Frequenzmittelwert-Kontrolleinrichtung.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kontrolle des Freqnenzmittelwertes, welche Einrichtung sich dadurch auszeichnet, dass mindestens eine Wechselschaltung, deren einer Umsehalter durch ein Normalzeitelement und deren anderer Umschalter durch einen mit der zu überwachenden Frequenz betriebenen Synchronmotor gesteuert wird, sowie ein Syn- ehronmotor vorhanden sind, weleher eine Vor gabeeinrichtung nur dann verstellt, wenn die Umsehalter auf der gleichen Wechselschal- tungsseite liegen.
In der Zeichnung ist ein Ausführullgsbei- spiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kontrolleinrichtung und
Fig. 2 ein dazugehöriges Schaltdiagramm, in welchem die Zahlen links aussen und zu- oberst den Überweisungen in Fig. 1 entsprechen.
In der Fig. 1 bedeuten R und S zwei Netzleiter, die an ein mit der zu ülierwachenden Frequenz betriebenes Wechselstromnetz auge- schlossen sind. Mit 1 ist ein Hilfsmotor bezeichnet, welcher die Aufgabe hat, die Schal teer 2 bis 9 in bestimmter Reihenfolge (siehe Fig. 2) zeitlich genau zu betätigen.
Die Steue- rung dieser Schalter wird dabei durch eine nichtdargestellte Einrichtung mit Hilfe einer Normaluhr 10 bcwerlstcll igt. Letztere kann zweckmässig als Präzisionspendeluhr ausgebildet sein und ausserdem mittels eines durch zwei Uhrkontakte 11 und 12, eine Relaisspule 13 und eine Batterie 14 gebildeten Synchroni siernngsstromkreis mit einer Observatoriumsuhr 15 verbunden sein.
Die Umschaltkontakte der Umsehalter 5 und 6, deren Mittelkontakte am Netzleiter R liegen, sind über Verbindungsdrähte 16, 17, 18 und 19 mit den Umschaltkontakten zweier weiterer Umschalter 20 bzw. 21 verbunden, deren Mittelkontakte je an einen der Aussenkontakte des Umschalters 9 angeschlossen sind, dessen Mittelkontakt über ein Kupplungsrelais 22 zum Netzleiter S geführt ist. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, liegen die Umsehalter 5 und 20 bzw. 6 und 21 normalerweise in Wechselschaltung. Im folgenden werden demnach die Verbindungen 5, 16, 17. 20 und 6, 18, 19, 21 als Weehselsehaltun- gen bezeichnet.
Die Leitung 16 und die Leitung 18 der beiden Wechselschaltungen sind miteinander verbunden und führen über einen Kontakt 23 zu der einen Spule 24 eines Kipprelais K, während die beiden Leitungen 17 und 19 ebenfalls miteinander verbunden sind und über einen Kontakt 25 zu einer zweiten Spule 26 des Kipprelais führen. Die Kontakte 23 und 25 bezwecken die Selbstunterbrechung der jeweils erregten Spulen 24 26. Die beiden andern Enden der Spulen 24, 26 führen zu zwei Umschaltkontakten 27, 28, deren Wlittelkon- takte über den Umschalter 8 wahlweise mit dem Netzleiter S verbunden werden können.
Das Kipprelais besitzt neben 23, 25 einen weiteren Kontakt 29, über den ein Markierrelais 30 erregt werden kann. Letzteres betätigt eine Anzeigefahne 301, und zwar derart, dass bei erregtem Relais 30 ein Minuszeichen sichtbar wird und bei unerregtem Relais ein Pluszeichen.
Über die Schalter 2 bzw. 3 und 31 bzw. 32 können zwei Synchronmotoren 33 bzw. 24 an Spannung gelegt werden, während sie über den Umsehalter 4 vermittels von Nullstellungs- kontakten 35 bzw. 36 nach erfolgter Registrierung wieder in die Ausgangsstellung gebracht werden. Die Schalter 31, 20, 27 bzw. 32, 21, 28 sind miteinander mechanisch gekuppelt und werden durch die Synchronmotoren 33 bzw.
34 gesteuert.
Ein Synehronmotor 37 treibt eine Vorgabeeinrichtung an, die als eine mit einem Stift 38 versehene Vorgabescheibe 39 ausgebildet ist. Der dadurch vorgegebene Wert wird durch eine Nachlaufeinrichtung, bestehend aus einem Motor 40, einem Getriebe 41 und einer mit einem Stift 42 versehenen Nachlaufscheibe 43 jeweils aufgeholt. Der aufgeholte Wert wird über ein Zahnrad 44 auf ein Zählwerk 45 übertragen.
Im untern Teil der Fig. 1 ist ferner noch eine Einrichtung dargestellt, welche die willkürliche Einstellung eines Zeichens mit Hilfe zweier Magnete 46 bzw. 47 gestattet, die über einen Umschalter 48 mit neutraler Mittelstellung wahlweise an die Netzspannung gelegt werden können. Bei unerregten Magneten liegt ein Zeichenträger 49 in Mittelstellung und ein Zeichen N ist sichtbar, während bei Erregung des Magneten 46 das Zeichen T und bei Erregung des Magneten 47 das Zeichen H eingestellt wird. Die beiden Zeichenträger 49 und 301 und das Zählwerk 45 sind nebeneinander angeordnet, und ihre Angaben werden periodisch auf einem nicht gezeigten Registrierstreifen abgedruckt. Nach jedem Druckvorgang wird das Zählwerk selbsttätig wieder in seine Ausgangsstellung zurückgeführt.
In der Fig. 2 ist ein zum Schaltschema der Fig. 1 entsprechendes Sehaltdiagramm dargestellt, in welchem die zuoberst angegebenen Zahlen 33 bzw. 34 die entsprechend bezeichneten Synchronmotoren der Fig. 1 bedeuten und angeben, welcher dieser Synchronmotoren während einer bestimmten Kontrollperiode arbeitet. Links aussen ist jedes Schaltdiagramm mit einer Zahl gekennzeichnet, die dem Bezugszeichen des entsprechenden Kontaktes in der Fig. 1 entspricht.
In den durch die Geraden Zl, Z-, Z3 und Z4 festgelegten Zeitpunkten werden jeweils durch die Steueruhr eingeleitete Schaltungen vorgenommen, und zwar kommen im Zeitpunkt Zt vorbereitende Schaltungen der Kontakte 5, 6, 8 und 9 zur Ausfühnuig, im Zeitpunkt Z wird jeweils der Periodenspeichermotor 37 vermittels des Kontaktes 7 eingeschaltet, der Zeitpunkt Z3 gibt das Ende bzw. den Beginn einer Kontrollperiode an und gleichzeitig den Augenblick der Betätigung des Kontaktes 3 bzw. 2, ferner der Kontakte 4, 5 und 6, und der Zeitpunkt Z4 gibt den Augenblick wieder, in dem der Periodenspeichermotor 37 vermittels des Kontaktes 7 abgestellt wird und der Motor 33 bzw.
34 der Periodensummiereinrichtung vermittels des Kontaktes 4 wieder in die Nullstellung gebracht wird. Ausserdem werden im Zeitpunkt Z4 die Kontakte 2, 8 und 9 in ihre Ausgangslage zurückgeführt. Am obern Ende der Geraden Z4 ist willkürlich eine bestimmte, während der Kontrollperiode eingetretene Fre quenzabweichung angegeben. Die in der Fig. 1 dargestellten Schalterstellungen entsprechen in der Fig. 2 dem durch eine Gerade A-A entsprechenden Zeitpunkt.
Dieser Zeitpunkt ist unmittelbar vor Beendigung einer Kontrollperiode gewählt. Ein ähnlicher Zeitpunkt, aber unmittelbar nach Beginn einer Kontrollperiode, ist mit B-B bezeichnet. In der Fig. 2 können vier Dia grammgrappen untersehieden werden. Die Diagramme 2 bis 9 entsprechen den von der Uhr betätigteii Kontakten, die Diagramme 20, 27, 31, 35 und 33 den frequenzabhängigen Kontakten der einen Gruppe und die Diagramme 21, 28, 32 36 und 34 denjenigen der andern Gruppe, während die Diagramme 22, 24, 26, 23, 25, 29 und 301 über die Allswir- kungen der obigen Schaltftmktionen orientieren.
Um die Lesbarkeit der Fig. 2 zu erhöhen, wurden die Zeiten Z1-Z.,, Z2-Z3 und Z1-Z4 im Verhältnis zu der Registrierperiode T = 15 Minuten etwas vergrössert dargestellt.
Praktisch betragen Z1-Z2 und Z3-Z4 etwa 1,5 Minuten und Z2-Z3 etwa 3,5 Minuten.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist nun die folgende:
Ausgehend von der im Schema der Fig. 1 dargestellten Lage der Schaltelemente, die dem Zeitpunkt A-A gemäss Fig. 2 entspricht, ersieht man, dass während der Kontrollperiode T0 gerade der Synchronmotor 33 an Spannung liegt. Wenn keine Frequenzabweichung vorliegt, wie für diese Kontrollperiode angenommen, so wird dieser Synehronmotor nach Zurücklegung einer der Kontrollperiode entsprechenden Anzahl von Umdrehungen oder, da Umdrehungszahl und Periodenzahl in einem festen Verhältnis zueinander stehen, nach der entsprechenden Zahl von Perioden, z. B.
45 000 Perioden für eine Kontrollperiode von T = 15 Minuten, den Umschalter 20 und damit auch die mit diesem gekuppelten Schalter 27 und 31 umlegen. Beträgt nun die Netz irequenz während der betrachteten Kontrollperiode im Mittel genau 50 Hz, so leuchtet es ein, dass diese Umschaltung gerade in dem Augenblick stattfindet, in welchem auch der Unischalter 5 betätigt wird, das heisst im Zeitpunkt Z3.
Eine Wirkung auf die die Frequenzabweichung anzeigenden Mittel findet also nicht statt. Es ist zu beachten, dass die Anzeigefahne 301 ein Pluszeichen anzeigt. Dies kommt davon, weil die zuletzt registrierte Abweiehung eine positive gewesen ist und die Anzeigefahne in der einmal eingenommenen Lage verbleibt, bis eine Abweichung mit anderem Vorzeichen auftritt. Während der Kontrollperiode 1'l arbeitet der Synchronmotor 34, während der Synchronmotor 33 zu Beginn dieser Periode, durch das Öffnen des Kontaktes 2, spannungs- los wird.
Nach einer gewissen Zeit, entsprechend Z-Z4, die dazu notwendig ist, um eine eventuelle Registrierung der Frequenzabwei chung sicher vorzunehmen, wird der Motor 33 durch den Umsehalter 4 über den Nullstellkontakt 35 in die Ausgangslage zurückgeführt, damit er für die Kontrollperiode T bereit liegt. Die abwechslungsweise Einsehaltung der Synchronmotoren 33 und 34 ist für die vorliegende Einrichtung charakteristisch und ist dadurch bedingt, dass der eine Synehronmotor jeweils während der Summierzeit des andern in die Ausgang. slage zurückgeführt wird.
Während der-Kontrollperiode T1 beträgt die Frequenzabweichung laut Diagramm (Fig. 2) -3 Perioden. Der Synchronmotor 34 wird sich daher langsamer drehen, so dass er am Ende von T1 mit der Zählung der 45 000 Perioden noch nicht fertig geworden ist. Wird jetzt der Umschalter 6 am Ende von T1 nach unten umgeschaltet, so bleibt der Schalter 21 und die mit ihm gekuppelten Sehalter 28 und 32 noch in der in der Fig. 1 dargestellten Lage liegen, und zwar um eine Zeitdauer, die der Frequenzabweichung entspricht.
Während dieser Zeit wird das Kupplungsrelais 22 erregt und kuppelt den bereits lanfenden Svnehron- motor 37 mit der Vorgabescheibe 39, wodurch letztere um einen Betrag verdreht wird, der der Zeitdauer der Frequenzabweichung der vorhandenen mittleren Netzfrequenz gegen iiber der normalen Netzfrequenz direkt verhältnisgleich ist. Das Kipprelais K erhält über 25, 28, 8 Spannung und schliesst den Kontakt 29. des Markierrelais 30, welches die Anzeigefahne 301 anzieht, so dass diese jetzt das Minuszeichen zeigt. Die Entkupplung des Synehronmotors 37 von der Vorgabescheibe 39 erfolgt, sobald der Synehronmotor 34 die festgelegte Anzahl von Perioden gezählt hat (also z. B. 45 000 Perioden).
Erst wiederum nach der Zeitdauer Z3'. % s wird der Synchron- motor 34 durch den Umschalter 4 über den Nullstellkontakt 36 in die Ausgangslage zu- rückgeführt.
In der Kontrollperiode T2 beträgt die Frequenzabweichung laut Diagramm (Fig. 2) +4 Perioden. Die geschilderten Vorgänge wiederholen sieh in sinngemässer Art. und Weise, wobei dieses Mal die Schalter 20, 27 und 31 vor Beendigung der Kontrollperiode T2 betätigt werden, entsprechend dem schnel- ler stattfindenden Zählvorgang durch den Synehronmotor 33. Da der Schalter 9 inzwischen nach oben umgelegt wnrde, erhält das Kuppiungsrelais 22 wiederum Spannung.
Gleichzeitig wird die Kipprelaisspule 24 erregt und bewirkt, dass die Anzeigefahne 301 des Markierrelais 30 abfällt und das Pluszeichen zeigt. Die während der Kontrollperi- ode T registrierte Frequenzabweichung wird daher als positiv markiert. In der Kontrollperiode T3 wurde eine Frequenzabweichung von +6 Perioden angenommen und in der Kontrollperiode Ti eine solche von - 5 Perioden. Die Erfassung dieser Abweichungen erfolgt in der gleichen Weise wie für die Kon- trollperioden T1 und T2.
Zur Kennzeichnung einer absichtlich durch zuführenden Frequenzregulierung, was für Verrechnungszwecke wichtig sein kann, z. B. zwecks Einhaltung der Synehronzeit, dient der Zeichenträger 49, welcher normalerweise in der gezeichneten Stellung liegt, in welcher das Zeichen N erscheint. Eine absichtlich vorzunehmende Frequenzerniedrigung kann durch Erregung des Magneten 46, wodurch das Zei chen T erscheint, und eine Frequenzerhöhung durch Erregung des Magneten 47, wodurch das Zeichen H erscheint, gekennzeichnet werden.
Es ist selbstverständlich, dass das Zählwerk 45 als Druckwerk ausgebildet sein kann.
Ebenso können die Zeichenträger 301 und 49 derart eingerichtet sein, dass sie zusammen mit dem Druckwerk 45 aus einen gemeinsamen Registriersfreifen abgedruckt werden können.
Die durch das Druckwerk 45 angegebenen Frequenzabweichungen können als Perioden beträge in je Hz oder als Zeitbeträge in Sekun- den angegeben werden.