür nur eininalig eingestellt zu werden und wird dann arretiert. In entsprechender Weise sind noch weitere Ausfüliruiig:formen der Erfindung möglich.Instead of an isodrome control, one can simply introduce a constant DC voltage into the control circuit by means of the equilibrator 5, so that the closed turbine is not assigned the voltage 'vert' zero at the terminals 6, but a certain minimum value. The induction regulator 13, i ¢ only needs to be set for this purpose and is then locked. In a corresponding manner, further Ausfüliruiig: forms of the invention are possible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Control device for machines that are operated by means of a DC control circuit are controlled and are called a feedback on the Control circuit is provided, characterized in that: that in the DC control circuit in series with the winding of the control apparatus, the DC side of a rectifier by a continuously variable induction regulator operated with alternating current is fed, and that the feedback variable for adjusting this induction regulator is used. a. Control device according to claim i, characterized in that in Row with the rectifier fed by the induction regulator is another one connected in the opposite direction Rectifier is located, which is fed from the same AC network as the induction regulator. 3. Control device according to claim 2, characterized in that the further Rectifier with. M7wechselstroni is operated with constant voltage. d .. control device according to claim -, characterized gekennzeic! linet, -that the further rectifier of a Induction regulator is fed, its rotor depending on an additional Feedback variable is adjusted «, which is necessary to achieve only a temporary static serves. 5. Control device according to claim i, dadurc-i characterized in that the from Induction regulator fed rectifiers from dry rectifiers in Graetz circuit, d. H. without an electrical center on the alternating current side. 6th Control device according to Claim i, characterized by its use for control from, turbines, in which the induction regulator is directly from the control linkage the turbine can be adjusted, so that the generated DC voltages a measure of represent the open position of the turbine. 7. Control device according to claim i, characterized in that the rectifiers on the direct current side ohmic The load factor would be connected in parallel.