DE645564C - Einrichtung zur elektrischen Regelung technisch-physikalischer Betriebsgroessen, insbesondere der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen zur elektrischen Regelung technisch-physikalischer Betriebsgrößen, insbesondere zur Einregelung der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger, bekannt, bei welchen der Istwert der zu regelnden Große mit dem Sollwert mit Hilfe zweier Geschwindigkeiten verglichen wird. Derartige Regler versieht man meist mit einem Zeitwerk, durch welches nach dem Ansprechen des Reglers der Verstellmotor für die zu regelnde Größe während einer bestimmten Zeit in Gang gehalten wird. Meist werden gleichzeitig auch Mittel vorgesehen, durch die nach dem Ansprechen des Reglers der Vergleichsvorgang unterbrochen und erst wieder eingeleitet wird, wenn der Verstellmotor für die zu regelnde Größe stillgesetzt worden ist. Man hat derartige Regler auch so ausgebildet, daß die Größe des Regel-Schrittes von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abhängt.

Bei Reglern der beschriebenen Art wird stets also auch bei großen Differenzen zwischen Ist- und Sollwert der Verstellmotor für die zu regelnde Größe kurzzeitig stillgesetzt. Um dieses Stillsetzen zu vermeiden und dadurch auch die Verzögerung zu beseitigen, welche durch die Anlaufzeit des Motors hervorgerufen wird, werden gemäß der

Erfindung Mittel vorgesehen, durch welche die Unterbrechung des Regelvorganges verhindert wird, sobald die Abweichung zwischen Ist- und Sollwert einen bestimmten Betrag überschreitet.

Ein Ausführungsbeispiel eines Reglers gemaß der Erfindung, bei dem in bekannter Weise der Vergleichsvorgang periodisch unterbrochen wird und bei dem das zur Unterbrechung des Vergleichsvorganges dienende Organ auch die Laufdauer des Ver-Stellmotors für die zu regelnde Größe begrenzt, ist in den Abbildungen dargestellt. Mit ι ist eine an sich bekannte Vergleichsanordnung bezeichnet. Sie enthält das Fortschaltwerk 2, welches über die magnetische Kupplung 3 den Kontaktarm 4 antreibt. Es sei angenommen, daß die Umlaufgeschwindigkeit des Kontaktarmes 4 der Leistungsabgabe eines Stromerzeugers proportional ist. Sie kann aber auch einer beliebigen anderen zu regelnden technisch-physikalischen Betriebsgröße (z. B. Temperatur, Spannung, Strom, Blindleistung, Scheinleistung) entsprechen. Der Kontaktarm 4 spielt zwischen der Gabel des Kontaktarmes 5, die vom Alotor 6 angetrieben wird. Ihre Umlaufgeschwindigkeit entspricht dem Sollwert (z. B. der Leistung). Die Kontakte der Kontaktgabel 5 sind mit den Einschaltwicklungen 7 und 8 der polarisierten Relais 9 und 10

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Curt Lommel in Berlin-Charlottenburg.

verbunden, während der Kontaktarm 4 an den Pluspol der Batterie angeschlossen ist. Die Ausschaltwicklungen 11 und 12 der polarisierten Relais 9 und 10 sind in Reihe ge-. schaltet und liegen in einem später noch näher zu erläuternden Stromkreis. Die Afbeitskontakte 13 und 14 der Relais 9 und 10 liegen im Stromkreis der Erregerwicklungen der Steuerrelais 15 und 16. Die Kontakte 17 und 18 der Steuerrelais 15 und 16 liegen im Erregerstromkreis zweier weiterer Relais 19 und 20, die mit den Kontakten 21 und 22 den nicht dargestellten Verstellmotor für die zu regelnde Größe steuern. _tg Zur periodischen Unterbrechung des Vergleichsvorganges dient der Zeitgeber 23. Dieser enthält eine Rastenscheibe 24. Der Übersichtlichkeit halber sind die auf der Rastenscheibe gleitenden Kontaktfinger sowie ein Teil der Rastenscheibe besonders herausgezeichnet. Die Rastenscheibe ist auf der Welle ²S gelagert. Zu beiden Seiten der Rastenscheibe sind magnetische Kupplungen 27 und 28 angebracht, von welchen jeweils nur die a₅ eine erregt wird. Sie zieht dann die Rastenscheibe an, so daß die Umlaufgeschwindigkeit der Rastenscheibe mit der der erregten Kupplung übereinstimmt. Die Kupplung 27 wird durch den Motor 29, die Kupplung 28 durch den Motor 30 angetrieben. Die Erregerwicklungen der Kupplungen werden durch das Relais 31 gesteuert. Solange dieses Relais nicht erregt ist, wird die Kupplung 27 erregt, und die Rastenscheibe 24 läuft mit einer der Drehzahl des Motors 29 entsprechenden Geschwindigkeit um, die so gewählt ist, daß in dem Zeitabstand, in dem der Vergleichsvorgang einmal unterbrochen werden soll, die Rastenscheibe 24 eine Umdrehung vollführt. Auf der Rastenscheibe gleiten die Kontaktfinger 32 und 33, die mit besonderen Kontakten 34, 35 und 36 zusammenarbeiten. Der Kontaktfinger 32 ist mit den Kontakten 37 und 38 der Relais 15 und 16 und der Erregerwicklung der Magnetkupplung 3 in Reihe geschaltet.

In der dargestellten Lage der Rastenscheibe 24 kommt folgender Stromkreis zustande :

Vom Pluspol der Batterie über den Kontaktfinger 33, den Kontaktfinger 32, die Kontakte 37, 38 und die Erregerwicklung der Magnetwicklung 3. Die Kupplung ist also erregt, so daß der Kontaktarm 4 der Vergleichsanordnung 1 mit einer dem Istwert entsprechenden Geschwindigkeit umläuft. Die Erregerwicklung des Relais 31 ist an den Kontakt 34 und an die Kontakte 39 und 40 der Relais 15 und 16 angeschlossen. Der Kontakt 34 berührt in der dargestellten Weise den Kontaktfinger ^t, und bereitet in dieser Stellung den Stromkreis des Relais 31 vor. Der Kontakt 35 ist mit den Rückstellwicklungen 11 und 12 der Relais 9 und 10, dem ■ Kondensator 41 und den Kontakten 39 und .4O;.in Reihe geschaltet. Ein Widerstand 42 überbrückt den Kondensator sowie die Wicklungen 11 und 12. Er ist so bemessen, daß nach dem öffnen der Kontakte 39 bzw. 40 sich der Kondensator langsam über die Wicklungenii und 12 entlädt. Der Kontakt 36 dient zur Vorbereitung eines Stromkreises, der über die Kontakte 43 und 44 der Relais 15 und 16 sowie die Erregerwicklung des Relais 45 führt. Dieses Relais ist mit einem Selbsthaltekontakt 46 ausgerüstet, der im Stromkreis der Kontakte 47 und 48 der Relais 15 und 16 liegt. Der Arbeitskontakt 49 des Relais 45 steuert ein Zeitrelais 50, dessen Kontakt in den Selbsthaltestromkreisen der g₀ Relais 19 und 20 liegt. Die beschriebene Anordnung wirkt in folgender Weise:

Es sei zunächst angenommen, daß der Istwert mit dem Sollwert so weit übereinstimmt, daß innerhalb der Zeit, welche die g_s Rastenscheibe 24 zu einem Umlauf benötigt, keine Kontaktgabe zwischen dem Arm 4 und der Kontaktgabel 5 der Vergleichsanordnung 1 zustande kommen kann. In der dargestellten Lage der Kontaktfinger 32 und 33 ist der Stromkreis der Magnetkupplung 3 über die Kontakte 37, 38 und die Kontaktfinger 32 und 33 geschlossen. Sobald die Rastenscheibe, welche sich in der Richtung des Pfeiles 51 bewegt, so weit gekommen ist, daß der Kontaktfinger 33 in die Rast 52 einfällt, wird die Berührung zwischen den Kontaktfingem 32 und 33 unterbrochen und somit auch der Stromkreis der Magnetkupplung 3 geöffnet. Sie läßt daher ihren Anker los, so daß der Kontaktarm 4 unter dem Einfluß der Feder 53 in seine Ruhelage fallen kann. Sobald auch der Kontaktfinger 32 in die Nut einfällt, kommt die Berührung zwischen den beiden Kontaktfingern wieder zustande, so daß, der Stromkreis der Magnetkupplung geschlossen wird und damit der Kontaktarm 4 wieder von dem Triebwerk 2 mit einer dem Istwert entsprechenden Geschwindigkeit angetrieben wird. no

Beim Einfallen des Kontaktfingers 33 in die Nut 52 kommt dieser Kontaktfinger mit den Kontakten 35 und 36 in Berührung. Hierdurch wird jedoch kein Schaltvorgang ausgelöst, weil die Stromkreise, die dadurch geschlossen werden, durch die Kontakte 39 und 40 bzw. 43 und 44 geöffnet sind.

Es sei nun angenommen, daß der Kontakt-* arm 4 mit der Kontaktgabel 5 während des Umlaufes der Rastenscheibe 24 in Berührung iao kommt, und zwar nach einer Zeit, die z. B, '/₄ Umdrehung der Rastenscheibe 24 entspre-

chen möge. Es sei angenommen, daß dadurch die Wicklung 7 des Relais 9 erregt wird. Dadurch wird der Kontakt 13 geschlossen und führt der Wicklung des Relais 15 Strom zu. Da die Relais 9 und 10 ohne Rückstellfeder arbeiten, so bleiben die Anker auch nach der Entregung ihrer Wicklung in der einmal eingenommenen Lage liegen. Durch die Erregung des Relais 15 wird der Kontakt 37 geöffnet und dadurch der Erregerstromkreis der Kupplung 3 unterbrochen. Der Vergleichsvorgang wird dadurch beendet, und die Glieder 4 und 5 kehren gegeneinander in ihre Ruhelage zurück. Ferner wird der Kontakt 39 geschlossen. Dadurch wird der Wicklung des Relais 31 Strom zugeführt, so daß dieses Relais seinen Anker umlegt. An Stelle der Kupplung 27 wird dadurch die Kupplung 28 erregt, so daß von diesem Zeitpunkt ab die Rastenscheibe 24 mit einer Geschwindigkeit umläuft, die der Drehzahl des Motors 30 entspricht. Diese Geschwindigkeit wird so gewählt, daß die Rastenscheibe 24 rascher umläuft und eine Umdrehung vollendet hat in dem Zeitpunkt, in dem man den Verstellvorgang zu unterbrechen wünscht. Während bei praktischen Ausführungen die Umlaufgeschwindigkeit der Rastenscheibe, welche ihr mit Hilfe der Kupplung 27 erteilt wird, so gewählt ist, daß sie in 30 Sekunden einmal umläuft, so wird ihre Geschwindigkeit, die sie von der Magnetkupplung 28 erhält, so bemessen, daß sie in 5 Sekunden eine Umdrehung vollführt. Durch das Schließen des Kontaktes 43 wird der Stromkreis des Relais 45 vorbereitet. Der Kontakt 47 dient zur Vorbereitung des Haltestromkreises für das Relais 45. Durch das Schließen des Kontaktes 17 wird das Relais <μ> 19 erregt, das sich mit Hilfe des Kontaktes 54 einen Selbsthaltestromkreis vorbereitet. Durch die Kontakte 21 wird der Verstellmotor für die zu regelnde Größe in Gang gesetzt. Dieser läuft so lange, bis der Kontaktfinger 33 in die Nut 52 einfällt.

Dann spielt sich folgender Vorgang ab: über den Kontaktfinger 33 und den Kontakt 35 sowie den Kondensator 41 und den Kontakt 39 erhalten die Rückstellwicklungen go der Relais 11 und 12 einen Stromstoß, der den Anker des Relais 9 in die dargestellte Lage zurückführt. Das Relais 15 wird dadurch entregt und läßt seinen Anker fallen. Durch das Einfallen des Kontaktfingers 33 in die Nut 52 wird, wie schon im vorangehenden beschrieben, die leitende Verbindung zwischen dem Kontaktfinger 33 und dem Kontakt 34 geöffnet, so daß der Erregerstromkreis des Relais 31 unterbrochen wird. Dieses läßt seinen Anker los, so daß an Stelle der Kupplung 28 wieder die Kupplung 27 erregt wird und der Ausgangszustand sich wieder einstellt. Durch das Inberührungkommen des Kontaktfingers 33 mit dem Kontakt 36 wird der Stromkreis des Relais 45 vorbereitet, der jedoch durch den Kontakt 43 bzw. 44 noch geöffnet ist. Durch das Öffnen des Kontaktes 17 wird das Relais 19 entregt, durch dessen Kontakt der Verstellmotor stillgesetzt wird. Sobald auch der Kontaktfinger 32 in die Nut 52 einfällt, kommt die Berührung zwischen den Kontaktfingern 32 und 33 wieder zustande. Dadurch wird über die Kontakte 37 und 38 die Magnetkupplung 3 wieder erregt, so daß der Vergleichsvorgang von neuem eingeleitet wird. Durch den allmählich ansteigenden Teil 55 der Nut 52 wird der Kontaktfinger wieder in die gezeichnete Lage gehoben. Nach dem Abheben des Kontaktfingers 33 vom Kontakt 35 entlädt sich der Kondensator 41 allmählich über den Widerstand 42 und die Rückstellspule 11 und 12. Das beschriebene Spiel wiederholt sich in der folgenden Zeit beim Zustandekommen eines Regelimpulses in der beschriebenen Weise. Soll die Regelung im entgegengesetzten Sinne durchgeführt werden, so spricht nicht das Relais 9, sondern das Relais 10 an. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich sinngemäß.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß nach jedem Regelimpuls der Verstellmotor durch die Entregung der Relais 19 bzw. 20 stillgesetzt wird. Um dies gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer bestimmten Größe der Differenz zwischen Ist- und Sollwert zu verhindern, ist der Kontakt 36 vorgesehen. Wenn nämlich nach der Erregung der Magnetkupplung 3 und der damit verbundenen Einleitung des neuen Vergleichsvorganges ein Regelimpuls eintrifft während der Zeit, während der Kontaktfinger 33 noch den Kontakt 36 berührt, so spielt sich folgender Vorgang ab:

Es sei angenommen, daß wieder die Wicklung 7 und damit das Relais 15 erregt wird. Dann spielt sich zunächst der vorstehend beschriebene Vorgang wieder ab, der zur Folge hat, daß das Relais 19 erregt wird und den Verstellmotor in Gang setzt. Außer diesem Vorgang wird aber durch das Schließen des Kontaktes 43 der über die Wicklung des Relais 45 führende Stromkreis geschlossen, der durch das Inberührungkommen des Kontaktfingers 33 mit dem Kontakt 36 vorbereitet wurde. Dieses Relais zieht seinen Anker an und hält sich über den Kontakt 46 und den Kontakt 47 auch dann, wenn die Berührung zwischen dem Kontaktfinger 33 und dem Kontakt 36 wieder aufgehoben wird. Durch den Kontakt 49 des Relais 45 wird das Zeit-

relais 50 erregt und schließt mit seinem Kontakt den Selbsthaltestromkreis des Relais 19. Im übrigen spielt sich der gleiche Vorgang ab, wie im vorhergehenden beschrieben. Insbesondere wird das Relais 31 erregt, so daß die Kupplung 28 erregt wird und die Rastenscheibe 24 mit einer der Drehzahl des Motors 30 entsprechenden Drehzahl umläuft.

Sobald der Kontaktarm 33 in die Nut 52 ίο einfällt, wird, wie im vorstehenden beschrieben, der Anker des Relais 7 in die dargestellte Lage gelegt und damit das Relais 15 entregt. Dadurch wird, abgesehen von den im vorstehenden schon beschriebenen Vorgangen, durch das Öffnen des Kontaktes 47 der Haltestromkreis des Relais 45 unterbrochen, so daß dieses Relais seinen Anker fallen läßt. Das öffnen des Kontaktes 17 hat aber im Gegensatz zu dem früher Beschriebenen nicht die Entregung des Relais 19 zur Folge, da dieses Relais sich über den Kontakt des Zeitrelais 50 hält. Dieses Relais möge z. B. erst nach etwa 172 Sekunden abfallen. Dann erst wird der Haltestromkreis des Relais 19 unterbrochen, so daß dieses Relais den Verstellmotor stillsetzt. Gegenüber der früher beschriebenen Arbeitsweise ist jetzt die Laufdauer des Verstellmotors um die Verzögerungszeit des Relais 50 verlängert. Diese Verzögerungszeit bzw. Länge der Nut 52 wird so bemessen, daß der Anker des Relais 50 erst dann abfällt, wenn durch die Nockenscheibe die Kontaktfinger 32 vom Kontakt 36 abgehoben sind. Dadurch wird folgendes erreicht:

Wenn die Differenz zwischen Ist- und Sollwert so groß ist, daß ein neuer Regelimpuls zustande kommt, noch bevor das Zeitrelais 50 seinen Anker fallen läßt, so erhalten die Relais 19 und 20 über die Kontakte 17 oder 18 Strom, so daß sie erregt bleiben, auch wenn der Anker des Zeitrelais 50 abfällt. Man kann hieraus leicht erkennen, daß in dem erwähnten Fall der Verstellmotor nicht stillgesetzt wird.

Es sind jedoch zwei Fälle zu unterscheiden, nämlich erstens, wenn der Regelimpuls eintrifft, noch bevor der Kontaktfinger 33 vom Kontakt 36 abgehoben wird, und zweitens, wenn der Regelimpuls eintrifft, nachdem dieser Kontakt bereits geöffnet ist. In beiden Fällen wird zwar die Stillsetzung des Verstellmotors verhindert. Im ersten Fall wird jedoch das Relais 45 und damit auch das Relais 50 erregt, so daß sich der anschließende Regelvorgang um die Verzögerungszeit des Relais 50 verlängert. Die Regelanordnung ist also in diesem Falle so vorbereitet, daß sich auch der nächste Regelvorgang ohne Stillsetzung des Verstellmotors unmittelbar anschließen kann. Im zweiten Fall wird das Relais 45 nicht erregt, weil vor dem Eintreffen des Regelimpulses der Kontakt 36 geöffnet wurde. Es spricht deshalb auch das Relais 50 nicht an. Deshalb wird der Verstellmotor beim nächsten Einfallen des Kontaktfingers 33 in die Nut 52 in normaler Weise stillgesetzt.

Die Umlaufgeschwindigkeit des Motors 30 braucht nicht konstant zu sein. Sie kann beispielsweise in bekannter Weise von der Größe der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abhängig gemacht sein.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden abwechselnd die Kupplungen 27 und 28 erregt. Mit Hilfe einer besonderen Relaisanordnung kann man auch in der Weise arbeiten, daß normalerweise beide Kupplungen erregt sind. Die Rastenscheibe 24 liegt dann trotzdem nur an der einen Kupplung βο an, weil durch den Luftspalt an der anderen Seite verhindert wird, daß der durch das magnetische Feld ausgeübte Zug so stark wird, daß die Scheibe 24 sich nach der anderen Kupplung bewegt. Man kann nun erreichen, daß beim Erregen des Relais 31 die Erregung der Kupplung 27 kurzzeitig unterbrochen wird. Die Folge davon ist, daß die Scheibe 24 von der Kupplung 28 angezogen wird; da dann der Luftspalt an der linken Seite vorhanden ist, so kann, trotzdem die Kupplung zy erregt ist, diese Kupplung die Rastenscheibe nicht bewegen. Bei der Entregung des Relais 31 wird vorübergehend die Erregerwicklung der Kupplung 28 unterbrochen, so daß nun die Zugkräfte der Kupplung 27 überwiegen und die Rastenscheibe wieder die dargestellte Lage einnimmt. Die beschriebene Arbeitsweise hat den Vorteil, daß das Umkuppeln sehr rasch vor sich geht, weil die Zeit, welche notwendig ist, um die Kupplungen zu entregen, wesentlich kürzer ist als die Zeit, die zwischen der Einschaltung des Erregerstromes und dem Erreichen der vollen Erregerstromstärke liegt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur elektrischen Regelung technisch-physikalischer Betriebsgroßen, insbesondere der Leistungsabgabe elektrischer Stromerzeuger, bei welcher der Istwert der zu regelnden Größe mit dem Sollwert mit Hilfe zweier Geschwindigkeiten verglichen und bei dem die Vergleichsanordnung nach Einleitung des Regelvorganges, welcher nach Ablauf einer bestimmten, vorzugsweise von der Differenz zwischen Ist- und Sollwert abr hängigen Zeit, unterbrochen wird, in die »ao Ruhelage zurückgeführt und dort eine bestimmte Zeit gehalten wird, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch weiche diese Unterbrechung verhindert wird, sobald die Abweichung zwischen Ist- und. Sollwert einen bestimmten Betrag überschreitet.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, bei der periodisch der Vergleichsvorgang unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zustandekommen eines Regelimpulses innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Beginn jeder Vergleichsperiode ein Zeitrelais erregt wird, das einen verzögerten Abfall des den Verstellmotor steuernden Relais herbeiführt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine umlaufende Rastenscheibe, auf der Kontaktfinger schleifen, mit deren Hilfe beim Einfallen der Kontaktfinger in eine Rast der Regel-Vorgang unterbrochen und der Stromkreis des Zeitrelais vorbereitet wird, welches dann erregt wird, wenn die Vergleichsanorfnung innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Einfallen der Kontaktfinger in die Rast anspricht.
4. 4. Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitrelais die Laufdauer des Verstellmotors um einen bestimmten Betrag verlängert. '

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen