DE556587C - Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahlen von Wechselstrom- oder Mehrphasengeneratoren - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahlen von Wechselstrom-oder Mehrphasengeneratoren Bei bisher bekannten Regelverfahren in elektrischen Kraftanlagen benutzte man zur Regelung der Belastung den Umstand, daß die Drehzahl der Antriebsmaschine sich mit der Belastung ändert. Hierauf beruhen die sogenannten Zentrifugalregler. Sie wirken derart, daß der Generator zunächst eine unerwünschte Drehzahl erreicht; dann erst kann die Regeltätigkeit vor sich gehen. Berücksichtigt man, daß die Massenbeschleunigungen im Vergleich zu den Änderungen der elektrischen Belastung relativ langsam vor sich gehen, so wird es augenscheinlich, daß erhebliche Störungen in einer elektrischen Kraftanlage, insbesondere bei Synchrongeneratoren vorkommen können, bevor der mechanische Geschwindigkeitsregler angesprochen und seine Schuldigkeit getan hat.
• Die Erfindung vermeidet die geschilderten Nachteile und schafft eine Leistungsregelung ohne Drehzahländerung.
• Erfindungsgemäß wird die Drehzahl eines Wechselstrom- oder Mehrphasengenerators dadurch konstant gehalten, daß das Regelorgan für den Kraftmittelzufluß der den Generator antreibenden Kraftmaschine von den Abweichungen der elektrischen Leistungsabgabe des Generators von dem Kraftmittelverbrauch seiner Antriebsmaschine unmittelbar derart beeinflußt wird, daß die der Antriebsmaschine zugeführte mechanische Leistung in jedem Augenblick der vom Generator abgegebenen Leistung angeglichen wird. Für die Regelung der elektrischen Komponenten der Leistung, d. h. für die Regelung des Stromes, der Spannung oder des Leistungsfaktors sieht man dann außerdem in üblicher Weise besondere Regelorgane vor, die aber nur auf den Generator wirken.
• Es sind bereits Regelverfahren bekannt geworden, bei denen die Kraftmittelzufuhr der Antriebsmaschine eines elektrischen Generators abhängig von der Leistung, die der Generator an sein Netz abgab, geändert wurde. Man hat bisher aber nicht erkannt, daß sich mit einfachen Mitteln aus derartigen Regelverfahren eine Möglichkeit zur Konstanthaltung der Drehzahl des Aggregates gewinnen läßt.
• Die Beeinflussung des Kraftzuflusses der Antriebsmaschine kann z. B. mit Hilfe eines Differentialrelais geschehen, durch welches die mechanisch aufgenommene Leistung des Generators und die vom Generator elektrisch abgegebene Belastung miteinander verglichen werden. Zur Messung beider Energien können gesonderte Hilfsstromkreise dienen, deren elektrischer Zustand durch die jeweils sich ändernden Energien proportional geändert wird. In demjenigen Hilfsstromkreis. der die elektrisch abgegebene Energie mißt, verändert beispielsweise ein die Belastung anzeigendes Wattmeter mittels eines Regelwiderstandes die Spannung, die der einen Spule des Differentialsystems zugeführt wird. Im zweiten Hilfsstromkreis wird die jeweils von der Antriebsmaschine gelieferte Energie dadurch gemessen, daß die jeweilige Stellung des Hauptsteuerorgans der Antriebsmaschine den Widerstand des Stromkreises verändert, wobei dieser Widerstand derartig justiert ist, daß die durch irgendeine Einstellung des Widerstandes an der zweiten Spule des Differentialsystems hervorgerufene Spannung der Antriebsleistung proportional ist. Zur Sicherung der Stabilität der Regeleinrichtung kann noch in Verbindung mit der beschriebenen Anordnung ein Zentrifugalregler üblicher Art angeordnet werden.
• Eine Ausführung nach der Eifindung zeigt die Zeichnung. Hier bedeutet i die Antriebsmaschine, die mit dem Generator :2 gekuppelt ist. Der Generator arbeitet auf das Netz 3 mit wechselnder Belastung. Der Einfachheit halber sei angenommen, daß ein Einphasenwechselstromnetz vorhanden sei, jedoch ist dies gleichgültig; Stromart und Phasenzahl spielen für die Möglichkeit der Anwendung keine Rolle. Die jeweilige Belastung des Netzes 3 wird von einem normalen Wattmeter 4 gemessen, dessen Zeiger 5 auf einer Kontaktreihe 6 gleitet, die den verschiedenen Widerständen 7 entspricht. Die Hilfsstromkreise, in denen die Energie der Antriebsmaschine und die Belastung gemessen wird, werden von einer Batterie 8 gespeist. Der Hilfsstromkreis für die Messung der Belastung wird durch die Spule g eines Differentialrelais 9, 13 geschlossen. Die Spannung an dieser Spule wird also durch die Größe des Widerstandes 7 bedingt, die von der jeweiligen .Stellung des Wattmeters .a. abhängt. Im Stromkreis zur Messung der von der Antriebsmaschine her zugeführten Energie befindet sich der Justierwiderstand io, dessen Größe durch den veränderlichen, mit dem Hauptsteuerorgan 12 verbundenen Kontakt i i derartig eingestellt wird, daß die an der zweiten Spule 13 auftretende Spannung proportional der Leistung der Antriebsmaschine ist. Die Spulen 9 und 13 bilden gemeinsam mit ihren beiden starr verbundenen Kernen das Differentialrelais, das einen Hebel 14 bewegt. Dieser Hebel ist an einem Punkt 16 mit einem Hilfsventil 17 derart verbunden, daß eine Bewegung des Hebels die beiden Kolben des Hilfsventils mitbewegt. Das Hilfsventil dient, wie die beiden Verbindungsleitungen zeigen, zur Bewegung des Hauptsteuerorgans z2. Durch die Bewegung des letzteren wird der Energiezufluß für die Kraftmaschine i mit Hilfe eines Schiebers ig geändert. Zur Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebes wird ferner ein Zentrifugalregler i9 bekannter Art vorgesehen, der auf das andere Ende des Hebelarmes 14 wirkt. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist nun die folgende: Bei normaler Belastung sind die beiden Spulen 9 und 13 des Differentialrelais im Gleichgewicht, es findet keine Bewegung des Hilfsventils, also auch keine Bewegung des Hauptventils statt, und der Schieber 18 verharrt in seiner dem normalen Kraftzufluß entsprechenden Stellung. Weicht die Belastung von dem normalen Wert ab, so ändert der Zeiger 5 des Wattmeters .4 seine Lage und schaltet hierdurch einen anderen Widerstand in' den Stromkreis für Spule 9 ein. Hierdurch ändert sich die Spannung in Spule 9 gegenüber derjenigen der Spule 13, und eine Bewegung des Hebels 14 und damit des Hilfsventils 17 tritt ein. Hierdurch wird das Hauptsteuerorgan 12 betätigt und bewegt einerseits den Schieber i8 für den Energiezufluß zur Antriebsmaschine, andererseits aber auch den Kontakt i i des Widerstandes io. Dies geschieht so lange, bis eine derartige Stellung des Ventils 18 bzw. des Widerstandes io erreicht ist, daß die an der Spule 13 nunmehr auftretende Spannung derjenigen der Spule 9 das Gleichgewicht hält. Da der Widerstand io entsprechend den Leistungen der Antriebsmaschine justiert ist, entspricht die der Spule 13 nunmehr aufgedrückte Spannung der zu gleicher Zeit sich einstellenden Leistung der Antriebsmaschine. Leistung der Antriebsmaschine und Belastung halten sich jetzt wieder das Gleichgewicht. Die Unsymmetrie der Spulen 9 und 13 wirkt in diesem Falle durch eine mechanische übertragung auf das Hauptsteuerorgan. Man kann ebensogut auch eine elektrische übertragung wählen, wobei durch Anordnung von entsprechenden Hilfsstromkreisen ein Hilfsmotor zum Vor- oder Rückwärtslauf veranlaßt wird, der das Hauptsteuerorgan 12 unmittelbar antreibt. Sollte sich die Drehzahl aus irgendwelchen Gründen plötzlich ändern, so spricht der Zentrifugalregler i9 an und stellt die vorgeschriebene Drehzahl wieder her.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Einrichtung zur Konstanthaltung der Drehzahlen von Wechselstrom- oder Mehrphasengeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen der elektrischen Leistungsabgabe des Generators von dem Kraftmittelverbrauch seiner Antriebsmaschine das Regelorgan für den Kraftmittelzufluß der den Generator antreibenden Kraftmaschine unmittelbar derart beeinflussen, daß die der Antriebsinaschine zugeführte mechanische Leistung in jedem Augenblick der vom Generator abgegebenen Leistung angeglichen wird, während für die Regelung der elektrischen Komponenten der Leistung (Strom, Spannung oder Leistungsfaktor) in an sich bekannter Weise besondere Regelorgane vorgesehen sind, die nur auf den Generator selbst wirken.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Differentialrelais, das die Belastung des Generators mit der Energie seiner Antriebsmaschine vergleicht und bei Unsymmetrie beider Größen anspricht und hierbei den Energiezufluß der Kraftmaschine steuert.
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Generatorbelastung und der zu gleicher Zeit vorhandenen Energie der Antriebsmaschine in zwei gesonderten Hilfsstromkreisen erfolgt, von denen jeder an je eine Spule des Differentials angeschlossen ist. d..
4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Wattmeter im Hauptstromkreis zur Messung der Belastung und durch einen mechanisch mit dem Steuerorgan der Antriebsmaschine verbundenen Regelwiderstand, dessen Größe der Antriebsleistung jeweils proportional ist.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialrelais bei Unsymmetrie des elektrischen Zustandes seiner beiden Spulen eine Hilfsvorrichtung betätigt, die durch Änderung der Stellung des Hauptsteuerorgans des Kraftantriebs eine Änderung der Antriebsleistung entsprechend der Belastungsschwankung bewirkt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung des Hauptsteuerorgans auf rein elektrischem oder mechanischem Wege erfolgt.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen i bis 6 zur Sicherung eines stabilen Betriebes, gekennzeichnet durch einen besonderen in Verbindung mit der Regelvorrichtung wirkenden Drehzahlregler.