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Regelvorrichtung zur planmäßigen Veränderung oder Konstanthaltung
der Leistung von Stromerzeugern Beim Betrieb von elektrischen Kraftwerken ist es
erforderlich, bestimmte Maschinen mit einer vorgeschriebenen Leistung zu fahren
bzw. auf bestimmte Netze vorgeschriebene Leistungen abzugeben. Es ist bekannt, zu
diesem Zweck von der Warte aus den Drehzahlverstellm-otor der Maschine, die eine
vorgeschriebene Last fahren soll, in dem einen oder andern Sinne von Hand zu betätigen.
Außerdem sind bereits eine Anzahl von selbsttätigen Vorrichtungen zur planmäßigen
Steuerung der Leisttmg von Stromerzeugern bekannt, welche sich im allgemeinen verhältnismäßig
komplizierter Einrichtungen bedienen.
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Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß @es praktisch
auf eine übergroße Empfindlichkeit der Regelung nicht ankommt, weil im praktischen
Betrieb Belastungsänderungen verhältnismäßig langsam vor sich gehen. Es ist deshalb
möglich, mit wesentlich einfacheren Lind daher wirtschaftlicheren Mitteln, als sie
bisher bekanntgeworden sind, der Lösung der Aufgabe im genügenden Umfang gerecht
zu werden. Die bekannten Vorrichtungen bedienen sich im allgemeinen des Prinzips
der vorübergehenden Überregelung, um die Korrektur der Leistungen auf den Sollwert
möglichst rasch zu bewerkstelligen. Damit aber die Regelung annähernd pendelfrei
vor sich geht. hat man die Einrichtungen derart ausgeführt, daß die Regelimpulse
mit zunehmender Annäherung der zu regelnden Größe an den Sollwert schwächer werden,
so daß sich damit eine Abhängigkeit zwischen Zeitdauer der Einwirkung des Regelvorganges
und Abweichung der zu regelnden Größe vom Sollwert ergibt. Die Steuerung des Regelorgans
erfolgt hierbei über einen Verstellmotor durch auf einem pendelnden Hebel angeordnete
Kontakte, die mit Gegenkontakten zusammenarbeiten, wobei der Hebel in Verbindung
mit einer Reihe weiterer Übertragungsglieder die Zeitdauer der Kontaktgabe derart
beeinflußt, daß die Zeitdauer der Einwirkung von der Größe der Abweichung der zu
regelnden Größe vom Sollwert abhängig ist. Diese' bekannte Einrichtung ist aber
umständlich im Aufbau und daher in ihrer Zusammensetzung sehr empfindlich.
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Eine ähnlich wirkende bekannte Einrichtung besteht aus einem Fallbügelgerät,
bei dem der entsprechend der Betriebsgröße sich einstellende Mefverkzeiger mit Kontakten
versehen ist, die mit entsprechend fest angeordneten Gegenkontakten zusammenarbeiten.
Der hebelartig vom Fallbügel periodisch niedergedrückte Zeiger verändert die Zeitdatier
der
Einwirkung der Kontakte in Abhängigkeit von der Größe der Abweichung der zu regelndenbGröße
mit Hilfe eines den Fallbügelmagnetstromkreis über die fest: Gegenkontakte eine
je nach der Größe 'f@ Abweichung verschieden lange Zeit `: den Zeitschalters. Da
die Gegenkontakte fe.'st" angeordnet sind und die Hubgröße des Zeigers unveränderlich
ist, so kann entsprechend der Abweichung vom Sollwert nur eine stufenweise Regelung
möglich sein. Infolge dieser Ungleichmäßigkeit in der Regelung kann sehr leicht
eine gewisse Unruhe, beispielsweise in der Einstellung der Drehzahl des stromliefernden
Generators, und damit eine Pendeleng eintreten, die zu Störungen im Betriebe Anlaß
gibt.
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Gemäß der Erfindung wird für die planmäßige Veränderung oder Konstanthaltung
der Leistung von Stromerzeugern, bei der die Steuerung des Regelorgans über einen
Verstellmotor durch auf einem periodisch hin und her gehenden Hebel angeordnete
Kontakte, die mit Gegenkontakten zusammenarbeiten, erfolgt und die Zeitdauer der
Einwirkung von der Größe der Abweichung der zu regelnden Größe vom Sollwert abhängig
ist, eine sich stetig der Abweichung anpassende und wesentlich einfachere Regelverrichtung
geschaffen, -die infolge ihres Aufbaues in ihrer Wirkung besonders zuverlässig ist.
Auf eine übertriebene Genauigkeit der Regelung wird dabei verzichtet. Die Häufigkeit
der Kontaktgabe ist verhältnismäßig gering, beispielsweise im Vergleich zum Tirrillregler,
welcher auch auf dem Prinzip der Überregelung beruht. ,Die Erfindung besteht darin,
daß der eine Endpunkt des die Kontakte tragenden Hebels von einem Zeitwerk periodisch
hin und her bewegt wird und daß der andere Endpunkt bzw. die Gegenkontakte gemäß
der Leistungsabgabe des Stromerzeugers von einem Leistungsmesser stetig derart verstellt
werden, daß eine gegenseitige Berührung der Kontaktpaare im Sinne der vorzunehmenden
Regelung erfolgt und dabei die Dauer der Einwirkung des Verstellmotors bestimmt
wird. -In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in Abb. r und z dargestellt.
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Bei dem Geschwindigkeitsregler einer Dampfturbine, die zum Antrieb
von Stromerzeugern dient, wird der Fliehkraft der Schwunggewichte durch eine Feder/
das Gleichgewicht gehalten. Die Vorspannung der Feder/ wird durch Verstellung ihres
oberen Federtellers geändert, und zwar durch einen Elektromotor m, der über ein
Schnekkenr ad s auf eine den Federteller versbellende Spindel einw=irkt. Läuft die
betreffende Turbine im Netz parallel mit anderen Turbinen, so kann durch Änderung
der Federspannung am Regler eine Änderung der Leistung der .Turbine erreicht werden.
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Die selbsttätige Verstellung des Elektro-",zn@otors m erfolgt mit
Hilfe der neuen R.egel-",einrichtung. Auf einem Hebela, b befinden sich zwei Kontakte,
die mit den Polen einer stromliefernden Batterie lt verbunden sind. Der Endpunkta
des Hebels bewegt sich dabei periodisch zwischen c und @d hin und her. Der Endpunkt
:b wird von der Leistungsabgabe des Generators der betreffenden Turbine verstellt.
Dies kann, wie es beispielsweise in der Zeichnung dargestellt ist, dadurch erreicht
werden, daß mit einem normalen Leistungsmesser L eine Kurvenscheibe
k verbunden ist, die den Endpunkt b verstellt. Befindet sich nun b in der
Mittellage, wie gezeichnet, dann wird bei der hin und her gehenden Bewegung des
Hebels a "b zwischen den Lagern c, b und d, b keiner der Kontakte,o, und
,o@ bzw. ,al und ,tt. berührt. Tritt nun eine veränderte Leistungsabgabe des Turbogenerators
ein, so bewegt sich beispielsweise die Kurvenscheibek im Uhrzeigersinne; der Punkt
b wird dann nach unten bewegt, und bei dem periodischen Hinundhergehen des Hebels
a, b werden dann, wenn Punkt a
in die Lage d kommt, die unteren Kontakte
:t1 und tt. geschlossen. Hierdurch wird der Motor nz in Bewegung gesetzt und beeinflußt
durch Veränderung der Vorspannung der Feder f die Leistungsabgabe der Maschine.
Der Motorrn wird also nur immer so lange in Bewegung gesetzt, als Punkt a sich in
der unteren Stellung bei d befindet. Bewegt sich a wieder nach oben, nach c, so
bleibt der Motor in wieder stehen, und es findet keime weitere Veränderung der Vorspannung
der Feder/ statt. Während der Bewegung des Punktes a von @rl nach oben bis c und
wieder nach d zurück hat nun das Regelorgan der betreffenden Turbine Zeit, die infolge
der ersten Verstellung der Feder/ eingestellte veränderte Belastung einzuregeln.
Damit verändert sich auch die Leistungsabgabe, und die Kurvenscheibe bewegt sich
im :entgegengesetzten Sinne des Uhrzeigers Lind verstellt den Punkt b etwas nach
oben. Entspricht diese neue Stellung des Punktes b noch nicht der Mittellage, so
werden, wenn Punkt a das zweitemal nach d kommt, die beiden unteren Kontakte ui
und u., nochmals geschlossen, und der Motor bewirkt eine weitere Verstellung der
Feder f. Dieses Spiel wiederholt sich so lange. bis der Punkt :b wieder in die Mittellage
gelangt ist. Der ganze Vorgang spielt sich umgekehrt ab, wenn sich die Leistung
im andern Sinne zu weit von der ursprünglichen Leistung entfernt hat. Es werden
dann
die beiden Kontakte o1 und .o.. geschlossen, und der Motor
in bewirkt eine Veränderung der Vorspannung der Feder f im entgegengesetzten Sinne.
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Die Kontakte u und o müssen dabei natürlich so eingestellt sein, daß
für b ein kleüi; r Bereich bleibt, innerhalb dessen die Kontakte nicht geschlossen
werden, und diesem Bereich entspricht dann die Genauigkeit, mit der die Leistung
konstant gehalten werden kann.
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Zur Vermeidung einer starken Funkenbildung beim Schließen und öffnen
der Kontakte o bzw. tt ist es zweckmäßig, den Endpunkt a des Hebels
a, b nicht gleichmäßig hin und her zu bewegen, sondern derart, daß das öffnen
der Kontakte rasch erfolgt. Diese ungleichmäßige Bewegung kann beispielsweise durch
Nacken erreicht werden. Die Funkenbildung kann auch durch Anbringung von Kondensatoren
und anderen Anordnungen vermieden werden.
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Ändert sich die Leistung sehr viel, dann entfernt sich Punkt b sehr
weit von seiner Mittellage, so daß dann die Kontakteo bzw. u bei der hin und her
gehenden Bewegung des Punktes a längere Zeit geschlossen bleiben, so daß die Einwirkung
auf die Steuerung der Antriebsmaschine eine stärkere ist. Bei sehr großen Belastungsänderungen
kann Punkt b so weit verschoben werden, daß trotz der hin und her gehenden Bewegung
des Punktes a das eine Kontaktpaar dauernd geschlossen bleibt. Durch die Vorrichtung
wird also erreicht, daß die Stärke der Einwirkung auf die Steuerung der Antriebsmaschine
abhängig ist von der Größe der Abweichung der Leistung vom Sollwert.
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Läßt man Punkt b nicht unmittelbar auf der Kurvenscheibe k laufen,
sondern an einem Differentialhebel angreifen, dessen zweiter Angriffspunkt erst
mit der Kurvenscheibe h verbunden ist, und dessen dritter Gelenkpunkt mit einer
zweiten Kurvenscheibe verbunden ist, so kann man ohne weiteres durch planmäßige
Veränderung der Lage der zweiten Kurvenscheibe die Höhe der konstant zu haltenden
Leistung in jeder gewünschten Weise verändern.
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Für die Ausführung kann natürlich an Stelle der Batterieh jede andere
Stromquelle benutzt werden. Die auf dem Hebel a, b angebrachten Kontakte
können auch jenseits von a bzw. jenseits von b, oder sie können auf zwei Hebeln
a, b oder auf einem breiteren Hebel nebeneinander angeordnet sein. Die Veränderung
des Punktes b kann auch auf eine andere Art als dargestellt bewerkstelligt werden,
wie auch die Bewegung des Punktes a durch beliebige Mittel, beispielsweise Kurbelgetriebe,
Hubma--nete o. dgl., erreicht werden kann. Auch die Einwirkung auf die Steuerung
der Turbine, die in Abb. i durch die Verstellung der Vorspannung der Feder f erfolgt,
kann in beliebiger Weise erfolgen. Schließlich können auch die Kontakte n bzw. o
auf dem beweglichen "feil angebracht werden, während die mit der Stromquelle verbundenen
Kontakte mit den ruhenden Teilen verbunden werden.
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Abb.2 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der insbesondere die
Rückwirkung des Hebels a, b in der Abb. i auf das Meßinstrument vermieden
bzw. vermindert wird. Entsprechende Teile sind in beiden Abbildungen mit gleichen
Buchstaben bezeichnet. Der Unterschied besteht darin, daß in Abb. 2 die Welle tv
von der Antriebsvorrichtung a, welche ein Uhrwerk oder eine gleichtvertige Einrichfung
ist, periodisch um einen bestimmten Winkel hin und her .gedreht wird. Bei Abweichungen
vom Sollwert kommt entweder das Kontaktpaar o, o. oder u1, a-, mit den aus leitendem
Material bestehenden, isoliert auf der Meßinstrumentenwelle befestigten Kontaktscheiben
h in Berührung, welche ihrerseits in geeigneter Weise mit der Batterie h verbunden
sind.
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Die günstigste Zahl der Kontaktgaben, bezogen auf einen bestimmten
Zeitabschnitt, wird am besten an Hand der jeweiligen Betriebsverhältnisse bestimmt.