Nach dem Impuls-Kompensationsverfahren arbeitende Fernmessanlage.
Bei der Ferniibertragung von MeBgrössen nach der Kompensationsmethode stellt ge wöhnlich ein vom Eompensationssystem be einflusster Apparat einen Strom ein, der dem Eompensationsgerät des Kompensations- systems und über die Fernleitung dem Empfangssystem zugeführt wird. Derartige, nach der Kompensations-bezw. Stromände- rungsmethode arbeitende FernmeBsysteme besitzen jedoch den grossen Nachteil, daB sie nicht bei allen Arten von Übertragerleitungen angewendet werden können, und daB die Sicherheit der Übertragung weitgehend vom Zustand der benutzten Leitung, wie von Isolationsfehlern, vom Leitungswiderstand und Ableitungen abhängig ist.
Aus diesem Grunde sind auch diese Kompensationsver- fahren trotz beachtlicher Vorteile gegenüber dem Impulsverfahren im Nachteil.
Um jedoch bei der Fernübertragung von Messgrössen sowohl die Vorteile des gompen- sationsverfahrens als auch die des Impulsverfahrens nutzbar machen zu können, wurde bereits vorgeschlagen, diese beiden Verfah- ren bei der Fernmessung so zu verwenden, dass unter gleichzeitiger Ausnutzung der Vorteile des Impulsverfahrens die geschilderten Nachteile des Eompensationsverfahrens beseitigt werden.
Hierbei haben sich wiederum diejenigen Impulskompensationsverfahren als vorteilhaft erwiesen, bei denen das Geberkompensationssystem eine Impulserzeuger- vorrichtung derart steuert, dass nur bei Anderung der Messgrösse Gleichstromimpulse nach der Empfangsstelle gegeben werden, wobei sich, je nachdem, ob die Messgrösse fallende oder steigende Tendenz besitzt, die beiden ausgesandten Impulsfolgen hinsichtlich ihres Vorzeichens voneinander unterscheiden.
Bei dieser nach der Impulskompensationsmethode arbeitenden Fernmessanlage wird jedoch für das Messinstrument der Geberstelle ein Zeigerinstrument verwendet. Es handelt sich also hier um die Fernübertragung des Ausschlages eines Zeigerinstrumentes. Zeigerinstrumente besitzen aber im allgemeinen ein verhältnismässig schwaches Drehmoment, so dass mit diesen eine betriebssichere und einwandfreie Fernmessung nur schwer erreichbar ist. Auch bedingt die Verwendung eines Zeigerinstrumentes weiterhin einen Aufbau des Kompensal ionssystems, der verhältnis- mässig vers-ielveit ist und auch hinsichtlich seiner Betriebssicherheit ebenfalls Nachteile aufweist.
So ist es beispielsweise hierbei not w endig, für die Kompensation der fernzu- übertragenden Messgrösse eine Kontaktwaage zu verwenden, die ausser vom Kompensationsgerät auch vom Zeigerinstrument beeinflusst wird. Die Kontaktwaage kann daher, um das Zeigerinstrument nicht allzu stark belasten zu müssen, nicht genügend robust ausgeführt werden. Die Kontakte der Kontaktwaage werden aber stark beansprucht, da sie oft schalten müssen, wodurch, wenn sie nicht genügencl kräftig bemessen sind, deren Lebensdauer niedrig ist. Auch wirkt sich eine nicht einwandfrei arbeitende Kontaktwaage nachteilig auf die Messgenauigkeit aus.
In den meisten aller Fälle wird das Zeigerinstrument des Geberkompensationssystems ein elektrisches Instrument sein. In diesem Fall treten dann auch noch die den elektrischen Zeigerinstrumenten anhaftenden Nachteile auf. Handelt es sich beispielsweise um die Übertragung einer elektrischen Leistung, so wird ein Ferraris-Wattmeter wegen seiner starken Temperaturabhängigkeit, wegen seines schwachen Drehmomentes und anderer nachteiliger Eigensehaften nur sehr ungern für Fernmesszwecke verwendet. Auch handelt es sich bei diesen Wattmetern nicht um ein ausgesprochenes Massenfabrikat, so dass diese auch noch verhältnismässig teuer sind.
Die Erfindung bezieht sich auf eine nach dem Impulskompensationsverfahren arbeitende Fernmessanlage, bei der ein Geber kompensationssystem eine Impulserzeuger- vorrichtung derart steuert, dass nur bei mande- rung der Messgrosse Impulse nach der Emp fangsstelle gegeben werden.
wobei sieh, je nachdem, ob die Messgrosse fallende oder steigende Tendenz besitzt, die beiden ausgesandten Impulsfolgen hinsichtlich ihrer Art von- einander unterscheiden, Gemäss der Erfindung können die erwähnten Nachteile der Fernmessanlagen ähnlicher Art dadurch vermieden werden, dass eine auf die Differenz der Geschwindigkeiten eines rotierenden Mess- und Kompensationsgerätes ansprechende Einrichtung des Geberkompensationssystems ausser den den Kompensationsstrom für das Kompensationsgerät einstellenden Apparat auch die die beiden Impulsfolgen unterschiedlicher Art hervorrufende Impulserzeugervorrichtung steuert,
und dass je nach der Richtung der Gesehwindigkeitsdifferenz einer Differentialeinrichtung jeweils die eine oder die andere Impulsfolge fernübertragen wird und auf eine die Einrichtung für die Messung der fernübertragenen Geschwindig- keitsgrösse beeinflussende Empfängerdifferen- tialeinrichtung einwirkt.
Für das Messgerät des Geberkompensationssystems dieser Fernmessanlage wird also nicht ein Zeigerinstrument, sondern ein rotierendes Messgerät verwendet. Bei rotieren- den Messgeräten kann es sich aber, besonders wenn man von Elektrizitätszählern Gebrauch macht, um technisch hervorragend durchgebildete, ausserordentlich gut erprobte und in der Massenfabrikation hergestellte Ge räte handeln. Diese besitzen eine in jeder Hinsicht genügende Betriebssicherheit, Messgenauigkeit und Billigkeit. Somit weisen Impulskompensationsverfahren, die ein rotierendes Geberkompensationssystem verwenden, nicht die Nachteile der bisher bekannt gewordenen Verfahren ähnlicher Art auf.
Bei einer Ausführungsform kann die Differentialeinrichtung des Geberkompensa tionssystems ein Differentialgetriebe enthal ten, dessen Sonnenräder in entgegengesetzter Richtung von dem rotierenden Mess- bezw.
Kompensationsgerät angetrieben werden und dessen Planetenradachse den Einstellapparat für den Kompensationsstrom und die Impuls erzeugervorrichtung antreibt. Dabei können die Impulse der beiden von der Impuls erzeugervorrichtung erzeugten Impulsfolgen entweder Wechselstrom-oder Gleichstrom- impulse sein, die sich durch ihre Frequenz bezw. durch ihre Polarität voneinander unterscheide.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbei- spiel der Erfindung dargestellt, wobei es sich um eine FernmeBanlage handelt, bei der die Leistung eines elektrischen Verbraucher- netzes ferniibertragen werden soll.
Die Geberstelle I enthält einen als MeBgerät dienenden Elektrizitätszähler 1, einen als Eompensationsgerät dienenden Elektri zitätszähler 2, eine Differentialeinrichtung 3, ein Potentiometer 4, eine Impulserzeugervorrichtung 5 und zwei Wechselstromquel- len 6,7.
Ein Differentialgetriebe 8 der Differen tialeinrichtung 3 ist mit seinem Sonnenrad 9 über ein Getriebe 10, eine Steuervorrichtung 11, ein Getriebe 12 mit dem Messzähler 1 und mit seinem Sonnenrad 13 über ein Getriebe 14, eine Steuervorrichtung 15, ein Getriebe 16 mit dem Eompensationszähler 2, sowie mit seiner Planetenradachse 17 mit einem Drehkontakt 18 des Potentiometers 4 und über Getriebe 20 mit der Impulserzeugervor- richtung 5 verbunden. Die Getriebe 10 und 14 der Differentialeinrichtung 3 sind noch über Getriebe 21 bezw. 22 mit je einem Hilfsmotor 23,24 gekuppelt.
Die Steuervorrichtungen 11,15, die den Zweck haben, die Zähler 1, 2 von der An triebsarbeit für die Differentialeinrichtung 3 zu entlasten, können als Gleichlauf-oder Nachlaufsteuervorrichtung ausgebildet sein.
Wird nun beispielsweise für die Steuervor- richtung 11 eine Nachlaufvorrichtung verwendet, dann ist der Vorwang hierbei der, daB, wenn ein vom MeBzähler 1 angetriebener Teil der Steuervorrichtung 11 um einen der Geschwindigkeitsgrosse entsprechenden Betrag verstellt wird, dann ein vom Hilfs- motor 23 angetriebener Teil der Steuervorrichtung 11 um diesen Betrag nachgestellt wird, der über das Getriebe 10 und das Sonnenrad 9 auf die Planetenradachse 17 übertragen wird. Dabei ist die Steuervorrichtung 11 so aufgebaut, dass der Hilfsmotor 23 paktiseh kein Reaktionsmoment auf den Zähler l ausübt.
Somit dient also der Zähler 1 lediglich nur zur Steuerung, während der von der Steuervorrichtung 11 gesteuerte Motor 23 den Antrieb der Differentialeinrichtung 3 übernimmt. Der Antrieb der Diffe rentialeinrichtung 3 von den Motoren 23,24 erfolgt derart, daB die Sonnenräder 9,13 des Differentialgetriebes 8 in entgegengesetzten Richtungen gedreht werden. Die Planetenrad- achse 17 des Differentialgetriebes 8 wird daher, je nachdem, welches der beiden Son nenräder 9, 13 die grössere Geschwindigkeit besitzt, in der einen oder andern Richtung gedreht.
Da die für die Entlastung der Zähler bestimmten Steuervorrichtungen in den verschiedensten Ausführungsformen bereits allgemein bekannt geworden sind, wurden diese in der Zeichnung nur rein schematisch durch Rechtecke dargestellt.
Die Impulserzeugervorrichtung 5 weist zwei Impulsgeber 25,26 auf, die je einen Kollektor 27, 28 und je zwei auf diesen aufliegende und mit je einer der beiden Wech- selstromquellen 6,7 stromleitend verbun- dene Bürstenpaare 29,30 enthalten. Die Impulserzeugervorrichtung 5 ist derart ausgebildet, dass in der einen Drehrichtung der Planetenradachse 17 der Differentialeinrichtung 3 der Impulsgeber 25 und in der andern Drehrichtung der Planetenradachse 17 der Impulsgeber 26 in Tätigkeit tritt. Dadurch wird erreicht, dass in dem einen Fall 50periodige und in dem andern Fall 150periodige Wechselstromimpulse ausge sandt werden.
In der Zeichnung ist durch den Kollektoren 27,28 zugeordnete Pfeile erkenntlich, bei welcher Drehrichtunz die Impulsgeber 25,26 wirksam werden. Dieses Wirksamwerden der beiden Impulsgeber 25, 26 geht aus der Zeichnung jedoch nicht hervor. Doch erscheint eine nähere Darstellung nicht notwendig, da die richtungsabhängige Tätigkeit der Impulsgeber 25,26 durch be sondere Massnahmen leicht erreichbar ist.
In der Empfäegerstelle II ist auch eine Differentialeinrichtung vorgesehen, dieeben- falls Elemente und Getriebeteile enthält, wie sie die Differentialeinrichtung 3 der Geberstelle aufweist. Es sind daher in der Zeich- nung mit der Gebereinrichtung identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die nur noch zur unterschiedlichen Kennzeichnung einen zusätzlichen Index 1 aufweisen.
Die Getriebe 121, 161 sind weiterhin mit je einem Steigrad 31 bezw. 32 eines Hemm- werkes 33 bezw. 34 gekuppelt, dessen Aus löseglied 35 bezw. 36 mit einem unter dem Zug einer Feder 37 bezw. 38 stehenden Anker 39 bezw. 40 eines Impulsrelais 41 bezw.
42 verbunden ist. Die beiden Impulsrelais 41, 42 sind als Frequenzrelais ausgebildet, wobei das Impulsrelais 41 auf die Frequenz 50 und das Impulsrelais 42 auf die Frequenz 150 anspricht.
Die Planetenradachse 171 ist ausser mit dem Drehkontakt 181 des Potentiometers 4i noch mit einem über einer Skala 43 beweglichen Zeiger 44 verbunden. Der von dem Potentiometer 41 eingestellte Strom wird einem spannungsunabhängigen Elektrizitäts- zähler 2 zugeführt.
Bei einer Änderung der Geschwindig keitsgrosse, beispielsweise beim Fallen der Leistung, wird der Messzähler 1 langsamer laufen. Die von dem Messzähler 1 beeinflusste Steuervorrichtung 11 wird dann den Hilfs- motor 23 so steuern, dass die auf das Sonnenrad 9 des Differentialgetriebes 8 übertragene Geschwindigkeit hinter der vom Kompensationszähler 2 herrührenden Geschwindigkeit des Sonnenrades 13 zurückbleibt, so dass die vorher stillgestandene Planetenradachse 17 nunmehr in einer Richtung gedreht wird, die der Drehrichtung des Kompensationszählers 2 entspricht.
Nimmt man an, dass die Ferrarisscheibe des Kompensationszählers 2 sich in der eingezeichneten Pfeilrichtung dreht, dann wird der Drehkontakt 18 des Potentiometers 4 nach links verstellt und der Impulsgeber 25 in Tätigkeit treten. Diese Verstellung des Drehkontaktes 18 des Potentiometers 4 nach links bewirkt dann, dass der Kompensations- zähler 2 weniger Strom erhält und demzufolge etwas langsamer läuft.
Da sich nunmehr der Impulsgeber 25 in Tätigkeit befindet, werden nach der Empfängerstelle Wechselstromimpulse von der Frequenz 50 übertragen. Diese Impulse werden daher das auf den 50periodigen Wech- selstrom abgestimmte Impulsrelais 41 zum Ansprechen bringen. Jeder Impuls bewirkt dann eine kurzzeitige Freigabe des Steigrades 31 des Hemmwerkes 33, so dass der Hilfs- motor 23l über die Steuervorrichtung 111 das Steigrad 31 um einen Zahn und auch das Sonnenrad 9l des Differentialgetriebes 81 um einen entsprechenden Betrag weiterschaltet.
Dieser Bewegungsbetrag wird dann auf die Planetenradachse 171 übertragen, wodurch wiederum der Zeiger44 sowie der Drehkon- takt 181 des Potentiometers 41 in entsprechender Weise nach links verstellt wird. Der Zeiger zeigt dann die vom Messzähler 1 der Geberstelle I gemessene Messgrösse an, wäh- rend der Zähler 2l der Empfängerstelle II durch den nunmehr von dem Potentiometer 4, eingestellten niedrigeren Strom langsamer läuft und somit ebenfalls den ferntibertrage- nen MeBwert in einem Zählwerk integriert.
Die Verstellung des Zeigers 44 und der Drehkontakte 4,41 der Potentiometer 18, 18, der Geber-und Empfängerstelle erfolgt so lange, bis die Geschwindigkeit des Kompen- sationszählers 2 des Geberkompensationssystems gleich der des Messzählers 1 ist. Die beiden Sonnenräder 9, 13 des Differentialgetriebes 8 der Geberdifferentialeinrichtung erhalten dann nämlich die gleiche Geschwindigkeit, so dass die Planetenradachse 17 wieder zum Stillstand kommt.
Kurz nach dem letzten Impuls erfolgt auch die Über tragung der vom Hemmwerk 33 gesteuerten Bewegung auf den Zeiger 44 und den Drehkontakt 18l des Potentiometers 4,. In der Empfangsstelle wird damit sowohl eine Anzeize als auch eine Integmtion des fern übertragenen Messwertes erreicht.
Die Verzögerung der Anzaben der Emp fänaerinstrumente ist sehr klein, und zwar beträgt sie nur Bruchteile einer Sekunde.
Zweekmässigerweise arbeitet die Impulserzeugervorrichtung 5 derart, dass bei Ande rung der 'reschwindigkeitsgroBe von 1 % ein Impuls gegeben wird, so dass bei 100% iger Belastung 100 Impulse zur Aussendung kommen. Eine derartige Impulshäufigkeit genügt im vorliegenden Fall vollkommen für eine hinreichend genaue Fernmessung.
In ähnlicher Weise verläuft der Vorgang bei steigender, vom MeBzähler 1 der Geberstelle gemessener Leistung. In diesem Falle e wird dann das vom MeBzähler 1 angetriebene Sonnenrad 9 des Differentialgetriebes 8 schneller laufen als das vom Kompensations- zähler 2 gesteuerte tSonnenrad 13. Der Drehkontakt 18 des Geberpotentiometers 4 wird daher jetzt in entgegengesetzter Richtung als vorher verstellt werden und weiterhin der Impulsgeber 26 die Erzeugung und Aussendung von Weohselstromimpulsen der Frequenz 150 bewirken.
In der Empfangsstelle II wird deshalb jetzt das auf die Frequenz von 150 # abgestimmte Frequenzrelais 42 erregt und damit der Zeiger 44, sowie der Drehkontakt 181 des Empfängerpotentio- meters 41 in der umgekehrten Richtung als vorher, also nach rechts, verstellt. Der höhere MeBwert wird dann von dem Zeiger 44 angezeigt und von dem elektrizitätszähler 21 integriert.
Damit das Messergebnis durch eventuell auftretende Störimpulse nicht gefälscht wird, kann zweckmässigerweise der Messzähler 1 von einem Schalter, der von einer Schaltuhr gesteuert wird, vorübergehend ausgeschaltet werden. Der dann nur allein laufende Kom- pensationszähler 2 bringt in diesem Falle den Drehkontakt des Potentiometers 4 in die Nullstellung. In gleicher Weise erfolgt natair- lich auch eine Rückstellung des Drehkontaktes des Potentiometers 41 auf Null in der Empfängerstelle. Nach der Korrektion gelangt die ganze Anlage zum Stillstand. Beim Einschalten des MeBzählers 1 erfolgt wieder die Fernmessung der zu übertragenden Mess- grolle in normaler Weise.
Diese Korrektion der Anlage kann je nach den vorliegenden Umständen einmal oder auch mehrere Ma, le am Tage vorgenommenen werden.
Selbstverständlich kann an Stelle einer elektrischen Leistung auch jede andere elek trische Grösse fernübertragen werden. So ist es beispielsweise auch möglich, die Schein- leistung eines elektrischen Verbrauchernetzes zu übertragen. Hierbei geht man dann zweck- mässigerweise so vor, dass sowohl die der Wirk-als auch die der Blindkomponente entsprechenden Impulse getrennt mit Hilfe je eines Geberkompensationssystems von der Geberstelle nach der Empfängerstelle übertragen werden und in der Empfängerstelle je eine Differentialeinrichtung betätigen, deren Planetenradachsen auf Potentiometer einwirken.
Die von diesen Potentiometern eingestellten Strume werden dann spannungsunab hängigen Zählern zugeführt, die eine die geometrische Summe der Wirk-und Blindkomponente bildende, mit einem Zählwerk verbundene Getriebeanordnung antreiben, für die beispielsweise die bekannten Differentialgetriebeanordnungen mit verschiedenenÜber- setzungsverhältnissen und Uberholungsgetrie- ben verwendet werden können. In der Empfängerstelle kann man dann sowohl den Wirk-und Blind-als auch den Scheinverbrauch registrieren.
Man kann natürlich auch die Scheinverbrauehe mehrerer entfernt gelegenen MeBstel- len nach einer Empfangsstelle übertragen und dort summieren. Die der Wirkkomponente jeder Geberstelle entsprechenden Impulse wirken dann auf Sonnenräder einer sich aus mehreren Differentialgetrieben zusammensetzenden Summendifferentialanordnung und in gleicher Weise auch die der Blindkomponente jeder Geberstelle entsprechenden Impulse auf eine weitere Summendifferential- anordnung ein. Zur Bildung des Summenscheinverbrauches wirken dann, wie bei der Einzelmessung die beiden Summendifferen tialgetriebeanordnungen auf die nachfolgenden Messeinrichtungen ein.
Die neue Fernmessanlage eignet sich natürlich auch ebenso gut zur Summierung anderer Betriebsgrössen. Es ist selbstverständlich, dass sie die Fernübertragung aller Arten von Messgrössen ermöglicht. Kann dabei die Messgrösse nicht unmittelbar auf das rotie rende Messgerät zur Einwirkung gebracht werden, dann ist es notwendig, sie in irgend- einer geeigneten Weise umzuformen. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrnngs- form der neuen FernmeBanlage können natür- lich die in dieser verwendeten Geräte und Elemente auch durch andere gleichartig wirkende Apparate ersetzt werden.
So kann an Stelle des Potentiometers auch ein anderes die Zustandsänderung eines Stromkreises bewirkendes Element, beispielsweise ein In duktionsregler, treten.