DE635683C - Elektrische Zwangsfernsteuerung - Google Patents

Description

Zur Fernübertragung von Bewegungen, beispielsweise zur Übertragung der Bewegungen eines Zielfernrohres auf ein entfernt aufgestelltes Geschütz, Scheinwerfer o. dgl., macht man häufig von elektrischen Fernsteuerungen Gebrauch, bei denen -die Frequenz einer als Sender oder Geber dienenden Wechselstromquelle in Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung geändert wird.
Meistens wird als Geber ein gleichstromgespeister Spannungsteiler benutzt, an den ein Stromwender mit in Abhängigkeit von der vorgegebenen Bewegung beweglichen Bürsten angeschlossen ist. Statt dessen kann man aber auch einen Frequenzwandler anderer Bauart benutzen, beispielsweise die an sich bekannten läufererregten Drehstromerregermaschinen. Als Empfänger sind an den Sender beispielsweise durch Gleichstrom erregte Synchronmotore angeschlossen, die den fernzusteuernden Gegenstand bewegen.

Bei Fernsteuerungen der geschilderten. Art bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die Einrichtung so auszuführen, daß der Empfänger auch bei schneller Drehung genügend große Kräfte entwickelt, um den fernzusteuernden Gegenstand zu bewegen. Dies beruht darauf, daß bei schnellen Bewegungen des Gebers und damit bei zunehmender Frequenz der Steuerströme in den Empfängern eine schädliche Gegenspannung auftritt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man schon vorgeschlagen, in den Wechselstromkreis der Fernsteuereinrichtung Ohmsche Widerstände einzuschalten, die gegenüber den durch die Gegenspannung hervorgerufenen scheinbaren Widerständen groß sind.

Durch diese Widerstände erreicht man zwar eine Begrenzung des Stromes bei niederen Frequenzen bzw. bei niederen Drehzahlen des Empfängermotors, aber bei wachsender Drehzahl des Empfängers nimmt seine Gegen-EMK zu, und da der Vorschaltwiderstand gleichbleibt, nimmt der Strom entsprechend ab.

Nach einem anderen Vorschlag wird in 4-5 Einrichtungen zur Fernübertragung von Bewegungen mittels eines Mehrphasenspannungsteilers die dem Mehrphasenspannungsteiler aufgedrückte Spannung von .der Drehgeschwindigkeit der Bürsten relativ zum Kollek- 5» tor abhängig gemacht, und zwar derart, daß bei größerer Drehgeschwindigkeit die aufgedrückte Spannung größer ist als bei kleinerer Drehgeschwindigkeit.

Da der Mehrphasenspannungsteiler häufig an einer SpannungsqueLLe liegt, deren Spannung aus bestimmten Gründen unbeeinflußt bleiben muß, beispielsweise weil die Spannungsquelle gleichzeitig noch anderen Steuerzwecken dienende und mit unveränderlichen Spannungen arbeitende Einrichtungen speist, wird nicht die Spannungsquelle seihst beein-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dipl.-Ing. Dr. Hermann Götz in Nürnberg.

fiußt, sondern lediglich die dem Spannungsteiler aufgedrückte Spannung mit Hilfe eines Vorschaltwiderstandes, - der durch einen von der Drehgeschwindigkeit der Bürsten des.; Mehrphasenspannungsteilers abhängigen Zen"" trifugalregler geregelt wird.

Aber auch diese Einrichtung ist nicht frei;-von Mängeln.

Der Zentrifugalregler muß, wenn er überhaupt für diesen Zweck brauchbar sein soll, sehr empfindlich sein. Eine große Empfind-' lichkeit gibt aber sehr oft. Anlaß zu Betriebsstörungen. Ferner wird in dem Vorschaltwiderstand, namentlich bei größeren Steuer-Stromstärken, viel Energie nutzlos vernichtet. Schließlich besteht bei einer anderen bekannten Fernsteueranlage der Sender aus einem gleichstromgespeisten Spannungsteiler mit angeschlossenem Stromwender und relativ dazu beweglichen Bürsten und einer Regeleinrichtung, deren einer Teil sich aus mehreren an die Gleichstromquelle angeschlossenen, durch Isoliermaterial voneinander getrennten Stromschlußstücken zusammensetzt, die über , 25 Widerstände miteinander verbunden sind. Der andere Teil enthält in Mehrphasenschaltung angeordnete induktive Widerstände, die zur Herstellung einer leitenden Verbindung der Gruppen von Stromschlußstücken dienen. Ferner ist zur Änderung der Steuerspannung in Abhängigkeit von der vorgegebenen Bewegung ein Zusatzgenerator vorgesehen, der mit konstanter Drehzahl angetrieben wird. Der Anker dieses Zusatzgenerators liegt als Gegenspannungsquelle in dem Stromkreis des als Sender wirkenden Stromwenders mit "daran angeschlossenem Spannungsteiler, während seine Erregerwicklung in den Stromkreis der Regeleinrichtung eingeschaltet ist. Die Grenzen, innerhalb deren die dem Spannungsteiler aufgedrückte Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz regelbar ist, sind bei dieser bekannten Einrichtung verhältnismäßig eng. Mit steigender Frequenz kann nämlich der Wert der Gegenspannung nur so lange abnehmen, bis diese den Wert Null angenommen hat, d.h. an dem Spannungsteiler liegt von diesem Augenblick an die volle Spannung des den Spannungsteiler speisenden Netzes.

Ein weiterer Mangel der zuletzt erwähnten Einrichtung besteht darin, daß zur Steuerung der Erregung des Zusatzgenerators ein verhältnismäßig verwickelter elektrischer Zusatzapparat notwendig ist, mit dem sich nach bekannten Gesetzen noch nicht einmal in allen Fällen eine mit der Frequenz- bzw. Drehzahländerung genau übereinstimmende Spannungsänderung erzielen läßt. Die Erfindung beseitigt die Mangel der bekannten Einrichtungen.

Sie macht dabei ebenfalls von einer Zusatzspannungsquelle Gebrauch, die in Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung gesteuert wird. '.''.j.'"Erfin dungsgemäß dient als Zusatzspan-■ nyngsquelle ein in den Gleichstromkreis eingeschalteter Gleichstromgenerator oder ein in der Wechselstromübertragungsleitung liegender Wechselstromgenerator, der mit dem Antrieb des die Frequenzänderung des Senders herbeiführenden Organs oder mit diesem Organ selbst, beispielsweise dem beweglichen Teil des an den Spannungsteiler angeschlossenen Stromwenders, derart gekuppelt ist, daß seine Spannung proportional mit der Geschwindigkeit des Senders steigt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

In dem Schaltschema nach Fig. 1 ist mit ι ein Elektromotor bezeichnet, der beispielsweise zur Höhen- oder Seiteneinstellung eines Scheinwerfers 5 o. dgl. dient, welcher durch ein Rechteck in dem Schaltschema angedeutet ist. Synchron mit dem Scheinwerfer soll ein Geschütz, ein Fernrohr oder gegebenenfalls auch ein zweiter Scheinwerfer bewegt werden. Zur Übertragung der Bewegung dient eine Fernsteuereinrichtung, die im wesentlichen aus dem Spannungsteiler 2, dem daran angeschlossenen Stromwender 3 mit den relativ dazu beweglichen Bürsten 4 bis 6 und einem an die Bürsten des Stromwenders angeschlossenen Synchronmotor 7 besteht, der mit dem fernzusteuernden Gegenstand, der in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, verbunden ist.

Der bewegliche Teil des Stromwenders sitzt auf einer Welle 8, die einerseits über das Vorgelege 9 mit dem Motor 1 und andererseits über das Vorgelege 10 mit dem zu bewegenden Gerät5 gekuppelt ist. Der Spannungsteilerwiderstand 2 und der Steuermotor 1 sind an das Gleichstromnetz N angeschlossen, das gleichzeitig noch zur Speisung anderer Einrichtungen, die konstante Spannung verlangen, dienen möge.

Die Erregerwicklung 11 des Empfängermotors 7 kann an das gleiche Netz, gegebenenfalls aber auch, wie in dem Schaltschema no angedeutet, an eine andere Gleichstromquelle angeschlossen sein.

^In Reihe mit dem Spannungsteilerwiderstand 2 liegt als Zusatzspannungsquelle ein Gleichstromgenerator 12, der mit dem Antriebsmotor 1 des Gerätes S unmittelbar gekuppelt ist.

Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Mit zunehmender Drehzahl des Motors 1 nimmt auch die Spannung des Zusatzgenerators 12 und damit die dem Spannungsteiler 2

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aufgedrückte Spannung zu. Durch geeignete Dimensionierung des Zusatzgenerators 12 kann ohne weiteres erreicht werden, daß mit der-Frequenz des dem Synchronmotor 7 zugeführ^ ten Wechselstromes die an den Bürsten 4 bis 6 herrschende Spannung in gleichem Maße an-* steigt wie die in dem Synchronmotor 7 erzeugte Gegenspannung. Eine Leistungsabnahme bzw. eine Abnahme des Drehmomentes des Empfängermotors 7 ist infolgedessen unmöglich.

Im wesentlichen die gleiche Wirkung läßt sich erreichen, wenn man statt des in den Gleichstromkreis eingeschalteten Zusatzgenerators 12 in den Wechselstromkreis der Übertragungsanlage, wie in Fig. 2 angedeutet, einen Wechselstromgenerator 13 einschaltet. Damit die Frequenz dieses Generators genau mit der am Kollektor 3 erzeugten Wechselspannung übereinstimmt, ist der Generator 13 unmittelbar mit der Welle 8 gekuppelt. Ist jedoch der bewegliche Teil des Stromwenders mit dem Übersetzungsverhältnis 1: r mit dem Motor ι verbunden, dann kann die Wechsel-Strommaschine 13 ebenso wie der Gleichstromgenerator 12 unmittelbar von dem Antriebsmotor ι angetrieben werden.

Soll eine besonders kräftige Änderung der Zusatzspannung erreicht werden, so kann man neben der Drehzahländerung des Zusatzgenerators dessen Erregung in Abhängigkeit von den mit der Drehzahl sich ändernden elektrischen Größen des Wechselstromkreises steuern.

Zu diesem Zweck können beispielsweise an die Bürsten 4, 5 und 6 frequenzabhängige Relais, beispielsweise Zungenfrequenzrelais oder auch nach dem Ferrarisprinzip arbeitende Relais, angeschlossen sein, die die Erregung des Zusatzgenerators beeinflussen.

Sind die an den Bürsten 4 bis 6 betriebsmäßig auftretenden Frequenzunterschiede zu klein, so daß sich eine genaue Steuerung der Erregung mit Hilfe von unmittelbar angeschlossenen Frequenzrelais üblicher Bauart, wie beispielsweise für nach dem Überlagerungsprinzip arbeitende Fernsteueranlagen, nicht mehr erreichen läßt, so kann man auch die zur Steuerung der Erregung dienenden Frequenzrelais an einen Hilfssender anschließen, der den eigentlichen Steuerfrequenzen direkt proportionale Frequenzen höherer Periodenzahl erzeugt. Beispielsweise kann dieser Hilfssender ein an sich bekannter Apparat zur Vervielfachung der in dem Steuerstromkreis fließenden Frequenzen sein.

Ferner kann man aber auch zur Steuerung

der Erregung und damit der Zusatzspannung in Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung die Leistungs- oder Stromabgabe •oder auch die Spannung des Hauptsenders überwachende Apparate, wie wattmetrische Relais oder strom- und/oder spannungsabhängige Relais, benutzen.

Eine andere Möglichkeit zur Steuerung der Erregung besteht schließlich bei Gleichstromgeneratoren darin, daß man die Maschine mit einer von dem Gesamtstrom des Spannungsteilerstromkreises durchflossenen Erreger- oder Hilfserregerwicklung ausrüstet.

Claims (3)

Patentansprüche: "

1. Elektrische Zwangsfernsteuerung, bei der als Sender ein Frequenzwandler mit gegeneinander umlaufenden Teilen, beispielsweise ein an einem gleichstromgespeisten Spannungsteiler angeschlossener Stromwender, mit relativ dazu beweglichen Bürsten verwendet ist und bei der die den Empfängern aufgedrückte Sendespannung mittels einer Zusatzspannungsquelle in Abhängigkeit von der zu übertragenden Bewegung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatzspannungsquelle ein in den Gleichstromkreis eingeschalteter Gleichstromgenerator oder ein in der Wechselstromübertragungsleitung liegender Wechselstromgenerator dient, der mit dem Antrieb des die Frequenzänderung

. des Senders herbeiführenden Organs oder mit diesem Organ selbst, beispielsweise dem beweglichen Teil des an den Spannungsteiler angeschlossenen Stromwenders, derart gekuppelt ist, daß seine Spannung proportional mit der Geschwindigkeit des Senders steigt.

2. Elektrische Zwangsfernsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Drehzahländerung des Zusatzgenerators dessen Erregung durch an den Hauptsender oder an einem damit gekuppelten Hilfssender angeschlossene Frequenzrelais oder durch die Leistungs- oder Stromabgabe oder auch die Spannung des Hauptsenders überwachende Apparate, wie wattmetrische Relais oder strom- und/oder spannungsabhängige Relais, gesteuert wird.

3. Elektrische Zwangsfernsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Zusatzmaschine in den Gleichstromkreis eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Drehzahl vom Sender gesteuerte Zusatzmaschine eine von dem Gesamtstrom des Spannungsteilerstromkreises durchflossene Erreger- oder Hilfserregerwicklung hat.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen