DE890665C - Frequenzregler - Google Patents

Description

Zur Regelung der Frequenz in elektrischen Netzen werden Frequenzregler verwendet, die auf die Kraftmittelzufuhr der Maschine einwirken. Wenn die Frequenz nach der einen oder anderen Richtung vom Sollwert abweicht, wird die Kraftmittelzufuhr der Maschine geändert, beispielsweise in der Weise, daß der Vorsteuerstift eines die Kraftmittelzufuhr beeinflussenden Servomotors verstellt wird. Um Uberregelungen zu vermeiden, ist es bereits vorgeschlagen, auf den Frequenzregler eine Rückführungskraft zur Einwirkung zu bringen, beispielsweise dadurch, daß ein Abgriff eines als Spannungsteiler geschalteten Widerstandes in Abhängigkeit von der Stellung des Verstellorganes der Kraftmittelzufuhr bzw. der Leistung der Maschine verstellt wird, wodurch ein Strom erzeugt wird, der das Meßsystem wieder zurückzuführen sucht. Zu diesem Zweck kann mit dem eigentlichen Frequenzmeß system ein zweites System gekuppelt werden, auf welches dieser Strom einwirkt. Um eine schnelle Frequenzregelung durchzuführen, ist es vorteilhaft, den Impuls, welchen der Regler bei Abweichung vom Sollwert der Frequenz gibt, möglichst groß zu machen. Wird also beispielsweise der Vorsteuerstift um einen großen. Betrag verstellt, so wird der Zufluß des Öles zum Servomotor groß und damit die Geschwindigkeit der Regelung. Eine solche Regelung hat aber den Nachteil, daß man zur Vermeidung von Überregelungen auch die Rückführung sehr stark machen muß, was zur Folge hat, daß die Statik des Reglers sehr steil wird.

Gemäß der Erfindung wird ein zweiter R-ückführungseinfluß auf .den Regler ausgeübt mit Hilfe eines Ringrohrwiderstandes mit gedrosseltem Umlauf, wobei die Lage des Ringrohrwiderstandes ebenfalls von der Stellung des Verstellorgans der Kraftmittelzufuhr bzw. der Leistung der Maschine - abhängig· gemacht wird. Diese zweite Rückfühc.. .rungskraft"wirkt der ersten entgegen, und da sie infolge des gedrosselten Umlaufringrohrwiderstandes ίο nur allmählich zur Wirkung komrat, können Üiberregelungen vermieden werden, ohne daß im Endergebnis die Statik zu steil wird. Trifft man die Anordnung so, daß der zweite Rückführungseinfluß im Endergebnis gleich groß wie der erste ist, so bekommt man eine astatische Regelung. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise, wenn der Widerstand zur Einstellung der ersten Rückführungskraft als Spannungsteiler verwendet wird, die Anordnung so treffen, daß bei einer Verstellung des Abgriffes der ebenfalls als Spannungsteiler geschaltete Ringrohrwiderstand so verstellt wird, daß die beiden Spannungsteiler im gleichen Verhältnis geteilt werden, wenn 'das im Ringrohr befindliche Quecksilber wieder die Ruhelage einnimmt. Trifft man die Anordnung so, daß die vom ersten Spannungsteiler ausgeübte Rückführungskraft überwiegt, so erhält man eine statische Regelung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt (Fig. 1 und 2). Mit 1 ist ein dynamometrisches Gerät bezeichnet, dem bei Abweichung des Sollwertes der Frequenz vom Ist- - wert ein dieser Abweichung proportionaler Strom zugeführt wird. Das Meßwerk 2 dieses Systems ist auf und ab beweglich und verstellt sich also unter dem Einfluß des auf es wirkenden- Stromes je nach der Abweichung der Frequenz vom Sollwert nach oben oder nach unten. Mit dem Meßrahmen 2 ist ein Meßrahmen 4 eines zweiten dynamometrischen Gerätes-3 verbunden, dem der rückführende Strom zugeführt wird. Auch dieser-Meß rahmen ist auf und ab beweglich. Die beiden Meßrahmen wirken, was in der Figur nicht dargestellt ist, auf den Vorsteuerstift eines Servomotors 5 ein, welcher in an sich bekannter Weise beispielsweise die Dampfzufuhr der zu regelnden Maschine verstellt. Zur Erzielung der Rückführung ist ein Widerstand 6 vorgesehen, der an eine Batterie 7 angeschlossen ist. Der Abgriff 8 des Widerstandes wird vom Kolben, des Servomotors 5 verstellt. Der Abgriff- ist mit dem einen Ende der Spule 4 verbunden. Der andere Abgriff' dieser Spule könnte beispielsweise mit der Mitte der Batterie verbunden sein. Um die Wirkung, dieser Rückführung zu erläutern, sei zunächst angenommen, daß dieser Anschluß vorhanden ist. Hat die Frequenz ihren normalen Wert, so wird dem '.- Meß rahmen 2 kein Strom zugeführt. Wenn gleich-, zeitig die Maschine auf den halben Wert des Regelbereiches der- Leistung eingestellt ist, so teilt der Abgriff 8 den Widerstand 6 in zwei gleiche Teile,. so daß auch kein Strom dem Rahmen 4 zugeführt >·. wird. Weicht nun die Frequenz vom Normalwert abj so wird das- System 2 sich-nach unten oder nach oben bewegen, und damit wird über den Vorsteuerstift des Servomotors- entweder dem Kolben auf der linken oder rechten Seite öl zugeführt. Der Servomotor verstellt damit die Kraftzufuhr zur Maschine. Gleichzeitig damit wird auch der Abgriff 8 verstellt. Infolgedessen wird dem Meßrahmen 4 eine Kraft zugeführt, die der Kraft des Meßrahmens 2 entgegenwirkt. Sobald beide die gleiche Kraft ausüben, ist der Regelvorgang beendet. Es wird also durch die Einwirkung der Rückführung eine statische Regelung erzielt.

Wie bereits erwähnt, muß man die Rückführung sehr stark machen, wenn die Regelung sehr schnell vor sich geht. Dadurch würde die Statik unnötig steil.

Um dies zu ,vermeiden, ist ein Ringrohrwiderstand 10 vorgesehen, in dem sich Quecksilber befindet. Die Enden des im Quecksilber befindlichen Widerstandes 11 sind ebenfalls an die Batterie 7 angeschlossen, während das Quecksilber selbst mit dem unteren Teil des Meßrahmens· 4 verbunden ist. Das Ringrohr besitzt einen gedrosselten Umlauf, was im Ausführungsbeispiel durch die Drosselstelle 12 angedeutet ist. Zweckmäßigerweise wird man den nicht mit Quecksilber gefüllten Teil des Ringrohres mit Öl füllen, um die Zeit, während der sich das Quecksilber einstellen kann, zu verlängern. Das Ringrohr wird ebenfalls, wie in der Zeichnung dargestellt, in Abhängigkeit von der Stellung des Kalbens des Servomotors verstellt. - Wenn der Abgriff 8 den Widerstand 6 in zwei gleiche Teile teilt steht auch beispielsweise der Ringrohrwiderstand so, daß durch das Quecksilber der Widerstand 11 in zwei gleiche Teile geteilt wird. Es wird -also, auf den Meßrahmen 4 keine Kraft ausgeübt.

- (Sobald aber die Frequenz vom Sollwert abweicht, wird beispielsweise der Servomotor nach rechts verstellt und damit durch die Verstellung des Abgriffes 8,. wie bereits . erwähnt, ein Rückführungsstrom erzeugt. Gleichzeitig mit:.der Verstellung, .des Abgriffes 8 wird auch der Ringrohrwiderstand 10 verstellt. Dadurch wird aber zunächst noch kein Einfluß ausgeübt, da wegen des gedrosselten Umlaufes 11 das Quecksilber die in der Figur dargestellte Lage einnimmt, also die Teilung des Widerstandes 10 aufrechterhalten wird. Erst allmählich wird das Quecksilber in seine Ruhelage zurückkehren, "wodurch nunmehr auch der Abgriff 13 hinsichtlich der Batterie eine andere Spannung annimmt als vorher. Führt man die Anordnung so aus, daß, nachdem das Quecksilber in die Rühelage zurückgekehrt ist, der Widerstand 11 im gleichen 1Ϊ5 Verhältnis geteilt wird wie der Widerstand 6, so ist die resultierende Rückführungskraft gleich Null, d. h. die. Regelung ist astatisch. Macht man die Verstellung des -Ringrohrwiderstandes nicht, so groß, so bleibt eine gewisse Statik übrig. Man kann das' iao gleiche erreichen, wenn man den Widerstand des Ringrohres auf beiden Seiten verschieden wählt oder der einen Seite einen Vorwider.stand gibt.

Man erreicht also durch die Anordnung, daß zunächst durch Verstellung des Abgriffes 8 eine starke Rückführungskraft erzeugt wird, die allmählich

durch den Ringrohrwiderstand io verringert wird. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der Meßrahmen 4 an die Abgriffe 8 und 13 angeschlossen wird. Man könnte auch beispielsweise den Meßrahmen. 4 an den Abgriff 8 und an die Mitte der Batterie legen und einen zweiten Meßrahmen für das Meßgerät 2 vorsehen, der zwischen dem Anschlußpunkt 13 und der Mitte der Batterie angeschlossen ist.

Verwendet man zur Messung der zu regelnden Größe ein Meßwerk, welches auch bei Normalwert der Frequenz eine bestimmte Kraft erzeugt, so muß auch dem Normal wert der Frequenz eine bestimmte rückführende Kraft entsprechen. In diesem Falle

X5 kann man beispielsweise die Anordnung so treffen, daß man dem Gerät 3 zwei Meßrahmen gibt, von denen der eine an den Abgriff 8 und den einen Pol der Batterie, der andere an den anderen Pol der Batterie und den Abgriff 13 angeschlossen wird, wobei die Anordnung so gerichtet wird, daß beim Normalwert der Frequenz eine resultierende rückführende Kraft ausgeübt wird.

Wie bereits erwähnt, wird man den von Quecksilber freien Teil des Ringrohres nicht mit Luft, sondern mit Öl füllen, um die Zeitkonstante des Rücklaufes zu erhöhen. Um diese Zeit einstellbar zu machen, kann man beispielsweise die Zähigkeit des Öles ändern, indem man durch eine Heizwicklung das öl erwärmt. Man kann aber auch beispielsweise, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Ventil vorsehen und dieses verstellen. In Fig. 2 ist das Ventil dargestellt durch die Düse 12 und den Konus 13. Dieser ist mit einer Schraubenspindel 14 verbunden, die in der Schraubenmutter 15 geführt wird. Je nach der Stellung .des Konus gegenüber der Düse erfolgt der Rücklauf des Öles mehr oder weniger schnell. Mit der Schraubenspindel sind nun zwei Polschuhe 16 fest verbunden, die von außen mittels des permanenten Magneten 17 verstellt werden können. Dieser ist drehbar angeordnet und besitzt ebenfalls zwei Polschuhe. Wenn dieser Magnet 17 verstellt wird, so verstellt sich die Achse des Feldes, und damit werden auch die Polschuhe 16 mitgenommen, so daß sie sich wieder in diese Achse stellen. Dadurch wird das Ventil verstellt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Frequenzregler mit einer Rückführung, die durch Änderung eines Abgriffes an einem Widerstand in Abhängigkeit von der Stellung des Verstellorgans für die Kraftmittelzufuhr gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe eines Ringrohrwiderstandes mit gedrosseltem Umlauf, wobei dieser Widerstand ebenfalls von der Stellung des Verstellorgans abhängig ist, ein zweiter, dem ersten entgegenwirkender Rückführungseinfluß ausgeübt wird.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in das Ringrohr ein Ventil eingebaut wird, das von außen magnetisch verstellt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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