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Einrichtung zur elektrischen Messung und Fernübertragung der Summe
oder der Differenz mehrerer Meßwerte Bei vielen technischen Einrichtungen, insbesondere
bei wärmewirtschaftlichen Überwachungsanlagen, handelt es sich um die Auf-"abe,
die Summe oder die Differenz mehrerer Meßgrößen, von denen jede nur einzeln durch
unmittelbare Nfessung erfaßt werden kann, auf elektrischem Wege zu messen und über
eine mehr oder weniger große Entfernung auf ein Ables- oder Schreibgerät zu el übertragen.
Diese Aufgabe läßt sich bekanntlich unter Zuhilfenahme eines Ouotientenmessers und
mehrerer Widerstaidsfernsender (Widerstandswalze mit Schleifbürste) mit einer praktisch
oft ausreichenden Genauigkeit lösen, indem die den einzelnen Summanden entsprechenden
Widerstandsfernsender unter Zwischenschaltung von Hilfswiderständen (sogenannte
Ballastwiderstände) zueinander parallel geschaltet werden.
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Dieses Verfahren stellt nur eine angenäherte Lösung dar, und zwar
sind die aus der theoretischen Grundlage des Verfahrens sich ergebenden Fehlerwerte
um so größer, je weniger Glieder zur Sum-menbildung herangezogen werden.
Die Berechnung und Ab--leichtin- solcher Summenschaltun-en mit zu-Z, ZD einander
parallel geschalteten Fernsendern ist oft schwierig, besonders wenn die Höchstwerte
der Sumi-nanden stark voneinander abweichen. Ferner hat eine derartige Schaltung
den Nachteil, daß durch die erforderlichen verhältnismäßig großen Ballastwiderstände
die Wirksamkeit der einzelnen Fernsender erheblich vermindert wird, was die Benutzung
eines Quotientenmessers von höherer Verhältnisempfindlichkeit und somit kleinerer
Einstellsicherheit erforderlich macht.
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Gegenstand der Erfindung ist eine einfache und übersichtliche Einrichtung
zur Messung und elektrischen Fernübertragung der Summe oder der Differenz mehrerer
Meßwerte unter Zuhilfenahme eines Ouotientenmessers und mehrerer Widerstand-sfernsender.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßwerkspulen
des Quotientenmessers, in denen die beiden von der jeweiligen Einstellung der Widerstandsfernsender
abhängigen Meßströme fließen, direkt (bei Wechselstromquotientenmessern) bzw. über
Gleichrichter (bei Gleichstromquotientenmessern) an die Sekundärspulen zweier Transformatoren
angeschlossen werden, welche ebenso viele Primärspulen aufweisen, als Widerstandsfernsender
vorhanden sind, und daß die einzelnen Fernsendermeßkreise, in denen die den Widerstandsfernse#dern
zugeordneten Primärspulen liegen, miteinander in Reihe geschaltet und an eine gemeinsame
Wechselstromquelle angeschlossen werden.
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Als weitereAusgestaltung des Gegenstandes der Erfindung werden zweckmäßig
als Transformatoren zwei eisengeschlossene, annähernd
in Kurzsclilußcharakteristik
arbeitende Meßtransformatoren, sogenannte Stromwandler, vorgesehen, welche die praktisch
erforderlicbe Unabhängigkeit des übersetzungsverhältnisses von der Strombelastung,
d. h. von der Höhe der Meßspannung, und somit die Spannungsunabhängigkeit
der Messung el ZD gewährleisten. Um eine völlig gleichmäßige magnetische Verkettung
zwischen den einzelnen Primärspulen und der gemeinsamen Sekundärspule zu erzielen,
werdendie Stromwandlerspulen zweckmäßig in der Weise her-"estellt, daß mehrere gut
isolierte Drähte gleichzeitig miteinander auf ein entsprechendes Wickelfiitter aufge#vickelt:
werden. Beispielsweise werden bei zwei Summanden mitgleichen Höchstwerten drei Drähte
gleichzeitig miteinander aufgewickelt wobei zwei Drähte als Primärspulen benutzt
werden, während der dritte Draht als gemeinsame Sekundärspule dient.
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Gemäß der Erfindung erfolgt die Berücksichtigung des Größenverhältnisses
der Höchstwerte der einzelnen Stimmanden inder Weise, daß das Verhältnis der Windungszahlen
der Primärspulen bei beiden Stromwandlern gleich dem Verhältnis der Höchstwerte
der diesen Primärspulen entsprechenden Summanden gewählt wird.
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Handelt es sich um einen Wechselstromquotientenmesser, so werden die
beiden Meßwerkspulen direkt an die Sekundärspulen der beiden Transformatoren angeschlossen.
Soll
dagegen mit einem Gleiclistromquotientenniesser gearbeitet werden, so
sind die beiden Meßwerkspulen über Gleichrichter an diese Sekundärspulen anzuschließen.
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Die Abb. i und 2 stellenals Beispiele zwei Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dar, und zwar behandelt Abb. i den Fall, daß die Summe von vier Meßgrößen mit Hilfe
eines Wechselstromquotientenmessers mit einem Dreheisenmeßwerk besonderer Bauart
(sogenannte Ringeisenquotientenmesser) gemessen und fernübertragen werden soll,
während Abb. 2- den Fall darstellt, in welchem mittels eines Gleichstroniquotientenmessers
mit Drehspulineßwerk (sogenannteKreuzspulquotientenmesser die Summe von vier Meßgrößen
angezeigt wird.
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In Abb. i bezeichnen ill".AII, die beiden Meßwerkspulen des Ringeisenquotientenmessers,
welche direkt an die Sekundärspulen S" S#e zweier Transformatoren
(Stromwandler) T, T. angeschlossen sind. Diese Transformatoren besitzen
ebenso viele Primärspulen P, P., als Widerstandsfernsender F vorhanden
sind, im vorliegenden Falle also je vier Primärspulen. Die vier Fernsendermeßkreise,
in denen die den einzelnen Fernsendern F zugeordneten Primärspulen P" P#
liegen, sind in der aus Abb. i ersichtlichen Weise in Reihe geschaltet und an eine
gemeinsame Wechselstromquelle A angeschlossen.
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Bezeichnen nach Abb. i J, , 1111, j1101, i11111 und
i,', JJ', J#`, J#.... die in den Primärspulen P, P, der Transformatoren T,
T# fließenden Zweigströme, R,', R,", RI"', R,.... und RJ, RJ', R2"', R.""
die Ohmschen Widerstände der entsprechenden Zweige (die induktiven Widerstände -dieser
Zweige dürfen erfahrungsgemäß als vernachlässigbar klein vorausgesetzt werden),
so gilt A' 12' R2' : RI' , Jl" _T2"
= R211 Ril# Jim 12... R,"': Ri", i11111: J2.... = R2
.... Rl"". Hieraus'folgt
Bedeuten 1., 1, die in den Sekundärspulen S, S, und Meßwerkspulen
M, 31, fließenden §tröme und c eine dem Windungsverhältnis (Übersetzungsverhältnis)
der Transformatoren Ti, T. entsprechende Proportionalitätskonstante,
so ist + j11111) und .T, C - (J.,' + J.,' + J,"'
+ J
Folglich wird
Diese Gleichung ist genau so gebaut wie die für einen einzigen Fernsendermeßkreis
Crültige charakteristische Gleichung: e, Z>
welche die Grundlage für die bekannte Fernsenderschaltung für eine einzige Meßgröße
,darstellt. Während jedoch bei der bekannten Einzelschaltung mit einem einzigen
Fernsender das für die Zeigereinstellung des Quotientenmessers maßgebende Widerstandsverhältnis
R, : R, dem jeweiligen AugenblIckswert des fernzuübertragenden Meßwertes
entspricht, ist bei dem neuen, den Erfindungsgegenstand bildenden Sunimenverfahren
das für die Zeigereinstellung des Quotientenmessers maßgebende Widerstandsverhältnis
(R,' + R," + X' + R2 .... ) .
(R,'
+ RI" + Rl` + Rl"") dur#li,die
Summe der Augenblickswerte der einzelnen Meßwerte gekennzeichnet.
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Ein wesentliches Kennzeichnen ist also, daß die Summenwerte RI'
+ RI" + RI"' + R,1111
und
R.,' + R," + R""' + R."" durch
zwei gleichartige Stiminierungstransformatoren iiießtechnisch exakt erfaßt werden.
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Abb. :2 stellt als weiteres Beispiel den Fall dar, daß mittels eines
Gleichstromkrenzspuleninstrunientes die Stimme von vier Meßgrößen zu bilden ist.
Es bezeichnen .11" und 31, die beiden Teilwicklungen des Kreuzspulengerätes,
welche in der aus Abb.:2 ersichtlichen Weise über Gleichrichter G an die
Sekundärspulen Sl, S. zweier Trans#orinatoren (Stromwandler) fl, T,
angeschlossen sind. Im übrigen ist die Schaltung genau die gleiche wie in Abb. i.
Die Wirkungsweise der beiden Transformatoren ist hier ebenfalls die gleiche. Die
Sekundärströme werden je-
doch, da es sich um einen Gleichstromquotientenmesser
handelt, gleichgerichtet und auf die Kreuzspule übertragen.
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Besonders bemerkenswert ist, daß bei der Schaltung nach Abb. 2 die
Angaben des Kreuzspulinstrunientes vom zeitlichen Verlauf der Sekundärströrne unabhängig
sind, weil der Formfaktor in beiden Meßwerkspulen in gleicher Weise zur Auswirkung
22.
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kommt.