DE230616C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

·- JYS 230616 — KLASSE.74c. GRUPPE - JYS 230616 - CLASS.74c. GROUP

dienenden Phasenregler.serving phase regulator.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 6. April 1909 ab.Patented in the German Empire on April 6, 1909.

Die Benutzung phasenverschobener Wechselströme zur Fernanzeige von Lagenänderungen eines Geberapparates ist an sich nicht neu, jedoch beruht der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende Wechselstromfernzeiger auf wesentlich anderer Grundlage wie die schon bekannten Einrichtungen und zeichnet sich durch große Genauigkeit bei geringem Stromverbrauch aus. Die Wirkungsweise derThe use of phase-shifted alternating currents to remotely display changes in position a donor apparatus is in itself not new, but the subject is more present Invention forming alternating current remote pointer on a substantially different basis than the already known facilities and is characterized by great accuracy with little Power consumption off. How the

ίο bekannten Wechselstromfernzeiger ist entweder darauf zurückzuführen, daß in dem verstellbaren Teil des Gebers sowohl wie des Empfängers Ströme induziert werden, welche gegeneinander geschaltet so lange ein Drehmoment ausüben, bis sie für symmetrische Lage von Geber- und Empfängerzeiger einander entgegengesetzt . gleich werden und sich aufheben, oder darauf, daß auf einen im Empfänger angeordneten, besonders geformten ■ Eisenkörper Drehmomente ausgeübt werden, die von der Lage dieses Körpers abhängen, oder endlich darauf, daß als Empfänger eine . Art Induktionswattmeter, ähnlich wie bei Induktionszählern üblich, Verwendung findet, dessen Kurzschlußanker durch einen gegen seine Spannung phäsenverschobeneri Strom gedreht werden soll und dabei gleichzeitig Widerstände bzw. Kondensatoren einschaltet, welche die durch die Gebereinstellung eingeschalteten in der Wirkung ausgleichen, bis das Drehmoment gleich Null geworden ist. Dem neuen Fernzeiger liegt dagegen keine Unter Umständen zur Vieldeutigkeit Anlaß gebende Nullmethode zugrunde, auch ist seine Anzeige nicht, wie bei verschiedenen der erwähnten Einrichtungen, auf einen wesentlich weniger wie 360⁰ betragenden Meßbereich beschränkt oder erfolgt absatzweise, sondern er liefert eine genaue eindeutige und stetige Fernübertragung der Geberstellung über den ganzen Bereich eines Vollkreises oder ein Vielfaches davon durch eine neue Lösung des Problems der Verwendung phasenverschobener Ströme zur Fernanzeige bzw. durch eine neuartige Kombination eines phasenregelnden Gebers mit einem Phasenzeiger als Empfänger. Bei diesem Geber soll nicht durch Ab- und Zuschalten von Widerständen oder Kapazitäten ein gegen seine Spannung verschobener Strom in der Fernleitung erzeugt oder überhaupt eine stufenweise Regelung vorgenommen werden, sondern es soll eine stetige Änderung der Phase des Fernleitungsstromes gegenüber einem Drehfelde über den ganzen Bereich zwischen 0 und 360⁰ erfolgen. Die besondere Einrichtung des phasenregelnden Gebers kann dabei verschieden sein. Beispielsweise kann man ihn in bekannter Weise als Transformator ausbilden mit ringförmiger, von Mehrphasenstrom gespeister Primärwicklung, die eine ebenfalls ringförmige Sekundärwicklung mit zwei festen diametral gelegenen Stromabnahmestellen, dieίο known alternating current remote pointer is either due to the fact that currents are induced in the adjustable part of both the transmitter and the receiver, which are switched against each other and exert a torque until they are opposite to each other for a symmetrical position of the transmitter and receiver pointer. become equal and cancel each other out, or on the fact that torques are exerted on a specially shaped iron body arranged in the receiver, which torques depend on the position of this body, or finally on the fact that a. Type of induction wattmeter, similar to the usual induction meters, is used, the short-circuit armature of which is to be rotated by a current that is phase-shifted against its voltage and at the same time switches on resistors or capacitors, which compensate for those switched on by the transmitter setting until the torque equals zero is. However, the new remote pointer is not under circumstances giving to ambiguity occasion null method based also is its display does not, as in several of the mentioned facilities, limited to a much less like 360 ⁰ amount end range or occurs intermittently, but it provides an accurate clear and steady Remote transmission of the encoder position over the entire area of a full circle or a multiple thereof through a new solution to the problem of using phase-shifted currents for remote display or through a novel combination of a phase-regulating encoder with a phase indicator as a receiver. With this encoder, a current shifted against its voltage should not be generated in the transmission line by switching resistors or capacitors on and off, nor should a step-by-step regulation be carried out at all, but a constant change in the phase of the transmission line current compared to a rotating field over the entire range between 0 and 360 ⁰ . The special device of the phase-regulating encoder can be different. For example, it can be designed in a known manner as a transformer with a ring-shaped primary winding fed by multi-phase current, which also has a ring-shaped secondary winding with two fixed, diametrically located current collection points

relativ gegen das Primärfeld drehbar ist, induziert. Es kann aber auch, wie gleichfalls bereits bekannt ist, in einem kreisförmigen in sich geschlossenen Leiter von hohem spezifischen Widerstand bestehen, der wieder mit symmetrisch auf seinem Umfang verteilten Punkten an ein Mehrphasennetz angeschlossen ist, während von zwei diametral gegenüberliegenden Punkten der Fernleitungsstrom abgenommen und durch gemeinsame Verlegung dieser Punkte stetig in seiner Phase geregelt wird. Dieser Fernleitungsstrom wird dann einem Empfänger zugeleitet, der jedenfalls nicht als Transformator gebaut sein soll, sondem im Gegenteil so eingerichtet ist, daß er möglichst unbeeinflußt durch Induktionswirkungen eines festen Feldes auf ein bewegliches System nur infolge direkter Wechselwirkung zwischen diesen beiden direkt und unabhängig von allen sonstigen elektrischen Größen lediglich durch die vom Geber geregelte Phase des Fernleitungsstromes in seiner Einstellung bestimmt wird, wie dies in entsprechender .Weise bei Phasenmessern nach Patent 96039 nebst Zusatzpatent 108602 der Fall ist.is rotatable relative to the primary field, induced. But it can also, as well is already known in a circular self-contained conductor of high specificity Resistance exists, which is again connected to a multi-phase network with points symmetrically distributed around its circumference is, while from two diametrically opposite points the long-distance line current is decreased and through joint relocation of these points is constantly regulated in its phase. This trunk line current is then forwarded to a receiver, which in any case should not be built as a transformer, but rather on the contrary, it is set up so that it is as unaffected as possible by induction effects of a fixed field on a moving system only as a result of direct interaction between these two directly and independently of all other electrical quantities only through the phase of the regulated by the encoder Long-distance line current is determined in its setting, as is appropriate .Weise is the case with phase meters according to patent 96039 and additional patent 108602.

Fig. ι zeigt schematisch die grundsätzliche Einrichtung des neuen Fernzeigers und gestattet, dessen Wirkungsweise zu erläutern. Der Geber ist entsprechend dem oben an zweiter Stelle genannten. Ausführungsbeispiel gezeichnet und enthält außer dem Ring r von relativ hohem Widerstand mit den zwei gemeinsam drehbaren Abnahmestellen a, b für den Fernleitungsstrom noch einen Transformator T, dem zwei um 90° in der Phase verschobene Ströme entnommen und symmetrisch auf dem Ring r gelegenen Punkten zugeführt werden. Durch Drehung des Armes h werden die Punkte α und b auf dem Ring r verstellt, und dadurch läßt sich die Phase des gegen seine Spannung nicht merklich verschobenen Fernleitungsstromes in den Grenzen von 0 bis 360⁰ ändern. Der Empfänger zeigt zwei gekreuzte, durch die Spulen f_x und f_% erzeugte, in der Phase gegeneinander verschobene Felder, die von dem Wechselstrom des Hauptnetzes erzeugt werden und ein Drehfeld liefern, dessen Einfluß die mit den vom Geber kommenden Fernleitungen verbundene Drehspule d unterliegt. Bei seiner Konstruktion ist besonders darauf Rücksicht zu nehmen, daß keine oder doch nur eine gegenüber dem Fernleitungsstrom verschwindend kleine Induktion von dem festen auf das bewegliche Feld ausgeübt wird. Die Wirkungsweise dieses Empfängers kann wie folgt erläutert werden:Fig. Ι shows schematically the basic device of the new remote pointer and allows to explain its mode of operation. The encoder is in accordance with the second position mentioned above. Embodiment drawn and contains in addition to the ring r of relatively high resistance with the two jointly rotatable tapping points a, b for the long-distance line current also a transformer T, from which two currents shifted by 90 ° in phase are taken and fed to points located symmetrically on the ring r . The points α and b r adjusted on the ring by rotation of the arm h, and thus the phase can be of up to its voltage does not appreciably shifted transmission stream within the limits from 0 to 360 ⁰ to change. The receiver shows two crossed fields generated by the coils f _x and f _% , shifted in phase from one another, which are generated by the alternating current of the main network and provide a rotating field, the influence of which is subject to the rotating coil d connected to the transmission lines coming from the transmitter. In its construction, particular care must be taken to ensure that no induction, or at least only a negligibly small induction compared to the long-distance line current, is exerted by the fixed field on the moving field. How this receiver works can be explained as follows:

Wird in Fig. 2 mit r der rotierende Drehfeldvektor des Systems bezeichnet, der bei annähernd konstant bleibender Größe während einer Periode den Kreis a, b, c, α durchläuft, während ρ den Feldvektor der einachsigen Drehspule bedeutet, der in einer bestimmten Lage während einer Periode unter Änderung seiner Größe und seines Vorzeichens hin und her schwingt, so wird sich offenbar ρ bzw. die Drehspule, welche das ρ entsprechende Feld erzeugt, so einstellen, daß für den Moment, in welchem ρ seinen positiven oder negativen Maximalwert hat, dieser Vektor mit dem umlaufenden Drehfeldvektor r koinzidiert. If in Fig. 2, r denotes the rotating field vector of the system, which, with an approximately constant size , runs through the circle a, b, c, α during a period, while ρ denotes the field vector of the uniaxial rotating coil, which is in a certain position during a Period oscillates back and forth with a change in its size and sign, then evidently ρ or the moving coil which generates the field corresponding to ρ will adjust itself in such a way that this vector is for the moment in which ρ has its positive or negative maximum value coincides with the rotating field vector r .

Befindet sich also z. B. die Drehspule des Empfängers beim Schließen des Fernleitungsstromes in einer solchen Lage, daß ihr Wechselfeld in der Richtung a, c schwingt, und hat der rotierende Vektor / die Lage 0, b, während gleichzeitig ρ sein Maximum bei ο, α erreicht, so wird ο, α in die Richtung 0, b gedreht, für welche der Zeit nach das positive sowohl wie das negative Maximum von ρ mit r zusammenfällt. Tritt nun aber eine Phasenverschiebung des Fernleitungsstromes ein, so erreicht ρ sein Maximum zu einer anderen Zeit als bisher, und die diesem Moment entsprechende Lage von r ist um den Phasenverschiebungswinkel φ gegen 0, b verdreht, folglich wird sich auch ρ und damit zugleich die Empfängerdrehspule gegen die bisherige Richtung 0, b um den Winkel φ drehen und die neue Gleichgewichtslage einnehmen, für welche wieder Koinzidenz zwischen r und den Maximalwerten von ρ stattfindet. Man übersieht hiernach sofort, daß bei der beschriebenen Empfängerkonstruktion die Einstellung der mit einem Zeiger verbundenen Drehspule lediglich von der Phase des Fernleitungsstromes abhängt und sich bei Änderung dieser Phase theoretisch unabhängig von Strom, Spannung und Frequenz auf einer kreisförmigen Skala ebenfalls um einen entsprechenden Winkel ändert. Da nun die Phase des Fernleitungsstromes eindeutig von der Geberstellung abhängt, so besteht auch zwischen dieser letzteren und der Stellung des Empfängerzeigers eine direkte und eindeutige Beziehung, die ohne weiteres für die Fernübertragung brauchbar ist.So is z. B. the moving coil of the receiver when closing the long-distance line current in such a position that its alternating field oscillates in the direction a, c , and the rotating vector / position 0, b, while at the same time ρ reaches its maximum at ο, α , so ο, α is rotated in the direction 0, b , for which in time the positive as well as the negative maximum of ρ coincides with r . If, however, a phase shift of the long-distance line current occurs, ρ reaches its maximum at a different time than before, and the position of r corresponding to this moment is rotated by the phase shift angle φ towards 0, b , consequently ρ and thus also the receiver moving coil Rotate against the previous direction 0, b by the angle φ and assume the new equilibrium position, for which there is again coincidence between r and the maximum values of ρ . One overlooks immediately afterwards that with the described receiver construction the setting of the moving coil connected to a pointer depends only on the phase of the transmission line current and when this phase is changed, theoretically independent of current, voltage and frequency on a circular scale, it also changes by a corresponding angle. Since the phase of the transmission line current clearly depends on the position of the transmitter, there is also a direct and unambiguous relationship between the position of the transmitter and the position of the receiver, which can easily be used for long-distance transmission.

Von untergeordneter Bedeutung für die Wir-' kungsweise der Fernübertragungseinrichtung gemaß der voliegenden Erfindung ist die Spezialkonstruktion des Gebers und Empfängers, wenn ■nur.der erstere geeignet ist, durch seine Verstellung eine stetige Änderung der Phase des Fernleitungsstromes zu bewirken, und wenn der letztere grundsätzlich so eingerichtet ist, daß unter möglichstem Ausschluß der gegenseitigen Induktion zwischen dem festen und dem beweglichen System durch Einwirkung eines Drehfeldes auf ein einphasiges Wechselfeld vonOf minor importance for the operation of the remote transmission device according to the present invention is the special construction of the transmitter and receiver, if ■ only. The former is suitable due to its adjustment to cause a steady change in the phase of the transmission line current, and if the the latter is basically set up so that with the greatest possible exclusion of the mutual Induction between the fixed and moving system by the action of a Rotating field to a single-phase alternating field of

gleicher Frequenz dieses seiner Phase entsprechend eingestellt wird. Dementsprechend können naturgemäß zum Betriebe des Phasenreglers sowohl wie zur Erzeugung des Drehfeldes im Empfänger auch von vornherein einem Mehrphasennetz entnommene Ströme Verwendung finden, wie dies in Fig. 3 zur Darstellung gebracht ist. Der Geber entspricht hier dem oben angeführten ersten Ausführungsbeispiel und ist als Ringtransformator konstruiert., Sein resultierendes Primärfeld wird durch Dreiphasenstrom erzeugt und ist doppelt vorhanden (P₁ und P₂); ebenso sind zwei ringförmige, mechanisch miteinander gekuppelte, in sich geschlossene Sekundärspulen S₁ und S₂ so vorgesehen, daß von jedem Primärfeld eine Sekundärwicklung induziert wird. Von der Spule S₁ wird der in der Phase regelbare Fernleitungsstrom abgenommen, während an Spule s₂ symmetrisch zu den Ableitungsstellen von S₁ ein dem Fernleitungsstromkreis entsprechender Widerstand angeschlossen ist. Schältung und Wicklung der beiden Primärspulen sind dabei so vorgesehen, daß die auf die Sekundärringe ausgeübten Drehmomente einander entgegengesetzt gleich sind und sich aufheben. Der Geber stellt dann gewissermaßen ein astatisches System dar, bei dessen Einstellung innere elektromagnetische Richtkräfte nicht zu überwinden sind. Der Empfänger hat grundsätzlich die gleiche Wirkungsweise wie in dem Fig. 1 entsprechenden Ausführungsbeispiel, und es wird die zur Erzeugung des Drehfeldes erforderliche Phasenverschiebung zwischen den beiden gekreuzten festen Spulen in an sich bekannter Weise dadurch hergestellt, daß man die eine dieser Spulen mit Hilfe eines sogenannten Nullpunktwiderstandes 0 an die Sternspannung der Phase 1 des Drehstromnetzes anschließt, während die Betriebsspannung für die zweite Spule von den beiden anderen Zweigen des Nullpunktwiderstandes, also zwischen Phase 2 und 3 in solcher Entfernung vom Nullpunkt abgenommen ist, daß diese zweite Spule ein Feld von gleicher Intensität liefert wie die erste. Es wäre natürlich auch möglich, an Stelle dieser Schaltung eine solche zu treffen, bei der in bekannter Weise das feste Drehfeld aus dem Zusammenwirken dreier Spulen, die direkt vom Drehstromnetz gespeist werden, resultiert. Beabsichtigt man zur Verstärkung des Drehmoments auch im Empfänger Eisen zu verwenden, so muß, wie aus den oben gemachten Bemerkungen hervorgeht, dafür gesorgt werden, daß auch in diesem Falle die gegenseitige Induktion zwischen dem festen und. dem beweglichen System klein gegenüber der direkten Wechselwirkung der betreffenden Felder bleibt.same frequency this is set according to its phase. Accordingly, currents drawn from a multiphase network from the outset can naturally also be used for operating the phase regulator both for generating the rotating field in the receiver, as shown in FIG. 3. The transmitter corresponds to the first exemplary embodiment mentioned above and is designed as a ring transformer., Its resulting primary field is generated by a three-phase current and is present twice (P ₁ and P ₂ ); Likewise, two ring-shaped, mechanically coupled, self-contained secondary coils S ₁ and S ₂ are provided in such a way that a secondary winding is induced by each primary field. The long-distance line current, which can be regulated in phase, is taken from the coil S ₁ , while a resistor corresponding to the long-distance line circuit is connected _{to the coil s 2} symmetrically to the discharge points of S _1. The wiring and winding of the two primary coils are provided in such a way that the torques exerted on the secondary rings are opposite to one another and equal and cancel each other out. The transmitter then represents, so to speak, an astatic system, with the setting of which internal electromagnetic directional forces cannot be overcome. The receiver basically has the same mode of operation as in the embodiment corresponding to FIG Zero point resistance 0 connects to the star voltage of phase 1 of the three-phase network, while the operating voltage for the second coil is taken from the other two branches of the zero point resistance, i.e. between phases 2 and 3 at such a distance from the zero point that this second coil has a field of the same intensity delivers like the first. It would of course also be possible to use one instead of this circuit in which the fixed rotating field results in a known manner from the interaction of three coils which are fed directly from the three-phase network. If one intends to use iron to amplify the torque in the receiver as well, then, as can be seen from the remarks made above, it must be ensured that in this case too the mutual induction between the fixed and. the moving system remains small compared to the direct interaction of the fields concerned.

Da es sich bezüglich des Gebers sowohl wie des Empfängers um Relativbewegungen handelt, kann selbstverständlich auch in einem oder beiden Apparaten der bisher als drehbar angenommene Teil fest und der als fest angenommene drehbar angeordnet werden.Since both the transmitter and the receiver are relative movements, can of course also be used in one or both of the apparatuses previously as rotatable assumed part fixed and the assumed fixed can be arranged rotatably.

Die praktische Brauchbarkeit des beschriebenen Fernzeigers wird noch dadurch erhöht, daß die bei allen Ausführungsformen zur Anwendung gebrachte Schaltungsweise es gestattet, an die Fernleitung' eines Gebers mehrere Empfänger, je nach den vorliegenden Verhältnissen, in Reihen- oder Parallelschaltung anzuschließen.The practical usefulness of the remote pointer described is further increased by that the switching method used in all embodiments allows to the long-distance line 'of a donor several recipients, depending on the present Conditions, to be connected in series or in parallel.

Claims

Patent Claims:

1. Remote pointer operated with single or multi-phase alternating current with a phase regulator serving as a transmitter, without the use of contact rows that are only suitable for step-by-step regulation Rotation of a piece of equipment means that the phase of the long-distance line current is continuously regulated enabled in all four quadrants, characterized by a receiver which is arranged so that between a Rotating fields and a relative to it movable, generated by the transmission line current single-phase alternating field of the same frequency is not a practical mutual induction, but a 'direct interaction takes place, as a result of which the with the rotatable Pointers connected to part of the receiver are unaffected by other electrical quantities on a 360 ° comprehensive scale only according to the phase of the long-distance line current regulated by the transmitter and follows all phase changes of this current by rotating it through a corresponding spatial angle.

2. Remote pointer operated with alternating current according to claim 1, characterized in that that the encoder is designed as an astatic double transformer, its one secondary coil supplies the trunk line power, while the other on one of the Receiver coil corresponding resistor is connected, for the purpose of the fixed to the movable part of this encoder to eliminate any torque exerted.

3. With alternating current operated remote pointer according to claim 1 or 2, characterized in that using three-phase current present in a network, the rotating field of the receiver instead of three field coils arranged in the usual way is generated by only two field coils, which are 90 ⁰ against each other

shifted currents in a known manner by direct connection to the star voltage (Phase i) and the opposite main voltage (Phase 2 and 3) taken from a zero point resistor and are thus made equal to one another that those fed by the main voltage Do not connect the lines to the ends of the two branches of the zero point resistor in question, but be connected to two symmetrical points closer to the zero point.

1 sheet of drawings.