DE1259441B - Time-delayed limit indicator for additional, one-sided setpoint influencing in control loops, in particular overcurrent limitation - Google Patents
Time-delayed limit indicator for additional, one-sided setpoint influencing in control loops, in particular overcurrent limitationInfo
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Description
Zeitverzögerter Grenzwertmelder zur zusätzlichen einseitigen Sollwertbeeinflussung in Regelkreisen, insbesondere überstrombegrenzung Bei zahlreichen Regeleinrichtungen tritt das Problem auf, eine Betriebsgröße, die nicht mit der Regelgröße identisch ist, zu überwachen und bei überschreitung eines Grenzwerts den Sollwert der Regelung derart zu beeinflussen, daß die Größe wieder in den zulässigen Bereich zurückgeführt wird. So ist es z. B. zum Zweck der überstrombegrenzung bei spannungsgeregelten Generatoren bekannt, im Sollwert-Istwert-Vergleichskreis einen Transistor als steuerbaren Widerstand anzuordnen, dessen Steuerstrecke vom Spannungsabfall eines mit dem Verbraucher in Reihe geschalteten Widerstandes beaufschlagt ist. Mit dieser bekannten Begrenzungseinrichtung kann jedoch der Wunsch, zur Beruhigung der Regeleinrichtung kurzzeitige Überschreitungen des Grenzwertes nicht auszuwerten, nicht erfüllt werden.Time-delayed limit indicator for additional one-sided setpoint influence in control loops, especially overcurrent limitation With numerous control devices If the problem occurs, an operating variable that is not identical to the controlled variable is to be monitored and, if a limit value is exceeded, the setpoint of the control to influence in such a way that the size is brought back into the permissible range will. So it is z. B. for the purpose of overcurrent limitation in voltage-regulated Known generators, a transistor as controllable in the setpoint / actual value comparison circuit To arrange resistance, whose control path from the voltage drop one with the consumer is applied in series resistor. With this known limiting device however, the desire to calm down the control device may be briefly exceeded of the limit value cannot be evaluated, cannot be met.
Hierfür wäre die Erfassung dieser Grenzwertüberschreitungen nach Dauer und Amplitude erforderlich, wie dies beispielsweise bei einer andern bekannten Generatorspannungsregeleinrichtung mit selbsttätiger Blindleistungsbegrenzung mittels eines mechanischen Anschlages erreicht wird, welcher die Ausgangsgröße des Spannungsreglers begrenzt und seinerseits von einen als thermisches Relais ausgebildeten Grenzwertmelder verstellt wird. Nachteilig hieran ist, daß die Ausgangsgröße des eingangsseitig elektrisch arbeitenden Spannungsreglers in eine machanische Stellgröße umgeformt und die Ausgangsgröße des thermischen Relais zur Verstellung eines machanischen Anschlags ertüchtigt werden muß, womit die gesamte Anordnung verschließbehaftet und nicht wartungsfrei ist.This would require the recording of these limit value exceedances according to duration and amplitude required, as is the case, for example, with another known generator voltage regulating device with automatic reactive power limitation by means of a mechanical stop is achieved, which limits the output of the voltage regulator and in turn is adjusted by a limit monitor designed as a thermal relay. Disadvantageous this is where the output of the voltage regulator operating electrically on the input side converted into a mechanical manipulated variable and the output variable of the thermal relay to adjust a mechanical stop must be upgraded, with which the entire Arrangement is locked and not maintenance-free.
Darüber hinaus weisen die bekannten thermischen Kontaktrelais einen relativ komplizierten elektromechanischen Innenaufbau auf und bedürfen ebenfalls einer Wartung. Außerdem eignen sie sich auch nur zur Erfassung von Erwärmungen, also nur einer ganz bestimmten Kategorie von Grenzwerten, so daß ihnen ein universeller Anwendungsbereich nicht gegeben ist.In addition, the known thermal contact relays have a relatively complicated electromechanical internal structure and also require maintenance. In addition, they are only suitable for recording warming, so only a very specific category of limit values, making them a universal Scope is not given.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden mit einer Einrichtung, die bei einfachem übersichtlichem Aufbau unter Vermeidung bewegter Teile kontaktlos alle im praktischen Betrieb auftretenden Anforderungen erfüllen kann.The invention addresses the above-mentioned disadvantages to be avoided with a facility that has a simple, clear structure under Avoidance of moving parts without contact, all requirements that arise in practical operation can meet.
Die Erfindung betrifft einen zeitverzögerten Grenzwertmelder zur zusätzlichen einseitigen Sollwertbeeinflussung in Regelkreisen in Abhängigkeit von Grenzwertüberschreitungen nach Dauer und Amplitude einer nicht mit der Regelgröße identischen überwachten Größe, insbesondere überstrombegrenzung bei spannungsgeredelten elektrischen Maschinen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der überwachten Größe und dem Grenzwert einem an sich bekannten kapazitiv gegengekoppelten Gleichspannungsverstärker (Integrator) zugeführt ist, der eine gerichtete Mitkopplung und entgegengesetzt gerichtete Sperre des Ausgangs aufweist und der ein stetiges Ausgangssignal an den Regler abgibt, sobald die überwachte Größe mit wählbarem Zeitintegral den Grenzwert überschreitet.The invention relates to a time-delayed limit indicator for additional One-sided setpoint influencing in control loops depending on limit values being exceeded according to the duration and amplitude of a monitored one that is not identical to the controlled variable Size, especially overcurrent limitation in voltage controlled electrical machines. The invention is characterized in that the difference between the monitored Size and the limit value of a known capacitive negative feedback DC voltage amplifier (Integrator) is fed, which has a directional positive feedback and opposite has directional blocking of the output and a steady output signal to the The controller outputs the limit value as soon as the monitored variable with a selectable time integral exceeds.
Die gerichtete Mitkopplung führt dazu, daß der. Integrator bei fehlender Eingangsgröße stets in einem definierten Sättigungszustand arbeitet. Die Ausgangssignale der entsprechenden Polarität werden durch die gerichtete Sperre nicht an den Regler durchgelassen. Überschreitet nun die überwachte Größe den Grenzwert, so läuft der Integrator von dem einen Sättigungszustand in Richtung auf den entgegengesetzter Polarität, so daß nach dem Nulldurchgang das Ausgangssignal nunmehr die Sperre passieren kann. Zwischen dem Moment, in dem die überwachte Größe den Grenzwert überschreitet, und dem Moment, in dem die Beinflussung des Sollwerts beginnt, liegt also eine Zeitspanne (Laufzeit), die dem Betrag der Grenzwertüberschreitung umgekehrt proportional ist. Mit einer derartigen Einrichtung kann man beispielsweise einen zeitabhängigen überstromschutz verwirklichen, der für den thermischen Schutz elektrischer Maschinen erforderlich ist.The directional positive feedback leads to the. Integrator if there is no Input variable always works in a defined saturation state. The output signals the corresponding polarity are not sent to the controller by the directional lock let through. If the monitored variable now exceeds the limit value, the Integrator from one state of saturation towards the opposite Polarity, so that after the zero crossing, the output signal will now pass through the lock can. Between the moment in which the monitored variable exceeds the limit value, and the moment at which the setpoint begins to be influenced is a period of time (Running time), which is inversely proportional to the amount by which the limit value is exceeded. Such a device can be used, for example, to provide time-dependent overcurrent protection realize what is required for the thermal protection of electrical machines is.
Ist mit kurzzeitigen, sehr hohen überströmen zu rechnen, die nicht zum Eingriff in- -den Regelkreis führen sollen, so kann man das Eingangssignal des Integrators begrenzen. Damit wird dem Integrator eine Mindestlaufzeit vorgeschrieben.Short-term, very high overcurrents are to be expected, which are not to intervene in the control loop should lead, so you can Limit the input signal of the integrator. This gives the integrator a minimum term required.
Da das Eingangssignal des Integrators die gerichtete Mitkopplung überwinden muß, ergibt sich eine bestimmte Ansprechschwelle. Um diese möglichst klein zu halten, wird der Mitkopplungseinfluß zweckmäßig sehr schwach bemessen. Er erfüllt auch dann seine Aufgabe, Nullpunktfehler des Verstärkers nicht zur Wirkung kommen zu lassen. Solche Fehler könnten beispielsweise dann stören, wenn ein Generator längere Zeit nahe an der Überstromgrenze arbeitet, ohne diese zu überschreiten.Since the input signal of the integrator overcome the directional positive feedback there is a certain response threshold. To keep this as small as possible, the positive feedback influence is expediently measured to be very weak. He also fulfills then its job to prevent the amplifier's zero point errors from having an effect. Such errors could, for example, be a nuisance if a generator is running for a long time works close to the overcurrent limit without exceeding it.
Mit geringfügigen Abwandlungen ist die Einrichtung nach der Erfindung auch für Programmregelungen geeignet. Man wird dann die Ausgangsspannung des Integrators begrenzen, so daß die Sollwertbeeinflussung nur einen Teil der gesamten Regelkennlinie erfaßt.With minor modifications, the device is according to the invention also suitable for program regulations. One then becomes the output voltage of the integrator limit so that the setpoint influence only part of the entire control characteristic recorded.
Weitere Merkmale und Betriebseigenschaften des Erfindungsgegenstandes seien im folgenden an einem Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.Other features and operating characteristics of the subject matter of the invention are described below using an exemplary embodiment that is shown in the drawing is shown schematically.
F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung. Sie enthält einen Gleichspannungsverstärker 1, der über einen Kondensator 2 gegengekoppelt ist und dadurch in bekannter Weise als Integrator arbeitet. Der Verstärker enthält eine gerichtete Mitkopplung über ein Ventil 3 und einen Widerstand 4, die dazu führt, daß am Ausgang des Verstärkers bei fehlendem Eingangssignal eine positive Spannung Ud entsteht. Diese Spannung wird mit Hilfe eines Ventils 5 gesperrt, so daß an der Ausgangsklemme 6 kein Signal anliegt.F i g. 1 shows the basic circuit diagram of a device according to the invention. It contains a DC voltage amplifier 1, which is fed back via a capacitor 2 and thus works as an integrator in a known manner. The amplifier contains a directional positive feedback via a valve 3 and a resistor 4, which leads to that at the output of the amplifier in the absence of an input signal a positive voltage Ud arises. This voltage is blocked with the aid of a valve 5, so that at the There is no signal at output terminal 6.
Am Eingang des Integrators wird an der Klemme 7 eine Eingangsspannung U, zugeführt, die beispielsweise dem Blindstrom einer Maschine proportional ist. An eine zweite Klemme 8 wird der Grenzwert in Form einer Vorspannung - U" angelegt und über einen Eingangswiderstand 9 an den Integrator weitergegeben. Zur Begrenzung des Eingangssignals dient in an sich bekannter Weise ein Schaltglied mit Widerständen 10, 11 und einem Ventil 12, das an eine Begrenzungsspannung Ub gelegt ist.At the input of the integrator, an input voltage is applied to terminal 7 U, which is proportional, for example, to the reactive current of a machine. The limit value is applied to a second terminal 8 in the form of a bias voltage - U " and passed on to the integrator via an input resistor 9. To the limit A switching element with resistors is used for the input signal in a manner known per se 10, 11 and a valve 12, which is connected to a limiting voltage Ub.
F i g. 2 zeigt schematische Diagramme der Wirkungsweise bei einer überstrombegrenzung. Solange die Differenz U,- U" unterhalb des Ansprechwertes bleibt, entsteht zwar am Ausgang des Verstärkers 1 eine Spannung Uä, doch bleibt die Ausgangsklemme 6 spannungslos. Nach Erreichen der Ansprechgrenze zum Zeitpunkt ti beginnt die Laufzeit des Integrators, bis im Zeitpunkt t2 die Spannung U"' negativ wird und damit an der Klemme 6 die Ausgangsspannung U" auftritt.F i g. 2 shows schematic diagrams of the mode of operation in a overcurrent limitation. As long as the difference U, - U "remains below the response value, Although a voltage Uä arises at the output of amplifier 1, the output terminal remains 6 dead. After reaching the response limit at time ti, the running time begins of the integrator until the voltage U "'becomes negative at time t2 and thus on the output voltage U "occurs at terminal 6.
F i g. 3 zeigt eine Möglichkeit zur Anwendung des Erfindungsgegenstandes für die überstrombegrenzung bei einem Synchron-Phasenschieber. An ein Drehstromnetz 13 mit der Netzspannung UN ist über einen Schalter 14 ein Synchron-Phasenschieber 15 angeschlossen, der mit einer Erregermaschine 16 gekuppelt ist. Zur Spannungsregelung wird der Spannungsistwert U an einem Spannungswandler 17 abgenommen und mit dem Spannungssollwert U * verglichen. Die Regelabweichung steuert einen Regler 18, der die Erregerwicklung 19 der Erregermaschine speist. Ein Stromwandler 20 liefert eine dem Blindstrom 1b proportionale Spannung U" an ein Gerät 21 zur Überstromhegrenzung, das entsprechend F i g. 1 aufgebaut ist. Die Ausgangsgröße des Gerätes beeinfluß den Sollwert des Reglers 18. F i g. 3 shows one possibility for using the subject matter of the invention for overcurrent limitation in a synchronous phase shifter. A synchronous phase shifter 15, which is coupled to an exciter 16, is connected to a three-phase network 13 with the mains voltage UN via a switch 14. To regulate the voltage, the actual voltage value U is taken from a voltage converter 17 and compared with the nominal voltage value U * . The control deviation controls a regulator 18, which feeds the excitation winding 19 of the excitation machine. A current transformer 20 supplies a voltage U ″ proportional to the reactive current 1b to a device 21 for overcurrent limiting, which device is constructed as shown in FIG .
F i g. 4 zeigt die Regelkennlinie ohne Überstrombegrenzung, F i g. 5 die Wirkung der überstrombegrenzung auf einen Grenzwert lb" des Blindstroms der Maschine. Für die Realisierung der Einrichtung nach F i g. 1 bestehen verschiedene Möglichkeiten. Zweckmäßig wird der Integrator als mehrstufiger Transistorverstärker ausgebildet, wie beispielsweise aus F i g. 6 ersichtlich. Darin haben Schaltungselemente, die mit denen nach F i g. 1 übereinstimmen, gleiche Bezugszeichen erhalten.F i g. 4 shows the control characteristic without overcurrent limitation, FIG. 5 the effect of the overcurrent limitation on a limit value lb "of the reactive current of the Machine. For the implementation of the device according to FIG. 1 consist of different Options. The integrator is expediently used as a multi-stage transistor amplifier formed, for example from FIG. 6 can be seen. In it have circuit elements, those with those according to FIG. 1 match, the same reference numerals have been given.
Die Spannung U, wird an Klemmen 7, 7' zugeführt und mit Hilfe eines Ventils 12 begrenzt. Die Differenz zwischen überwachter Größe und Grenzwert wird über einen Verstärker 22 mit ohmscher Gegenkopplung durch den Widerstand 23 dem eigentlichen Integrierverstärker zugeführt, der aus zwei Stufen 24 und 25 besteht. Die Stufe 25 ist mit symmetrischem Ausgang ausgebildet. Die kapazitive Gegenkopplung über den Kondensator 2 ist mittels eines Potentiometers 26 einstellbar, die Ausgangsspannung U" kann an der Klemme 6 abgegriffen werden. An der Klemme 27 steht ein Signal entgegengesetzter Polarität zur Verfügung. Der Grad der Mitkopplung kann gegebenenfalls durch Veränderung des Widerstandes 4 eingestellt werden. Der Widerstand 28 dient zur Symmetrietang der Belastung des Verstärkers 25.The voltage U, is fed to terminals 7, 7 'and with the help of a Valve 12 limited. The difference between the monitored variable and the limit value is via an amplifier 22 with ohmic negative feedback through the resistor 23 dem actual integrating amplifier, which consists of two stages 24 and 25. The stage 25 is designed with a symmetrical output. The capacitive negative feedback The output voltage can be set via the capacitor 2 by means of a potentiometer 26 U "can be picked up at terminal 6. At terminal 27 there is a signal of the opposite direction Polarity available. The degree of positive feedback can be changed if necessary of the resistor 4 can be adjusted. The resistor 28 is used for symmetry the load on the amplifier 25.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach der Erfindung ergibt sich aus der obigen Erläuterung ohne weiteres. Handelt es sich um .eine 1lberstrombegrenzung nach F i g. 3, so wird nach der Laufzeit des Integrators der Sollwert für den Regler ,18 so beeinfluß, daß die Erregung der Wicklung ,19 und damit der Überstrom herabgesetzt wird. Der Eingriff ist dabei so bemessen, daß er für die praktisch vorkommenden Netzspannungseinbrüche von längerer Dauer ausreicht. Da der überstrombegrenzer integrales Verhalten hat, wird der Strom in jedem Fall auf den Grenzwert zurückgenommen.The operation of the device according to the invention results from the above explanation without further ado. Is it an overcurrent limiter? according to FIG. 3, the setpoint for the controller becomes after the runtime of the integrator , 18 so that the excitation of the winding, 19 and thus the overcurrent is reduced will. The intervention is dimensioned in such a way that it is suitable for the practically occurring Line voltage dips of long duration are sufficient. Since the overcurrent limiter is integral Behavior, the current is always reduced to the limit value.
Die Einrichtung nach der Erfindung läßt sich auch dazu verwenden, in bestimmten Bereichen der Regelkennlinie ein abweichendes Regelverhalten zu erzwingen. Beispielsweise kann man sich vorstellen, daß bei einer Kennlinie nach F i g: 5 der Blindstrom Ib nur innerhalb eines gewissen Spannungsbereiches konstant gehalten und dann wieder freigegeben wird. Ein Beispiel für eine solche Regelkennlinie zeigt F i g. 7. Dieser Regelkennlinie liegt die Vorschrift zugrunde, daß in einem bestimmten Spannungsbereich d U" der Blindstrom auf dem Wert 1b, konstant gehalten werden soll. Zu diesem Zweck wird eine entsprechende Vorspannung -U, an die Klemme 8 des Gerätes nach F i g. 6 angelegt und die Ausgangsspannung U" an der Klemme 6 auf einen Wert begrenzt, der der Spannung U, in F i g. 7 entspricht. Sinkt die Netzspannung UN unter den Wert Ug, so wird der Blindstrom auf dem Wert Ib, gehalten, bis die Spannung den Wert U, erreicht hat. Bei weiter absinkender Netzspannung erfolgt die Regelung wieder nach der normalen Kennlinie. Darüber hinaus kann man mit einem zweiten Gerät nach der Erfindung wieder den Blindstrom auf den Wert IM" begrenzen.The device according to the invention can also be used to force a different control behavior in certain areas of the control characteristic. For example, one can imagine that with a characteristic curve according to FIG. 5, the reactive current Ib is only kept constant within a certain voltage range and then released again. An example of such a control characteristic is shown in FIG. 7. This control characteristic is based on the rule that in a certain voltage range d U "the reactive current should be kept constant at the value 1b. For this purpose, a corresponding bias voltage -U, is applied to terminal 8 of the device according to FIG. 6 is applied and the output voltage U ″ at terminal 6 is limited to a value that corresponds to the voltage U in FIG. 7 corresponds. If the mains voltage UN falls below the value Ug, the reactive current is kept at the value Ib until the voltage has reached the value U. If the mains voltage continues to drop, the control takes place again according to the normal characteristic. In addition, a second device according to the invention can again limit the reactive current to the value IM ″.
Das erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung beruht auf der überwachung von Strömen. Es ist jedoch einleuchtend, daß die Erfindung allgemein zur Überwachung beliebiger Betriebsgrößen verwendbar ist und eine Beeinflussung des Sollwertes gestattet, wenn die überwachte Größe für eine bestimmte Dauer und in bestimmtem Ausmaß einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Die einzelnen Parameter der Grenzwertüberschreitungen und die Einwirkung auf den Regler sind dabei in weiten Bereichen freizügig einstellbar.The illustrated embodiment of the invention is based on monitoring of currents. It is however, it is evident that the invention is general can be used to monitor any operating parameters and has an influence of the setpoint is permitted if the monitored variable is for a certain duration and exceeds a predetermined limit to a certain extent. The individual parameters the exceeding of the limit values and the effect on the controller are wide Freely adjustable areas.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES70899A DE1259441B (en) | 1960-10-18 | 1960-10-18 | Time-delayed limit indicator for additional, one-sided setpoint influencing in control loops, in particular overcurrent limitation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DES70899A DE1259441B (en) | 1960-10-18 | 1960-10-18 | Time-delayed limit indicator for additional, one-sided setpoint influencing in control loops, in particular overcurrent limitation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1259441B true DE1259441B (en) | 1968-01-25 |
Family
ID=7502103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DES70899A Pending DE1259441B (en) | 1960-10-18 | 1960-10-18 | Time-delayed limit indicator for additional, one-sided setpoint influencing in control loops, in particular overcurrent limitation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1259441B (en) |
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