DE907198C

DE907198C - Device for automatic voltage regulation

Info

Publication number: DE907198C
Application number: DEK4641D
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Fischer
Original assignee: Koch and Sterzel AG
Current assignee: Koch and Sterzel AG
Priority date: 1940-12-03
Filing date: 1941-11-21
Publication date: 1954-03-22

Description

CWiGBl. S. 175)CWiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. MÄRZ 1954ISSUED MARCH 22, 1954

K 4641 VIIId 121 cK 4641 VIIId 121 c

(Ges. v. 15. 7.51)(Ges. Of 15 7.51)

Es wurde bereits eine Einrichtung zur selbsttätigen Spannungsregelung mittels zweier Regler vorgeschlagen, von denen der eine ein Grob- oder Langsamregler, der andere ein Fein- oder Schnellregler ist. Bei dieser Einrichtung läuft der Antriebsmotor des Groboder Langsamreglers mit einer von der jeweiligen Stellung des Regelorgans des Fein- oder Schnellreglers oder von der an diesem Regler abgenommenen Spannung (bzw. einer ihr entsprechenden Spannung) abhängigen Geschwindigkeit und Drehrichtung um (vgl. Patentschrift 746 144). Der Vorteil dieser Einrichtung besteht in einer Erhöhung der Reglerleistung auch bei feinstufiger bzw. schneller Regelung, ohne daß ein Pendeln der Regler zu befürchten ist.A device for automatic voltage regulation by means of two regulators has already been proposed, one of which is a coarse or slow regulator, the other a fine or fast regulator. at This device runs the drive motor of the coarse or slow regulator with one of the respective Position of the regulating element of the fine or fast regulator or of the one taken from this regulator Voltage (or a voltage corresponding to it) dependent speed and direction of rotation (see patent specification 746 144). The advantage of this device is that it increases the controller performance even with fine-level or fast control without fear of the controller oscillating.

Die vorliegende Erfindung hat die weitere Ausbildung und Verbesserung einer derartigen Einrichtung zum Gegenstand; erfindungsgemäß besteht zwecks weiterer Vergrößerung des Regelbereiches und der Reglerleistung der Grob- und Langsamregler aus mehreren in Reihe geschalteten Einzelreglern. Diese können bei der Regelung entweder gleichzeitig in dem gleichen Regelsinne verstellt werden oder nacheinander derart verstellt werden, daß dann, wenn ein Regler seinen Regelbereich durchlaufen hat, der nächste Regler in Tätigkeit gesetzt wird. In beiden Fällen kann man für jeden der Regler einen besonderen Antriebsmotor vorsehen. Es ist aber auch möglich, zur Verstellung sämtlicher den Grobregler bildenden Regler nur einen einzigen Antriebsmotor zu verwenden. Gegebenenfalls kann man zwecks Vereinfachung der Herstellung und des Aufbaues einer Einrichtung gemäß der Erfindung für die den Grobregler bildendenThe present invention has the further development and improvement of such a device to the subject; according to the invention exists for the purpose of further enlarging the control range and the Controller performance of the coarse and slow controllers from several individual controllers connected in series. These can either be adjusted simultaneously in the same control sense or one after the other can be adjusted so that when a controller has passed through its control range, the next Controller is put into action. In both cases you can have a special one for each of the controllers Provide drive motor. But it is also possible to adjust all the coarse regulators Controller to use only a single drive motor. If necessary, to simplify the Manufacture and construction of a device according to the invention for the coarse regulator forming

Einzelregler und den Feinregler ein und dasselbe Reglermodell verwenden; dabei wird der als Feinregler dienende Regler, der dann ja an sich ebenso grob wie die üblichen Regler regelt, in den zu regelnden Stromkreis in an sich bekannter Weise über einen Zwischentransformator mit geeignetem Übersetzungsverhältnis gelegt.Single controller and the fine controller are one and the same Use controller model; the controller serving as a fine controller becomes, in itself, just as coarse as the usual regulator regulates the circuit to be regulated in a manner known per se via an intermediate transformer laid with a suitable gear ratio.

In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel für eine Einrichtung gemäß der Erfindung schaltungsmäßig dargestellt. Der Grobregler besteht hier aus drei in Reihe geschalteten, mit ihren Erregerwicklungen parallel geschalteten Regeltransformatoren 2i^a bis 2i ^c mit je zwei Kohlerollen, die auf der betreffenden Regelwicklung laufen. Zum Antrieb der drei Regeltransformatoren dienen drei Motoren 22^a bis 22", von denen jeder zwei gegenläufige Erregerwicklungen (sog. Reversierwicklungen) aufweist. Jeder der drei Regeltransformatoren ist in an sich bekannter Weise mit zwei als Umschalter ausgebildeten Endschaltern 32", 33° bzw. 32*", 33⁶ bzw. 32°, 33^s versehen, die entsprechend umgeschaltet werden, wenn der betreffende Regeltransformator seinen Regelbereich in der einen oder anderen Richtung durchlaufen hat. Der Feinregler besteht aus einem Regeltransformator 38, der ebenso wie die als Grobregler dienenden Transformatoren 2i^e bis zi^c mit zwei gegenläufig bewegten Kohlerollen 39 und 40 versehen ist und über einen Zwischentransformator 41 geeigneten Übersetzungsverhältnisses auf den zu regelnden Stromkreis arbeitet, und zwar liegt die Sekundärwicklung des Zwischentransformators 41 in Reihe mit den Regeltransformatoren 21" bis 2i^c. Mit 11 und 12 sind die Klemmen bezeichnet, mit denen die Spannungsregeleinrichtung an die ankommende schwankende Netzspannung angeschlossen ist, während an den Klemmen 13 und 14 die konstante Spannung abgenommen wird. Der Antrieb des Feinreglers 38 erfolgt beispielsweise durch einen Öldruckschnellregler 17, dessen Kraftquelle beispielsweise aus einem an ein Drehstromnetz angeschlossenen Asynchronmotor besteht und dessen spannungsempfindliches Organ an der konstanten Spannung liegt. Sowohl die vom Feinregler 38 als auch die von den Reglern 21° bis 2i^c gelieferten Spannungen können sowohl additiven als auch subtraktiven Sinn haben und wirken entsprechend als Zusatzspannung zu der ankommenden Spannung. Mit der Kohlerolle 39 des Feinreglers 38 ist eine Kohlebürste 29 mechanisch und elektrisch leitend verbunden, die auf einer aus zwei Teilen 30 und 31 bestehenden Kontaktschiene gleitet. Über die geteilte Kontaktschiene werden die gegenläufigen Erregerwicklungen der drei Motoren 22" bis 22^C gespeist, und zwar in dem Sinne, daß die Motoren sich bei Stromfluß über die Schiene 30 in der einen Richtung, bei Stromfluß über die Schiene 31 in der anderen Richtung drehen. Die Motoren sind als Hauptstrommotoren bewickelt. Die Endausschalter 32 und 33 liegen im Zuge der Verbindungen zwischen der geteilten Schleifschiene 30, 31 und den Erregerwicklungen der Motoren 22° bis 22"-. Dabei ist die Schaltungso getroffen, daß dann, wenn ein Regler, z.B. der Regler2i^ffi, seinen Regelbereich durchlaufen hat, der nächste Regler, z. B. 2i⁶, in Tätigkeit gesetzt wird. Hat dieser seinen Regelbereich durchlaufen, so wird der dritte Regler 2i^c in Bewegung gesetzt.In the figure, an exemplary embodiment for a device according to the invention is shown in terms of circuitry. The coarse regulator consists of three series-connected regulating transformers 2i ^a to 2i ^c connected in parallel with their excitation windings, each with two carbon rollers that run on the relevant regulating winding. The three regulating transformers are driven by three motors 22 ^a to 22 ″, each of which has two opposing excitation windings (so-called reversing windings). 32 * ", 33 ⁶ or 32 °, 33 ^s , which are switched accordingly when the control transformer in question has passed through its control range in one direction or the other Transformers 2i ^e to zi ^{c is provided} with two oppositely moving carbon rollers 39 and 40 and works via an intermediate transformer 41 with a suitable transmission ratio on the circuit to be regulated, namely the secondary winding of the intermediate transformer 41 is in series with the regulating transformers 21 ″ to 2i ^c . 11 and 12 denote the terminals with which the voltage regulating device is connected to the incoming fluctuating mains voltage, while the constant voltage is taken from terminals 13 and 14. The fine regulator 38 is driven, for example, by a high-speed oil pressure regulator 17 whose power source consists, for example, of an asynchronous motor connected to a three-phase network and whose voltage-sensitive element is connected to the constant voltage. Both the voltages supplied by the fine regulator 38 and the ^{voltages supplied by the regulators 21 ° to 2i c} can have both an additive and a subtractive meaning and act accordingly as an additional voltage to the incoming voltage. A carbon brush 29 is mechanically and electrically conductively connected to the carbon roller 39 of the fine regulator 38 and slides on a contact rail consisting of two parts 30 and 31. The opposing excitation windings of the three motors 22 ″ to 22 ^{C are} fed via the split contact rail, in the sense that the motors rotate in one direction when current flows through rail 30 and in the other direction when current flows through rail 31 The motors are wound as main current motors. The limit switches 32 and 33 are located in the course of the connections between the divided sliding rail 30, 31 and the excitation windings of the motors 22 ° to 22 "-. The circuit is made so that when a controller, for example the controller2i ^ffi , has passed through its control range, the next controller, e.g. B. 2i ⁶ , is put into action. Once this has passed through its control range, the third controller 2i ^{c is set} in motion.

Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung ist kurz folgende: Die Regler 2i^& und 2i^c befinden sich in ihrer einen Endstellung, während der Regler 2i^a sich aus dieser Endstellung in die gezeichnete Stellung bewegt hat, nachdem die Kohlerollen des Feinreglers 38 aus der Mittelstellung in die gezeichnete Stellung gelangt sind. Der Motor 22" dreht sich um so schneller, je weiter die Kohlerollen 39 und 40 sich in dem angegebenen Sinne aus der Mittelstellung entfernen. Die Kohlerollen des Reglers 2 i^a bewegen sich dabei in dem Sinne, daß die von dem Grobregler gelieferte Zusatzspannung dieselbe Richtung aufweist wie die an den Kohlerollen 39 und 40 abgenommene und über den Zwischentransformator 41 in den zu regelnden Stromkreis eingeführte Zusatzspannung. Wenn die auszuregelnde Spannungsänderung so groß ist, daß die Kohlerollen des Reglers 2i^a bis in ihre Endstellung bewegt werden, dann wird beim Erreichen dieser Endstellung der Endschalter 33^a umgeschaltet. Dies hat zur Folge, daß der Motor 22^a ausgeschaltet und damit der Regler 2i^a stillgesetzt wird. Außerdem wird der Motor 22 ^b in demselben Drehrichtungssinne, in dem bisher der Motor 22° gelaufen ist, eingeschaltet, denn sein Stromkreis verläuft über die Arbeitskontakte des Endschalters 33^a. Infolgedessen werden die Kohlerollen des Reglers 21* aus ihrer gezeichneten einen Endstellung in Bewegung gesetzt so lange, bis sie (unter der Voraussetzung, daß die Spannungsänderung nicht schon vorher ausgeregelt worden ist) in ihre andere Endstellung gelangen, in welcher der Endschalter 33 ^ umgeschaltet wird. Diese Umschaltung hat zur Folge, daß der Motor 22 ^b stillgesetzt und der Motor 22^C in Bewegung gesetzt wird. Infolgedessen bewegen sich die Kohlerollen des Reglers 21 ^c aus ihrer einen in der Abbildung gezeichneten Endstellung in Richtung ihrer anderen Endstellung. Nach einiger Zeit wird die eingetretene Spannungsänderung ausgeregelt sein, so daß der Schnellregler 17 die Kohlerollen 39 und 40 in die Mittelstellung bringen wird. Dies hat zur Folge, daß die vom Feinregler 38 gelieferte Spannung zu Null wird, der Motor 22^c also in der erreichten Stellung stehenbleibt. Wenn sich jetzt die ankommende Spannung im umgekehrten Sinne ändert wie vorher, wird der Schnellregler 17 die Kohlerollen 39 und 40 aus der Mittelstellung im umgekehrten Sinne verstellen, so daß die Bürste 29 auf den Schleifschienenteil 31 gelangt. Dies hat zur Folge, daß der Motor 22° im umgekehrten Sinne zu laufen beginnt, da nunmehr über den Endschalter 32 ° in seiner Ruhestellung die andere Erregerwicklung des Motors 22^c eingeschaltet ist. Die Kohlerollen des Reglers 2i^c werden sich also im umgekehrten Sinne wie vorher bewegen, bis sie in die in der Abbildung gezeichnete Endstellung gelangen, in der der Endschalter 32° in die in der Abbildung gezeichnete Stellung umgelegt wird. Dies hat zur Folge, daß der Motor 22^c abgeschaltet und der Motor 22^ eingeschaltet wird, und zwar im umgekehrten Drehrichtungssinne wie vorher. Die Kohlerollen des Reglers 2i⁶ werden daher aus der einen Endstellung in die in der Abbildung gezeichnete andere EndsteUung zurückverstellt. Beim ErreichenThe mode of operation of the device shown is briefly as follows: The controller 2i ^& and 2i ^c are in their one end position, while the controller 2i ^a has moved from this end position to the position shown after the carbon rollers of the fine controller 38 from the middle position to drawn position have been reached. The motor 22 'rotates more rapidly the further the carbon rollers 39 and 40 move away in the sense indicated from the center position. The carbon rollers of the regulator 2 i ^a move this in the sense that the additional voltage supplied by the coarse controller same direction like the additional voltage taken from the carbon rollers 39 and 40 and introduced into the circuit to be regulated via the intermediate transformer 41. If the voltage change to be regulated is so great that the carbon rollers of the controller 2i ^{a are moved} to their end position, then when this is reached ^a switch end position of the limit switch 33rd This has is the result that the motor is switched off 22 ^a, and thus the controller 2i ^a shut down. Further, the motor 22 is ^b in the same direction of rotation sense, is run in the so far, the engine 22 ° turned on, for be circuit extends over the working contacts of the limit switch 33 ^a. As a result, the carbon rollers of the regulator 21 * from their he drew one end position set in motion until they (provided that the voltage change has not already been regulated beforehand) reach their other end position, in which the limit switch 33 ^ is switched. This switching has the consequence that the motor 22 ^{b is} stopped and the motor 22 ^{C is set} in motion. As a result, the carbon rollers of the controller 21 ^c move from their one end position shown in the figure in the direction of their other end position. After some time, the voltage change that has occurred will be corrected so that the rapid regulator 17 will bring the carbon rollers 39 and 40 into the middle position. This has the consequence that the voltage supplied by the fine controller 38 becomes zero, the motor 22 is therefore in the position reached ^c stops. If the incoming voltage now changes in the opposite direction as before, the rapid regulator 17 will adjust the carbon rollers 39 and 40 from the central position in the opposite direction, so that the brush 29 comes onto the sliding rail part 31. As a result, the motor 22 ° begins to run in the opposite direction, since the other field winding of the motor 22 ^c is now switched on via the limit switch 32 ° in its rest position. The carbon rollers of the controller 2i ^c will therefore move in the opposite direction as before, until they reach the end position shown in the figure, in which the limit switch 32 ° is turned into the position shown in the figure. This has the consequence that the motor 22 ^{c is} switched off and the motor 22 ^ is switched on, in the opposite direction of rotation as before. The carbon rollers of the controller 2i ⁶ are therefore moved back from one end position to the other end position shown in the figure. Upon reaching

dieser in der Abbildung gezeichneten Endstellung wird der Endschalter 32* in die gezeichnete Lage umgeschaltet und dadurch der Motor 22 ^h stillgesetzt und der Motor 22" im umgekehrten Drehrichtungssinne wie vorher eingeschaltet. Dieser verstellt nun die Kohlerolle des Reglers 2i^a aus der einen Endstellung in Richtung der anderen Endstellung so lange, bis die Spannungsänderung ausgeregelt und die Kohlerollen des Feinreglers 38 in die Mittelstellung gelangt sindthis drawn in the picture end position, the limit switch 32 * switched into the illustrated position and thereby shut down the motor 22 ^h and how turned on, the motor 22 'in the opposite direction of rotation meaning previously. This now displaces the coal role of the controller 2i ^a from one end position in the direction the other end position until the voltage change is corrected and the carbon rollers of the fine regulator 38 have reached the middle position

ίο bzw. bis die Kohlerollen des Reglers 21" die Endstellung erreicht haben, in der der Endschalter 32" betätigt und der Motor 22" ausgeschaltet wird. Im letzteren Falle wäre die auszuregelnde Spannungsänderung so groß, daß auch der Grobregler sie nicht mehr zu bewältigen vermag.ίο or until the carbon rollers of the controller 21 "reach the end position have reached, in which the limit switch 32 "is actuated and the motor 22" is switched off. in the In the latter case, the voltage change to be regulated would be so great that the coarse controller would not able to cope with more.

Bei dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel ist für jeden der den Grobregler bildenden Regler 21" bis 2i^c ein besonderer Antriebsmotor vorgesehen. Man kann aber auch mit einem einzigen Antriebsmotor für diese drei Regler auskommen; dann muß die Anordnung so getroffen werden, daß durch die Endschalter entsprechende Kupplungen zwischen dem Antriebsmotor und den einzelnen Reglern in der richtigen Weise gesteuert werden.In the embodiment shown in the figure, a special drive motor is provided for each of the controllers 21 "to 2i ^c forming the coarse controller. However, one can also get by with a single drive motor for these three controllers; then the arrangement must be made in such a way that the Limit switch corresponding couplings between the drive motor and the individual controllers are controlled in the correct way.

Die Anordnung kann auch so getroffen sein, daß die drei den Grobregler bildenden Regler 21™ bis 2i^c gleichzeitig und nicht wie in der Abbildung nacheinander verstellt werden. Der Regelbereich bleibt dabei der gleiche, aber die Regelung wird steiler als bei dem in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispiel, was in manchen Fällen erwünscht sein kann. In diesem Falle wird man zweckmäßig nur einen einzigen Antriebsmotor vorsehen. Auch benötigt man dann nur an einem einzigen der drei Regler Endausschalter.The arrangement can also be made such that the three regulators 21 ™ to 2i ^c forming the coarse regulator are adjusted simultaneously and not one after the other as in the figure. The control range remains the same, but the control becomes steeper than in the exemplary embodiment shown in the figure, which can be desirable in some cases. In this case, it is expedient to provide only a single drive motor. You then only need limit switches on one of the three controllers.

Die Schaltung des Antriebsmotors mit den Reversierwicklungen und den beiden Endabschaltern kann dann die gleiche sein wie bei dem in Abb. 4 des Patentes 746 144 dargestellten Ausführungsbeispiel.The circuit of the drive motor with the reversing windings and the two limit switches can then the same as the embodiment shown in Fig. 4 of the 746,144 patent.

An Stelle der in dem Ausführungsbeispiel benutzten Einphasenmotoren können zum Antrieb der den Grobregler bildenden Regler auch Drehstrommotoren in entsprechend abgeänderter Schaltung verwendet werden. Der Feinregler 38 kann, wenn eine selbsttätige Regelung nicht benötigt wird, gegebenenfalls von Hand betätigt werden, wobei dann der in der Abbildung mit 17 bezeichnete Öldruckschnellregler in Fortfall kommt. In vielen Fällen, z. B. bei Ofentransformatoren und Hochspannungsprüfanlagen, wird eine je nach Bedarf von Null an regelbare Spannung benötigt; auch hier kann der Feinregler 38 von Hand betätigt und so die jeweils notwendige Spannung schneller oder langsamer eingestellt werden.Instead of the single-phase motors used in the exemplary embodiment, the coarse controller forming controller, three-phase motors can also be used in a correspondingly modified circuit. The fine controller 38 can, if an automatic control is not required, of Be operated manually, in which case the high-speed oil pressure regulator designated in the figure with 17 is omitted comes. In many cases, e.g. B. in furnace transformers and high-voltage test systems, one will ever voltage that can be regulated from zero as required; Here, too, the fine control 38 can be operated by hand and so the voltage required in each case can be set faster or slower.

Die den Grobregler bildenden Einzelregler können statt direkt, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel, auch über einen oder mehrere Zusatztrans- formatoren in den zu regelnden Stromkreis eingeschaltet werden.The individual controllers forming the coarse controller can, instead of directly, as in the exemplary embodiment shown, also via one or more additional trans- formators are switched on in the circuit to be controlled.

Claims

Patent claims:

1. Device for automatic voltage regulation by means of two regulators, one of which one coarse or slow regulator, the other a fine or fast regulator, the drive motor of the Coarse or slow regulator with one of the respective position of the control organ of the fine or Fast regulator or from the voltage taken from this regulator (or a corresponding one Voltage) dependent speed and direction of rotation, characterized in that that the coarse and slow controllers are used to increase the control range and the controller performance consists of several individual controllers connected in series.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the controller forming the coarse controller is adjusted simultaneously in the same control sense will.

3. Device according to claim 1, characterized in that that the controllers forming the coarse controller are adjusted one after the other in such a way that then, when a controller has passed through its control range, the next controller is activated.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that for adjusting all the controller forming the coarse controller is provided with a single drive motor.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

1 5849 3.