Nessanordnung zur Fernübertragung des cos g. In vielen Fällen wird die Aufgabe ge stellt, den cos q2 einer Anlage nicht nur zu messen, sondern auch das Messergebnis un mittelbar an eine beliebig weit entfernte Stelle zu übertragen.
Gemäss der Erfindung wird für diesen Zweck als Messwerk ein integrierendes Mess- werk mit umlaufendem Anker benutzt. Auf ein solches Messwerk werden die Betriebs grössen so zur Einwirkung gebracht, dass die Drehzahl des Ankers eine eindeutige Funk tion des cos p ist.
Mit Hilfe eines unmittel bar auf der Ankerachse befestigten oder mittelbar von der Ankerachse angetriebenen Kollektors kann weiterhin eine Impulsfolge erzeugt werden, deren Häufigkeit der Dreh zahl des Ankers proportional und somit ebenfalls eine eindeutige Funktion des- cos 9p ist. Diese Impulsfolge kann auf beliebige Entfernungen übertragen und an der An- kunftsstelle mit bekannten Mitteln zum Bei spiel in einen Zeigerausschlag umgewandelt werden.
Man kann die Erfindung zum Beispiel in der Form verwirklichen, dass die Span nung so auf das Messwerk zur Einwirkung gebracht wird, dass der Vortrieb des Dreh ankers proportional der Spannung multipli ziert mit einer eindeutigen Funktion des cos (p ist, und dass eine auf den Anker ein wirkende Bremskraft proportional der Span nung mal einer eindeutigen Funktion von der Drehzahl n ist. Dieser Forderung genügt.
zum Beispiel die Gleichung: E . cl . eos g: <I>= E .</I> c2 <I>. n</I> oder n <I>- c .</I> cos cp. In der Zeichnung ist in der Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel für eine solche Ausfüh rungsform der Erfindung dargestellt.
Mit 1 ist der Anker eines Gleichstromzählers be zeichnet, der über den Kollektor 2 und eine Doppelgleichrichterkette 3, 4 aus der Sekun därwicklung 5 eines Spannungswandlers 6 gespeist wird. 7 und 8 sind die primären Anschlussklemmen des Spannungswandlers. Auf der Ankerachse sitzt eine Bremsscheibe 9, die unter dem Einfluss eines permanenten Magnetes 10 und eines unmittelbar an ,Span- nun- liegenden Elektromagnetes 11 steht. 12 ist ein ebenfalls auf der Ankerachse be festigter Kollektor, der zur Erzeugung der fernzuübertragenden Stromimpulsfolge dient.
13 sind zwei Gleichrichterketten. Mit Hilfe dieser Gleichrichterketten gelingt es, die nor malen Schwankungen des Stromes unter ge nauer Innehaltung der Phase in ihrer Wir kung auf die Gleichrichterketten 3 und 4 zu verringern. Zu diesem Zweck ist es ledig lich erforderlich, die Gleichrichterketten so zu wählen, dass sie in dem in Betracht kom menden Arbeitsbereich einen mit,der Strom stärke fallenden Widerstand aufweisen. 14 ist ein Stromwandler, der über die Klemmen 15 und 16 in denselben Wechselstromkreis geschaltet ist, aus dem der Spannungswandler 6 gespeist wird und dessen cos <B>99</B> gemessen werden soll.
Der Stromwandler 14 dient zur Fremderregung der Gleichrichterketten 3 und 4, die zum Beispiel aus Kupferoxydulgleich- richtern bestehen können. Diese Fremd erregung verfolgt den Zweck, das Produkt aus der dem Zähler zugeführten Grösse E und dem cos 9p zu bilden. Zur Erläuterung dieses Vorganges mögen die Fig. 3 bis 6 der Zeichnung dienen.
In der Fig. 3 ist mit 27 die Erregerspannung bezeichnet, die durch die Kette 13 aus dem Netzstrom J, mit dem die Spannung E den Winkel cp ein schliesst, als Spannungsabfall entsteht. 28 ist der aus der Erregerspannung entstehende Erregerstrom, der die Kette 3 durchfliesst. Infolge der Ventilwirkung der Kette 3 ist er auf eine halbe Periode beschränkt. In der Fig. 4 ist 27 wieder die Erregerspannung und 29 der Erregerstrom, der die Kette 4 durch fliesst, und zwar ebenfalls wieder nur wäh rend einer Halbperiode. Der Erregerstrom 29 ergänzt sich mit dem Erregerstrom 28 zu einem vollständigen Wechselstrom.
In der Fig.5 ist schliesslich mit 30 beispielsweise der aus der für die Messung zu verwenden den Wechselspannung E gebildete Messstrom bezeichnet. Dieser Strom fliesst während be stimmter Zeitabschnitte in der Kette 3 und während der übrigen Zeit in der Kette 4. Die Zeit, während welcher der Strom in der einen oder der andern Kette fliesst, ist davon abhängig, ob die Kette von den vom Trans formator 14 gelieferten Strömen durchflossen wird.
Während der Zeitabschnitte, während der,die Kette 3 durchlässig ist, wird der von der Wechselspannung E gebildete Messstrom über die Kette 3 und den Anker 1 des Zäh lers fliessen, und zwar fliesst dieser Strom über sämtliche der Gleichrichter der Kette 3. Es ist natürlich vorausgesetzt, dass dieser Messstrom kleiner ist als der Strom, der vom Transformator 14 über die Gleichrichter der Kette geschickt wird.
In einzelnen Zweigen der Kette werden sich der von der Wechsel spannung F, herrührende Messstrom und der vom Transformator 14 gelieferte Strom addieren, in andern Zweigen dagegen sub trahieren; dabei müssen die Verhältnisse je doch so gewählt sein, dass die Messströme mit genügender Genauigkeit gegen die Erreger ströme in ihrer Wirkung auf die Gleich richter selbst vernachlässigbar klein bleiben. Während des Zeitabschnittes .A/B ist, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Kette 3 stromdurch lässig.
In Fig. 5 ist derjenige Anteil des Messstromes, der von der Wechselspannung E geliefert wird und der durch die Kette 3 und den Zähleranker fliesst, schraffiert und mit 31 bezeichnet. Dieser Stromanteil hat aber nach dem oben Gesagten praktisch keinen Einfluss auf die Betätigung der Ventile. ZVährend der Zeitabschnitte B/C ist die Kette 3 gesperrt, dafür aber die Kette 4 geöffnet, denn während des Zeitabschnittes BjC wird die Kette 4, wie sich aus Fig. 4 ergibt, strom durchlässig.
Aus diesem Grunde fliesst der mit 32 bezeichnete Anteil des Messstromes über die Kette 4. Auch dieser Anteil ist für die Betätigung der Ventile bedeutungslos. Die Drehzahl des Ankers 1 ist abhängig vom Integralwert des diesen Anker durchfliessen den Messstromes. Der Strom ist, wie sich nach bekannten Reglern ermitteln lässt, für A als Koordinatenanfang, proportional
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Auf die Bremsscheibe wirken gemeinsam ein permanenter Magnet und ein spannungsab hängiger Elektromagnet ein.
Durch geeignete Abstimmung dieser beiden Magnete gegenein ander lässt sich erreichen, dass die Bremskraft linear mit der Spannung ansteigt, das heisst dass die Bremskraft proportional der Span nung E ist. Infolgedessen ist dann aber, wie sich aus der obenstehenden Formel ergibt., die Drehzahl des Zählers proportional dem cos (p. Die Anordnung der Kette 4 hat im wesentlichen den Zweck, die Kette .3 zu ent lasten und die Niederspannungswicklung 5 während beider Halbperioden etwa gleich mässig zu belasten.
Man kann das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel in einfacher Form vari ieren, indem man an Stelle des Spannungs wandlers 6 einen Stromwandler und an Stelle des Stromwändlers 14 einen Spannungs- wandler verwendet und dem Bremsmagneten 11 keine Spannungs-, sondern eine Strom wicklung gibt. Dadurch wird der Vortrieb des Ankers eine eindeutige Funktion des Pro duktes aus Strom und cos (p, während die Bremsung eine eindeutige Funktionales Pro duktes aus Strom und Drehzahl ist.
Man kann schliesslich das besondere Hilfs mittel, die Bremsung linear von der Span nung oder dem Strom abhängig machen zu müssen, auch noch entbehren. Wenn man nämlich den permanenten Bremsmagneten fortfallen lässt und auf die Bremsscheibe lediglich einen mit einer Spannungs- oder Stromwicklung versehenen Elektromagneten zur Einwirkung bringt, dann wird die Brem sung abhängig von dem Quadrat der Span nung oder der Stromstärke. Man muss dann anderseits, um zu dem gewünschten Ergebnis zu kommen, auch den Vortrieb von dem Quadrat der Spannung oder der Stromstärke abhängig machen. Das lässt sich durch An ordnung eines wattmetrischen Triebsystems ohne weiteres erreichen.
Ein AusfÜhrungs- beispiel dafür ist in der Fig. 2 dargestellt, 25 ist die Welle eines wattmetrischen Trieb systems. 226 ist die auf der Welle befestigte Spule und 17 der Kollektor., über welchen die Spule au Spannung liegt. Die Brems scheibe 9 steht in diesem Falle lediglich uzi- ter dem Einfluss eines Elektromagnetes<B>11,</B> der mit einer Stromwicklung versehen ist.
1$ ist ein Stromwandler, in dessen Sekundär kreis ein Doppelweggleichrichter 19, eine aus Induktivitäten und Kapazitäten zusammen gesetzte Beruhigungsschaltung 20, die fest stehenden Feldspulen 21 des Triebsystems, der Anker 26 und eine Gleichrichterkette 3 angeordnet sind.
Die Gleichrichterkette -1 dient wiederum dazu, während der nicht aus genutzten halben Periode die Sekundärwicli:- lung des Stromwandlers über einen Wider stand 22 kurz zu schliessen. 23 ist ein Span- nungswandler, von dem die Gleichrichter ketten 3 und 4 fremderregt werden. 24 ist. eine weitere aus Drosseln und Kapazitäten bestehende Beruhigungsschaltung.
Die Wirkungsweise erklärt sich wie folgt: Die Spannung der Sekundärwicklung des Stromwandlers 18 wird von dem Gleich richter 19 mit den beiden Halbwellen gleich gerichtet. Beide gleichgerichteten Halbwellen werden in der Beruhigungsschaltung 20 ge glättet und den festen Feldspulen 21 zu geführt. Dabei wird jedoch während einer halben Periode, deren Phasenlage von der Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung abhängig ist, der gleichgerichtete Wechselstrom über den Anker 26 geführt. während in der andern halben Periode der Anker 26 spannungslos bleibt.
Infolgedessen ist das Drehmoment, das auf den Anker 26 ausgeübt wird, bestimmt durch das Produkt aus dem Quadrat der Stromstärke und dem cos (p multipliziert mit einer Konstanten. Da auch die Bremsung durch den Elektro magneten 11 von dem Quadrat der Strom stärke abhängt. so hebt sich bei Aufstellung der Stromzahlgleichung das Quadrat der Stromstärke heraus, und es ergibt sich na <I>=</I> c . cos (p.
Die Beruhigungskreise 20 und 24 haben den Zweck, die aus den Oberwellen der gleichgerichteten Ströme und Spannungen entstehenden Fehler herabzumindern.
Unerwünschte Wechselwirkungen bei der Bremsung mit Wechselspannung oder Wech selstrom können dadurch beseitigt werden, dass man dem Bremselektromagneten gleich gerichtete Ströme bezw. Spannungen zuführt.
Man kann dieses zuletzt angeführte Aus führungsbeispiel analog mit dem zuerst ge nannten Ausführungsbeispiel in der Form variieren, dass man sowohl den Vortrieb, als auch die Bremsung von dem Quadrat der Spannung abhängig macht. Dabei tritt an die Stelle des Stromwandlers 18 ein Span nungswandler, der Bremsmagnet 11 wird mit einer Spannungsspule versehen, und die Gleichrichterketten 3 und 4 werden von einem Stromwandler gesteuert.
Ness arrangement for remote transmission of the cos g. In many cases, the task is set not only to measure the cos q2 of a system, but also to transfer the measurement result directly to a point as far away as you want.
According to the invention, an integrating measuring mechanism with a rotating armature is used as the measuring mechanism for this purpose. The operating parameters are applied to such a measuring mechanism in such a way that the speed of the armature is a clear function of cos p.
With the help of a collector attached directly to the armature axis or driven indirectly by the armature axis, a pulse sequence can be generated whose frequency is proportional to the speed of the armature and is therefore also a clear function of cos 9p. This pulse sequence can be transmitted to any distance and converted into a pointer deflection, for example, using known means at the point of arrival.
The invention can be implemented, for example, in such a way that the voltage is applied to the measuring mechanism in such a way that the propulsion of the rotary armature is proportional to the voltage multiplied by a clear function of cos (p, and that one is applied to the Armature an acting braking force is proportional to the tension multiplied by a clear function of the speed n. This requirement is sufficient.
for example the equation: E. cl. eos g: <I> = E. </I> c2 <I>. n </I> or n <I> - c. </I> cos cp. In the drawing, an embodiment of such Ausfüh is shown approximately form of the invention in FIG.
With 1, the armature of a DC meter is marked, which is fed via the collector 2 and a double rectifier chain 3, 4 from the secondary winding 5 of a voltage converter 6. 7 and 8 are the primary connection terminals of the voltage converter. A brake disk 9 is seated on the armature axis and is under the influence of a permanent magnet 10 and an electromagnet 11 that is directly adjacent to it. 12 is also a fixed collector on the armature axis, which serves to generate the current pulse train to be transmitted remotely.
13 are two rectifier chains. With the help of these rectifier chains it is possible to reduce the normal fluctuations in the current while pausing the phase in their effect on the rectifier chains 3 and 4. For this purpose, it is only necessary to choose the rectifier chains so that they have a resistance that decreases with the current strength in the work area under consideration. 14 is a current transformer which is connected via terminals 15 and 16 to the same alternating current circuit from which the voltage transformer 6 is fed and whose cos <B> 99 </B> is to be measured.
The current transformer 14 is used for the external excitation of the rectifier chains 3 and 4, which can consist of copper oxide rectifiers, for example. The purpose of this external excitation is to form the product of the quantity E supplied to the meter and the cos 9p. FIGS. 3 to 6 of the drawing may serve to explain this process.
In FIG. 3, 27 denotes the excitation voltage which is produced as a voltage drop by the chain 13 from the mains current J, with which the voltage E includes the angle cp. 28 is the excitation current resulting from the excitation voltage and flowing through the chain 3. As a result of the valve action of the chain 3, it is limited to half a period. In Fig. 4 27 is again the excitation voltage and 29 is the excitation current that flows through the chain 4, again only during a half period. The excitation current 29 complements the excitation current 28 to form a complete alternating current.
Finally, in FIG. 5, 30 denotes, for example, the measurement current formed from the alternating voltage E to be used for the measurement. This current flows during certain time segments in the chain 3 and during the rest of the time in the chain 4. The time during which the current flows in one or the other chain depends on whether the chain is from the transformer 14 supplied currents is flowed through.
During the periods of time during which the chain 3 is permeable, the measuring current formed by the alternating voltage E will flow through the chain 3 and the armature 1 of the counter, and this current flows through all of the rectifiers of the chain 3. It is natural provided that this measurement current is less than the current that is sent from the transformer 14 via the rectifier of the chain.
In individual branches of the chain, the measuring current resulting from the alternating voltage F, and the current supplied by the transformer 14 add up, but subtract in other branches; however, the conditions must be chosen so that the measuring currents remain negligibly small in terms of their effect on the rectifiers themselves with sufficient accuracy against the excitation currents. During the period of time .A / B, as can be seen from Fig. 3, the chain 3 permeable current.
In FIG. 5, that portion of the measuring current which is supplied by the alternating voltage E and which flows through the chain 3 and the meter armature is hatched and denoted by 31. However, according to the above, this current component has practically no influence on the actuation of the valves. During the time segments B / C, the chain 3 is blocked, but the chain 4 is open, because during the time segment BjC, the chain 4, as can be seen from FIG. 4, is current-permeable.
For this reason, the portion of the measuring current designated by 32 flows through the chain 4. This portion is also irrelevant for the actuation of the valves. The speed of the armature 1 depends on the integral value of the measuring current flowing through this armature. As can be determined from known controllers, the current is proportional to A as the start of the coordinates
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A permanent magnet and a tension-dependent electromagnet act together on the brake disc.
By suitably coordinating these two magnets with one another, it can be achieved that the braking force increases linearly with the voltage, i.e. the braking force is proportional to the voltage E. As a result, however, as can be seen from the above formula, the speed of the counter is proportional to the cos (p. The main purpose of the arrangement of the chain 4 is to relieve the chain .3 and to relieve the low-voltage winding 5 during both half-periods load evenly.
The embodiment shown in FIG. 1 can be varied in a simple form by using a current transformer in place of the voltage transformer 6 and a voltage transformer in place of the current transformer 14 and the braking magnet 11 is not a voltage, but a current winding . As a result, the propulsion of the armature becomes a clear function of the product of current and cos (p, while braking is a clear functional product of current and speed.
Finally, you can do without the special aid of making the braking linearly dependent on the voltage or current. If the permanent brake magnet is omitted and only an electromagnet provided with a voltage or current winding acts on the brake disc, then the brake is dependent on the square of the voltage or the current strength. On the other hand, in order to achieve the desired result, one must also make the propulsion dependent on the square of the voltage or the current strength. This can easily be achieved by arranging a wattmetric drive system.
An exemplary embodiment for this is shown in FIG. 2, 25 is the shaft of a wattmetric drive system. 226 is the coil attached to the shaft and 17 is the collector, across which the coil is energized. In this case, the brake disk 9 is only under the influence of an electromagnet 11, which is provided with a current winding.
1 $ is a current transformer in the secondary circuit of which a full wave rectifier 19, a calming circuit 20 composed of inductances and capacitances, the stationary field coils 21 of the drive system, the armature 26 and a rectifier chain 3 are arranged.
The rectifier chain -1 in turn serves to short-circuit the secondary winding during the half period that is not used: - Development of the current transformer via a resistor 22. 23 is a voltage converter, from which the rectifier chains 3 and 4 are separately excited. 24 is. another calming circuit consisting of chokes and capacitors.
The operation is explained as follows: The voltage of the secondary winding of the current transformer 18 is rectified by the rectifier 19 with the two half-waves. Both rectified half waves are smoothed ge in the calming circuit 20 and the fixed field coils 21 out. In this case, however, the rectified alternating current is passed through the armature 26 for half a period, the phase position of which is dependent on the phase shift between current and voltage. while the armature 26 remains de-energized in the other half period.
As a result, the torque that is exerted on the armature 26 is determined by the product of the square of the current strength and the cos (p multiplied by a constant. Since the braking by the electromagnet 11 also depends on the square of the current strength If the current equation is set up, the square of the current strength stands out, and na <I> = </I> c. cos (p.
The calming circuits 20 and 24 have the purpose of reducing the errors arising from the harmonics of the rectified currents and voltages.
Undesired interactions during braking with alternating voltage or alternating current can be eliminated in that the brake electromagnets in the same direction currents respectively. Supplies tension.
This last-mentioned exemplary embodiment can be varied analogously to the exemplary embodiment mentioned first in such a way that both the propulsion and the braking are made dependent on the square of the voltage. A voltage converter replaces the current converter 18, the brake magnet 11 is provided with a voltage coil, and the rectifier chains 3 and 4 are controlled by a current converter.