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Anordnung an elektrischen Reglern für zusammenarbeitende elektrische
Generatoren Bei parallel arbeitenden elektrischen Kraftstationen wird die Periodenzahl
gewöhnlich von einer Station geregelt, die eine der größeren Stationen im Netz ist,
und in den übrigen Stationen werden die Turbinenanlasser so. geregelt, d:aß die
Generatoren einen Leistungsbetrag an das Netz abgeben, der der an der in Frage stehenden
Station vorhandenien Wasserkraft angepaßt ist. Diese Anpassung geschieht dadurch,
daß maan dem Regler der Station eine ,gewisse geeignete Statik gibt.
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Eine geeignete Art, die Station in einem solchen Netz zu betreiben,
wird dadurch erreicht, daß die Regler i,n der Station, die die Perio:deiizahl
be-
stimmt, ziemlich langsam wirkend gemacht werden, während die Regler in
den übrigen Stationen schnell wirkend g,e.ma:cht tv.erden. Dadur ch werden diese
letzberen Stationen unmittelbar nach einer eintretenden Belastungserhöhung die Zusatzleistung
liefern, die für di,e Aufrechterhaltung der Frequenz erforderlich ist, um,danach
wieder in dem Maße entlastet zu werden, wie die Anlasser in der größeren, die Frequenz
bestimmenden Station hinreichend geöffnet worden. sind, um der Belastungserhöhung
entsprechen zu können. Ebenso verhält es sich bei einer Belastungsverminderung.
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Bezüglich der Wassermenge und .aus anderen Gründen pflegt man normalerweise
die Leistung zu begrenzen, de von den gesteuerten Stationen abgegabgegeben wird,
und diesges ch ieh tanden bisher gebräuchlichen Generatoren durch eine sogenannte
Hubbegrenzung
am .Turbinenregler. Dadurch wird die öffnungsbewegung des Anlassers auf einen gewissen
Höchstwert begrenzt. Eine Begrenzung der Schließbewegung kann aus Datürlicheu Gründen
nicht vorgenonunen werden, da man immer die Möglichkeit haben muß, den Anlasser
ganz schließen zu können.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung, durch di;e die von :den_ gesteuerten
Stationen abgegebene Leistung innerhalb :eines gewissen Frequenzintervalls von einer
oberen und einer unterem Grenze begrenzt wird, aber erfindungsgemäß ist ,diese Grenze
nicht festgelegt, sondern, wenn die vorkommende Frequenzabwei,chung die Grenzen
-für die normale Freq-uenzabweichung um einen gewissen, ziemlich großen Wert überschreiten
sollte, wird die genannte Begrenzung ;aufgehoben, so daß die Stationen zeitweilig
die Möglichkeit haben, eine bedeutend ,größere Leistung ,abzugeben, bis die langsamer
wirkende, frequenzgesteuerte Station die Möglichkeit hat, zu regeln Lund den effektivem
Zuschuß zu liefern, der notwendig ist, um der gesteigerten Belastung zu entsprechen.
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Diese Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung geht aus, der
Kurve in Fig. i ideutlich hervor. Die, Abszisse stellt die Größe der Öffnung des,
Turbinenanlassers und die Ordinate die Netzfrequenz .dar. In der Fig. i bezeichnet
die ;gestriichelte Linie die Statik des Turbinenreglers, d. h. den Zusammenhang
zwischen der Frequenz oder Drehzahl und der Öffnung des Turbinenanlassers. Die Frequenz
ist in dem Diagramm mit f bezeichnet und düe Öffnung dies Anlassers mit p. Die normale
Frequenz dies Netzes wird mit f" angenommen. a und b werden als untere
bzw. obere Grenze der Öffnung dies Turbinenanlassers angenommen, und entsprechende
Frequenzen sind mit f" und -fb, bezeichnet. Die ,obere Grenze b ist für gewöhnlich
dadurch bedingt, daß man normalerweise nicht mehr als ,ein gewisses Ablassen aus
dem Stauhecken zulassen will, und die u,nfiere Grenze kann dadurch bedingt :siein,
daß man unter allen Umständen einen ,gewissen Wasserdurchfiuß durch die Turbine
sicherstellen will, beispielsweise um: :eine genügende Wassermenge durchzulassen
mit Rücksicht auf das Holzflößen, dic Fischerei oder um eine Überfüllung der Staubecken
oberhalb der Krafts,tati.,on zu verhindern.
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Erfindungsgemäß soll die Kraftstation trotz obengenannter Begrenzung
das Vermögen haben, eine größere. Leistung ian das Netz ;abzugeben, falls eine weitere,
bedeutend größere Frequenzänderung eintreten sollte, beispielsweise wenn die Frequenz
von (U :auf fd ;absinken @odelr wenin die Frequenz über die Grqnaee f, steigen sollte.
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Eine solche Charakteristik der Regelanordnung der Turbine kann aber
nicht, wie oben beschrieben, an den bisher angewandten mechanischen oder mechanisch-hydraulischen
Reglern erzielt werden, weil die Begrenzung durch eine mechanische Begrenzung des
Pendelhubes des Turbi#inenreglers geschieht oder durch Begrenzung der Bewegung des
Servomotors, siondiern bei solchen Reglern kann man nur erzielen, daß die öffnungshewegu
ng des Turbinenanlassers nach oben .endgültig begrenzt wird, ungeachtet dessen wie
die Frequenz nachher absinken kann.
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Gemäß der Erfindung kaum di;e in Fig. i Regelkurve dadurch erhalten
werden, d:aß .die Turbinen der Kraftstationen mit elektrischen Reglern versehen
werden, in denen abhängig von der Be@vetgung des Anlassers eine besonders große,
von der Bewegung .des Anlassers bestimmte Rückführung eingeführt wird, wenn eine
gewisse Abweichung der Frequenz von dem Normalwert erreicht wird, welche Rückführung
von der Anlasserbewegung unabhängig gemacht wird für den Fall, !daß die Frequenzabweichung
die obengenannte Frequenzabweichung um einen wesentlichen Wert übersteigen sollte,
wonach die Regelung nach der normalen Statik fortsetzt. Dadurch, .daß man diese
Zusatzregelung nur von der Bewegung des Anlassers abhängig macht, wird eine größere
Empfindlichkeit für die Frequienz gewonnen als wenn für diesen Zweck Frequenzrelais
oder ;andere frequenzempfindliche Organe benutzt werden.
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Die Erfindung versteht man am besten unter Hinweis auf Fig. 2 der
Zeichnung, die schematisch eine erfindungsgemäße Form eines Elektronenröhrenreglers
darstellt. In der Zeichnung bezeichnet i einen mit dem Generator zusammengekupp.elbenTachometergenerator.
2 ist ein Resonanzkreis, der aus ebnem Kondensator 3 und einer mit diesem parallel
geschalteten Induktanz q. besteht. Statt einen mit den Turbinen zusammengekuppelten
Tachometergenerator i zu verwenden, kann natürlich der Resonanzkreils 2 an .das
Netz angeschlossen werden, aber durch den Gebrauch eines Tachomebergenerato.rs erhält
man den Vorteil einer konstanten Spannung. 5. -und 6 bezeichnen zwei Elektronenröhren,
deren Anoden zweckm,äßigenweise über Beinen Transformator 7 mit einer Primärwicklung
8 und zwei Sekundärwicklungen 9 und io gespeist werden. In Serie mit den beiden
Sekundärwicklurngen sind die Spulenh,älfteneiner Spule i i eines Regelorgans eingeschaltet.
Dieses Regelorgan wird nämlich von einem in der Zeichnung nicht ;gezeigten elektrohydraulischen
Glied des Servomotors 2o, oder für di,e Betätigung ,des Leitapparates angeordnet
ist, gebildet. Der Anschlußpunkt zwischen den beiden Hälften der Spule i i ist an
die Kathode der Röhren 5 und 6 angeschlossen, und die Gitter dieser Elektronenröhren
sind über Widerstände 12 und 13 über einen Leiter 32 ian die Kathode der Röhren
iangeschlossen. In diesen Leiter ist ein. Kondensator 14 eingeschaltet, der am den
Resonanzkreis 2 angeschlossen ,ist, und außerdem, die S.ekundärwicklungen zweiter
Transformatoren 27 und 31. Die Primärwicklung des Transformators 27 ist über einen
Gleitkontakt 23 an einen Spannungsteiler 25 :angeschlossen, der über Anschlußklemmen
26 von der ;gleichen Wechselstromquelle gespeist wird wie die Röhren 5 und 6. Der
Gleitkontakt 23 ist auf einer Betätigungsstange 22 ,angebracht, die mit dem Kolben
2i des Servomotors2o verbunden ist. Auf der gleichen Stange befindet sich ein Gleitkontakt
2q.;
der über zwei Spannungsteiler 28 und 29 läuft, die über die Ans,chlußk lemmen 3o
mit der gleichen Spannung gespeist twerden wie die Röhren 5 und 6. Die beiden Spannungsteiler
28 und 29 sind mit Gleitschienen oder Kontaktschienen 28', 28", 29' und 29" seriengeschaltet.
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18 ist ein Potentiometer, das mit einer Gleichspannun- gespeist wird,
und über das Potentiometer be-
wegt sich ein Gleitkontakt i g, der zweckmäßigerweise
seine Bewegung von .dem Anlasser durch die Stange 17 erhält. Die Spannung, die vom
Potentiometer 18 durch den Gleitkontakt 19 erhalten wird, wird den Gitterkreisen
:der Röhren 5 und 6 über einen Kondensator 15 und die Widerstände 12 und 13 zugeführt.
Parallel zu dem Kondensator 15 isst ein regelbarer Widerstand 16 eingeschaltet.
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Das Pot!entiometer i 8 mit dem Gleitkontakt i 9 und dem Kondensator
15 hat die Aufgabe, die elastische Rückführung des Reglers zu besorgen, die normalerweise
erforderlich und notwendig ist, wenn der Generator oder die Kraftstation von anderen
Kraftstationen unabhängig arbeiten soll. Bei Parallelbetrieb, wenn andere Stationen
die Frequenzregelung besorgen, kann diese Anordnung gewöhnlich außer Kraft gesetzt
werden.
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Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Bei einer Änderung der Periodenzahl
des Netzes infolge einer Belastungsänderung oder anderen Gründen wirkt der Regler
auf den Servomotor 20, so daß dessen Kolben 21 sich vor und zurück bewegt, je nach
den eintretenden Änderungen der Periodenzahl. Hierbei wird der Kontakt 23 des Potentiom@etqrs
25 verschoben, Und die Spannungsänderung, die dabei über den Transformator 27 den
Gitterkreisender Röhren 5 und 6 zugeführt wird, gibt die abfallende Charakteristik
des Reglers, die durch den Abfall der gestrichelten Linie in Fig. i angegeben ist.
Gleichzeitig wie der Kontakt 23 über das Potentiometer 25 ;gleitet, gleitet der
Kontakt 24 über diej Kontal,tschietnen 28' und 29'. So lange die Bewegungen .des
Servomotors so klein sind, @daß der Kontakt 2¢ noch immer an den gemannten Kontaktschienen
28' oder 29' anliegt, wird keine Spannung über den Transformator 3 i in die Gitterkreise
reingeführt, aber wenn die Frequenz so weit geändert wird, daß sie die Werte /a
bzw. fv in Fig. i überschreitet, wird der Kontakt 2;1 auf die Widerstände 28 oder
29 hinaus,-leiten, und dabei wird in die Gitterkreise der Röhren eine Spannunis
eingeführt, deren Größe davon ;abhängig ist, wie weit sich der Kontakt 2¢ ,auf diesen
Widerständen bewegt hat. Die Widerstände 28 und 29 sind so bemessen, d@aß eine unbedeutende
Verschiebung des Kontaktes 2:1 auf einem dieser Widerstände :eine große Zusatzspannung
'über den Transformator 3 i gibt. So lange, wie sich der Kontakt 24. auf einem der
Widerstände 28 oder 29 befindet, wird deshalb eine bedeutende Frequenzänderung nur
eine sehr unbedeutende Bewegung des Anlassers mit sich führen. Wenn dagegen die
Frequenzänderung so groß werden sollte, daß der Kontakt 24 an den Widerständen 28
Und 29 vorbei auf die Kontaktschiene 28" bzw. 29" ;gleitet, haben -die Bewegungen
des Anlassers keine Einwirkung mehr auf die Spannung, die über -dein Transformator
31 in :die Gitterkreise reingeführt wird, und die Regelung wird mit der Statik fortsetzen,
die der gestrichelten Linie in Fig. i entspricht. Den Lagen des Servomotors, wo
der Kontakt 24 die Widerstände 28 und 29 verläßt -und in Berührung mit den Kontaktschienen
28" bzw. 29" kommt, entsprechen die Frequenzen f und f d in Fig. i.
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Obwohl die :erfindungsgemäße Anordnung in erster Linie für Benutzung
an von, Wasserturbinen getriebenen Generatoren bestimmt ist, ist sie niatürlich
im gleichen Grad für Kraftstationen verwendbar, bei, denen man aus irgendeinem Grund
die abgegebene Leistung zu begrenzen wünscht, aber trotzdem die Möglichkeit haben
will, bei großen Frequenzänderungen den Beitrag der Stationen zur Kraftversorgung
zu erhöhen.