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Einrichtung zur Anzeige von Frequenzdifferenzen inWechselstromkreisen
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Anzeige von Frequenzunterschieden,
die in Wechselstromkreisen, z. B. in zwei zusammenarbeitenden Wechselstromnetzen,
auftreten. Gemäß der Erfindung ist es möglich, den Frequenzunterschied zweier Netze
laufend an einem einheitlichen Anzeigeinstrument abzulesen. Zu diesem Zweck werden
die gegebenen Netzfrequenzen zunächst in Bewegungsgrößen, z. B. Motordrehzahlen,
umgewandelt und hiernach diese Bewegungsgrößen ihrerseits in Ströme von proportionaler
Stärke umgesetzt, die im Stromkreis eines Strommessers zur Gegeneinanderwirkung
gebracht werden. Der Zeiger des Strommessers zeigt dabei die jeweilig herrschende
Frequenzdifferenz als Ausschlag von einer normalen Nullstellung an. Die Differenz
der Ströme kann entweder einheitlich auf das Zeigerantriebssystem wirken oder sie
kann in diesem erst hergestellt werden.
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Es ist bekannt, gegebene (z. B. auch elektrische) Arbeitsgrößen, die
an sich schon befähigt sind, ein Meßsystem nach Art eines Elektrizitätszählers in
Umdrehung zu versetzen, auf diese Weise in gegeneinanderschaltbare Ströme (oder
Spannungen) umzuwandeln, um die Differenz der Arbeitsgrößen unmittelbar an . einem
Empfangsinstrument sichtbar zu machen, und man hat als Empfangsinstrument u. a.
einen Zeigerfrequenzmesser vorgeschlagen, an dem also sekundäre Frequenzströme gegeneinander
wirken. Gemäß der Erfindung werden jedoch umgekehrt primär gegebene Frequenzen,
d. s. elektrische Größen, die nicht ein Meßsystem nach Art eines Elektrizitätszählers
in Umdrehung versetzen können, weil sie keine Arbeitsgrößen darstellen, dadurch
nach dem Gegeneinanderschaltungsprinzip vergleichbar gemacht, daß man sie zunächst
in Arbeitsgrößen (Stromgrößen) umsetzt, die proportional der Frequenz sind, und
dann diese Stromgrößen am Emppfangsinstrument, das stets ein Strommesser ist, gegeneinanderwirken
läßt.
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Die Erfindung ist in einer Ausführungsform auf der Zeichnung schematisch
veranschaulicht. An den beiden Wechselstromquellen, die die Frequenzen
f 1 und f 2 haben, sind zwei Synchronmotoren = und 2 je durch eine
Leitung 3, 4 bzw. 5, 6 angeschlossen. Die Drehzahl dieser Motoren ist proportional
der Frequenz f 1 bzw. f2.
Die Synchronmotoren i; 2 sind direkt oder
durch ein Zwischengetriebe mit je einem kleinen Gleichstromgenerator 7 bzw. 8 gekuppelt.
Die an den Klemmen dieser Generatoren erzeugte Spannung ist eine Funktion ihrer
Drehzahl und somit auch der betreffenden Frequenz.
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Die Generatoren, die zweckmäßig mit permanentem Erregerfeld und ähnlich
dem Anker eines Gleichstromelektrizitätszählers ausgebildet werden, sind derart
in Reihe miteinander und mit einem Stromanzeigeinstrument 9 geschaltet, daß ihre
Klemmenspannungen sich im Stromkreis des Instrumentes g subtrahieren. Wenn die Generatoren
7, 8 mit genau gleicher Drehzahl laufen und bei gleicher- Drehzahl gleiche Spannungen
erzeugen, so fließt kein Strom durch das Anzeigeinstrument 9, und der Zeiger desselben
steht auf dem Nullpunkt der
Skala, der sich in der Mitte der Skala
befindet. Dies ist der Zustand, bei welchem die Frequenzen f1, f2 einander gleich
sind. Wird jedoch z. B. f1 größer als f2, so wird die Drehzahl des Motors z größer
als die des Motors 2 und dementsprechend die durch den Generator 7 erzeugte Spannung
größer als diejenige des Generators 8, und es fließt ein Strom (Differenzstrom)
zwischen beiden Generatoren, dessen Größe und Richtung durch den Frequenzunterschied
gegeben ist. Das Instrument 9 zeigt diesen Strom nach Größe und Richtung an. Die
Skala des Instruments wird zweckmäßig unmittelbar nach Frequenzdifferenzen geeicht.
Ist f 1 größer als f2, so steht der Zeiger z. B, links vom Nullpunkt,
während er, wenn f2 größer als f1 ist, rechts davon steht.
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Der Differenzstrom ist bei kleinen Frequenzunterschieden ebenfalls
klein; man hat es aber in der Hand, durch entsprechende Wahl der Empfindlichkeit
des Instruments 9 die Gesamtempfindlichkeit der Anordnung auf jedes gewünschte Maß
zu bringen.
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Bei der beschriebenen Ausführung der Erfindung stellen die mit den
Frequenzen proportionalen elektrischen Kräfte (Generatorspannungen) unmittelbar
selbst ihre auf den Zeiger wirkende Differenz her. Es wäre statt dessen möglich,
jeden Generator getrennt in einem elektromagnetischen System wirksam zu machen und
diese Systeme gemeinsam derart auf den Zeiger wirken zu lassen, daß sie an diesem
eine mechanische Differenzwirkung hervorbringen. Man kann ferner durch die Motoren
mitHilfe von Umsetzungsgetrieben (z. B. Zentrifugalschaltern) Widerstände im Stromkreis
der Generatoren oder in Batteriekreisen derart regeln, daß entsprechende Differenzbeeinflussungen
des Zeigers resultieren.
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-Zur Ableitung der frequenzgemäßen Wirkungen aus den Wechselstromkreisen
sind nicht unbedingt Synchronmotoren nötig. Die Äbnahme kann auch z. B. durch Vibratoren
geschehen, die je nach der Schwingungszahl Heizdrähte einer Wheatstonebrücke entsprechend
verschieden mit Strom belasten.
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Schaltet man statt der Synchronmotoren Zeigerfrequenzmesser in die
Wechselstromkreise, so kann man deren Zeigerausschläge zur Herstellung der Differenzwirkung
am Zeiger .des Instruments 9 benutzen. Hierfür kann man beispielsweise die Zeiger
der Frequenzmesser in bekannter Art mit einem Stellglied ausrüsten, das im Zusammenwirken
mit umlaufenden Stromschlußgliedern (vgl. z. B. brit. Patent 9,76 644) in
bestimmten Zeiten je nach dem Zeigerausschlag Stromstöße von verschiedener Länge
einschaltet. Solange die beiden Frequenzmesser gleich eingestellt sind, bringen
sie in gleichen Zeiten gleich lange Stromstöße hervor, die sich infolge Gegeneinanderschaltung
am Instrument G restlos aufheben, so daß dessen Zeiger in der mittleren Nullstellung
bleibt. Hat aber der eine Frequenzmesser,einen größeren Zeigerausschlag als der
andere, so überwiegen die von seinem zugehörigen Stromschlußglied (Kollektor) ausgesandten
Stromstöße in ihrer Dauer die zu gleichen Zeiten vom Kollektor des anderen Frequenzmessers
ausgesandten Stromstöße, und es ergibt sich bei jedem Stromstoßpaar ein Überschuß
entweder des positiven oder des negativen Stromstoßes, der am Instrument G einen
Zeigerausschlag nach der einen oder anderen Seite bewirkt.
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An Stelle eines Drehspulinstrumentes genügt ein Weicheiseninstrument,
wenn man nur einseitige Zeigerausschläge des Instruments 9 benötigt. Ein derartiger
Fall liegt vor, wenn z. B. die Frequenz f1 ständig größer als f2 ist.
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Die Fernübertragung vom Zeiger des Instruments 9 zu einem entfernten
Empfänger kann in sehr einfacher Weise z. B. dadurch geschehen, daß der Zeigerausschlag
in bekannter Art durch einen umlaufenden Fühler, von einem Anfangspunkt der Skala
ausgehend, ausgeprüft und dadurch in Stromzeit -für den Empfänger umgesetzt wird.
Man kann auch hierfür den erwähnten Verhältniskollektor in bekannter Art benutzen.
Die Ausprüfung würde zweckmäßig auch beim Drehspulinstrument an einem Endpunkt der
Skala zu beginnen haben.