DE170818C

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Publication number: DE170818C
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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

In der Patentschrift 167708 ist ein Verfahren beschrieben, um mit Hilfe sogenannter Variationswiderstände, die aus einem Leiter von hohem Temperaturkoeffizienten (z. B. Eisen) gebildet sind, eine gegen die üblichen Meß-, Anzeige- und Regelungseinrichtungen um ein Mehrfaches gesteigerte Empfindlichkeit zu erlangen.In the patent specification 167708 a method is described with the help of so-called Variational resistances resulting from a conductor with a high temperature coefficient (e.g. Iron) are formed, one against the usual measuring, display and control devices to achieve a multiple increase in sensitivity.

Es sind hierbei sowohl die einfachen Nebenschlußschaltungen wie auch die Kombinationen konstanter Widerstände mit derartigen, infolge der wechselnden Erhitzung bei Stromdurchgang starken Veränderungen ihres Widerstandswertes unterworfenen sogenannten Variatoren in einfacher Brückenschaltung oder auch in unsymmetrischer Brückenanordnung oder sonstiger Differentialschaltung beschrieben, und es ist in den Zeichnungen wie auch durch die Rechnung nachgewiesen, in welchem Verhältnis die Empfindlichkeit der Anzeige von Spannungsbezw. Stromänderungen und. weiterhin die Empfindlichkeit von Signal- oder Regelungsvorrichtungen gesteigert wird. It is both the simple shunts and the combinations constant resistances with such, as a result of the alternating heating with the passage of current, strong changes So-called variators subject to their resistance value in a simple bridge circuit or in an asymmetrical bridge arrangement or other differential circuit and it is shown in the drawings as well as by the invoice in what proportion the Sensitivity of the display of voltage or Current changes and. continue the Sensitivity of signal or control devices is increased.

Diesen Anordnungen liegt der Gedanke zugrunde, die Eigenschaft der Variatoren, den sie durchfließenden Strom durch ihre Selbstveränderung innerhalb der Grenzen ihres Reguliergebietes, z. B. innerhalb 20 Volt Spannungsänderung, selbsttätig konstant zu halten, zu einer hochgesteigerten Empfindlichkeit von Relais und dergleichen Vorrichtungen auszunutzen, wobei die Empfindlichkeit im allgemeinen um so größer ist, je kleiner der Eigenwiderstand des Variators gegenüber dem Gesamtwiderstand des Stromkreises ist.These arrangements are based on the idea, the property of the variators, the currents flowing through them by their self-alteration within the confines of their own Regulation area, e.g. B. within 20 volts of voltage change, automatically constant hold, to a highly increased sensitivity of relays and similar devices to exploit, the sensitivity is generally greater, the smaller the Is the intrinsic resistance of the variator to the total resistance of the circuit.

Für die einfache Nebenschlußmethode wie auch für die Brücken- oder sonstige Differentialmethode ergibt sich daraus die Regel, einen möglichst großen, am besten konstanten Widerstand in dem Meßstromkreise dem eigentlichen Variator oder der Kombination solcher mit in der Regel gleich großen Vergleichswiderständen vorzuschalten.For the simple shunt method as well as for the bridge or other differential method This results in the rule, the greatest possible, best constant resistance in the measuring circuit actual variator or a combination of such with usually the same size comparison resistors upstream.

Man ist infolgedessen genötigt, der hohen Empfindlichkeit halber das Reguliergebiet der Variatoren verhältnismäßig klein zu wählen, d. h. man muß einen um ein Vielfaches größeren Vorschaltwiderstand anwenden können.As a result, one is forced to control the area of regulation for the sake of high sensitivity To choose variators relatively small, d. H. you have to be many times bigger Can apply series resistor.

Hierbei würde aber leicht im Falle großer Spannungsschwankungen der Variationswiderstand gefährdet sein können, indem er wegen seines enggewählten Reguliergebiets bei so übergroßen Schwankungen, die . jedoch im Betriebe nicht verhütet werden können, durch Überlastung zerstört werden kann.In this case, however, the variation resistance would be slightly in the event of large voltage fluctuations may be at risk because of its narrowly chosen regulatory area in such a way oversized fluctuations that. but cannot be prevented in the company Overload can be destroyed.

Ein Beispiel wird dies ohne weiteres zeigen, und zwar liegt der Fall am klarsten bei der einfachen Nebenschlußschaltung, wobei ein konstanter großer Vorschaltwiderstand und ein Väriationswiderstand zwischen die Pole hintereinander geschaltet sind und an letzteren ein Relais oder dergl. angeschlossen ist.An example will readily show this, and that is the case most clearly with the simple shunt circuit, with a constant large series resistance and a variation resistor are connected in series between the poles and a relay or the like is connected to the latter.

Denn wenn ζ. B. in einem 440 Volt-Netz ein Variationswiderstand mit einem Reguliergebiet von 3 bis 10 Volt angewendet wird, der beispielsweise bei normaler Spannung 4,4 Volt absorbiert, also hierbei einen mittleren Glühgrad aufweist, so würde allerdings ein an ihn angeschlossenes, also normal mit 4,4 Volt erregtes Relais mit einer außerordentlichen Empfindlichkeit bei Spannungsschwankungen und dergl. ansprechen, denn wenn z. B. die Spannung auch nur um 1 Prozent, d. h. um 4,4 Volt, steigt, so würde, da der Variationswiderstand sich nunmehr erhitzt und sich hierdurch erhöht, der Meßstrom vonBecause if ζ. B. in a 440 volt network a variable resistor with a regulation area 3 to 10 volts is applied, for example at normal voltage 4.4 volts absorbed, i.e. it has an average degree of glow, it would, however a relay connected to it, i.e. normally energized with 4.4 volts, with an extraordinary one Sensitivity to voltage fluctuations and the like. Address, because if z. B. the tension also only by 1 percent, i. H. by 4.4 volts, so would, since the Variation resistance is now heated and thereby increases, the measuring current of

z. B. 0,18 Amp. in dieser Höhe konstant erhalten bleiben und die 4,4 Volt Spannungszunahme fast genau (bei Vernachlässigung des Eigenwiderstandes des parallel geschalteten Relais) an dem kleinen Variationswiderstand auftreten. Derselbe würde also nunmehr 8,8 Volt Spannung aufweisen und das Relais theoretisch mit dieser doppelten Spannung erregt werden.z. B. 0.18 amp. Remain constant at this level and the 4.4 volt voltage increase almost exactly (if neglected the inherent resistance of the relay connected in parallel) at the small variation resistance appear. The same would now have 8.8 volts and the relay theoretically be excited with this double voltage.

Die Empfindlichkeit würde sich somit um 100 Prozent gesteigert haben, während die Spannungsschwankung nur 1 Prozent beträgt. The sensitivity would have increased by 100 percent, while the Voltage fluctuation is only 1 percent.

Unter Berücksichtigung des Eigenwiderstandes des Relais würde allerdings eine entsprechende Verringerung dieser Empfindlichkeit eintreten, die sich nach der FormelTaking into account the inherent resistance of the relay, however, a corresponding Reduction of this sensitivity may occur, which is according to the formula

e = e =

'i'i

berechnet, wobei e die sich ergebende Variatorspannung, E die Gesamtbetriebsspannung, z. B. 440 Volt, W der unverzweigte Vorschaltwiderstand (z. B. etwa 2000 Ohm), i der konstante Meßstrom, z. B. o,i8 Amp., im Variationswiderstand und X der Widerstand des Nebenschlusses, z. B. die Relais- oder dergl. Wickelung, ist.calculated, where e is the resulting variator voltage, E is the total operating voltage, e.g. B. 440 volts, W the unbranched series resistor (z. B. about 2000 ohms), i the constant measuring current, z. B. o, i8 Amp., In the variation resistance and X the resistance of the shunt, z. B. the relay or the like. Winding is.

Wie ersichtlich, würde somit zwar ein sehr kräftiges Arbeiten schon bei minimaler Spannungsschwankung, aber andererseits auch eine große Gefährdung des Variators eintreten, denn bei den im Beispiel erwähnten, schon bei 1 Prozent Schwankung hieran auftretenden 8,8 Volt befindet sich der kleine Variator nahe an der Grenze seiner Belastungsfähigkeit (10 Volt), er würde also bei 2 Prozent Spannungszunahme möglicherweise schon durchbrennen.As can be seen, this would result in very vigorous work even with minimal Voltage fluctuations, but on the other hand also a great risk to the variator, because with the ones mentioned in the example, which already occur with a 1 percent fluctuation 8.8 volts is the small variator close to the limit of its load capacity (10 volts), so it would be at 2 percent Voltage increase may already burn out.

Um nun insbesondere bei derartigen Nebenschlußschaltungen, eventuell auch bei Brücken- oder Differentialschaltungen bei sehr großen Spannungsschwankungen ohne wesentlichen Einfluß auf die Empfindlichkeit einen Schutz gegen Überlastung und Zerstörung des Variationswiderstandes zu erhalten, kann man zweckmäßig die in der Fig. ι dargestellte Erscheinung benutzen, die auf der Hintereinanderschaltung von zwei oder mehreren Variationswiderständen von geringer Verschiedenheit ihrer Belastungsfähigkeit, Wärmekapazität oder sonstigen Verhältnissen beruht.To now especially with such shunt circuits, possibly also with Bridge or differential circuits with very large voltage fluctuations without essential influence on the sensitivity protection against overload and destruction To obtain the variation resistance, one can expediently use the phenomenon shown in FIG on the series connection of two or more variable resistances of little difference in their load capacity, heat capacity or other Circumstances is based.

Schaltet man z. B. einen Variationswiderstand von 0,18 Amp., dessen Reguliergebiet zwischen 3 und 10 Volt liegt (a — b der Spannungskurve), hintereinander mit einem zweiten Variationswiderstand, der bei etwa 0,2 Amp. entsprechend seiner Größe, Länge usw. ein Reguliergebiet von 10 bis 40 Volt hat (b — c der Kurve), so würde bei den normalen Spannungsschwankungen von z. B. +. 3 Volt lediglich der erstere kleinere Widerstand als Puffer wirken und bei der genauen Stromstärke von 0,18 Amp. diese Spannungsschwankung um 3 Volt fast vollkommen aufnehmen und auf einen parallel angeschlossenen Apparat wirken lassen.If you switch z. B. a variation resistance of 0.18 Amp., Whose regulation area is between 3 and 10 volts (a - b of the voltage curve), one behind the other with a second variation resistance, which is about 0.2 Amp. According to its size, length, etc. a regulation area from 10 to 40 volts (b - c of the curve), the normal voltage fluctuations of z. B. +. 3 volts only the former smaller resistor acts as a buffer and with the exact current strength of 0.18 amp. Absorbs this voltage fluctuation around 3 volts almost completely and allows it to act on an apparatus connected in parallel.

Erst wenn die Spannungsschwankung größer ist, die Spannung z. B. um 20 Volt steigt, so wirkt nunmehr der zweite größere Variationswiderstand (b — c), indem er nunmehr, da die Stromstärke etwas steigt (etwa 0,2 Amp.)., ebenfalls in Glut gerät.Only when the voltage fluctuation is greater, the voltage z. If, for example, increases by 20 volts, the second larger variation resistance (b - c) now acts, since the current strength increases somewhat (about 0.2 amp.)., It also turns on fire.

Innerhalb der normalen Reguliergrenzen ist also nur der kleinere, für die Anzeigevorrichtung benutzte Widerstand glühend, während der zweite sich nur wenig erhitzt; bei den gewöhnlich nicht zur Anzeige zu bringenden größeren Unregelmäßigkeiten aber nimmt alsdann der zweite Widerstand durch seine spätere Erhöhung die Schwankung auf und wirkt dann schützend, indem er eine übergroße Stromsteigerung verhütet.Within the normal regulation limits, only the smaller resistor used for the display device is glowing, while the second heats up only a little; usually not for display The second resistance then takes on the larger irregularities that bring about it his later increase on the fluctuation and then has a protective effect by having a excessive increase in current prevented.

In Fig. 2 ist die Hintereinanderschaltung zweier ungleich großer Variationswiderstände und eines wie bekannt möglichst groß gemachten , zweckmäßig konstanten Vorschaltwiderstandes dargestellt, wobei die Anzeigevorrichtung von dem ersten kleinen hochempfindlichen Variator abgezweigt ist.In Fig. 2 is the series connection of two variable resistances of unequal size and an appropriately constant series resistor made as large as possible, as is known shown, the display device from the first small highly sensitive Variator is branched.

Wie Fig. ι zeigt, erhält man die Spannungsbezw. Empfindlichkeitskurve durch graphische Zusammenstellung der beiden Einzelspannungskurven für den kleinen und den etwas größeren Variationswiderstand. As Fig. Ι shows, you get the Spannbezw. Sensitivity curve through graphic Compilation of the two individual voltage curves for the small and the slightly larger variation resistance.

Die Kurve für den Variationswiderstand, z. B. 3 bis IO Volt, ist punktiert, diejenige für den Widerstand 10 bis 40 Volt gestrichelt und die Gesamtkurve, soweit sie benutzt ist, als ausgezogene Linie gekennzeichnet.The curve for the variation resistance, e.g. B. 3 to 10 volts, the one is dotted for the resistance 10 to 40 volts dashed and the total curve, as far as it is used, marked as a solid line.

Der Unterschied bezw. die geringe Abstufung des Regulierstromes der zwei oder mehr hintereinander geschalteten Variatoren wird erreicht entweder durch verschiedene Dicke des Eisendrahtes, der für den erwähntenThe difference respectively. the small gradation of the regulating current of the two or more variators connected in series is achieved either by different ones Thickness of the iron wire used for the mentioned

Strom von ζ. B. Ο,ΐ8 Amp. nur etwa '/₅₀ mm stark ist, oder durch den Lagenunterschied der spiralförmigen Anordnung des Drahtes, oder durch den entsprechenden Unterschied des Wasserstofratmosphärendruckes, in die der Eisenwiderstand zweckmäßig eingeschlossen ist, oder durch Verschiedenheit der äußeren Wärmestrahlung, z. B. durch stärkere Ableitung des einen der beiden Glasgefäße,Current of ζ. B. Ο, ΐ8 Amp. Only about '/ ₅₀ mm thick, or the positional difference of the spiral arrangement of the wire, or by the corresponding difference of Wasserstofratmosphärendruckes, in which the iron resistance is expedient included, or by difference of external heat radiation, . B. by stronger dissipation of one of the two glass vessels,

ίο oder durch sonstige Vorkehrungen, wobei natürlich der Unterschied der Abstufung nur so fein als unbedingt notwendig gewählt wird, um schon bei geringer Überlastung des eigentlichen Meßvariators den Schtitzvariator, der gleichsam wie ein Windkessel in hydraulischen oder pneumatischen Getrieben wirkt, in Funktion treten zu lassen.ίο or by other means, whereby Of course, the difference in gradation was chosen only as finely as absolutely necessary is used to activate the Schtitz variator even if the actual measuring variator is only slightly overloaded. which acts as it were like an air chamber in hydraulic or pneumatic gears to come into operation.

Statt des Unterschiedes der Dimensionierung oder Gestaltung oder Anordnung der untereinander abzustufenden Variatoren kann man auch diese Verschiedenheit durch Parallelschaltung eines Variators zu einem anderen erreichen, z. B. um einen Variationswiderstand für normal ι Amp. Stromstärke und etwa 3 bis 10 Volt Reguliergebiet zu schützen, schaltet man dahinter einen Variationswiderstand, der ebenfalls für ein Amp., aber ein größeres Reguliergebiet von 10 bis 40 Volt bemessen ist, zu dem aber parallel noch ein kleiner für sehr schwachen Strom, z. B. 0,15 Amp. bei 10 bis 40 Volt, bemessener Variationswiderstand geschaltet wird.Instead of the difference in dimensioning or design or arrangement of each other The variators to be graduated can also be used for this difference by connecting them in parallel one variator to another, e.g. B. to a variation resistance for normal ι Amp. Amperage and about To protect the 3 to 10 volt regulation area, a variable resistor is connected behind it, which is also for an amp, but a larger regulation area of 10 to 40 volts is dimensioned, but in parallel with a small one for very weak current, z. B. 0.15 Amp. At 10 to 40 volts, rated variable resistance is switched.

Diese Anordnung ist in Fig. 3 für die einfache Nebenschlußmethode dargestellt.This arrangement is shown in Figure 3 for the simple shunt method.

Man gelangt somit von der einfachen Hintereinanderschaltung zur Gruppenanordnung mit entsprechend fein bemessener Abstufung der Gesamtstromstärke des Kreises. Diese Abstufung hängt ab von der Kurvenform des zu schützenden Widerstandes, derart, daß die höchste, selbst bei großen Schwankungen auftretende Stromstärke nicht die zulässige Belastung des für die Messung bestimmten Variators übersteigen darf.You get from the simple series connection to the group arrangement with correspondingly finely dimensioned graduation of the total current strength of the circuit. This gradation depends on the shape of the curve of the resistance to be protected, in such a way that the highest current strength, even with large fluctuations, is not may exceed the permissible load of the variator intended for the measurement.

In anderer Art bei geringer Steilheit der Spannungskurve, die jedoch nicht wünschenswert ist, würde auch ein konstanter Widerstand in Parallelschaltung zu einem für die großen Spannungsschwankungen bestimmten Schutzvariator zur Abstufung der Stromstärke benutzt werden können, also z. B. ein entsprechender Nickelinwiderstand an Stelle des kleinen Variators in Fig. 3.In a different way if the voltage curve has a low steepness, but this is not desirable is, a constant resistor in parallel with one would also be intended for the large voltage fluctuations Protection variator can be used to graduate the current intensity, so z. B. a Corresponding nickel resistance instead of the small variator in Fig. 3.

Nach diesem Verfahren lassen sich somit hohe Empfindlichkeitsgrade anwenden, ohne daß durch die erforderlichen Schutzvorkehrungen mit Hilfe derartiger abgestufter Variatoren eine wesentliche Verringerung der Empfindlichkeit herbeigeführt wird.According to this method, high degrees of sensitivity can thus be applied without that through the necessary safeguards with the help of such graduated Variators a substantial reduction in sensitivity is brought about.

In ähnlicher Weise wird dieses Verfahren auch für die Einrichtungen zur Spannungsund Isolationskontrolle mittels Variationswiderständen nach meinem Patent 164801 benutzt, wie daselbst erläutert ist (vergl. Anspruch 2), da insbesondere auch bei starken Erdschlüssen Schutzvorkehrungen dieser Art gegen Überlastung der Variatoren erforderlich sind.In a similar way, this procedure is also used for the voltage and voltage equipment Insulation control by means of variation resistors according to my patent 164801 used, as is explained there (see. Claim 2), since especially also with strong Earth faults Protective measures of this kind are required against overloading the variators are.

Claims

Patent Claims:

1. Process for increasing the sensitivity of electrical measuring, display and control devices using electrical variable resistances of high temperature coefficient according to Patent 167708, characterized in that several variable resistances of suitable, mutually different load capacity, heat capacity and Like. Are interconnected so that the relevant display, switching and Regulating devices are only connected to one or a part of them in order to achieve high sensitivity, while the remaining variational resistances to protect the the display causing sensitive variation resistance serve against overload and destruction.

2. The method of claim 1, wherein the gradation of the load capacity respectively Regulating current strength of the various series-connected variation resistors through parallel connection. suitable variable resistances that together produce the desired amperage and group connection is effected with the variation resistors of other sensitivity.

1 sheet of drawings.