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Verfahren zur Fernübertragung von Messgrössen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Übertragung von Messgrössen, die durch Messgeräte gemessen werden können, die einen umlaufenden Anker enthalten, dessen Umlaufsgeschwindigkeit der Messgrösse entspricht.
Gemäss der Erfindung wird eine in einer von einer Tachometermaschine gelieferten Spannung enthaltene Weehselstromkomponente zur Betätigung einer Empfangsanordnung für das Impulsfrequenzverfahren verwendet. Durch dieses Verfahren wird der Vorteil erzielt, dass man die von der Tachometermaschine gelieferte Gleichspannung für die Übertragung des Messwertes auf geringe Entfernungen benutzen kann, dagegen aber für die Übertragung des Messwertes auf grosse Entfernungen das vom Leitungszustand praktisch unabhängige Impulsfrequenzverfahren anwenden kann. Wesentlich dabei ist, dass an dem Fernmesssender keine besonderen Vorrichtungen zur Erzeugung der Impulse angebracht werden müssen. Es ist zweckmässig, die von der Tachometermaschine gelieferten Spannungsschwankungen mit Hilfe eines Transformators von der gelieferten Gleichspannung zu trennen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit 1 ist ein Ferlimess- sender üblicher Bauart bezeichnet, bei dem von dem Ferraristriebsystem 2 der Anker 3 einer Tachometermaschine üblicher Bauart angetrieben wird. An den auf dem Kollektor der Tachometermaschine schleifende Bürsten 4 wird eine der Messgrösse proportionale Spannung abgegriffen und über die Leitung 5 dem Messgerät 6 zugeleitet. Der Fernmesssender 1 kann beispielsweise an einer beliebigen Stelle eines Kraftwerkes aufgestellt sein, während sich das Anzeigegerät 6 an der Schalttafel eines Kommandoraumes befindet. Um gleichzeitig auch an einem weit entfernten Ort, z. B. in einem andern Kraftwerk, den vom Messgerät 6 angezeigten Wert anzuzeigen, werden die von der Tachometermaschine gelieferten Spannungsschwankungen bzw.
Stromschwankungen mit Hilfe des Transformators 7 vom Gleichstrom getrennt und der Fernleitung 8 zugeleitet. In die Fernleitung 8 kann auch der Verstärker 9 eingeschaltet sein.
Die an der Sekundärseite des Transformators 7 erzeugte Wechselspannung kann am Empfangsort 10 zur Umschaltung eines Relais dienen, welches in an sich bekannter Weise einen Kondensator über das Messgerät 11 umlädt, so dass der Zeigerausschlag des Messgerätes der Häufigkeit der Stromimpulse bzw. der Umlaufsgeschwindigkeit des Ankers 3 des Sendezählers 1 entspricht. In der Zeichnung ist die Empfangseinrichtung, welche das Relais, die Kondensatoren, die Batterie usw. enthält, durch das Viereck 12 dargestellt. Um die Spannungsschwankungen vom Messgerät 6 fernzuhalten, kann es sich empfehlen, parallel zum Messgerät einen Kondensator zu schalten.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiele der Erfindung ist die Frequenz der Spannungsschwankungen verhältnismässig gering. Man benötigt deshalb ziemlich grosse Transformatoren, um die Spannungsschwankungen von der erzeugten Grundspannung zu trennen. Man kann mit wesentlich kleineren Transformatoren auskommen, wenn man im Anker der Tachometermaschine eine Wechselspannung höherer Frequenz erzeugt. Die Amplitude dieser Wechselspannung ändert sich periodisch entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Ankers. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.
Die mit Fig. 1 übereinstimmenden Teile tragen die gleichen Bezugszeichen. Gegenüber der Einrichtung nach Fig. 1 unterscheidet sich die Anordnung nach Fig. 2 zunächst dadurch, dass auf den Anker 3 der Wechselstrommagnet 14 einwirkt. Die an den Bürsten entstehende Spannung wird dann den durch Fig. 3 dargestellten Verlauf zeigen. Die mit 15 bezeichnete Linie stellt den Verlauf der Gleichspannung
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der Tachometeimaschine dar, wie sie ohne den Wechselstrommagneten 14 entstehen würde. Unter dem Einfluss des'Wechselstrommagneten. M wird der erzeugten Spannung eine Wechselspannung überlagert, deren Amplitude periodisch steigt und sinkt. Der überlagerte Wechselstrom ist in Fig. 4 getrennt von der Gleichstromkomponente dargestellt.
Die Trennung von Gleich-und Wechselstrom wird mit Hilfe des Transformators 7 vorgenommen, der in diesem Falle nur für 50 Perioden zu bemessen ist. Um die Wechselspannung von dem Anzeigegerät 6 fernzuhalten, kann man einen Kurzsehlusskreis 16 verwenden, der aus einer mit einer Induktivität in Reihe geschalteten Kapazität besteht, die auf die überlagerte Frequenz abgestimmt ist. Da das Anzeigegerät 6 nur auf Gleichstrom anspricht, werden durch die überlagerten Wechselströme keine Messfehler verursacht.
Die durch den Transformator 7 von der Gleichstromkomponente befreiten Stromspannungen werden über den Verstärker 9 der Fernleitung 8 zugeführt und treffen das Empfangsgerät 10. In diesem Empfangsgerät werden die ankommenden Wechselströme gleichgerichtet oder einem auf den quadratischen Mittelwert ansprechenden Relais zugeführt. Das von dem am Empfangsort erzeugten Gleichstrom erregte Gleichstromrelais oder das Wechselstromrelais wirken in bekannter Weise auf ein Empfangsgerät für die Impulsfrequenzfernmessung ein.
Damit in dem Anker der Tachometermaschine möglichst hohe Wcehselspannungen erzeugt werden, empfiehlt es sich, die Spulen des Ankers mit Haltern aus Isoliermaterial zu befestigen oder die zur Befestigung dienenden Metallteile so auszubilden (z. B. zu schlitzen), dass keine wesentlichen Wirbelströme in ihnen erzeugt werden. Man wird deshalb die Bremstrommel nicht als Halter für die Spulen verwenden. Es gelingt, auf die beschriebene Weise verhältnismässig hohe Wechselspannungen in den
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dem weit entfernten Empfangsort keine Schwierigkeiten bereitet.
Um Rückwirkungen zwischen dem Wechselstrommagneten und dem Anker zu vermeiden, kann es sich empfehlen, einen zweiten Anker anzuordnen, der so gegenüber dem ersten Anker versetzt ist und mit einem Wechselstrommagneten zusammenarbeitet, dass sich die Wirkungen der beiden Magnete auf den Anker aufheben. Die Wechselwirkung zwischen dem Wechselstrommagneten 14 und dem Anker kann weiterhin herabgesetzt werden, wenn man ein Wechselfeld möglichst hoher Frequenz anwendet. Man kann beispielsweise Tonfrequenz verwenden. Auch kann man ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz, beispielsweise Ströme doppelter Netzfrequenz, benutzen, die sich auf einfache Weise mit Hilfe ruhender Frequenzumformer herstellen lassen.
Es kann zweckmässig sein, den von dem Fernmesssender gesendeten Wellenzügen angenähert rechteckige Form zu geben. Dies kann man erreichen, wenn man die Polbreite des Wechselstrom- magneten 14 klein im Vergleich zu der Ausdehnung der Spulen der Tachometermaschine macht. Sofern hohe Frequenzen verwendet werden, kann es aber auch angezeigt sein, dafür zu sorgen, dass der Wechsel- strom während jedes Impulses in seiner Stärke allmählich ansteigt und allmählich absinkt. Auf diese
Weise lässt sich der Einfluss von Einschwingvorgängen am leichtesten beheben.
Bei der Übertragung der Messfrequenz über Leitungen oder mit Hilfe von Kabeln macht sich bei grösseren Leitungslängen unter Umständen die Leitungskapazität störend bemerkbar, weil dann der
Fernmessgeber stark kapazitiv belastet ist. Man kann die kapazitive Belastung des Fernmessgebers beseitigen, wenn man die Kapazität der Leitung mit Hilfe einer Induktivität kompensiert. Diese
Induktivitäten sind unter den gleichen Geseichtspunkten zu-bemessen wie die Induktivitäten, die zur
Kompensation der Kapazität von Starkstromleitungen bzw. Fernsprechleitungen dienen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Fernübertragung von durch ein umlaufendes Messgerät gemessenen Grössen mit
Hilfe von Impulsen, deren Zahl in der Zeiteinheit der Messgrösse proportional ist, dadurch gekennzeichnet, dass die in der von einer Tachometermasehine gelieferten Spannung enthaltene Wechselstromkomponente zur Betätigung einer Empfangsanordnung für das Impulsfrequenzverfahren dient.