DE523816C

DE523816C - Device for the selective amplification of alternating currents

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Publication number: DE523816C
Application number: DE1930523816D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1929-04-20
Filing date: 1930-01-28
Publication date: 1932-01-11
Also published as: DE522579C

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Einrichtung gemäß Patent 522 579, und zwar für den Fall einer mehrstufigen, insbesondere zweistufigen Verstärkung. Das Problem, zu verhindern, daß der vom Wechselfeld in der Drehspule der ersten Stufe induzierte, verstärkte Strom in den Eingangskreis (Fernleitung) hineinkommt, bzw. zu verhindern, daß bei mehrstufiger Anordnung der in den Drehspulen einer Verstärkerstufe fließende verstärkte Strom auf die Drehspule der vorhergehenden Stufen irgendwelche Kraftwirkung ausübt und somit auf die Bewegung der Drehspulen derselben Einfluß nimmt, wird gemäß der vorliegenden Verbesserung in einfacherer und vorteilhafterer Weise gelöst. Gegenüber der Anbringung einer Trommel an der Achse des beweglichen Systems gemäß dem Hauptpatent ist es nach vorliegender Verbesserung nicht mehr nötig, das Trägheitsmoment des beweglichen Systems durch die Anbringung einer weiteren Masse zu vergrößern, wodurch bei gleicher aufgewendeter Leistung für die Erregung des Wechselfeldes eine Erhöhung der erreichbaren Telegraphiergeschwindigkeit erzielt wird.The invention relates to an improvement of the device according to patent 522,579, namely in the case of a multi-stage, in particular two-stage, reinforcement. The problem, too prevent the induced by the alternating field in the moving coil of the first stage, amplified Current in the input circuit (long-distance line) comes into it, or to prevent that in the case of a multi-stage arrangement of the moving coils an amplifier stage amplified current flowing to the moving coil of the preceding one Levels exert any force effect and thus on the movement of the moving coils the same influence becomes easier according to the present improvement and solved more advantageously. Opposite to the attachment of a drum to the axle of the moving system according to the main patent is after the present improvement no longer necessary to reduce the moment of inertia of the moving system by attaching a to increase further mass, whereby with the same expended power for the excitation of the alternating field achieved an increase in the achievable telegraphing speed will.

Dies wird dadurch erreicht, daß zwei oder mehrere Verstärkerrelais mit in einem Wechselfelde beweglichen Windungssystemen vorgesehen sind und erfindungsgemäß Schaltung und Größenverhältnisse der Schaltelemente so gewählt sind, daß der Eingangskreis nur einen Strom in der Größenordnung des unverstärkten Stromes führt, indem die von den Drehspulen der einzelnen Stufen herrührenden Anteile des verstärkten Stromes, die in den Eingangskreis abfließen, einander im wesentlichen aufheben.This is achieved by having two or more amplifier relays in an alternating field movable winding systems are provided and according to the invention the circuit and size ratios of the switching elements are selected are that the input circuit only a current in the order of magnitude of the unamplified Current leads by the components of the moving coils of the individual stages The amplified current flowing into the input circuit essentially cancel each other out.

Für zweistufige Verstärkung ist die Anordnung derart getroffen, daß die Phasenverschiebung zwischen dem Wechselfeld der zweiten Verstärkerstufe und dem Wechselfeld der ersten Verstärkerstufe so gewählt ist, daß der infolge Ablenkung der beweglichen Spule der zweiten Stufe in der beweglichen Spule der ersten Stufe auftretende Strom in seiner Phase gegen das Wechselfeld der ersten Verstärkerstufe um 90 ° verschoben ist und daher keinen Einfluß auf die Bewegung der Drehspule der ersten Verstärkerstufe ausübt.For two-stage amplification, the arrangement is such that the phase shift between the alternating field of the second amplifier stage and the alternating field of the first Amplifier stage is chosen so that the deflection of the movable coil of the second Stage in the moving coil of the first stage current occurring in its phase against the The alternating field of the first amplifier stage is shifted by 90 ° and therefore has no effect on the Exercises movement of the moving coil of the first amplifier stage.

Dies tritt dann ein, wenn das Feld der zweiten Verstärkerstufe gegen das Feld der ersten Stufe um einen Winkel nacheilt, der gleich ist 180° weniger dem Nacheilungswinkel jenes Teilstromes, der infolge einer in der Drehspule der ersten Stufe wirksamen elektromotorischen Kraft in der Drehspule der zweiten Stufe fließt, gegen diese elektromotorische Kraft.This occurs when the field of the second amplifier stage against the field of the first stage lagging by an angle which is equal to 180 ° less than the lagging angle of that partial flow, as a result of an electromotive force acting in the moving coil of the first stage Force in the moving coil of the second stage flows against this electromotive force.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 das Schaubild einer Anlage für den EmpfangIn the drawing, an embodiment of the invention is shown, namely Fig. 1 the diagram of a system for reception

einer Frequenz bei Tonfrequenztelegraphie, die Abb. 2 ist ein Ersatzschaltbild für den einen Satz des Systems, Abb. 3 ist ein Vektordiagramm, die Abb. 4, 5 und 6 zeigen die in den drei Zweigen eines Satzes fließenden Ströme in Vektordarstellung, die Abb. 7 ist eine konstruktive Darstellung des Doppekelais in teilweise geschnittener Vorderansicht, und Abb. 8 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht dieses Doppelrelais. a frequency in audio frequency telegraphy that Fig. 2 is an equivalent circuit diagram for one set of the system, Fig. 3 is a vector diagram, Figures 4, 5 and 6 show the currents flowing in the three branches of a set in Vector illustration, Fig. 7 is a constructional illustration of the double relay in part sectional front view, and Fig. 8 is a partially sectional side view of this double relay.

In Abb. ι ist 1 die Fernleitung; die Induktivität 2 und der Kondensator 3 sind auf die zu empfangende Frequenz abgestimmt und bewirken, daß die Energie je einer Frequenz im wesentlichen nur in die dazugehörige Empfangsanordnung hineinkommt und sich nicht auf alle an der Leitung liegenden anderen Empfangsanordnungen, die für den Empfang der übrigen Frequenzen bestimmt sind, gleichmäßig verteilt.In Fig. 1 is the long-distance line; the inductance 2 and the capacitor 3 are tuned to the frequency to be received and cause that the energy of a frequency is essentially only in the associated receiving arrangement comes in and does not affect any other receiving arrangements on the line that are responsible for receiving of the other frequencies are determined, evenly distributed.

4 und 4' sind zwei Eingangstransformatoren, deren Primärwicklungen unter Vorschaltung eines Kondensators 5 bzw. einer Induktivität 6 über die Reihenkombination 2, 3 an die Fernleitung 1 angeschlossen sind. Der Kondensator 5 und die Induktivität 6 dienen zur Zerlegung des ankommenden Femstromes in zwei um 90 ° phasenverschobene Komponenten, indem der kapazitive Widerstand des Kondensators 5 den auf die Primärseite reduzierten, im wesentlichen Ohmschen Widerstand des am Transformator 4 hängenden Relaissatzes und ebenso der induktive Widerstand der Spule 6 dem entsprechenden Ohmschen Widerstand des am Transformator 4' hängenden zweitenRelaissatzes in seiner Größe gleichgemacht wird. Dadurch wird erreicht, daß der Strom im Transformator 4 gegen die Spannung zwischen den Punkten 7 und 8 um 45 ° voreilt, während der Strom im Transformator 4' gegen dieselbe Spannung um 45 ° nacheilt.4 and 4 'are two input transformers, the primary windings of which are connected upstream a capacitor 5 or an inductance 6 via the series combination 2, 3 to the long-distance line 1 are connected. The capacitor 5 and the inductance 6 are used for decomposition of the incoming long-distance stream into two 90 ° phase-shifted components by the capacitive resistance of the capacitor 5 is reduced to the primary side, essentially ohmic resistance of the relay set hanging on the transformer 4 and likewise the inductive resistance of the coil 6 corresponds to the corresponding ohmic resistance of the is made equal in size to the second relay set hanging on the transformer 4 '. This ensures that the current in the transformer 4 against the voltage between the Points 7 and 8 lead by 45 °, while the current in the transformer 4 'is against the same voltage lags by 45 °.

An die Sekundärwicklungen der Transformatoren 4 und 4' sind zwei ganz gleiche Relaissätze angeschlossen, um bei beliebiger Phasenlage des Fernstromes gegen das lokale Wechselfeld immer eine Stromverstärkung zu erreichen. Bei Anordnung nur eines Satzes wäre eine Verstärkung nur dann vorhanden, wenn die Phasenlage des Fernstromes mit der des Wechselfeldes übereinstimmt. Da die beiden Sätze von um 90 ° phasenverschobenen Komponenten des Fernstromes durchflossen sind, ist immer entweder in dem einen oder im anderen Satze eine Verstärkung vorhanden, wie dies näher im Hauptpatent erläutert wurde. Im folgenden soll nur einer der beiden Sätze beschrieben und angenommen werden, daß der Eingangsstrom im Transformator 4 mit dem Wechselfelde der ersten Stufe in Phase sei.On the secondary windings of the transformers 4 and 4 'are two completely identical sets of relays connected to the local alternating field at any phase position of the remote current to always achieve a current gain. If only one set were arranged, there would be a reinforcement only available if the phase position of the remote current corresponds to that of the alternating field matches. Since the two sets of 90 ° out of phase components of the The distant current flows through is always one in one or the other proposition Reinforcement available, as explained in more detail in the main patent. Hereinafter if only one of the two sentences is to be described and assumed that the input current in the transformer 4 is in phase with the alternating field of the first stage.

Die Sekundärwicklung des Transformators 4 ist mit der Drehspule D₁ der ersten Stufe über einen Abgleichwiderstand 9 in Reihe geschaltet. Parallel zu dieser Reihenanordnung sind die Drehspule D₂ der zweiten Stufe ebenfalls mit einem Abgleichwiderstand 10 und die Primärwicklung des Transformators 11 angeschlossen. Die Abgleichwiderstände 9 und 10 dienen dazu, um den Widerstand des Zweiges D₁ bzw. D₂ auf den sich aus der Rechnung ergebenden Wert bringen zu können.The secondary winding of the transformer 4 is connected _{in series with the moving coil D 1 of} the first stage via a balancing resistor 9. In parallel to this series arrangement, the moving coil D _{2 of} the second stage is also connected with a balancing resistor 10 and the primary winding of the transformer 11. The balancing resistors 9 and 10 are used to bring the resistance of the branch D ₁ or D ₂ to the value resulting from the calculation.

An der Sekundärspule des Transformators 11 liegt unter Vorschaltung eines Kondensators 12 eine in ihrer Schaltung an sich bekannte Brücke 13 von vier Trockengleichrichtern 14, welche das Gleichstromrelais 15 speist. Der Zweck des Kondensators 12 ist die Erzeugung eines voreilenden Phasenwinkels im" Verbraucherzweig. Zur Erzeugung der Wechselfelder für beide zweistufigen Relaissätze ist ein Wechselstromgenerator 17 bekannter Art vorgesehen, welcher am Stator zwei räumlich gegeneinander versetzte Wicklungen 18 und 19 besitzt. Die Wicklung 18 speist über einen Kondensator 20 die Feldspule F₁, welche das Wechselfeld für die Drehspulen D₁ und D₁ erzeugt und konstruktiv mit diesen Drehspulen zu einem Doppelrelais F₁ vereinigt ist. In analoger Weise speist die Wicklung 19 über den Kondensator 21 die Feldspule F₂ des Doppelreläis V₂. Die räumliche Versetzung der Wicklungen 18 und 19 hat den Zweck, eine bestimmte, im folgenden näher angegebene Phasenverschiebung zwischen den Wechselfeldern der ersten und zweiten Verstärkerstufe zu erzeugen. Die Kondensatoren 20, 21 dienen zur Abstimmung des induktiven Widerstandes der Feldspulen F₁ und F₂ auf die Frequenz des Wechselstromgenerators 17, wodurch erreicht wird, daß dieser nur die Wirkleistung, nicht aber die Scheinleistung zur Erzeugung des Feldes hergeben muß.On the secondary coil of the transformer 11, a capacitor 12 is connected upstream of a bridge 13, known per se in its circuit, of four dry rectifiers 14, which feeds the direct current relay 15. The purpose of the capacitor 12 is to generate a leading phase angle in the consumer branch. To generate the alternating fields for both two-stage relay sets, an alternating current generator 17 of a known type is provided, which has two windings 18 and 19 spatially offset from one another on the stator Capacitor 20, field coil F ₁ , which generates the alternating field for moving coils D ₁ and D ₁ and is structurally combined with these moving coils to form a double relay F _1. In an analogous manner, winding 19 feeds field coil F ₂ of double relay V via capacitor 21 _second, the spatial displacement of the windings 18 and 19 is to produce the purpose of a particular closer specified in the following phase shift between the AC fields of the first and second amplifier stages. the capacitors 20, 21 are used to tune the inductive resistance of the field coils F ₁ and F ₂ to the frequency of the alternator 17, whereby he it is enough that this only has to provide the real power, but not the apparent power to generate the field.

Mittels einer Gleichstromquelle 23 wird über Drosselspulen 24, 25 in der Feldspule F₁ bzw-. F₂ dem Wechselstrom noch ein Gleichstrom überlagert, der ein Gleichfeld erzeugt; dieses Gleichfeld hat den Zweck, die Bewegung der Drehspulen zu dämpfen, indem diese bei jeder Bewegung Kraftlinien dieses Feldes schneiden. Eine Richtkraft erzeugt dieses Feld nicht, da bei abgelenkter, stillstehender Drehspule vom Gleichfelde in ihr keine Spannung induziert wird.By means of a direct current source 23 is via choke coils 24, 25 in the field coil F ₁ or. F ₂ a direct current superimposed on the alternating current, which generates a direct field; The purpose of this constant field is to dampen the movement of the moving coils by cutting lines of force in this field with every movement. A directional force does not generate this field because when the moving coil is deflected and stationary, no voltage is induced in it by the constant field.

Die Wirkungsweise der Schaltanordnung gemäß Abb. ι wird im folgenden an Hand der Abb. 2 bis 6 näher beschrieben:The operation of the switching arrangement according to Fig. Ι is in the following with reference to the Fig. 2 to 6 described in more detail:

Reduziert man sämtliche Widerstände beim Transformator 4 auf die Sekundärseite und beim Transformator 11 auf die Primärseite, so ergibt sich für den Drehspulenkreis des einen zweistufigen Relaissatzes die in Abb. 2 dargestellte Ersatzschaltung. Es sind drei parallel geschaltete Stromzweige mit den Scheinwiderständen X₁, X₂, X_& vorhanden. Der Schein-If all the resistances in transformer 4 are reduced to the secondary side and in transformer 11 to the primary side, the equivalent circuit shown in Fig. 2 results for the moving coil circuit of the one two-stage relay set. There are three parallel-connected branches with apparent resistances X ₁ , X ₂ , X _& . The mock

widerstand Z₁ des ersten Zweiges setzt sich zusammen aus dem auf die Sekundärseite des Transformators 4 reduzierten Widerstand der Fernleitung, dem Scheinwiderstand der Dreh-SpUIeD₁ und dem Abgleichwiderstand 9; der Scheinwiderstand Z₂ des zweiten Zweiges setzt sich zusammen aus dem Scheinwiderstand der Drehspule D₂ der zweiten Stufe und dem Abgleichwiderstand 10; der Scheinwiderstand X₃ ist gleich dem auf die Primärseite des Transformators 11 reduzierten Scheinwiderstand des Verbrauchers 15 und des Kondensators 12. Die Werte dieser drei Scheinwiderstände X₁, Z₂, X₃ werden so gewählt, daß die Größen- und Phasen-Verhältnisse der auftretenden Ströme sich gemäß den Vektordiagrammen nach den Abb. 3 bis 6 ergeben. Für die Wahl der Widerstände gelten folgende drei Gesichtspunkte:resistance Z _{1 of} the first branch is made up of the resistance of the long-distance line reduced on the secondary side of the transformer 4, the impedance of the rotating coil ₁ and the balancing resistor 9; the impedance Z _{2 of} the second branch is composed of the impedance of the moving coil D _{2 of} the second stage and the balancing resistor 10; the impedance X ₃ is equal to the reduced impedance of the load 15 and the capacitor 12 on the primary side of the transformer 11. The values of these three impedances X ₁ , Z ₂ , X ₃ are chosen so that the size and phase relationships of the occurring Currents result from the vector diagrams according to Figs. 3 to 6. The following three aspects apply to the choice of resistors:

1. Das Verhältnis des Ohmschen Widerstandes zum induktiven Widerstand des Systems X₁, X₂, X₃, bezogen auf eine in der Drehspule D₁ der ersten Stufe wirksame elektromotorische Kraft, ebenso wie das analoge Verhältnis, bezogen auf eine in der Drehspule D₂ wirksame elektromotorische Kraft, ist dem gewählten Stromverstärkungsfaktor pro Stufe gleichzumachen.1. The ratio of the ohmic resistance to the inductive resistance of the system X ₁ , X ₂ , X ₃ , based on an electromotive force effective in the moving coil D _{1 of} the first stage, as well as the analogous ratio, based on one in the moving coil D ₂ effective electromotive force is to be made equal to the selected current amplification factor per stage.

2. Der Phasenwinkel φ₁₂ (Abb. 3) zwischen der vom Felde O₁ in der Drehspule D₁ erzeugten Spannung und dem von dieser Spannung im Zweige X₂ erzeugten Teilstrom J₁₂ muß so gewählt werden, daß dieser Strom in seiner Phasenlage im wesentlichen mit dem Wechselfelde Φ₂ der zweiten Stufe übereinstimmt, damit eine möglichst große Kraftwirkung und Ablenkung der Drehspule D₂ der zweiten Stufe hervorgerufen wird.2. The phase angle φ ₁₂ (Fig. 3) between the voltage generated by the field O ₁ in the moving coil D ₁ and the partial current J ₁₂ generated by this voltage in the branch X ₂ must be chosen so that this current is essentially in its phase position coincides with the alternating field Φ _{2 of} the second stage, so that the greatest possible force effect and deflection of the moving coil D _{2 of} the second stage is produced.

3. Der vom Wechselfelde der ersten Stufe in der zugehörigen Drehspule erzeugte Strom J₁₁ soll seiner Größe nach mit dem in der ersten Drehspule fließenden Stromanteil J₂₁ des vom Wechselfelde der zweiten Stufe in der dazugehörigen Drehspule erzeugten Stromes J₂₂ gleichgemacht werden. 3. The magnitude of the current J ₁₁ generated by the alternating field of the first stage in the associated moving coil is to be made equal to the _{current component J 21} _{of the current J 22} generated by the alternating field of the second stage in the associated moving coil in the first moving coil.

Ein Beispiel von bestimmten Zahlenwerten der Scheinwiderstände, welche den obigen Anforderungen genügen und für einen Stromverstärkungsfaktor = 5 pro Stufe errechnet worden sind, ist folgendes:An example of certain numerical values of the apparent resistances, which meet the above requirements are sufficient and have been calculated for a current gain factor = 5 per stage, the following is:

Z₁ = 32,6 + / 8,2 OhmZ ₁ = 32.6 +/- 8.2 ohms

X₂ = 10 -f- 7 8,2 Ohm
X₃ — 10 — / 8,2 Ohm. X ₂ = 10 -f- 7 8.2 ohms
X ₃ - 10 - / 8.2 ohms.

Allgemein kommt man durch obige Bedingungen auf solche Werte der Scheinwiderstände, daß die Bliiyikomponenten derselben ungefähr gleiche Größe haben und die Blindkomponente im ersten und zweiten Zweig induktiv, im dritten Zweig dagegen kapazitiv ist. Im Zweige X₁ sind die Spannungen e_x und ep wirksam, wobei e_x die vom Wechselfeld der ersten Stufe in der dazugehörigen Drehspule induzierte Spannung und ep die an der Sekundärwicklung des Transformators 4 auftretende Eingangsspannung ist. Im zweiten Zweige X₂ ist die vom Wechselfeld der zweiten Stufe in der dazugehörigen Drehspule induzierte Spannung e₂ wirksam.In general, the above conditions lead to values of the apparent resistances such that the reactive components are approximately the same size and the reactive component in the first and second branch is inductive, whereas in the third branch it is capacitive. In the branches of X ₁ are the voltages e and _x ep effective, where e _x is the alternating field of the first stage in the associated moving coil induced voltage and ep appearing at the secondary winding of the transformer 4 input voltage. The voltage e ₂ induced by the alternating field of the second stage in the associated moving coil is effective in the second branch X _2.

In Abb. 3 ist das Vektordiagramm für das vorgenannte Beispiel dargestellt. Φ₁ ist das Wechselfeld der ersten Stufe, ]ρ ist der ankommende Fern- bzw. Auslösestrom, der in Phase mit Φ₁ angenommen wurde. Für den Fall, als der Auslösestrom nicht in Phase mit dem Wechselfeld ist, tritt der zweite Relaissatz in Funktion. Es ist daher hinreichend, nur den Fall zu betrachten, daß der Fernstrom mit dem Wechselfeld Φ_λ in Phase ist.The vector diagram for the above example is shown in Fig. 3. Φ ₁ is the alternating field of the first stage, ] ρ is the incoming remote or tripping current, which was assumed in phase with Φ _1. In the event that the tripping current is not in phase with the alternating field, the second relay set comes into operation. It is therefore sufficient to only consider the case that the remote current is in phase with the alternating field Φ _λ.

Jp zerlegt sich in zwei Komponenten Jp₂ und —Jp₃, die im Zweige X₂ bzw. Z₃ abfließen. Die positiven Stromrichtungen in den drei Zweigen des Systems nach Abb. 2 sind, wie die vollausgezogenen Pfeile andeuten, gewählt. Gemäß dieser Festlegung der positiven Stromrichtungen zerlegt sich ein positiver Strom, der im Zweige Z₁ fließt, in eine Komponente im Zweige Z₂, die positiv zu zählen ist, und in eine negativ zu zählende Komponente im Zweige Z₃. Aus diesem Grunde wurde die zweite Komponente des Fernstromes negativ bezeichnet. Jp is divided into two components Jp ₂ and - Jp ₃ , which flow off in branches X ₂ and Z _{3, respectively.} The positive current directions in the three branches of the system according to Fig. 2 are selected, as indicated by the solid arrows. According to this definition of the positive current directions, a positive current flowing in branch Z _{1 is} broken down into a component in branch Z ₂ , which is to be counted positively, and a negative component in branch Z ₃ , which is to be counted. For this reason the second component of the remote current was called negative.

Jp ruft eine Ablenkung der Drehspule D₁ hervor, wobei in ihr vom Wechselfelde Φ_χ eine der Ablenkung proportionale Spannung e_x induziert wird. Diese Spannung e_x ist gegen das erzeugende Wechselfeld um 90 ° in der Phase nacheilend. Durch die Spannung e_x wird in der Drehspule D₁ ein Strom J₁₁ hervorgerufen, welcher gegen die Spannung e_x um den Winkel 9J₁ nacheilt. Die Drehspule D₁ wird so lange abgelenkt, bis die Resultierende der Ströme Jp und J₁₁ senkrecht zu Φ_χ ist, das heißt in die Richtung von e_x fällt; dann ist keine Kraftwirkung auf die Drehspule mehr vorhanden, und sie bleibt in dieser Stelle im Gleichgewicht. Der Winkel ^₁ ergibt sich aus den angegebenen Zahlenwerten der Scheinwiderstände Z₁, Z₂, Z₃, so daß cotg 9J₁ = 5 ist, womit eine fünffache Verstärkung des Fernstromes in der ersten Stufe gegeben ist. Jp causes a deflection of the _{moving coil D 1} , a voltage e _x proportional to the deflection being induced in it by the alternating field Φ _χ. This voltage e _x is 90 ° lagging in phase with respect to the generating alternating field. The voltage e _x causes a current J ₁₁ in the moving coil D ₁ , which lags behind the voltage e _x by the angle 9J _1. The moving coil D ₁ is deflected until the resultant of the currents Jp and J _{11 is} perpendicular to Φ _χ , that is, falls in the direction of e _x; then there is no longer any force acting on the moving coil, and it remains in equilibrium at this point. The angle ^ ₁ results from the specified numerical values of the apparent resistances Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ , so that cotg 9J ₁ = 5, which gives a five-fold amplification of the remote current in the first stage.

Der Strom /_u zerlegt sich in den beiden Zweigen Z₂ und Z₃ in die Komponenten J₁₂ und —/₁₃, wobei der Winkel zwischen e_x und J₁₂ mit 9?₁₂ bezeichnet werden soll. Die Resultierende der Ströme /₁₂ und Jp₂ erzeugt eine Ablenkung der Drehspule D₂ der zweiten Stufe, und hierbei wird von dem Wechselfelde Φ₂ in ihr eine dieser Ablenkung proportionale Spannung e₂ hervorgerufen. Die Spannung e₂ ist gegen das Wechselfeld Φ_ζ in der Phase um 90 ° nacheilend und erzeugt in der Drehspule D₂ einen Strom /₂₂, der um den Winkel q>₂ der Spannung e₂ nacheilt. Die Ablenkung erfolgtThe current / _{u is} divided into the two branches Z ₂ and Z ₃ into the components J ₁₂ and - / ₁₃ , the angle between e _x and J _{12 being} 9? ₁₂ is to be designated. The resultant of the currents / ₁₂ and Jp ₂ generates a deflection of the _{moving coil D 2 of} the second stage, and a voltage e ₂ proportional to this deflection is caused _{in it by the alternating field Φ 2.} The voltage e ₂ lags the alternating field _{Φ ζ} in phase by 90 ° and generates a current / ₂₂ _{in the moving coil D 2} , which lags the voltage e ₂ by the angle q> _2. The distraction occurs

wieder so weit, bis die Resultierende /_2nw de Ströme J₂₂, J₁₂ und Jf₂ dem Felde Φ₂ um 90 nacheilt, wodurch die Kraftwirkung auf die Drehspule D₂ Null wird und die Drehspule in dieser Stellung daher im Gleichgewicht ist. Der Winkel φ₂ ergibt sich aus den Zahlenwerten für die Scheinwiderstände gleich groß wie der Winkel <p_lt so daß cotg φ₂ = cotg 9J₁ und auch der Verstärkungsfaktor der zweiten Stufe = 5 ίο wird.again until the resultant / _2nw de currents J ₂₂ , J ₁₂ and Jf ₂ lags the field Φ ₂ by 90, whereby the force on the moving coil D ₂ becomes zero and the moving coil is therefore in equilibrium in this position. The angle φ ₂ results from the numerical values for the apparent resistances as large as the angle <p _lt so that cotg φ ₂ = cotg 9J ₁ and also the gain factor of the second stage = 5 ίο.

Der Strom J₂₂ zerlegt sich in die beiden Komponenten J₂₁ und /₂₃, welche im Zweige X₁ bzw. X₃ fließen. Der Winkel zwischen e₂ und J₂₁ ist in jedem Falle gleich dem Winkel <p₁₂ zwischen e_x und J₁₂. Der Winkel β zwischen den beiden Wechselfeldern Φ_χ und Φ₂ ist so gewählt, daß ß + 9?i2 — ¹^o ° wird. Hierdurch ist, wie aus Abb. 3 ersichtlich, erreicht, daß J₂₁ senkrecht zu Φ_χ wird und daher keine Kraftwirkung auf die Drehspule der ersten Stufe ausübt. Die Drehspule der ersten Stufe wird daher in ihrer Bewegung von der Rückwirkung der zweiten Stufe in keiner Weise beeinflußt. Wie man sieht, ergibt sich J₂₁ entgegengesetzt gleich der Resultierenden von Jp und J₁₁, so daß der Zweig X₁, in dem auch die Fernleitung liegt, stromlos wird.The current J _{22 is} divided into the two components J ₂₁ and / ₂₃ , which flow in the branches X ₁ and X _{3, respectively.} The angle between e ₂ and J ₂₁ is always equal to the angle <p ₁₂ between e _x and J ₁₂ . The angle β between the two alternating fields Φ _χ and Φ ₂ is chosen so that ß + 9? I2 - ¹ ^ o ° . As can be seen from Fig. 3, this ensures that J ₂₁ becomes perpendicular to Φ _χ and therefore does not exert any force on the moving coil of the first stage. The movement of the moving coil of the first stage is therefore in no way influenced by the reaction of the second stage. As you can see, J _{21 is the} opposite of the resultant of Jp and J ₁₁ , so that branch X ₁ , in which the long-distance line is also located, is de-energized.

In den Abb. 4, 5 und 6 sind nochmals die Ströme in den drei Zweigen X₁, X₂, X₃ gesondert herausgezeichnet. In Abb. 4 sind die in.X₁ fließenden Ströme nach Größe und Richtung dargestellt, und man sieht, daß die Resultierende J₁ ns der drei Ströme Null ergibt. In Abb. 5 und 6 sind in analoger Weise die in den Zweigen X₂ und X₃ fließenden Ströme nach Größe und Richtung gezeichnet. Wie man sieht, sind die resultierenden Ströme J_2n-S und J₃ _res in beiden Zweigen gleich groß und von gleicher Richtung, wie dies auch der Fall sein muß, wenn der Zweig X₁ stromlos werden soll.In Figs. 4, 5 and 6, the currents in the three branches X ₁ , X ₂ , X ₃ are again shown separately. In Fig. 4 the _{currents flowing in.X 1} are shown according to magnitude and direction, and it can be seen that the resultant J ₁ ns of the three currents is zero. In Fig. 5 and 6 the currents flowing in the branches X ₂ and X _{3 are} drawn according to size and direction in an analogous manner. As can be seen, the resulting currents J _2n -S and J ₃ _{res are of the} same size and direction in both branches, as must be the case if branch X _{1 is to be} de-energized.

Die resultierende Stromverstärkung der zweistufigen Anordnung ergibt sich aus dem Verhältnis /₃ _res '. Jf, welche nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel den Wert 80 : 5 = 16 besitzt. Da die Verstärkung pro Stufe gleich 5 war, würde man als resultierende Verstärkung 5 X 5 = 25 erwarten. Ein Verlust entsteht aber dadurch, daß der verstärkte Strom in der ersten Stufe nur in seinem Teile J₁₂ in die Drehspule der zweiten Stufe hineinkommt, während der Teil /₁₃ direkt durch den Verbraucher abfließt und daher unverstärkt bleibt.The resulting current gain of the two-stage arrangement results from the ratio / ₃ _res '. Jf, which according to the exemplary embodiment described has the value 80: 5 = 16. Since the gain per step was equal to 5, one would expect 5 X 5 = 25 as the resulting gain. However, a loss arises from the fact that the amplified current in the first stage only enters the moving coil of the second stage in its part J ₁₂ _{, while part / 13 flows} directly through the consumer and therefore remains unamplified.

Der verstärkte Strom J_äres wird durch die Gleichrichteranordnung 13 gleichgerichtet und dem Gleichstromrelais 15 in Form von Gleichstromenergie zugeführt. Da beide Relaissätze auf dasselbe Gleichstromrelais 15 arbeiten, so wird bei jeder beliebigen Phasenlage des ankömmenden Fernstromes im Gleichstromrelais 15 ein verstärkter Strom fließen.The amplified current J _äres is rectified by the rectifier arrangement 13 and supplied to the direct current relay 15 in the form of direct current energy. Since both relay sets work on the same direct current relay 15, an increased current will flow in the direct current relay 15 for any phase position of the incoming remote current.

Ist die Frequenz des Femstromes von der des Wechselfeldes der ersten Stufe verschieden, so wird bis zu einer gewissen Differenz der Frequenzen, die ungefähr gleich ist der Eigenschwingungszahl der Drehspulen, eine pendelnde Bewegung der Drehspule mit dieser Differenzfrequenz und ungeschwächter Amplitude erfolgen, so daß im Verbraucher praktisch derselbe verstärkte Strom auftritt. Ist die ankommende Frequenz außerhalb dieser sögenannten Lochbreite, so werden die Winkelausschläge der Drehspule wegen ihrer Trägheit und damit auch der verstärkte Strom sehr rasch auf sehr kleine Beträge sinken, so daß sie im Gleichstromrelais keine Wirkung mehr hervorrufen können. Die Steilheit, mit der die Verstärkung außerhalb der Lochbreite fällt, ist, wie nachgewiesen werden kann, bei zweistufiger Anordnung bedeutend größer als bei einstufiger Anordnung.If the frequency of the remote current is different from that of the alternating field of the first stage, then is up to a certain difference in frequencies, which is roughly the same as the natural frequency of the moving coils, an oscillating movement of the moving coil with this difference frequency and unattenuated amplitude, so that practically the same amplified current occurs in the consumer. Is the incoming one Frequency outside this so-called hole width, the angular deflections of the moving coil are due to its inertia and with it the increased current, too, fall very quickly to very small amounts, so that they are im DC relays can no longer have any effect. The steepness with which the gain falls outside the hole width is, as can be demonstrated, with a two-stage arrangement significantly larger than with a single-stage arrangement.

Nach dem in der Abb. 7 und 8 dargestellten konstruktiven Ausführungsbeispiel eines Doppelrelais gemäß der Erfindung ist ein rahmenförmiger lameliierter Eisenkern 31 vorgesehen, der in der Mitte zwei Polansätze 32 besitzt. Zwischen den Polen 32 sind die Drehspulen D und D' um horizontale Achsen 33 in einem Lagerrahmen 34 leicht drehbar gelagert. Zur Erzielung eines möglichst kleinen Luftspaltes, um einen möglichst geringen Magnetisierungsstrom aufwenden zu müssen, befindet sich im Innern der Drehspule je ein magnetisches Schlußjoch 35 bzw. 35' aus lameliiertem Eisen, welches gleichfalls vom Lagerrahmen 34 getragen wird. Der Lagerrahmen 34 kann aus Messing oder einem anderen unmagnetischen Material hergestellt sein und ist seinerseits an dem Magnetkern 31 in den Punkten 36 befestigt. Die Feldwicklung F ist gleichmäßig in zwei Hälften geteilt und um beide Pole 32 gelegt.According to the structural embodiment of a double relay according to the invention shown in FIGS. 7 and 8, a frame-shaped laminated iron core 31 is provided, which has two pole attachments 32 in the middle. Between the poles 32, the moving coils D and D ' are mounted so as to be easily rotatable about horizontal axes 33 in a bearing frame 34. In order to achieve the smallest possible air gap in order to have to use the lowest possible magnetizing current, there is a magnetic yoke 35 or 35 'made of laminated iron, which is also supported by the bearing frame 34, inside the rotating coil. The bearing frame 34 can be made of brass or another non-magnetic material and is in turn fastened to the magnetic core 31 at points 36. The field winding F is divided equally into two halves and placed around both poles 32.

Die Wirkungsweise des vorstehend beschriebenen Doppelrelais ist an Hand der zu Abb. 1 gegebenen Erläuterungen ohne weiters verständlich. The mode of operation of the double relay described above is illustrated in Fig. 1 given explanations without further understandable.

Auf die vorgeschilderte Weise können in konstruktiv sehr einfacher Art die zwei Drehspulen der beiden parallel liegenden Relaissätze in einem und demselben Magnetfeld angeordnet werden. Zu beachten ist hierbei, daß die tatsächlich auftretenden Ausschlagwinkel der Drehspulen nur sehr geringe sind, so daß zu beiden Seiten der Mittellage nur geringer Raum für die Ausschwingung der Spulen benötigt wird. Damit zwischen den Drehspulen D, D' möglichst keine magnetische Kopplung entsteht, ist zwischen den beiden Jochen 35 und 35' ein verhältnismäßig großer Abstand gewählt.In the manner described above, the two rotating coils of the two parallel relay sets can be arranged in one and the same magnetic field in a structurally very simple manner. It should be noted here that the deflection angles of the rotating coils that actually occur are only very small, so that only a small amount of space is required for the coils to oscillate on both sides of the central position. So that there is as little magnetic coupling as possible between the rotating coils D, D ' , a relatively large distance is selected between the two yokes 35 and 35'.

Claims

Patent claims:

i. Device for the selective amplification of alternating currents according to patent 522 579, being two or more amplifier relays

are provided with movable winding systems in an alternating field, characterized in that the circuit and size ratios of the switching elements are chosen so that the input circuit (e.g. input transformer 4, 4 ') only carries a current of the order of magnitude of the unamplified current by the the moving coils (D ₁ , D ₂ ) of the individual stages> o components (J ₁₁ , J ₂₁ ) of the amplified current which flow into the input circuit essentially cancel one another.

2. Device according to claim ι for two-stage amplification, characterized in that the phase shift (ß) between the alternating field (Φ ₂ ) of the second amplifier stage and the alternating field (Φ _χ ) of the first amplifier stage is chosen so that the deflection of the movable coil (D ₂ )

ao of the second stage in the moving coil (D ₁ ) of the first stage occurring current (J ₂₁ ) is shifted in phase against the alternating field of the first amplifier stage by 90 ° and therefore has no influence on "the movement of the moving coil of the first amplifier stage.

3. Device according to claim 2, characterized in that the field (Φ ₂ ) of the second amplifier stage lags behind the field (Φ _χ ) of the first stage by an angle (ß) which is equal to 180 ° less than the lag angle (9J ₁₂ ) that partial current (J ₁₂ ) which flows in the moving coil (D ₂ ) of the second stage as a result of an electromotive force (^ ₁ ) effective in the moving coil of the first stage, against this electromotive force (e _t ) .

4. Device according to claim 3, characterized in that the phase shift (ß) between the alternating fields (Φ _ν Φ ₂ ) of the two stages in an alternator (17) is generated by spatial displacement of two windings (18, 19) by the corresponding angle .

5. Device according to claim 2, characterized in that the input power source and rotating coil (D ₁ ) of the first stage, possibly with the interposition of a transformer (4) are connected in series and both the rotating coil (Z) ₂ ) of the second stage to this series arrangement as well as the consumer, the latter possibly with the interposition of a transformer (11), are connected in parallel (Fig. i).

6. Device according to claim 2, characterized in that the resistors (Z ₁ , Z ₂ , X ₃ ) of the three parallel-connected branches are selected so that the current generated by the alternating field of the first stage in the associated rotating coil (D _{1) (} J ₁₁ ) is roughly equal in size to the current component (J ₂₁ ) flowing in the first moving coil of the current generated by the alternating field of the second stage in the associated moving coil (D ₂ ) (J ₂₂ , Fig. 3).

7. Device according to claim 6, characterized in that the resistors (X ₁ , X ₂ , X ₃ ) of the three parallel-connected branches are chosen so that the alternating field of the first stage in the moving coil (D ₂ ) of the second stage generated The phase position of the current (J ₁₂ ) roughly corresponds to that of the alternating field of the second stage (Fig. 3).

8. Device according to claim 5, characterized in that the ratio of the ohmic resistance to the inductive resistance of the system (Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ ), based on an electromotive force effective in the moving coil (D ₁ ) of the first stage, as well how the ratio of the ohmic resistance to the inductive resistance of the system (X ₁₁ X ₂₁ X ₃ ), based on an electromotive force effective in the moving coil (D ₂ ) of the second stage, is made equal to the selected current amplification factor per stage.

9. Device according to claim 5, characterized in that the impedance (Z ₃ ) of the consumer branch has a capacitive reactive component, while the two apparent resistances (Z ₁ , Z ₂ ) of the other branches have inductive reactive components.

10. Device according to claim 1, characterized characterized in that a constant field is superimposed on the alternating field of the amplifier relay to dampen the movement of the moving coils is.

11. The device according to claim 1, characterized in that two rotating coils (D ₁ , D ₁ 'or D ₂ , D ₂ ') are arranged in each stage, the two rotating coils of the first stage of two mutually phase shifted by about 90 ° Components of the remote current are traversed, while the associated alternating fields are each in phase with one stage.

12. Device according to claim 9, characterized in that the two moving coils (D _11, D ₁ or D ₂ , D ₂ ) are each one of a stage in the same alternating fields and are structurally combined to form a relay.

1 sheet of drawings