DE246690C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Spannung gesetzt wird.

Es sind Einrichtungen zur Übertragung von Zeiger Stellungen bekannt, bei welchen auf der Empfangsstation eine zweiteilige Umschaltscheibe mit Schleifkontakten angeordnet ist, die mittels Leitungen mit einer gleichen Anzahl Kontakte des Gebers verbunden sind. Je nach der Stellung des Geberhebels, wird dann dem Anker oder der Erregerwicklung des Antriebsmotors des Empfängers Strom in der einen oder

ίο anderen Richtung zugeführt und der Motor in Bewegung gesetzt, bis durch seine Drehung die der Geberstellung entsprechende Stellung des Empfängers hergestellt worden ist. Handelt es sich um die Übertragung sehr vieler Stellungen, so ist diese Einrichtung praktisch nicht mehr brauchbar, da man z. B. zur Übertragung von hundert Stellungen hundert Leitungen und hundert Bürsten nötig hätte.

Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, bei welchen der Strom in der Ausgleichsleitung einer Wheatstoneschen Brücke zur Übertragung von Stellungen benutzt wird. Hierbei bilden unterteilte, mit einer Reihe fester Kontakte verbundene Widerstände auf Geber und Empfänger die beiden Zweige der Wheatstoneschen Brücke, und der Ausgleichsstrom, der bei abweichender Stellung der beiden auf den festen Kontaktreihen schleifenden Brückenkontakte eintritt, wird zur Einleitung der Bewegung des Motors benutzt, indem er unmittelbar oder unter Vermittlung eines Relais den Motor selbst oder bei Leonardschaltung die Leonardmaschine für den einen oder anderen Drehsinn erregt.

Wenn der Brückenkontakt des Empfängers die dem Brückenkontakt des Gebers entsprechende Stellung erreicht hat, verschwindet der Ausgleichsstrom, wieder. Diese Einrichtung benötigt zur Übertragung theoretisch beliebig vieler Stellungen außer den Zuleitungsdrähten nur einen Draht, jedoch haften ihr für die Praxis noch bedeutende Mängel an, die ihre allgemeine Anwendung verhindern. Wie schon erwähnt, können theoretisch beliebig viele Stellungen übertragen werden, da sich ja die Brückenwiderstände beliebig unterteilen lassen. Aber mit der Unterteilung nimmt proportional der Ausgleichsstrom ab. Diese Eigenschaft begrenzt einerseits die Anzahl der übertragbaren Stellungen, andererseits verhindert sie bei Verwendung der Leonardschaltung die Genauigkeit der Ein-Stellung und ruft hierbei die Anlage gefährdende Dauerströme hervor. Für eine solche Anlage der letzteren Art, die beispielsweise zur Steuerung eines Schiffsruders dienen mag, ergeben sich folgende Verhältnisse:

Zur Überwindung der Ohmschen Verluste im Gesamtstromkreis, also im Dynamoanker, im Motoranker und in den Leitungen, ist eine Erregungund dementsprechend ein Ausgleichsstrom erforderlich, der proportional dem zur Überwindung des entgegenstehenden Drehmomentes nötigen Betriebsstrome ist und der bei normaler Belastung 4 bis 5 v. H. des maximalen ■ Ausgleichsstromes erreichen wird. Nun wird sich bei hundert zu übertragenden einzelnen Stellungen der Ausgleichsstrom von Stellung

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zu Stellung nur um ι v. H. ändern. Da der Empfänger an der Stelle zur Ruhe kommen wird, an welcher die Differenz der Stellungen gerade noch den zur Überwindung der Ohmsehen Widerstände erforderlichen Ausgleichsstrom hervorruft, so wird z. B., wenn das zu überwindende Moment den Normalstrom benötigt, der Empfänger nicht bis zur richtigen Stellung gelangen, sondern vier bis fünf Stel-.

ίο lungen vorher unter Strom stehen bleiben. Dadurch, daß dieser Strom bei stillstehendem Motor nicht verschwindet, werden die Verbindungen zwischen Anker und Kollektor außerordentlich gefährdet, ganz abgesehen von den durch die ungenaue, vom Drehmoment abhängige Einstellung hervorgerufenen Unzuträglichkeiten. Es ändert sich ferner infolge der Proportionalität zwischen Ausgleichsstrom und Abweichungswinkel auch die Einstellungsgeschwindigkeit proportional mit diesem Winkel. Infolgedessen kann der Antriebsmotor die Höchstgeschwindigkeit nur bei der vollen Abweichung entwickeln, und die Umlaufszahl nimmt gleichmäßig bis auf Null ab.

Hierdurch wird die mittlere Geschwindigkeit und somit die Leistung des Motors der Anlaßdynamo selbst bei der größten Abweichung auf die Hälfte herabgesetzt, und es sind Maschinen von der doppelten Größe erforderlich gegenüber einer Anordnung, bei welcher die volle Geschwindigkeit schon bei geringerer Winkelabweichung auftritt.

Die Erfindung beseitigt die geschilderten Schwierigkeiten, verbessert die Ausnutzung der Maschinen und ermöglicht größere Genauigkeit und Anzahl der zu übertragenden Stellungen. Erreicht wird dies dadurch, daß erfindungsgemäß bei der im Anfang erwähnten Einrichtung auf dem Geber und Empfänger Widerstände angeordnet werden, die bei entsprechender Wahl zwischen den Hauptbürsten Zwischenstellungen ergeben, bei welchen die die Bewegung nach verschiedenen Richtungen einleitenden Ströme entgegengesetzt gleiche Werte annehmen. Dadurch, daß man jetzt mit verhältnismäßig wenig Zwischenstufen auskommt, wird die Differenz dieser Ströme auch bei Abweichung um nur eine Stellung genügend groß, um den Empfänger sicher in die richtige Stellung und damit die Differenz wieder zum Verschwinden zu bringen. Es wird ferner die Geschwindigkeit nur bei Annäherung des Empfängers an die richtige Stellung vermindert, sonst aber bei größeren Abweichungen immer voll entwickelt.

Die Erfindung soll an Hand der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erläutert werden. > Die Vorrichtung besteht aus dem Geber g und dem Empfänger e. Der Geber g kann von Hand oder sonstwie bewegt werden, während der Empfänger emit der Vorrichtung (Steuerruder usw.) gekuppelt ist, welche durch den Motor angetrieben wird. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist für den Betrieb das Leonardsystem gewählt. Die den Motor m speisende Anlaßmaschine α kann in beliebiger Weise, z. B. durch eine Dampfmaschine oder einen Elektromotor angetrieben werden und ist mit zwei Feldwicklungen f und f versehen, welche je nach ihrer Erregung die Rechts- oder Linksdrehung des Motors bewirken. Der Empfänger e besteht in der Hauptsache aus zwei isolierten Kontaktschienen s und s', die sich je nach der Drehrichtung des Motors nach rechts oder links drehen. Auf ihrem Umfang schleifen entsprechend den Hauptstellungen eine Anzahl feststehender Bürsten I' bis VII', und außerdem stehen sie über zwei weitere Bürsten b und V mit den Feldwicklungen f und f der Anlaßdynamo in Verbindung. An der oberen mittleren Trennungsstelle schließen sich an die Schiene s die kurzen Kontakte i', 2', 3', an die Schiene s' die Kontakte 3", 4', 5' an, die durch einzelne Abteilungen gleicher Größenordnung der Widerstände / bzw. w' miteinander verbunden sind. Die Schleifkontakte 3' und 3" sind etwas länger und nehmen einschließlich der Unterbrechungsstelle eine ganze Bürstenteilung ein. ,

Der Geber g besitzt einen Kontakthebel h, der an einer Anzahl Bürsten I bis VII vorbeibewegt werden kann, die mit den ihnen entsprechenden Bürsten F bis VII' des Empfängers durch Leitungen verbunden sind. Der Arm h trägt in der Mitte ein Kontaktsegment 3 von der Länge einer Bürstenteilung und seitlich anschließend eine Reihe von Kontakten 1, 2 bzw. 4, 5, die durch die Abteilungen der Widerstände r und !»verbunden sind. Diese Widerstandsabteilungen sind von derselben Größe wie diejenigen des Empfängers. Der Strom wird durch einen Zuleitungsdraht der mittleren Schiene 3 des Armes h zugeführt. Zur Unterscheidung sollen diejenigen Stellungen des Gebers, bei welchen die Mitte der Schiene 3 eine der Bürsten berührt, als Hauptstellungen, alle anderen als Zwischenstellungen bezeichnet werden, wenn dies auch insofern nicht richtig ist, als bei Übertragungen von Stellungen jede Stellung der anderen gleichwertig ist.

In der gezeichneten Lage geht der Stromweg vom Pluspol nach dem Hebel h, Schiene 3, Bürste IV, von hier über eine Leitung nach Bürste IV des Empfängers e und ist hier unterbrochen, da diese Bürste auf der Trennungsstelle zwischen den Kontakten 3' und 3" steht. Bewegt man jetzt den Hebel h so weit nach links, daß die Schiene 3 voll auf Bürste III zu stehen kommt, so gelangt der Strom über diese nach der Bürste III' des Empfängers e, von hier über Schiene s und Bürste b nach der Erregerwicklung f der Anlaßmaschine und bewirkt, '

so eine Linksdrehung des Empfängers, bis die Bürste III' an die Unterbrechungsstelle zwischen 3' und 3" zu stehen kommt. Dies wäre der Vorgang für die Herstellung von Haupt-Stellungen.

Mit Hilfe der Widerstände des Gebers und Empfängers, können jedoch noch so viel Zwischenstellungen erreicht werden, als Widerstandsstufen auf dem Geber oder Empfänger angeordnet sind. ■ Zur Erläuterung nehmen wir an, jede Widerstandsstufe betrage 100 Ohm und es werde der Geberhebel in der Pfeilrichtung bewegt, so daß die Bürste III auf den Kontakt ι zu stehen kommt. Der Stromweg teilt sich bei Schiene 3, und es fließt ein Strom über die Schiene 3, über die Stufen von 2 X 100 Ohm des Widerstandes r nach Kontakt 1, Bürste III, Bürste III', Schiene s, Bürste b nach Felderregung f, und dieser Strom leitet eine Linksbewegung des Empfängers ein. Das Kontaktschienensystem mit seinen Widerständen bewegt sich gleichfalls nach links, bis die Bürste III' auf Kontakt 1' zu stehen kommt, während Bürste IV auf den Kontakt 3" aufläuft. Durch diese Bewegung wird die erste Stufe des Widerstandes /, also weitere 100 Ohm in den Stromkreis des Feldes f geschaltet, die Ohmzahl steigt demnach auf 300. Gleichzeitig ist ein neuer Stromkreis gebildet worden von der Schiene 3 des Gebers nach Bürste IV, Bürste IV, Kontakt 3" und dem gesamten Widerstand w' von 300 Ohm nach Kontaktschiene s' und über Bürste V nach dem Felde f der Anlaßmaschine. Beide Felder liegen jetzt an der Erregerspannung unter Vorschaltung von je 300 Ohm. Die beiden Wicklungen sind also schwach, aber entgegengesetzt gleich erregt, ihre Wirkungen heben sich auf und der Empfänger bleibt in der dem Geber entsprechenden Zwischenlage stehen.

Stellt man den Geberhebel in eine weitere Zwischenlage z. B. so, daß Bürste III und Bürste IV gleichzeitig die Schiene 3 berühren, dann tritt der Gleichgewichtszustand in der Empfängereinrichtung ein, wenn die Bürste III' den Anfang des Kontaktes 3' und die Bürste IV das Ende des Kontaktes .3" berührt. Man sieht also, daß man eine Reihe von der Anzahl der Widerstandsstufen abhängige Zwischenstellungen erhält. An diesem Verhalten ändert sich auch nichts, wenn man die beiden Kontaktschienen .s und s' des Empfängers an ihrer oberen Trennungsstelle nicht unterbricht, sondern durch einen Widerstand miteinander verbindet; nur ist in diesem Falle auch in den Hauptstellungen die Gleichgewichtslage der Empfängereinrichtung nicht durch Stromlosigkeit, sondern durch Aufhebung der gegenseitigen Wirkung der beiden Ströme bedingt.

Das Prinzip, durch Anwendung von Widerständen auf Geber und Empfänger Zwischenstellungen zu erhalten, läßt sich in verschiedener Weise verwirklichen, und die Fig. 2 bis 5 geben schematisch weitere Ausführungsformen. Die Anordnungen sind in der Ebene abgewickelt dargestellt. Die Widerstandsstufen sind durch Zickzacklinien angedeutet, die mit ihnen verbundenen Kontakte in der Zeichnung der Einfachheit wegen fortgelassen. '^;:>1 '

Bei Fig. 2 besitzt das Kontaktsegment k des Geberhebels h, welches dem Segment 3 der Fig. 1 entspricht, die Länge einer Bürstenteilung, die daran anschließenden Kontaktreihen der Widerstände r und w ebenfalls. Die Kontaktbahn des Geberhebels umfaßt also drei Bürstenteilungen. Die Kontaktschienen s und s' des Empfängers e stehen voneinander um drei Bürstenteilungen ab; an sie schließen sich die Kontaktreihen der Widerstände / und w' von der Länge je einer Bürstenteilung an, so daß in der Mitte ein Zwischenraum von ebenfalls einer Teilung unterbrochen bleibt.

Fig. 3 zeigt eine Abänderung, bei welcher die Widerstände des Empfängers e nicht mit den beiden Kontaktschienen s und s' beweglieh, sondern fest angeordnet sind, und zwar ist für jede Empfängerbürste I' bis VI' ein unterteilter Widerstand v' vorgesehen.

Fig. 4 zeigt die Widerstandsstufen vom Geberhebel entfernt und an die Bürsten des Gebers verlegt (Widerstände v').

Fig. 5 zeigt die Widerstände sowohl beim Geber als auch beim Empfänger fest an den Bürsten angeordnet.

Erwähnt sei noch, daß Geber und Empfänger miteinander vertauscht werden können, und daß es gleichgültig ist, ob die Kontaktbahn oder die Bürsten gegeneinander bewegt werden. Ebenso ist es für die Erfindung gleichgültig, ob Geber und Empfänger als flache Kontaktbahnen oder in bekannter Weise in Walzenform ausgeführt sind; in dem letzteren Falle tritt an Stelle des Geberhebels die bewegliche Walze, an Stelle der Kontaktbahn des Empfängers ebenfalls eine Walze; ferner können die Widerstände entweder auf der Walze befestigt oder mit Hilfe besonderer Schleifringe und Bürsten nach der Art von Kontrollerwiderständen außerhalb angebracht sein. Ebenso ist es möglich, sowohl Geber wie Empfänger in be- no kannter Weise, wie man dieses z. B. bei Regelungswiderständen angewandt hat, in zwei miteinander mittels eines Vorgeleges mechanisch verbundene Teile zu unterteilen, um größere Intervalle zwischen den einzelnen Stufen zu erzielen. Für die Erfindung ist es ferner unwesentlich, ob die beiden Teilströme, die von den Kontaktschienen s und s' abgenommen werden, unmittelbar in einem Leonardantrieb zur Verwendung gelangen. Man kann natürlich überall da, wo es angebracht ist, diese Ströme auch in einer besonderen Erregermaschine zur

Wirkung gelangen lassen, man kann ebensogut damit ein Differentialrelais erregen, das dann einen unmittelbar an das Netz angeschlossenen Motor steuert. Das Leonardsystem wird man

z. B. mit Vorteil verwenden zum Antrieb eines Schiffruders, dagegen die mittelbare Betätigung eines Motors durch Differentialrelais da, wo es sich um kleinere Kräfte handelt, z. B. Fernsteuerung eines Scheinwerfers, Fernbetätigung

ίο eines Dampf- oder Wasserschiebers usw.

Claims (1)

1. Pate nt-An s PRU CH:

   Einrichtung zur Fernübertragung von Stellungen, bei welcher durch den Geber eine beliebige von den dem Empfänger zugeordneten Bürsten unter Spannung gesetzt wird, die je nach der Stellung des Empfängers mit Hilfe der auf diesen angeordneten beiden Kontaktschienen Strom dem Antriebsmotor unmittelbar oder mittelbar in dem einen oder anderen Sinne zuführen, dadurch gekennzeichnet, daß durch Anordnung von entsprechenden Widerständen auf Geber und Empfänger in der Weise Zwischenstellungen erzielt werden, daß in den einander entsprechenden Zwischenstellungen zwei einander entgegengesetzt wirkende gleiche Ströme entstehen, deren Wirkungen auf die die Bewegung des Empfängers einleitende Einrichtung sich aufheben, wobei die Widerstände beim Geber entweder dem Hebel oder den Bürsten, beim Empfänger ebenso entweder . den Stromschienen oder den Bürsten zugeordnet sein können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.