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Schaltungsanordnung zur Fernüb ertragung von Leistungsmeßwerten Bei
der Fernmessung von elektrischen Größen besteht eine wesentliche Schwierigkeit darin,
daß die am häufigsten benutzten elektrischen Größen, wie Strom, Spannung und Leistung,
durch die Übertragung auf den Fernleitungen Veränderungen erfahren und somit das
Meßergebnis verfälschen. Das Bestreben geht daher dahin, eine Größe zu verwenden,
die auf dem Übertragungsweg von ohmschen Widerständen, Induktivitäten und Kapazitäten
völlig unbeeinflußt bleibt. Eine derartige Größe ist die Frequenz. In der Praxis
der Fernübertragung und Fernmessung von Strom, Spannung und Leistung benutzt man
daher im Geber Meßwertumformer, die beispielsweise die zu messende Spannung in eine
zu ihr proportionale Frequenz umwandeln. Diese Frequenz wird dann im Empfänger entweder
direkt angezeigt oder wiederum in eine Spannung umgewandelt.
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Bekannt ist beispielsweise eine Einrichtung zur Übertragung von Leistungen,
die nach dem in Fig. 1 dargestellten Prinzip arbeitet. Der nicht dargestellte Leistungsmesser
in Form eines Ferrarismotors treibt über seine Welle 1 eine Metallscheibe 2 (z.
B. Aluminium) an, die über den Umfang verteilt eine ungerade Anzahl von Zähnen trägt.
Die Anzahl der Umdrehungen des Ferrarismotors pro Zeiteinheit entspricht einer elektrischen
Leistung. Die Zähne 3 passieren die Luftspalte 4 und 5 zweier diametral gegenüberstehender
Eisenkreise 6 und 7 und verändern mit einer von der Größe der Leistung abhängigen
Häufigkeit den magnetischen Widerstand dieser Eisenkreise. Der Eisenkreis 6 trägt
zwei Wicklungen 8 und 9, während der Eisenkreis 7 entsprechend mit zwei gleich ausgebildeten
Wicklungen 10 und 11 versehen ist. Die Wicklungen 8 und 10 sind in Reihe geschaltet
und werden beispielsweise mit einer 100-Hz-Spannung erregt Folglich entsteht in
den Luftspalten der Eisenkreise ein elektrisches Wechselfeld mit der gleichen Frequenz.
Der Wechselfluß im Eisenkreis wird nun zusätzlich beim Durchlauf eines Zahnes verändert,
so daß in den Wicklungen 9 und 11. die ebenfalls hintereinandergeschaltet sind,
eine Schwebungsspannung entsteht, deren Frequenz von der Zählerdrehzahl abhängt,
während die Trägerfrequenz der eingespeisten Frequenz von 100 Hz entspricht. Älan
wählt die Übersetzungsverhältnisse so, daß die Trägerfrequenz ein Vielfaches der
Schwebungsfrequenz beträgt. Beispielsweise kann man bei einer Trägerfrequenz von
100 Hz mit der Schwebungsfrequenz einen Bereich von 0 bis 15 Hz erfassen. Je größer
die zu messende Leistung ist, desto höher ist die Zählerdrehzahl und desto größer
ist die Schwebungsfrequenz. Die Frequenz ist dabei der gemessenen Leistung proportional.
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Ferner ist eine Einrichtung zur Fernübertragung von Meßgrößen bekanntgeworden,
bei der die als Drehzahl vorliegende Meßgröße mit Hilfe einer Tachometermaschine
in eine pulsierende Gleichspannung verwandelt wird, der zusätzlich eine Wechselspannung
überlagert sein kann. Am Ort des Gebers kann diese Spannung direkt gemessen werden,
während für die Fernübertragung ein Empfänger für die Impulse vorgesehen ist.
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Eine andere bekannte Fernmeßvorrichtung weist unter anderem ein Wattmeter,
einen Induktionsregler und ein Galvanometer auf. Obwohl hier eine Kompensationseinrichtung
vorgesehen ist, wird zur Fernübertragung nicht das Impulsfrequenzverfahren benutzt,
sondern es wird eine Spannung übertragen.
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In manchen Fällen der Praxis möchte man aus Gründen der Betriebssicherheit,
zur Verringerung des Fehlereinflusses und zur rascheren Anzeige ohne rotierende
Teile auskommen. Es ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige Schaltungseinrichtung
zu schaffen.
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Auch die zuletzt beschriebenen Fernmeßgeräte erfüllen nicht alle Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fernübertragung
von Leistungsmeßwerten mit einer vom Leistungsmesser beeinflußten, eine Schwingkreisfrequenz
verändernden Induktivität sowie einer, der Schwingkreisfrequenz überlagerten festen
Frequenz.
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Erfindungsgemäß besteht die veränderbare Induktivität aus einem Schwenkspulsystem,
dessen Schwenkspule vom Leistungsmesser verdreht wird und mit der Erregerspule in
Reihe liegt. Dabei wird die der Leistung proportionale Meßfrequenz einerseits auf
die Fernleitung gegeben und andererseits nach Verstärkung, Begrenzung und Gleichrichtung
in einem üblichen Empfänger für Impulsfrequenzmessung in einen Gleichstrom umgewandelt,
der ein Drehspul-
gerät speist, dessen Drehmoment das Drehmoment
des Leistungsmessers kompensiert.
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Die vorgeschlagene Schaltungsanordnung zur Fernübertragung von Leistungsmeßwerten
zeichnet sich vor bekannten Einrichtungen dadurch aus, daß sie unter Vermeidung
rotierender Teile sehr zuverlässig arbeitet, nur eine geringe Anzeigeverzögerung
hat und mit einem relativ kleinen technischen Aufwand auskommt. Wichtig ist auch,
daß einige der Bauelemente handelsüblich sind, so daß sich weitgehend Werkzeugkosten
einsparen lassen.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung. Die Drehspule 1 des nicht dargestellten Leistungsmessers sitzt
auf einer Achse 2, die mit der Drehspule 3 des Drehspulinstrumentes 4 gekoppelt
ist.
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Gleichzeitig wird von dieser Welle eine Schwenkspule 5 verstellt,
die sich in einem Eisenkreis 6 bewegt. Dieser Eisenkreis 6 trägt auf seinem Mittelschenkel
eine Wicklung 7, die in Reihe mit der Schwenkspule 5 liegt und deren gemeinsame
Induktivität zusammen mit einer Kapazität 8 die von dem Röhrensummer 9 abgegebene
Frequenz bestimmt.
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Diese Frequenz wird einer festen Frequenz von z. B.
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100 Hz überlagert, so daß dann als Differenz eine von 0 bis 15 Hz
veränderliche Frequenz entsteht. Die Ausgangsspannung durchläuft einen Tiefpaß 10,
an dessen Ausgang die Meßfrequenz JM zur Verfügung steht, die der im Dynamometer
1 umgesetzten Leistung proportional ist und in dem angeführten Beispiel zwischen
0 und 15 Hz liegen kann. Diese Meßfrequenz wird über die Leitungen 11 zum Empfangsort
gebracht. Gleichzeitig liegt die Spannung UM mit der Meßfrequenz JM am Eingang eines
üblichen Fernmeßempfängers. Dieser Empfänger liefert in seinem Ausgang einen der
Meßfrequenz proportionalen
Gleichstrom J =, der die Drehspule 3 des Drehspulinstrumentes
4 speist. Die Stellung der Meßwerksachse 2 wird bestimmt durch das Drehmoment des
richtkraftlosen Dynamometers und das Drehmoment des ebenfalls richtkraftlosen Drehspulinstrumentes.
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Die Anordnung kommt jeweils dann zur Ruhe, wenn beide Drehmomente
einander gleich sind. Die Meßfrequenz ist also eindeutig von der Größe der gemessenen
Leistung abhängig.