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Selbsttätiger Regler mit Meßrelais Die bekannten selbsttätigen Regler,
z. B. Spannungs- und Stromregler mit motorischen Antrieben haben den Nachteil, daß
der Regler nicht in der Stellung stillgesetzt wird, die dem Sollwert im Beharrungszustand
entspricht.
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Bei der Spannungsregelung von Generatoren z. B. eilt infolge der magnetischen
Trägheit die geregelte Spannung entsprechend der Zeitkonstante des Regelkreises
der Widerstandsregelung nach, mittels der die Spannung geregelt werden soll, so,
daß das Stellglied, hier der bewegliche Teil des veränderbaren Widerstandes, durch
das Meßwerk erst beim Erreichen des Sollwertes abgeschaltet wird -und so der Sollwert
überschritten werden muß. Die Folge ist, daß ein die Spannung überwachendes Meßrelais
aufs neue im entgegengesetzten Sinne ein Regelkommando gibt, um die Spannung auf
den Sollwert einzustellen. Wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden,
muß der Regler um den Sollwert pendeln, bis er mit mehr oder weniger vielen Schritten
zur Ruhe kommt. Oft müssen die Stellglieder des Reglers sogar mit einer sogenannten
Rückführung versehen werden, damit sich diese Pendelungen nicht allmählich aufschaukeln.
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Um ein ruhigeres Arbeiten des Reglers zu erzielen und um das Pendeln
einzuschränken, wurden z. B. durch Zusatzspulen die Magnetfelder des Meßrelais während
der Reglerverstcllung entsprechend verstärkt oder geschwächt. Dadurch wird dem Meßrelais
schon vor dem Erreichen des Sollwertes der
zu regelnden Spannung
dieser Sollwert vorgetäuscht. Solche und ähnliche Mittel sind aber mit dem Fehler
behaftet, daß der Antrieb des Stellgliedes je nach der Charakteristik des
angegebenen Mittels entweder bei Erreichung einer öber- oder unterhalb des Sollwertes
liegenden Grenze abge-. schaltest wird oder das. Regelkommando. nach. einer festen,
Zeit unterbrochen. wiird. Auch alle diese Regler können den Sollwert nur mit mehr
oder weniger vielen Schaltschritten einregeln.
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Gegenstand der Erfindung ist ein selbsttätiger, nicht periodisch arbeitender
Regler mit einem Meß--,verk, an dem ebenfalls eine elastische Rückführung angreift.
Der Regler nach der Erfindung ist frei von den beschriebenen Mängeln und regelt
den: Sollwert im allgemeinen schön in einem Schaltschritt ein. Erfindungsgemäß enthält
das Meßwerk zwei. phasenverschoben arbeitende Meßwerkteile, von denen der voreilende
den Steuerteil antreibt und der nacheilende über eine Antriebsfeder die Rückführung
bewirkt. Besonders vorteilhaft ist es, die zwei Meßwerkteile durch zwei von der
Regelgröße beeinflußte Meßsysteme zu verwirklichen, von denen das eine starr mit
dem Stellglied und das andere, das dem ersten entgegenwirkt, .elastisch mit . diesem
verbunden ist, und daß das, starr gekuppelte Meßisystem mit Schwingungsdämpfung
und das elastisch gekuppelte mit doppelseitig wirkender einstellbarer Bremse versehen
ist. In bekannter Weise kann das Meßwerk außer den üblichen Steuerkontakten noch
Zusatzkontakte für eine Stoßerregung des Stellmotors und eine :Schnellverstellung
haben.
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. Es ist bereits. eine Rückführano@rdnung bekanntgeworden (deutsche
Patentschrift 625 768), bei dem der bewegliche Teil des Meß.werkes an ein Dämpfungsglied
über Federn angreift.- Eine derartige Anordnung ist für viele Fälle ausreichend.
Bei Regelaufgaben aber, bei denen länger andauernde Störungen auszuregeln sind,
wird diese Einrichtung versagen, da in dieser Zeit die Dämpfung nachgelaufen ist
und die Anlage praktisch ohne Rückführung arbeitet -und folglich überregelt. Anders
bei dem Regler nach der Erfindung. Durch die Anordnung der nacheilenden Rückführung
wird nämlich zu Beginn eines Regelvorganges der volle Stellwert wirksam, der sehr
schnell durch die Rückführung geschwächt wird. Die Rückführung bleibt dann ständig
im gleichen Maße erhalten, was der ganzen Anordnung eine bedeutend größere Stabilität
gibt, da der Regler rasch und völlig ruhig arbeitet.
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Die Erfindung wird an Hand zweier in der Zeichnung dargestellter Beispiele
näher erläutert: In Fig. i soll die Spannung eines Drehstromgenerators 13 durch
Änderung seiner Erregung 14 auf einen Sollwert selbsttätig eingeregelt werden. In
dem Erregerkreis ist in bekannter Weise ein von einem nicht gezeichneten Stellmotor
angetriebener, veränderbarer Widerstand eingeschaltet.. Der Motor wird von einem
Meßrelais M gesteuert. Der Kontakt d steuert auf Abwärtsregelung, der Kontakt o
auf Aufwärtsregelung. Die Kontakte a und b, die erst bei stärkerem Ansprechen des
Meßrelais 11l betätigt werden, bewirken eine Schnellverstellung des Regelwiderstandes.
Da solche Zusatzkontakte und auch ihre-Schaltung bekannt sind, sollen sie hier nicht
näher erläutert werden.
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Mit den genannten Kontakten arbeitet ein Kontaktbalken io zusammen,
der bei 8 schwenkbar gelagert ist und über ein elastisches Glied e Spannung erhält.
An dem einen Arm des Balkens io ist starr -ein, Eisenkern 3 gelagert, der von einer
Magnetwicklung i beeinflußt wird und mit einer Schwingungsdämpfung 5 versehen, ist.
An dem anderen Arm des Balkens io ist zwischen zwei Vorsprüngen ii, i2 eine Feder
7 eingespannt, deren Mitte 9 mit einem weiteren Magnetkern 4 verbunden ist. Der
Kern wird von einer Wicklung :2 beeinflußt und hat eine doppelseitig wirkende, einstellbare
Bremse 6. Die Wicklungen i -und 2 liegen über einem Einstellwiderstand 15 an einer
Phasenspannung des Generators 13.
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Es sei angenommen, daß durch Entlastung des Generators r3 dessen Spannung
über den Sollwert ansteige. Dadurch .werden die Wicklungen 1, 2 stärker erregt und
bewegen ihre Eisenkerne 3, 4 im Pfeilsinn. Der Kern 3 verschwenkt dabei dien Balken
io in die .Stellung ioo. Dadurch wird der Kontakt d und bei stärkerer Verschwenkung
auch der Kontakt b geschlossen und damit der Stellmotor im Sinne .einer Spannungserniedrigung
eingeschaltet. Durch die Schwenkung des Balkens io wird die Feder 7 gespannt. Diese
Spannung wird noch durch den Kern 4, der wegen der Bremse 6 etwas verzögert folgt,
gesteigert. Die Punkte i i, 9, 1a, die vor Beginn der Regelung die gezeichnete Stellung
(vgl. auch Fig. 2) hatten, gelangen nun in die Stellung dies Fig. 3. Sobald die
Spannung des Generators 13 sich wieder dem Sollwert nähert, kehrt zunächst der Kern
3 in seine Ruhelage zurück, während der Kern. 4 infolge der Bremse 6 noch einige
Zeit in der angezogenen Stellung verharrt und dadurch die Feder 7 unter Spannung
hält. Die Spannung dieser Feder bewirkt, daß der Kern 3 schon etwas früher seine
Nullstellung erreicht als die Generatorspannung 13 den Sollwert. Infolgedessen kehrt
der Balken io ebenfalls früher in die Mittellage zurück und die Kontakte b, d werden
entsprechend früher geöffnet (vgl. Stellung Fig. 4). Erst wenn nun nach Ablauf einer
weiteren Zeit auch der Kern 4 in seine Ausgangsstellung zurückgelangt, hört die
zusätzliche Kraft der Feder 7 auf (vgl. Fig. 5), und das Meßrelais spielt sich wieder
auf seine Mittellage ein.
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Gleicht man nun die Feder 7 und die Bremse 6 entsprechend der Zeitkonstante
des heglerkreises ab, dann kann man erreichen, daß schon beim ersten Ansprechen
des Meßrelais M der Sollwert richtig eingeregelt wird.
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Fällt die Spannung des Generators 13 unter den Sollwert, z. B. bei
Belastung des Generators, dann bewegen sich die Kerne- 3, 4 entgegen dem Pfeilsinn,
der Balken io wird im entgegengesetzten Sinne verschwenkt, und es wird der Kontakt
c bzw. auch der Kontakt a betätigt. Dadurch wird die
Spannung des
Generators 13 höher geregelt. Im übrigen ist der Vorgang der gleiche wie oben beschrieben.
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Die Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Meßrelais nur
mit einem Magnetsystem ausgerüstet ist, bei dem ebenfalls die Vorteile nach der
Erfindung dadurch erreicht werden, daß dem starr angreifenden Teil eine Schwingungsdämpfung
zugeordnet wird, während der elastisch. angreifenden Rückführung eine doppelseitig
wirkende Bremse zugeordnet ist. In dem Ausführungsbeispiel sind nämliche Teile mit
denselben Bezugsziffern versehen. Das Meßrelais besitzt nur ein Magnetsystem 21,
mit Kern 23, das zunächst einmal über die Stange 24. an dem Balken io starr angreift
und das mit Hilfe der Schwingungsdämpfung 5 ruhig geführt ist. Gleichzeitig greift
das Magnetsystem über die Federn 25, eine starre Stange 26 und die Federn 7 in entgegengesetzter
Richtung an dem Balken io über den Hebel 26 ein. Der Hebel 26 ist durch das Gestänge
27 parallel geführt. Durch die Anordnung der doppelseitig wirkenden Bremse 6 wird
dieser Angriffswert gegenüber dem direkten Angriff des Magnetsystems phasenverschoben.
Im übrigen arbeitet die Einrichtung analog der Anordnung nach Fig. i.
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Die Erfindung Mietet den Vorteil, daß der Regler rasch und ruhig arbeitet,
vorzugsweise mit einem einzigen Regelschritt den Sollwert richtig einsteuert.