DE533864C - Elektrische Differentialzwangsfernsteuerung mit ruhendem Sender - Google Patents

Description

Es sind, insbesondere durch die älteren Patente der Erfinder, Fernsteuerungen bekannt, bei denen der Sender aus einem Motor besteht, der durch Vermittlung vo"n Bürsten gespeist wird, die auf einem Kollektor schleifen und mit dem Empfänger durch eine Leitung verbunden sind, die einerseits beispielsweise an drei gleich weit voneinander entfernten Punkten des Läufers des Senders und andererseits an drei ebenfalls gleich weit voneinander entfernten Punkten des Läufers des Empfängers angeschlossen sind, dessen Ständer durch das Netz gespeist wird, derart, daß, wenn man die Speisebürsten des Senders verschiebt, der Empfänger dieser Verschiebung genau oder proportional folgt.

Es sind ferner, und zwar ebenfalls hauptsächlich durch Patente der Erfinder, Verbesserungen an Fernsteuerungen dieser Art bekannt geworden, die darin bestehen, daß beispielsweise die Verbindung des Senders mit der Übertragungsleitung gleichfalls durch Vermittlung von auf einem Kollektor schleifenden Bürsten erfolgt, derart, daß die Verschiebung des Empfängers proportional der algebraischen Summe der am Sender auftretenden Verschiebungen der Speise- und Übertragungsbürsten ist. Es sind verschiedene Ausführungsmöglichkeiten der betreffenden Einrichtungen bekannt geworden, die es ermöglichen, durch diese Differentialwirkung Berichtigungen in die Übertragung einzuführen. Handelt es sich beispielsweise darum, die Bewegungen eines Zielfernrohres auf ein Geschütz zu übertragen, so ermöglicht die Differentialvorrichtung die Einführung verschiedener Berichtigungen, die durch die atmosphärischen Bedingungen, die Verschiebung des Zieles u. dgl. erforderlich werden.

Es sind auch den vorstehend erwähnten ähnliche Fernsteuerungen bekannt, bei denen der Sendemotor durch einen ruhenden Sender ersetzt ist, der durch einen Transformator oder Autotransformator gebildet wird. Dabei ist der Sender mit dem Empfänger durch eine Übertragungsleitung verbunden, die einerseits an mehreren, beispielsweise drei festen Punkten eines der Elemente (Läufer oder Ständer) des Empfängers und andererseits an drei auf einem Kollektor verschiebbaren Bürsten angeschlossen ist, die die Verbindung der Übertragungsleitung mit drei gleich weit voneinander entfernten Punkten einer der Wicklungen des Senders ermöglichen. Dreht man die Bürsten, so wird die Verteilung der Potentiale in der Übertragungsleitung geändert, wodurch sich am Läufer des Empfängers eine derjenigen des Bürstengestells proportionale Verschiebung ergibt.

Man kann auch den Sender mit Hilfe von Bürsten speisen, die sich auf einem Kollektor

verschieben. Dadurch kann man, wie oben erwähnt, eine Differentialwirkung erzielen.

Zum besseren Verständnis'des Gesagten ist in Abb. ι ein Sender in Form eines Autotransformators veranschaulicht, d. h. eines solchen mit nur einer Wicklung, die an den Kollektor 52 angeschlossen ist. Zwei Bürsten S3 und 54 sind mit den Leitern 55 und 56 verbunden und speisen den Apparat mit Einphasenstrom. Drei gleich weit voneinander entfernte Bürsten 59, 60 und 61, die an die Übertragungsleitungen 62, 63 und 64 angeschlossen sind, schleifen auf demselben Kollektor. Das Gestell der Speisebürsten 53, 54 kann auf dem Kollektor nach Belieben mit Hilfe eines durch ein Handrad 58 betätigten Zahnkranzes 57 verschoben werden, während die Stromabnahmebürsten 59, 60, 61 für die Übertragung mit Hilfe eines Zahnkranzes 65 verschoben werden können, der durch das Handrad 66 gedreht wird. Der Empfänger besteht aus einem Motor, dessen Ständer 67 durch die Leiter 68, 69 mit Einphasenstrom gespeist wird, während der Läufer an drei gleich weit voneinander entfernten Punkten an die Leiter 62, 63 und 64 der Übertragungsleitung angeschlossen ist. Es ist ersichtlich, daß die Winkelverstellung des Läufers 70 der algebraischen Summe der den beiden Bürstengestellen durch die Handräder 58 und 66 erteilten Winkelverstellungen proportional ist.

Natürlich kann man den dargestellten Autotransformator durch einen gewöhnlichen Transformator ersetzen, dessen beide Wicklungen je an einen Kollektor angeschlossen sind, wobei die Speisebürsten auf dem mit der Primärseite verbundenen, die zur Übertragung dienenden Bürsten auf dem an die Sekundärseite angeschlossenen Kollektor schleifen.

Die durch einen Transformator oder einen Autotransformator gebildeten ruhenden Sender lassen sich leichter bauen als die Motorsender; insbesondere ist aber die Unterhaltung erheblich leichter. Dagegen weisen sie die Eigenschaft auf, daß sie nur eine bestimmte Zahl von Stellungen für den Läufer des Empfängers ermöglichen, indem jede Stellung einer Potentialverteilung entspricht und die Zahl der Potentialverteilungen ihrerseits eine bestimmte, nämlich von der Zahl der Kollektorlamellen und der Bürstenzahl abhängig ist. Der Empfänger geht absatzweise von einer Stellung in die andere über, wenn eine der Bürsten von der einen Lamelle auf die andere übergeht. Man kann dem Läufer aber keine Zwischenstellung geben, . indem man ihn kontinuierlich verschiebt, wie es bei den Motorsendern möglich ist. Die Übertragung ist infolgedessen eine w'eniger genaue, weil die Stellung des Empfängers diejenige des Senders nur mit einer gewissen Annäherung wiedergibt.

Die Erfindung bezweckt, diesem Übelstand nach Möglichkeit abzuhelfen. Es werden für Anlagen mit ruhendem Sender Mittel angegeben, durch die die Zahl der Stellungen des Empfängers bei beschränkter Bürsten- und Lamellenzahl einen möglichst großen Wert erhält, so daß diese Stellungen einander in dem Maße nahekommen, daß der Durchgang des Läufers des Empfängers durch diese verschiedenen Stellungen praktisch einer ununterbrochenen Bewegung gleichkommt. Dieses Ergebnis wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß man die Zahl α der an die Übertragungsleitung angeschlossenen Bürsten und die Zahl η der Lamellen des zugehörigen Kollektors derart bestimmt, daß η und a relative Primzahlen sind, d. h. keinen gemeinsamen Teiler haben. Beispielsweise kann kann man a = 3 und η = 5 ο wählen, in welchem Falle die Zahl der möglichen Verteilungen des Potentials gleich 2 · η · a == 300. ist.

An Hand der Abb. 2 läßt sich dies leicht nachweisen. Es sei u der Zentriwinkel einer Kollektorlamelle und w der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bürsten. Der Einfachheit halber sei zunächst angenommen, daß die Bürsten unendlich dünn seien. Es ergibt sich dann

360⁰ =fi'U =

Wenn d der größte gemeinsame Teiler für η und α ist, kann man setzen

und es ist
(2)

ζ = α' · d

ι = η' · d,

Führt man die Teilung zwischen n' und a' aus, so erhält man

n'

r·

wobei K der Quotient und r' der Teilungsrest ist. r' ist also kleiner als a! und eine relative Primzahl (ohne gemeinsamen Teiler) zu a'. Man kann die Gleichung 2 also auch schreiben

r'

w = K-uA—T-u . - a!

Nimmt man an, daß die erste Bürste, wie in Abb. 2 dargestellt, sich gerade auf dem linken Ende der ersten Lamelle befindet, so liegt die zweite Bürste auf der Lamelle

(K + ι) und in einem Winkelabstande von -^r ·. u von ihrem linken Ende. Entsprechend weist die dritte Bürste einen Winkelabstand r'

von 2 —_r · u von dem linken Ende der Lamelle (2 K + i) auf usw.

Der Winkelabstand der Bürste (q + i) ist

also q· —·u. Wenn q = a' ist, wird der

Winkelabstand .gleich dem Winkel einer ganzen Zahl von Lamellen, und infolgedessen befindet sich die Bürste (q -f- i) in einer der ersten Bürste genau entsprechenden Lage. Die Bürste (q + 2) ist in derselben Lage wie die zweite Bürste usw. Die α Bürsten nehmen also q verschiedene Stellungen ein. Läßt man nun die Bürstengruppe sich im umgekehrten Sinne des Uhrzeigers um einen sehr kleinen

Winkel x, der kleiner als —7- · u ist, drehen,

so geht die erste Bürste von der Lamelle 1 auf die Lamellen über, während die Bürsten 2, 3 ... q auf denselben Lamellen bleiben und die Verteilung des Potentials auf die Leitungen der Übertragungslinie geändert wird.

Läßt man den Winkel χ anwachsen, derart, daß er einen Wert annimmt, der zwischen

— 'U und 2 — ·u liegt, so tritt die zweite

Bürste von der Lamelle K + 1 auf die La melleK über, während die anderen Bürsten auf denselben Lamellen bleiben. Das hat eine weitere Änderung in der Verteilung des Potentials zur Folge. Es ergibt sich schließlich, daß man auf diese Weise q bzw. a! Potentiaiverteilungen erhält.

Diese Zahl q hat sich unter der Annahme ergeben, daß die erste Bürste anfangs auf "der Lamelle 1 stehe. Man würde in gleicher Weise q von den vorhergehenden abweichende Verteilungen erhalten, wenn die erste Bürste anfangs auf der Lamelle 2 gestanden hatte usw. Man erhält also eine Gesamtzahl p' der Potentialverteilungen, die sich wie folgt ausdrucken läßt:

z=z η · q-—n-a = -

η·

und in dem Falle, wo α und η relative Primzahlen sind:

p' = η · a.

Bisher ist angenommen worden, daß die Bürsten sehr dünn sind und deshalb als Punkte betrachtet werden können. Das ist aber nur eine erste, angenäherte Annahme, die zur Erleichterung der Rechnung dient. Tatsächlich besitzt jede Bürste eine gewisse Breite und kann deshalb zwei für diese Betrachtung wichtige Stellungen einnehmen:

a) Die Bürste liegt nur auf einer einzigen Lamelle;

b) die Bürste übergreift zwei Lamellen und steht mit beiden in Berührung.

Jeder dieser beiden Lagen entspricht eine besondere Potentialverteilung. Es ergibt sich, daß jeder Stellung der Bürstengruppe, von der oben die Rede war, zwei Potentialverteilungen entsprechen, je nachdem die Bürste, die die geringste Winkelverschiebung erfährt, sich vollständig auf einer Lamelle befindet oder gleichzeitig in Berührung mit der vorhergehenden steht, so daß sich p—2p'

η- α

oder £ = 2—-j- Stellungen ergeben.

In dem Falle, wo η und α relative Primzahlen sind, d.h. d=i, erhält man die praktisch ausreichend große Zahl 2 · η · a Stellungen.

Man kann also beispielsweise mit drei Übertragungsbürsten und 68 Lamellen 408 Potentialverteilungen erreichen, d. h. 408 entsprechende Stellungen des Senders und des Empfängers, was praktisch auf eine ununterbrochene Verschiebung hinausläuft. . ·

Natürlich können die Zahl der Speisebürsten und die Zahl der Lamellen des entsprechenden Kollektors gleichfalls relative Primzahlen sein.

Claims (1)

1. Patentanspruch :

   ElektrischeDifferentialzwangsfernsteue- ' rung, deren Empfänger durch synchrone Motoren gebildet werden und deren Sender aus einem ruhenden Transformator mit zwei voneinander getrennten geschlossenen Wicklungen oder mit einer einzigen ebenfalls geschlossenen Wicklung besteht, dessen Speisung mittels einer an eine Wechselstromleitung angeschlossenen, auf einem Kollektor drehbaren Gruppe gleich weit voneinander entfernter Bürsten erfolgt, dessen Lamellen mit gleich weit voneinander entfernten Punkten einer Wicklung des Transformators verbunden sind, wobei die Übertragung mittels einer zweiten Gruppe gleich weit voneinander entfernter Bürsten erfolgt, die auf einem zweiten, an die andere Wicklung des Transformators ebenfalls symmetrisch angeschlossenen Kollektor oder auf dem den Speisebürsten zugeordneten Kollektor drehbar ist und deren Bürsten je an einen der Leiter der Übertragungsleitung angeschlossen sind, die andererseits an gleich weit voneinander entfernten Punkten der Wicklung eines der Elemente (Ständer oder Läufer) des Empfängers endigt, während das andere Element des Emp-

   f angers an * die--speisende Wechselstromleitung angeschlossen ist, derart, daß die Winkelverstellung des Läufers des Empfängers der algebraischen Summe der Winkelverstellungen der beiden Bürstengruppen des Senders proportional ist," dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl a der an die Übertragungsleitung angeschlossenen Bürsten und die Zahl η der Lamellen des zu diesen Bürsten gehörigen Kollektors relative Primzahlen sind, wobei die Zahlen« und η so gewählt sind, daß die resultierende Zahl 2 · a · η der Stellungen des Läufers, des Empfängers einen solchen Betrag erreicht, daß der Durchgang des Läufers durch die ver-. schiedenen Stellungen praktisch einer un-■ unterbrochenen Bewegung gleichkommt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen