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Markierrelais zur überwachung und Registrierung von elektrischen Größen
Die betriebsmäßige Überwachung der verschiedenen Meßgrößen, z. B. Spannung, Strom,
Leistung, Temperatur, Durchflußmenge oder Drehzahl, erfolgt üblicherweise mit anzeigenden
oder registrierenden Geräten. Der hierfür erforderliche Aufwand ist recht groß,
wenn eine Vielzahl von gleichartigen Größen zu überwachen ist, wie dies z. B. bei
der überwachung von Großgleichrichtern oder Lichtbogenöfen der Fall ist. Dabei handelt
es sich oft um mehr als ein Dutzend Geräteeinheiten, bei denen die Brennspannung
des Lichtbogens oder die Leistung kontrolliert werden soll.
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Sehr häufig nehmen die zu registrierenden Größen normalerweise einen
bestimmten Sollwert ein, wobei die Betriebskontrolle erst dann kritisch wird, wenn
eine Über- oder Unterschreitung eines bestimmten Sollwertes eintritt. Benutzt man
für jede zu überwachende Größe dabei einen normalen Schreiber, so ist der Aufwand
im Verhältnis zu dem erwünschten Effekt (Registrierung der Sollwertüberschreitung)
doch recht groß.
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Im Prinzip würde daher in vielen Fällen eine Meß-oder Registriereinrichtung
genügen, die z. B. lediglich beim überschreiten eines bestimmten Wertes anspricht
und den Zeitpunkt und die Dauer der unzulässigen Sollwertüberschreitung registriert.
Für diese Aufgabe könnte man beispielsweise den sogenannten Zeitmarkenschreiber,
auch kurz »Zeitschreiber« genannt, verwenden, der eine Vielzahl von Markierwerken
enthält.
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Es gibt heute bereits Zeitschreiber, bei denen auf einem normalen
Registrierstreifen die Anzeige von 20 bis 40 Markierwerken aufgezeichnet wird. Diese
Zeitschreiber zeigen beispielsweise in Gleichrichteranlagen, Lichtbogenofenanlagen
und Schweißmaschinenanlagen an, wie lange die einzelnen Geräte in Betrieb sind.
Die Markierrelais sprechen dabei an, solange überhaupt eine Spannung vorliegt, und
fallen beim Ausschalten der betreffenden Maschine ab.
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Will man einen solchen Zeitschreiber zur Registrierung der Sollwertüberschreitung
verwenden, so ergibt sich die Schwierigkeit, daß .die normalen Markierrelais, die
wie ein Klappanker- oder auch Drehankerrelais aufgebaut sind, ein sehr schlechtes
Halteverhältnis haben. Während der Ansprechwert dieser Relais mit ziemlich großer
Genauigkeit definiert ist, treten beim Abfall, d. h. beim Spannungsrückgang, so
hohe Streuungen auf, daß eine eigentliche Messung mit diesen Relais nicht möglich
ist. Man kann zwar das Halteverhältnis durch besondere Kunstschaltungen, beispielsweise
durch Vorschaltung von gesättigten Drosseln oder Kaltleiterwiderständen, verbessern,
jedoch wird hierdurch der Aufwand wesentlich erhöht, wenn das Halteverhältnis möglichst
nahe bei dem Wert 1 liegen soll.
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Die Erfindung betrifft Markierrelais zur Überwachung und Registrierung
von elektrischen Größen, die im ungestörten Betrieb einen gewissen Sollwert einnehmen.
Erfindungsgemäß sind die zu überwachenden elektrischen Größen, insbesondere Spannungen,
den Spulen der Markierrelais über periodisch unterbrochene Kontakte zugeführt.
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Bei einem Spannungsmesser zur Steuerung selbsttätiger Gleichstromregler
ist es zwar bekannt, auftretende Hysteresefehler im Magnetkern durch eine mit Wechselstrom
gespeiste Hilfswicklung oder durch überlagerung eines Wechselstromes über den Gleichstrom
zu beseitigen. Jedoch ist die Aufgabenstellung und ihre Lösung bei diesem Spannungsregler
sehr weit entfernt von der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe. Insbesondere
ist die überlagerung einer Wechselspannung über einen Gleichstrom nicht mit der
periodischen Unterbrechung einer Meßspannung zwecks Eliminierung des ungünstigen
Halteverhältnisses der Markierrelais gleichzusetzen.
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Die Vorteile der Erfindung sind darin zu sehen, daß das an sich schlechte
Halteverhältnis der Markierrelais durch die periodische Unterbrechung ohne großen
Aufwand auf den optimalen Wert 1 gebracht wird und daß zugleich die Erkennbarkeit
der Markierungen auf dem Registrierstreifen verbessert wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Einrichtung ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt. F i g. 1 zeigt die Schaltung dreier Markierrelais
mit der Unterbrechereinrichtung; in
F i g. 2 ist der Ausschnitt
eines mit einer Einrichtung nach F i g. 1 gewonnenen Registrierstreifens dargestellt.
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In F i g. 1 sind mit I, II, III drei Leitungspaare dargestellt, die
die zu überwachende Spannung führen. Diese Leitungspaare können beispielsweise an
die Elektroden von Lichtbogenöfen zur überwachung der Brennspannung oder an Tachodynamos
zur überwachung von Drehzahlen angeschlossen sein. Die Leitungspaare sind über die
Kontakte K1, K2, K3 mit den Erregerspulen der Markierrelais R1, R2, R3 verbunden.
Die Kontakte K1, K2, K3 werden gemeinsam durch eine Nockenscheibe N mit Stößel
S und Rückholfeder F betätigt. Die Nockenscheibe ist so ausgebildet, daß
die Kontakte pro Umdrehung kurzzeitig geöffnet werden. Die Nockenscheibe wird über
einen Synchronmotor SM und ein Untersetzungsgetriebe G in Drehbewegung gehalten.
Die Registrierrelais liegen also normalerweise an den zu überwachenden Größen und
sprechen an, sobald die eine oder andere Größe den Sollwert überschreitet. Sobald
nun der Kontakt durch die Nockenscheibe kurzzeitig geöffnet wird, fallen die angezogenen
Markierrelais ab, falls der Meßwert in der Zwischenzeit auf seine normale Höhe zurückgegangen
ist. Liegt weiterhin eine überschreitung des Sollwertes vor, so sprechen die betreffenden
Relais von neuem an. Durch die periodische Abschaltung der Relaisspulen arbeiten
die Einrichtungen so, als ob die Relais das ideale Halteverhältnis 1 hätten. Man
kann also für die beschriebene Einrichtung jedes beliebige Markierrelais mit schlechtem
Halteverhältnis benutzen, weil durch die Unterbrecherschaltung der sehr stark schwankende
Abfallwert umgangen wird.
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Der in F i g. 2 dargestellte Registrierstreifen weist drei Registrierungen
auf, die von den einzelnen Markierrelais herrühren. Im ungestörten Betrieb zeichnen
die Markierrelais gerade Linien auf, die zur Vorschubrichtung des Registrierstreifens
parallel laufen. Beim Ansprechen der Markierrelais werden von dieser geraden Linie
abweichende Querstriche registriert, aus deren Anzahl man auf die Dauer der Störung
schließen kann, weil ja die Häufigkeit der Unterbrechung bekannt ist. Noch einfacher
ist es, die Länge jeder Strichgruppe auszumessen. Damit erhält man auf dem Registrierstreifen
gleichzeitig einen einfachen Zeitmaßstab für die Störungsdauer. Da auf den Streifen
meist auch die Uhrzeit vermerkt ist, kann man also den Zeitpunkt und die Zeitdauer
der Sollwertüberschreitung leicht feststellen. Darin liegt ein weiterer Vorteil
der beschriebenen Einrichtung.
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Benutzt man dagegen ein dauernd am Meßwert liegendes Markierrelais,
so kann es bei länger anhaltenden Störungen vorkommen, daß man auf den ersten Blick
die Störung überhaupt nicht erkennt, weil die ganze sichtbare Registrierstreifenlänge
mit einer geraden Linie versehen ist, die gegenüber der im normalen Zustand aufgezeichneten
Linie nur um einige Millimeter verschoben ist. Derartige Irrtümer können hier nicht
auftreten.
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Bei der überwachung einer Reihe von Spannungsquellen, die voneinander
völlig galvanisch getrennt sind oder mit ihrem einen Pol an eine gemeinsame Masse-
oder Erdleitung geführt sind, kann man die Rückleitungen der Markierrelais miteinander
verbinden und mit einem einzigen Unterbrecherkontakt beliebig viele Relais schalten.
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Die Unterbrecherschaltung kann auch unter Verwendung eines abfallverzögerten
Relais aufgebaut sein, das in periodischen Zeitabständen den Stromkreis kurzzeitig
öffnet. Ferner können auch elektronische Schaltglieder als Unterbrecher benutzt
werden.