DE527676C

DE527676C - Device for measuring electrical quantities and their sums at a remote location using alternating current

Info

Publication number: DE527676C
Application number: DEC38433D
Authority: DE
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1925-06-24
Filing date: 1926-06-24
Publication date: 1931-06-20

Description

Vorrichtung zur Messung elektrischer Größen und ihrer Summen am fernen Ort mit Hilfe von Wechselstrom Es sind Vorrichtungen bekannt, durch die die Werte einer elektrischen oder sonstigen Größe an entfernter Stelle übertragen und gemessen werden. Auch Einrichtungen zur Messung der Summen mehrerer solcher Größen sind bekannt.Device for measuring electrical quantities and their sums at a distance Location with the help of alternating current Devices are known through which the values an electrical or other variable transmitted and measured at a remote location will. Devices for measuring the sums of several such quantities are also known.

Die Erfindung betrifft eine neue Vorrichtung dieser Art. Diese ist im wesentlichen mit einer Übertragungsvorrichtung ausgestattet, die nach Art eines Induktionszählers ausgeführt ist. Auf das bewegliche System dieses Zählers wirken erfindungsgemäß zwei Elektromagnete oder Gruppen von Elektromagneten, deren eine dem System ein Drehmoment erteilt, das im allgemeinen proportional ist einer Funktion der zu messenden Größe, während die andere Gruppe ein Gegendrehmoment erzeugt, das abhängig ist von einer Wechselspannung, die durch die Einstellung eines verschiebbaren Kontaktes an einem als Potentiometer geschalteten Widerstand geregelt wird. Die Verschiebung des Kontaktes erfolgt von dem drehbaren System aus.The invention relates to a new device of this type. This is essentially equipped with a transmission device, which in the manner of a Induction counter is carried out. Act on the moving system of this meter according to the invention two electromagnets or groups of electromagnets, one of which gives the system a torque which is generally proportional to a function the quantity to be measured, while the other group generates a counter torque that depends on an alternating voltage generated by setting a shiftable Contact is controlled by a resistor connected as a potentiometer. the The contact is shifted from the rotatable system.

In den Zeichnungen ist die Erfindung erläutert.The invention is explained in the drawings.

Die Fig. i und 2 zeigen in der Seitenansicht und der Draufsicht eine Übertragungsvorrichtung der erwähnten Art. Fig. 3 und 4 stellen die Schaltungsschemata für eine einzelne Übertragungsvorrichtung und einen einzelnen Empfänger dar. Fig.5 und 6 erläutern die Schaltung für die Fernmessung der Summen mehrerer Größen.FIGS. I and 2 show a side view and a plan view Transmission device of the type mentioned. Figures 3 and 4 represent the circuit diagrams for a single transmission device and a single receiver. Fig.5 6 and 6 explain the circuit for remote measurement of the sums of several quantities.

Zwei Induktionselektromagnete i, 2 und 3, 4. mit je zwei Wicklungen 5, 6 und ;, 8 üben auf eine Metallscheibe 9 ein Drehmoment aus, das der zu messenden Leistung proportional ist. Die Scheibe 9 sitzt fest auf einer Achse io, deren Schnecke i i in Eingriff mit einem Schneckenrad i2 steht. Mit dem Schneckenrad 1a ist der Dreharm 13 verbunden, der den Kontakt 14 eines ringförmigen Rheostaten 15 trägt. Die Endklemmen 16 und 17 des Rheostaten 15 sind an die Pole einer Hilfsstromquelle mit annähernd konstanter Spannung angeschlossen.Two induction electromagnets i, 2 and 3, 4. each with two windings 5, 6 and 8, 8 exert a torque on a metal disk 9 that is proportional to the power to be measured. The disk 9 is firmly seated on an axis io, the worm ii of which is in engagement with a worm wheel i2. The rotary arm 13 , which carries the contact 14 of an annular rheostat 15, is connected to the worm wheel 1 a. The end terminals 16 and 17 of the rheostat 15 are connected to the poles of an auxiliary power source with an approximately constant voltage.

Ein weiterer Induktionselektromagnet 18 trägt zwei Wicklungen i9 und 2o, die parallel geschaltet von der Potentialdifferenz des Rheostaten 15 gespeist werden. Er, 18, erzeugt ein Drehmoment, das dem durch die Magnete i, 2 und 3, q. auf die Scheibe 9 ausgeübten- Moment entgegengesetzt gerichtet ist. Wenn die Drehmomente sich aufheben und daher die Scheibe 9 zur Ruhe kommt, so ist die zwischen den Polen 1q. und 16 abgenommene Potentialdifferenz ein Maßstab für die Leistung.Another induction electromagnet 18 carries two windings i9 and 2o, which are fed in parallel by the potential difference of the rheostat 15 will. He, 18, generates a torque similar to that caused by magnets i, 2 and 3, q. The moment exerted on the disc 9 is directed in the opposite direction. When the torques cancel each other out and therefore the disk 9 comes to rest, then the one between the poles 1q. and 16 measured potential difference a measure of the performance.

Wenn die Drehmomente der entsprechend der Leistung erregten Elektromagnete i, 2 und 3, q. der Leistung proportional sind, und wenn das Drehmoment des von der Spannung zwischen den Punkten 1q. und 16 beeinflußten Elektromagneten 18 dem Quadrat seiner Klemmenspannung proportional ist, so ist diese Spannung proportional der Quadratwurzel aus der zu messenden Leistung. Wenn man daher an der entfernten Empfangsstelle mit Hilfe eines Spannungsmessers 2i die Klemmenspannung des Elektromagneten 18 mißt, so kann man die jeweiligen Werte der Leistung in Abhängigkeit von der Zeit verfolgen. Zweckmäßig wird das anzeigende Voltmeter unmittelbar in Watt geeicht. Statt als Anzeigeinstrument kann das Voltmeter natürlich auch als Registrierinstrument ausgebildet sein.When the torques of the electromagnets excited according to the power i, 2 and 3, q. the power are proportional, and if the torque of the of the Voltage between points 1q. and 16 influenced Electromagnets 18 is proportional to the square of its terminal voltage, this voltage is proportional the square root of the power to be measured. So if you look at the distant Receiving point with the help of a voltmeter 2i the terminal voltage of the electromagnet 18 measures, one can determine the respective values of the power as a function of time follow. The indicating voltmeter is expediently calibrated directly in watts. Instead of being used as a display instrument, the voltmeter can of course also be used as a recording instrument be trained.

Da die sich ergebenden Spannungen der Quadratwurzel aus den zu messenden Leistungen proportional sind, ist es nicht möglich, die Gesamtleistung etwa durch Summierung der Spannungen zu erhalten. Will man also Einzelleistungen summieren, so muß man das Gerät nach Fig. 3 etwas abändern, so daß sich die in Fig. q. dargestellte Schaltung ergibt.Since the resulting voltages are the square root of the Benefits are proportional, it is not possible to get the total power roughly through To get summation of the voltages. So if you want to add up individual services, so you have to modify the device according to FIG. 3 somewhat, so that the in Fig. q. shown Circuit results.

Die beiden Wicklungen z9 und 2o des entgegenwirkenden Elektromagneten 18 sind nach der Fig. 4 nicht parallel geschaltet, sondern jede für sich angeschlossen. So steht die Wicklung 19 unter der Gesamtspannung U und die Wicklung 2o unter der Teilspannung, die zwischen der Endklemme 17 und dem Gleitkontakt 14 des Rheostaten herrscht. Bei dieser Schaltung wird das entgegenwirkende Drehmoment. der Klemmenspannung der Wicklung 2o proportional, die dann ihrerseits der zu messenden Leistung proportional ist. Sind mehrere Übertrager in derselben Werkstatt oder an benachbarten Werkstätten aufzustellen, wo eine gemeinsame Hilfsstromquelle zur Verfügung steht, so daß sich in den Hilfsströmen keine Phasendifferenzen ergeben, so kann man die Summierung der Einzelleistungen jederzeit durch Summierung der Spannungsdifferenzen der verschiedenen Rheostate und durch Übertragung der so erhaltenen Summe auf die Empfangsstation ausführen.The two windings z9 and 2o of the opposing electromagnet 18 are not connected in parallel according to FIG. 4, but each connected separately. Thus, the winding 1 9 is under the total voltage U and the winding 2o under the partial voltage between the end terminal 17 and the sliding contact 14 of the rheostat prevails. In this circuit, the counteracting torque. proportional to the terminal voltage of the winding 2o, which in turn is proportional to the power to be measured. If several transformers are to be set up in the same workshop or at neighboring workshops where a common auxiliary power source is available, so that there are no phase differences in the auxiliary currents, the individual outputs can be added up at any time by adding up the voltage differences of the various rheostats and by transferring the so Execute the sum received on the receiving station.

Die Fig.5 zeigt das Schaltschema eines Gerätes zur Ausführung einer derartigen Summierung. Die Rheostate mehrerer nicht näher dargestellter Übertrager sind mit 22 bezeichnet. Sie sind parallel an eine gemeinsame Hilfsstromquelle angeschlossen. Zwischen die eine Endklemme eines jeden und den Gleitkontakt sind die Primärseite eines Transformators 23 und die Wicklung 2o des entgegenwirkenden Elektromagneten parallel geschaltet. Die andere Wicklung i9 ist parallel zu allen Rheostaten 22 geschaltet, so daß sie unter der vollen Hilfsspannung steht.The Fig.5 shows the circuit diagram of a device for the execution of a such summation. The rheostats of several transformers not shown in detail are denoted by 22. They are connected in parallel to a common auxiliary power source. Between one end clamp of each and the sliding contact is the primary side a transformer 23 and the winding 2o of the counteracting electromagnet connected in parallel. The other winding i9 is parallel to all rheostats 22 switched so that it is under the full auxiliary voltage.

Die Sekundärseiten der Transformatoren 23 sind in Reihe geschaltet. Die Summe der Potentialdifferenzen wird dann am Empfangsplatz mit Hilfe eines Spannungsgerätes 24 gemessen, das anzeigen oder registrieren kann. Ein ähnliches Ergebnis würde man erhalten, wenn man die Primärseiten der Transformatoren 23 in Parallelschaltung an die Hilfsstromquelle anschließen würde, wobei jede Sekundärseite einen Rheostaten speisen würde, so daß sich die Schaltung der Fig. 6 ergeben würde.The secondary sides of the transformers 23 are connected in series. The sum of the potential differences is then measured at the receiving station with the aid of a voltage device 24 measured, which can display or register. You would get a similar result obtained by connecting the primary sides of the transformers 23 in parallel would connect to the auxiliary power source, with each secondary having a rheostat would feed, so that the circuit of FIG. 6 would result.

Hierzu sei bemerkt, daß die in Fig. 5 und 6 dargestellten Schaltungsweisen an sich bekannt sind. Neu ist lediglich die Anwendung dieser Schaltungsweise bei der beschriebenen Übertragungsvorrichtung.It should be noted that the circuits shown in FIGS are known per se. Only the use of this switching method is new the transmission device described.

Die vorstehend beschriebene Anordnung läßt sich stets anwenden, wenn eine gemeinsame Hilfsstromquelle zur Speisung der verschiedenen Übertrager zur Verfügung steht, denn zur Summierung der Teilspannungen der Übertrager ist es erforderlich, daß die Spannungen die gleiche Phase aufweisen und daß die Hilfsspannung konstant ist.The arrangement described above can always be used when a common auxiliary power source is available to feed the various transformers because to add up the partial voltages of the transformers it is necessary to that the voltages have the same phase and that the auxiliary voltage is constant is.

Neigt die Hilfsspannung aber zu Schwankungen innerhalb weiter Grenzen, so muß man zur Erzielung der gewünschten Meßgenauigkeit in den Stromkreis irgendeinen Regler, etwa eine wasserstoffgefüllte Eisendrahtglühlampe, einschalten.However, if the auxiliary voltage tends to fluctuate within wide limits, so one has to have some kind of circuit in order to achieve the desired measurement accuracy Switch on the regulator, such as a hydrogen-filled iron-wire incandescent lamp.

Die Anwendung derartiger Lampen, die einen in eine wasserstoffhaltige Atmosphäre eingesetzten Eisendraht enthalten, ist als Hilfsanordnung für einen Sonderfall vorgesehen.The use of such lamps, the one in a hydrogen containing Iron wire used in the atmosphere is used as an auxiliary arrangement for a special case intended.

Bei der Schaltung nach Fig. 6 ist die durch das Gerät 24 gemessene Spannung gleich der Summe der Klemmenspannung der Wicklungen 20. Sie ist proportional dem Wert W # U, wobei W die Summe der zu messenden Leistungen und U die Klemmenspannung der Wicklungen i9 bezeichnet. Um das Gerät 24 auf die Leistung W eichen zu können, muß die Spannung U erstens konstant sein, und zweitens muß sie eine bekannte Größe darstelle. Wenn nun die Klemmenspannung der Hilfsstromquelle Schwankungen unterworfen ist, so wird zwischen eine der, eine Klemme der Stromquelle mit der gemeinsamen Klemme der Wicklungen i9 verbindenden Leitungen eine Vorrichtung eingeschaltet, vermittels der die Klemmenspannung der Wicklungen i9 trotz der Veränderung der Klemmenspannung der Hilfsstromquelle konstant gehalten werden kann. Es ist in der einschlägigen Technik bekannt, die hier erforderliche Regelung auf selbsttätigem Wege mit Hilfe von Widerständen durchzuführen, und zwar von Widerständen, die durch einen in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre arbeitenden Eisendraht gebildet werden. Solche Widerstände stehen in einfachster Weise in Form einer Glühlampe zur Verfügung. Der Widerstand derartiger Lampen ändert sich sehr schnell mit dem sie durchfließenden Strom und ermöglicht, die Veränderung der Klemmenspannung der Wicklung i9 auf geringe Abweichungen zu beschränken, auch wenn in der Klemmenspannung der Hilfsstromquelle bedeutende Spannungsschwankungen auftreten. Durch die Einschaltung einer wasserstoffgefüllten Eisendrahtlampe wird demnach, insbesondere in denjenigen Fällen, wo die Hilfsspannung zu Schwankungen innerhalb weiter Grenzen neigt, trotzdem ein genaues Meßergebnis erzielt.In the circuit of FIG. 6, the measured by the device 24 is Voltage equal to the sum of the terminal voltage of the windings 20. It is proportional the value W # U, where W is the sum of the powers to be measured and U is the terminal voltage of the windings i9. In order to be able to switch the device 24 to the power output, the voltage U must firstly be constant, and secondly it must be a known quantity represent. If the terminal voltage of the auxiliary power source is now subject to fluctuations is, then between one of the, a terminal of the power source with the common Terminal of the wires connecting the windings i9 switched on a device, by means of the terminal voltage of the windings i9 despite the change in the terminal voltage the auxiliary power source can be kept constant. It is in the relevant Known technology, the regulation required here in an automatic way with the help of resistors to be carried out, namely of resistors that are connected by one in one iron wire working in a hydrogen-containing atmosphere. Such resistance are available in the simplest way in the form of an incandescent lamp. The resistance such lamps changes very quickly with the one flowing through it Current and allows the terminal voltage of winding i9 to be changed to low Limit deviations, even if in the terminal voltage of the auxiliary power source significant voltage fluctuations occur. By switching on a hydrogen-filled Iron wire lamp is accordingly, especially in those cases where the auxiliary voltage tends to fluctuate within wide limits, nevertheless an accurate measurement result achieved.

Soll der Meßwert einer Gleichstromleistung fernübertragen werden, so muß der vorstehend beschriebene Wechselstromleistungsmesser (Magnet i, 2 und 3, q.) durch einen Gleichstromleistungsmesser ersetzt werden, der ein der Meßleistung proportionales Drehmoment ergibt. Im übrigen würde das Gerät genau so bleiben, als wenn die Hilfsstromquelle einen Wechselstrom liefern würde.If the measured value of a direct current power is to be transmitted remotely, the AC power meter described above (magnet i, 2 and 3, q.) Can be replaced by a DC power meter, which is one of the measuring power proportional torque results. Otherwise the device would stay exactly as if the auxiliary power source would supply an alternating current.

Das Gerät für Gleichstrom würde also aus einem Leistungszähler bestehen, der ein Drehmoment auf eine Achse ausfibt, die eine Metallscheibe trägt. Die Metallscheibe würde durch einen spannungmessenden Elektromagneten einem entgegengesetzten Drehmoment unterworfen werden. Die Spannung zur Speisung der beiden Elektromagnetwicklungen oder einer Wicklung allein würde von der Endklemme und dem Gleitkontakt eines Rheostaten abgenommen werden, der durch die Drehung der Achse eingestellt wird, ebenso wie vorstehend beschrieben.The device for direct current would therefore consist of a power meter, which outputs a torque to an axle that carries a metal disc. The metal disk an opposite torque would be generated by a voltage-measuring electromagnet be subjected. The voltage to feed the two electromagnetic windings or a winding alone would come from the end clamp and sliding contact of a rheostat which is adjusted by rotating the axis, as well as described above.

Wenn der Hilfsstrom ebenfalls Gleichstrom ist, kann das entgegenwirkende Drehmoment durch irgendeinen geeigneten Gleichstrommotor erzeugt werden. Aber in diesem Fall ließe sich die Summierung der Spannungen mehrerer Apparate nur ausführen, wenn jeder eine unabhängige Hilfsstromquelle haben würde.If the auxiliary current is also direct current, this can have the opposite effect Torque can be generated by any suitable DC motor. But in In this case, the summation of the voltages of several apparatuses could only be carried out if if everyone had an independent auxiliary power source.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for measuring electrical quantities and their sums at the distant place with the help of alternating voltages, characterized by a device built like an induction counter with two rotatable on one Part of acting groups of electromagnets, one of which is a group to be measured electrical quantity clearly assigned, proportional or torque proportional to its square and the other group one from an alternating voltage uniquely dependent counter-torque, primarily proportional to this or its square generated. The size of the alternating voltage generating the counter-torque, which is at the same time is a measure of the size to be remotely transmitted, is determined by the rotation of the Drive part of the induction counter caused the sliding contact of a controlled as a potentiometer switched resistor.

2. Device according to claim i, characterized in that between one terminal of the potentiometer resistor and AC voltage taken from a sliding contact, the entirety of the windings the or the counter torque generating 'electromagnet (i9, 2o) feeds.

3. Apparatus according to claim i, characterized in that the between a clamp AC voltage taken from the potentiometer resistor and a sliding contact only part of the windings of the one or more windings generating the counter torque Electromagnet feeds. q ..

Device for measuring electrical quantities and their Sums at the distant place with the help of alternating voltages using a variety of devices according to claim i, characterized in that the variable, am Potentiometer resistance of each device taken AC voltages both one Partial winding of the electromagnet or electromagnets generating the counter torque as well the primary winding each feed one of several transformers (23), their secondary windings total in series and on one the sum of the variable alternating voltages measuring voltmeter are connected.

5. Apparatus according to claim q. for measurement electrical quantities and their sums with a large number of devices according to claim i, characterized in that the AC voltages taken from the potentiometer resistor connected directly in series to a voltmeter measuring the sum of these voltages are, and that the invariable alternating voltages for feeding the potentiometer resistors taken from the secondary windings of transformers, their primary windings are connected to only one auxiliary power source.