DE401961C - Automatic regulating device - Google Patents

Description

In elektrischen Schaltanlagen werden häufig Reguliervorrichtungen benötigt, welche in Abhängigkeit von einer primären elektrischen Größe, z. B. von der Spannung in einem¹ Netz oder der Stromstärke in einer Leitung, eine sekundäre elektrische Größe, z. B. den Widerstand in einem· Erregerstromkreis oder Relaisstromkreis, verändern. Man baut solche Regler im allgemeinen in der Weise, daß die primäre elektrisiche Größe auf ein elektromotorisches System, beispielsweise einDrehfeldsystem mit zwei Erregerspulen und einer Kurzschlußtrommel oder ein Wattmetersystem mit einer feststehenden und einer beweglichen Spule, einwirkt, und daß durch eine Bewegung dieses elektromotorischen Systems eine Kontaktvorrichtung verstellt wird. Gleichzeitig wird durch eine solche Bewegung eine Gegenkraft hervorgerufen, beispielsweise eine Feder gespannt, die bewirkt, daß die Stellung des elektromotorischen Systems eindeutig von der primären Größe abhängig ist.In electrical switchgear, regulating devices are often required which, depending on a primary electrical variable, e.g. B. from the voltage in a ^{network 1} or the current in a line, a secondary electrical variable, z. B. the resistance in an · excitation circuit or relay circuit, change. Such regulators are generally built in such a way that the primary electrical variable acts on an electromotive system, for example a rotating field system with two excitation coils and a short-circuit drum or a wattmeter system with a fixed and a moving coil, and that by moving this electromotive system one Contact device is adjusted. At the same time, a counterforce is produced by such a movement, for example a spring is tensioned, which has the effect that the position of the electromotive system is clearly dependent on the primary variable.

Solche Anordnungen haben folgenden Nachteil: Die Richtkraft des elektromotorischen Steuersystems ist in einer ganz bestimmten Weise von der primären elektrischen Größe (Strom oder Spannung) abhängig, beispielsweise bei Drehfeldsystemen ihrem Quadrat proportional. Die größte Änderung der Richtkraft mit der primären elektrischen Größe und damit die größte Empfindlichkeit der Reguliervorrichtung tritt also in einem ganz bestimmten Bereich auf bei quadratischer Abhängigkeit, z. B. am oberen Ende des Regulierbereiches. Es ist aber je nach dem Anwendungszweck der Reguliervorrichtung unter Umständen erwünscht, die größte Empfindlichkeit in einem anderen Bereich der primä;-ren elektrischen Größe zu haben. Wird die Reguliervorrichtung beispielsweise in einer Einrichtung zum Schutz unterteilter Leitungsnetze gegen Betriebsstörungen verwendet, bei der die Auslösezeiten der Schalter in Abhängigkeit von der Spannung gebracht sind, so wird gerade bei den kleinsten Spannungen' die größte Empfindlichkeit verlangt.Such arrangements have the following disadvantage: The straightening force of the electromotive Control system is in a very specific way of the primary electrical quantity (Current or voltage) depending on, for example, its square in rotary field systems proportional. The greatest change in the directional force with the primary electrical quantity and thus the greatest sensitivity of the regulating device occurs in one whole certain area in the case of quadratic dependency, e.g. B. at the upper end of the regulation range. It is, however, depending on the intended use of the regulating device Desired in some circumstances, the greatest sensitivity in another area of the primary electrical size. If the regulating device is, for example, in a Device used to protect subdivided line networks against operational disruptions which the tripping times of the switches are brought as a function of the voltage, so the greatest sensitivity is required especially with the smallest voltages.

Bei Reguliervorrichtungen mit elektromotorischen Steuersystemen, die nach anderen Prinzipien eingerichtet sind, kann die größte Empfindlichkeit an anderen Stellen des Regulierbereiches liegen, und bei Verwendung dieser Reguliervorrichtungen zu anderen Zwecken kann die größte Empfindlichkeit an wieder anderen Stellen des Regulierbereiches verlangt werden.In regulating devices with electromotive control systems, according to others Principles are established, the greatest sensitivity can be found elsewhere in the range of regulation lie, and when using these regulating devices to others For purposes of this, the greatest sensitivity can be found in other parts of the regulation area are required.

Die vorliegende Erfindung soll es ermöglichen, die Empfindlichkeit des elektromotorischen Steuersystems willkürlich je nach den Bedürfnissen, die durch die Art der Anwendung gegeben sind, zu verändern, und zwar soll dies dadurch geschehen, daß durch eine Veränderung der Stellung der Reguliervorrichtung auch eine Veränderung im Stromkreis ihres elektromotorischen Steuersytems hervorgerufen wird, die auch nach Erreichung, des Beharrungszustandes bestehen bleibt, im Gegensatz zu ähnlichen bekannten Anordnungen, bei denen eine Veränderung im The present invention is intended to enable the sensitivity of the electromotive Tax system arbitrary depending on the needs by the type of application are given to change, and this should be done by a change in the position of the regulating device also changes in the electrical circuit their electromotive control system is caused, which also after reaching, the steady state remains, in contrast to similar known arrangements in which a change in

Stromkreis des elektromotorischen Steuersystems vorübergehend in Abhängigkeit von der Bewegung der Reguliervorrichtung zur Verhinderung des Pendeins stattfindet. Die Abb. ι zeigt in schematischer Darstellung ein Anwendungsbeispiel der Erfindung, an welchem das Wesen der Erfindung näher erläutert werden kann. In dieser Abbildung bedeutet: α und b zwei Spulen, c einen Vorschaltwiderstand, welcher in Reihe mit einer der beiden Spulen (b) geschaltet ist, d eine Kurzschlußtrommel. Diese vier Teile bilden zusammen das elektromotorische Steuersystem. Eine an die Spule α angelegte Wechselspannung E_n erzeugt infolge des Zusammenwirkens der Spulen α und b ein Drehfeld, durch welches eine Dreh'kraft auf die Trommel d ausgeübt wird, e ist eine Feder, welche eine Gegenkraft erzeugt. / ist ein. Wälzkontakt, der sich bei Bewegung der Trommel d auf der Kontaktbahn g abwälzt und dadurch einen mehr oder weniger großen Teil des Widerstandes h in den gemeinsamen Stromkreis der beiden Spulen α und b einschaltet. / ist das Netz, aus dem dieser Stromkreis gespeist wird, k ist ein zweiter Wälzkontakt, der sich auf der Kontaktbahrr ι abwälzt und dadurch einen mehr oder weniger großen Teil des Widerstandes in kurzschließt. Dieser Widerstand m ist in den Stromkreis eingeschaltet, der durch den Regler beeinflußt werden soll.Circuit of the electromotive control system takes place temporarily in response to the movement of the regulator to prevent pendulum movement. The Fig. Ι shows a schematic representation of an application example of the invention, on which the essence of the invention can be explained in more detail. In this figure: α and b mean two coils, c a series resistor which is connected in series with one of the two coils (b) , d a short-circuit drum. These four parts together form the electromotive control system. An alternating voltage E _n applied to the coil α generates a rotating field as a result of the interaction of the coils α and b , by which a rotational force is exerted on the drum d, e is a spring which generates a counterforce. / is a. Rolling contact, which rolls on the contact track g when the drum d moves and thereby switches on a more or less large part of the resistor h in the common circuit of the two coils α and b . / Is the network from which this circuit is fed, k is a second rolling contact, the ι rolls on the Kontaktbahrr and thereby a more or less large part of the resistance in shorts. This resistor m is connected to the circuit that is to be influenced by the controller.

Die Abb. 2 zeigt die Richtkraft K. des ' elektromotorischen Steuersystems in Abhängigkeit von der Spannung E„, welche an der Spule α und über den Widerstand C auch an ! der Spule b liegt. Es ist eine quadratische Abhängigkeit angenommen.Fig. 2 shows the directional force of the K. 'electric motor control system in dependence on the voltage E "which α to the coil and through the resistor also to C! the coil b lies. A quadratic dependence is assumed.

Die Abb. 3 zeigt in Abhängigkeit von der Strecke S, welche der Wälzkontakt /, von einer Endstellung ausgehend, auf seiner Kontaktbahn g zurückgelegt hat, die Richtkraft der ' Feder e, welche natürlich gleich der Rieht- ' kraft K des Steuersystems sein muß. Aus Abb. 2 undl 3 ergibt sich der in. Abb. 4 darge- j stellte Zusammenhang zwischen der Spannung Ea und der Strecke S, welcher in diesem Beispiel dieselbe Form hat wie der Zusam- ■ menhang zwischen E₁₁ und ίζ in Abb. 2, weil . der Zusammenhang zwischen S und K. linear ■ angenommen wurde. In Abb. 4 ist gleichzeitig der gewünschte Zusammenhang zwischen der Spannung Ei im Netz / und der Strecke S eingetragen. Dieser Zusammenhang ist beispielsweise so angenommen, daß der Kontakt > des Reglers schon bei kleinen Spannungen einen großen Teil seines Weges zurücklegen soll. jFig. 3 shows, depending on the distance S, which the rolling contact /, starting from an end position, has covered on its contact path g , the straightening force of the ' spring e, which of course must be equal to the straightening' force K of the control system. The relationship between the voltage Ea and the distance S, shown in Fig. 4, results from Figs. 2 and 3, which in this example has the same form as the relationship between E ₁₁ and ίζ in Fig. 2 because . the relationship between S and K. was assumed to be linear. In Fig. 4, the desired relationship between the voltage Ei in the network / and the distance S is entered. This relationship is assumed, for example, that the contact> of the controller should cover a large part of its path even at low voltages. j

In den Abb. 2 und 4 sind alle Größen als relative Werte angenommen, bezogen auf den ! größten Wert = 100 Prozent. Wenn in !In Figs. 2 and 4, all sizes are assumed to be relative values, based on the! largest value = 100 percent. When in!

\ Abb. 4 E_a größer als Ei erscheint, so bedeutet das also nicht, daß der Absolutwert der Spannung E_n größer als der der Spannung Ei sein müßte. Das aus Abb. 4 entnommene Verhältnis der relativen Werte E_a: E-, ist in Abb. 5 in Abhängigkeit von der Strecke S aufgetragen. Die Absolutwerte kann man nun so festlegen, daß ihr Verhältnis E_n: E; im Höchstfall den Wert 1 annimmt. Man erhält dadurch für die Abb. 5 den in dieser Abbildung rechts aufgetragenen Maßstab, womit das wahre Verhältnis E_a :Ei für jede Stellung des Reglers festliegt. Aus diesem Verhältnis kann die erforderliche Ohm-• zahl des Widerstandes h berechnet werden. Auf diese Weise ist es also möglich, jede gewünschte Abhängigkeit der Reglerstellung (Strecke S) von der Netzspannung (£,·) zu erreichen. \ Fig. 4 E _{a appears} larger than Ei , this does not mean that the absolute value of the voltage E _{n has to be} larger than that of the voltage Ei . The ratio of the relative values E _a : E- taken from Fig. 4 is plotted in Fig. 5 as a function of the distance S. The absolute values can now be determined in such a way that their ratio E _n : E; takes the value 1 at most. The scale shown on the right in this figure is thus obtained for Fig. 5, with which the true ratio E _a : Ei is fixed for every position of the controller. The required ohm number of the resistor h can be calculated from this ratio. In this way it is possible to achieve any desired dependence of the controller position (path S) on the mains voltage (£, ·).

Es ist nicht notwendig, den von der Reglerstellung beeinflußten Widerstand (A in Abb. 1) in Reihe mit dem gesamten Stromkreis der elektromotorischen Steuereinrichtung zu schalten; er kann auch in Reihe oder parallel zu einem Teil dieses Stromkreises liegen. Bei der Anordnung des Steuersystems nach Abb. 1 könnte der Widerstand beispielsweise einer der beiden Spulen allein vorgeschaltet sein, also etwa an die Steile des Widerstandes c go treten. Bei einer anderen Anordnung des Steuersystems, wenn die Spulen α und b (Abb. 1) anstatt parallel in Reihe geschaltet sind, könnte der von der Reglerstelle beeinflußte Widerstand h beispielsweise auch parallel zu einer der beiden Spulen geschaltet werden.It is not necessary to connect the resistor influenced by the regulator position (A in Fig. 1) in series with the entire circuit of the electromotive control device; it can also be in series or in parallel with part of this circuit. In the arrangement of the control system according to FIG. 1, the resistor could, for example, be connected upstream of one of the two coils alone, that is to say, for example, take the place of the resistor c go. In a different arrangement of the control system, if the coils α and b (Fig. 1) are connected in series instead of in parallel, the resistor h influenced by the regulator point could, for example, also be connected in parallel to one of the two coils.

In der gleichen Weise kann auch bei einem Regler, dessen Stellung nicht von einer gegebenen Spannung, sondexn von einer gegebenen Stromstärke abhängt, verfahren werden, um eine beliebige gewünschte Abhängigkeit der Reglerstellung von der Stromstärke zu erhalten. Die Abb. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für diesen Fall. Die Buchstaben haben (zum Teil in sinngemäßer Übertragung) dieselbe Bedeutung wie in Abb. 1; es bedeutet also: α und b zwei Spulen, c einen Widerstand, der zu einer dieser Spulen parallel geschaltet ist, d die Kurzschlußtrommel. Diese vier Teile bilden zusammen das elektromotorische Steuersystem. Ein die Spule a durchfließender Wechselstrom J_n erzeugt infolge des Zusammenwirkens der Spulen a> und b ein Drehfeld, durch welches eine Drehkraft auf die Kurzschlußtrommel d ausgeübt wird. / ist ein Wälzkontakt, g die Kontaktbahn, h der von der Reglerstellung abhängige Widerstand, / ist die Sekundärspule eines Stromwandlers, aus der das ganze Steuersystem mit dem Strom /,· gespeist wird. Die Abb. 2 bis 5 gelten auch für diesen Fall,The same procedure can also be used for a regulator whose position does not depend on a given voltage, but rather on a given current intensity, in order to obtain any desired dependence of the regulator position on the current intensity. Fig. 6 shows an embodiment for this case. The letters have the same meaning (partly in analogous translation) as in Fig. 1; it means: α and b two coils, c a resistor which is connected in parallel to one of these coils, d the short-circuit drum. These four parts together form the electromotive control system. An alternating current J _n flowing through the coil a generates, as a result of the interaction of the coils a> and b, a rotating field by which a rotational force is exerted on the short-circuit drum d. / is a rolling contact, g is the contact track, h is the resistance depending on the controller position, / is the secondary coil of a current transformer, from which the entire control system is supplied with current /, ·. Figs. 2 to 5 also apply to this case,

wenn überall anstatt der Spannung E_a der Strom J_a und anstatt der Spannung Ei der Strom /,■ gesetzt wird.if the current J _{a is set} everywhere instead of the voltage E _a and the current /, ■ instead of the voltage Ei.

Auch in diesem Fall ist es nicht notwendig, den von der Reglerstellung beeinflußten Widerstand h parallel zu dein gesamten Stromkreis des elektromotorischen Steuersystems zu schalten; er kann auch parallel oder in Reihe mit einem Teil diesesIn this case, too, it is not necessary to connect the resistor h , which is influenced by the regulator position, in parallel with the entire circuit of the electromotive control system; it can also be parallel or in series with part of this

ίο Stromkreises liegen. Bei der Anordnung des Steuersystems nach Abb. 6 könnte der Widerstand beispielsweise zu einer der beiden Spulen allein parallel geschaltet sein, also etwa an die Stelle des Widerstandes c treten. Bei einer anderen Anordnung des Steuersystems, wenn die Spulen α und b anstatt in Reihe parallel geschaltet sind, könnte der von der Reglerstellung beeinflußte Widerstand beispielsweise in Reihe zu einer der beiden Spu-ίο the circuit. In the arrangement of the control system according to Fig. 6, the resistor could, for example, be connected in parallel to one of the two coils alone, i.e. it could take the place of the resistor c . With a different arrangement of the control system, if the coils α and b are connected in parallel instead of in series, the resistance influenced by the controller position could, for example, be in series with one of the two coils.

ao len geschaltet werden.ao len be switched.

In dem Beispiel der Abb. 1 wurde eine bestimmte Bauart der selbsttä.igen Reguliervorrichtung zugrunde gelegt. Die Erfindung kann aber auch auf irgendeine andere Art von Reguliervorrichtungen angewendet werden. Beispielsweise kann das elektromotorische Steuersystem aus einem einfachen Magneten bestehen, der je nach der angelegten Spannung eine Feder mehr oder weniger spannt. An Stelle der Vorschaltwiderstände sowohl in dem geregelten Stromkreis wie im Stromkreis des Steuersystems können irgendwelche andere Einrichtungen treten, z. B. Widerstände in Spannungsteilerschaltung oderIn the example of Fig. 1, a certain type of automatic regulating device was used based on. However, the invention can also be applied to any other type of regulating device be applied. For example, the electromotive control system can consist of a simple magnet, which tensions a spring to a greater or lesser extent depending on the voltage applied. Instead of the series resistors both in the regulated circuit as in the circuit of the control system can have any other facilities occur, e.g. B. resistors in voltage divider circuit or

Transformatoren mit vielen Anzapfungen, j Auch die Kontakte, welche von dem Regler längs ihrer Kontalktbahnen verstellt werden, können durch andere Einrichtungen ersetzt werden, beispielsweise durch. Drehtransformatoren, die mit dem elektromotorischen Steuersystem gekuppelt sind.Transformers with many taps, j Also the contacts which are used by the regulator are adjusted along their Kontalktbahnen can be replaced by other devices be, for example, by. Rotary transformers connected to the electromotive Control system are coupled.

Die Erfindung ist von besonderem Vorteil in Einrichtungen zum Schutz von unterteilten Leitungsnetzen gegen Betriebsstörungen. In solchen Einrichtungen kann durch die Reguliervorrichtung eine Hilfsspannung geregelt werden, welche den Ablauf eines Zeitrelais beeinflußt. Das Steuersystem dieser Ruguliervorrichtung kann beispielsweise von der Spannung der zu schützenden Leitungsstrecke oder von dem Strom, der in ihr fließt, oder von der Leistung, die durch sie übertragen j wird, oder von irgendeiner anderen gegebenen elektrischen Größe abhängig sein. SollThe invention is of particular advantage in devices for protecting subdivided Line networks against operational disruptions. In such facilities can through the regulating device an auxiliary voltage can be regulated, which influences the timing of a timing relay. The control system of this rugulating device can, for example, take into account the voltage of the line section to be protected or from the current that flows in it, or from the power transmitted through it j will, or be dependent on some other given electrical quantity. Intended to

z. B. die Wirkung des Spannungsabfalles in der Leitung dazu benutzt werden, ein von einem Überstrom betroffenes Leitungsstück ohne Beeinträchtigung der übrigen Netzteile selbsttätig vom Netz abzutrennen, so wird verlangt, daß die Schutzeinrichtung erst bei ganz kleinen Spannungen anspricht, daß also die Netzspannung etwa in der Art auf die Reguliervorrichtung einwirkt, wie es in Abb. 4 für die Spannung E,- angegeben ist. Dies kann, wie oben gezeigt, durch Anwendung einer nach der Erfindung ausgeführten Reguliervorrichtung erreicht werden.z. B. the effect of the voltage drop in the line can be used to automatically disconnect a line section affected by an overcurrent without affecting the other power supplies, it is required that the protective device only responds at very low voltages, so that the line voltage is approximately in the Art acts on the regulating device, as indicated in Fig. 4 for the voltage E, -. As shown above, this can be achieved by using a regulating device made according to the invention.

Soll die Wirkung des in einer Leitung fließenden Überstromes zum Abschalten dieser Leitung verwendet werden, so ist es vorteilhaft, wenn der Ausschlag der Reguliervorrichtung bis zu sehr hohen Strömen dem Strom angenähert proportional ist. Soll die Richtung der Leistungsübertragung in der Leitung benutzt werden, um ein krankes Leitungsstück abzuschalten, so ist es notwendig, daß die Schutzeinrichtung auch bei ganz kleinen Spannungen anspricht. Es muß also der Spannungsspule des Steuersystems ein Widerstand vorgeschaltet werden, der bei ganz kleinen Spannungen kurzgeschlossen wird. Diese Fälle sind nur als Beispiele angeführt. Sie haben alle das Gemeinsame, daß die Ablaufzeit eines Relais mit Hilfe einer nach der Erfindung ausgeführten Reguliervorrichtung in einer beliebigen gewünschten Weise von einer elektrischen Größe abhängig gemacht werden kann, die durch den zu schützenden Netzteil gegeben ist.Is the effect of the overcurrent flowing in a line to switch it off Line are used, so it is advantageous if the deflection of the regulating device is approximately proportional to the current up to very high currents. Should the direction of power transfer in the Line are used to switch off a diseased section of the line, so it is necessary to that the protective device responds even to very low voltages. So it must the voltage coil of the control system is preceded by a resistor that is completely small voltages is short-circuited. These cases are only given as examples. They all have one thing in common, that the expiry time of a relay with the help of an after the regulating device embodied in the invention in any desired manner can be made dependent on an electrical quantity that is to be protected by the Power supply is given.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:Patent Claims: 1. Selbsttätige Reguliervorrichtung, die durch ein elektromotorisches System gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Veränderung der Stellung der Reguliervorrichtung auch eine dauernde Veränderung im Stromkreis ihres elektromotorischen Systems hervorgerufen wird, so daß die Gesetzmäßigkeit, nach der die Richtkraft des Steuersystems von der das Steuersystem beeinflussenden elektrischen Größe abhängt, verändert wird.1. Automatic regulation device controlled by an electromotive system is, characterized in that a permanent change in the position of the regulating device Change in the circuit of their electromotive system is caused, so that the law according to which the Directing force of the control system from the electrical influencing the control system Size depends on being changed. 2. Verfahren zur Anwendung selbsttätiger Reguliervorrichtungen nach Anspruch ι zum Schutz von unterteilten Leitungsnetzen gegen Betriebsstörungen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Reguliervorrichtung eine Hilfsspannung geregelt wird, welche den Ablauf einea Zeitrelais beeinflußt, und daß das Steuersystem der Reguliervorrichtung von einer durch die zu schützende Leitungsstrecke gegebenen elektrischen Größe (Spannung, Strom, Leistung o. dgl.) abhängig ist.2. A method for using automatic regulating devices according to claim ι to protect subdivided line networks against operational disruptions, characterized in that an auxiliary voltage is provided by the regulating device which influences the operation of a timing relay, and that the control system the regulating device of an electrical quantity given by the line to be protected (voltage, Current, power or the like) is dependent. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.