DE654947C - Geraet zur Fernuebertragung von Zeigerstellungen mit einer zusammen mit dem beweg-lichen Geberteil in dem Fluss oder Spalt eines Magnetkreises beweglichen Leiterspule - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Fernübertragung von Zeigerstellungen mit einer zusammen mit dem beweglichen Geberteil in dem Fluß oder Spalt eines Magnetkreises beweglichen Leiterspule, in der durch den Magnetfluß einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Magnetspule ein Wechselstrom erzeugt wird. Gemäß der Erfindung wird ein solches Gerät derart ausgebildet, daß die Leiterspule als in sich geschlossene Transformatorspule arbeitet, die einerseits gleichbleibend oder veränderlich mit einem Magnetspulenkreis, anderseits veränderlich mit einem anderen Magnetspulenkreis gekoppelt ist, von denen der eine durch die Wechselstromquelle erregt und der andere an die Fernübertragungsleitung angeschlossen ist. Das Gerät nach der Erfindung eignet sich besonders zur Übermittlung ablesbarer oder aufgezeichneter Anzeigen, beispielsweise von elektrischen Voltmetern, Amperemetern oder Wattmetern, nach einem entfernten Ort, beispielsweise einem in einem erheblichen Abstand gelegenen Überwachungsraum.

Der Erfindungsgegenstand kann natürlich auch zur Übermittlung von Zeigerstellungen auf kurze Abstände verwendet werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 ist gleichartig der Ausführungsform gemäß Fig. ι und 2. Die Spule 6 ist ein wenig gekrümmt und ist auf einem Tragbügel 31 aufgesetzt, wodurch sie um den Drehpunkt 27 so schwenkbar ist, daß eine ihrer Seiten sich in dem Spalt des Magneten 3 bewegt, um den mit ihr verketteten magnetischen Kraftfluß zu ändern. Die Spule 6 ist mechanisch mit dem Geräteteil verbunden, dessen Stellungen übertragen werden sollen.

Der Erfindungsgegenstand kann Anwendung finden auf die Übertragung der Anzeigen beliebiger Geräte, und zwar elektrischer oder mechanischer, oder der Stellung irgendeines Geräteteiles; die Übertragungen werden erzielt ohne Verwendung von Kontakten und ohne Öffnen und Schließen von elektrischen Stromkreisen.

Bei einer bekannten Fernübertragungseinrichtung bewegt sich zusammen mit dem beweglichen Geberteil in dem Spalt eines Magnetkreises eine Leiterspule, in der durch den Magnetfluß einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Magnetspule ein Wechselstrom erzeugt wird. Das Arbeitsprinzip dieser bekannten Einrichtung besteht darin,

daß die Leiterspule als Stromerzeuger in einem im wesentlichen gleichbleibenden Wechselfeld arbeitet, dessen Kraftfluß nach Maßgabe der Stellung dieser Stromer zeuger spule,*; mehr oder weniger durch diese hindurchtreterV kann. Diese bekannte Einrichtung bes?t^> nicht die beim Gegenstand der Erfindung ei-'· strebten Vorzüge, da sie auf die bewegliche Spule einwirkende Abnahmefedern,. Schleifkontakte o. dgl. zur Abgabe des von der Stromerzeugerspule unmittelbar in die Fern-' übertragungsleitung geführten Stromes erfordert. Auch ist die Empfindlichkeit vermöge der Trägheit einer derartigen Spule gering, ein Nachteil, der dadurch besondere Bedeutung erhält, daß zur Vermeidung von Rückwirkungen auf den Geberteil nur kleine Ströme Verwendung finden dürfen. Ähnliche Nachteile und insbesondere große Trägheit ergeben sich auch bei einer anderen bekannten Einrichtung, bei der in einer Stromteilerdrosselspule, deren einer Teil die an eine Wechselstromquelle angeschlossene Primärspule, und deren anderer Teil die an die as Sendeleitung angeschlossene Wicklung eines Transformators bildet, der Kern unter Veränderung des Luftspaltes mit dem Anzeigegerät zusammen bewegt wird.

Beim Gegenstand der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Einrichtungen durch Anwendung eines anderen Arbeitsprinzips behoben. Dieses besteht darin, bei Einrichtungen der eingangs genannten Art die Leiterspule ohne unmittelbare Verbindung mit der Fernübertragungsleitung als in sich geschlossene Transformatorspule arbeiten zu lassen, die einerseits gleichbleibend oder veränderlich mit einem Magnetspulenkreis, anderseits veränderlich mit einem anderen Magnetspulenkreis gekoppelt ist, von denen der eine durch die Wechselstromquelle erregt, und der andere an die Fernübertragungsleitung angeschlossen ist. Die mit der Stromquelle verbundene Wicklung erzeugt einen wechselnden oder pulsierenden magnetischen Kraftfluß im zugehörigen Magnetkern, und dieser Kraftfluß wirkt auf die Spule ein, die ihrerseits einen magnetischen Kraftfluß in einem anderen Magnetkern induziert. Wenn die verwendeten Magnetkerne beide einen Spalt besitzen, kann die Spule so angeordnet sein, daß sie sich in beiden Spalten bewegt. Die Spule kann so eingebaut sein, daß sie um eine mittlere Achse schwingt, und kann ferner an der Stelle, an der sie in den Spalt des Magnetkernes eingreift, so geformt sein, daß sie in dem Magnetkern den magnetischen Kraftfluß verändert bzw. einen je nach ihrer Lage verschieden großen Teil des Kraftflusses umfaßt; sie kann aber auch um eine Achse außerhalb der geschlossenen Spulenfläche schwingbar so gelagert sein, daß der mit der Spule verkettete magnetische Kraftfluß sich ändert, wenn sie um diese !,'Achse schwingt.

:!:.,Das Gerät gemäß der Erfindung kann auch ...so ausgebildet sein, daß die mit dem bew.eg-' liehen Geberteil gekuppelte, in sich geschlossene Spule aus zwei in Reihe geschalteten Teilen besteht und mit ihrem einen Teil den einen Magnetkern umgreift, während der andere Teil einen der Pole des zweiten Kernes röhrenförmig umhüllt. Es kann aber auch jeder der beiden Teile einer zweiteiligen Spule röhrenförmig ausgebildet sein und je einen Pol je eines Magnetkernes umhüllen, wobei beide Spulenteile beweglich sind.

Einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung beispiels- weise dargestellt; es zeigt

Fig. ι in schaubildlicher Darstellung eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Fernübertragung der Stellungen eines Zeigers eines elektrischen Gerätes, wobei nur die für die Wirkung der Vorrichtung wesentlichen Teile gezeigt sindj

Fig. 2 den Schaltplan dieses Gerätes und Fig. 3 in schaubildlicher Darstellung eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bildet. ι'einen geschlossenen Magnetkern; auf ihm ist eine Wicklung 2 angeordnet. Ein zweiter Magnetkern 3 weist einen Spalt 4 und eine Wicklung 5 auf. Eine aus einer einzigen Windung bestehende Spule 6 ist beim Ausführungsbeispiel durch einen Kupferstreifen gebildet, der den ersten Magnetkern ι umgreift und sich in den Spalt 4 des .1°° zweiten Kernes 3 erstreckt. Die Spule 6 ist mittels eines Steges 7 auf einer Spindel 8 be-' festigt, die einen Zeiger 9 trägt, dessen Anzeigen fernübertragen werden sollen. Im vorliegenden Fall handelt es sich um den anzei- '«5 genden Teil eines Dynamometer-Wattmeters, dessen bewegliche Spule 10 auf dem unteren Teil der Spindel 8 so befestigt ist, daß er in der Mitte zwischen zwei achsengleichen Spulen 11 und 12 eingreift. Der Zeigerp bewegt no sich über einen Teilbogen 13 üblicher Art. Die Spule 6 ist zentrisch auf der Spindel 8 befestigt und von ihr isoliert.; sie ist im Grundriß kreisförmig gestaltet und besitzt einen Teil 14, der relativ zu der Ebene des Teiles 15 geneigt angeordnet ist. Diese Spule 6 kann abweichend von der gezeigten Ausführungsform auch mehr als 'eine Windung aufweisen. Der Teil 14 bewegt sich in dem Spalt 4 und der Teil 15 umgreift den-ersten Magnetkern I.

Bei Gebrauch des Gerätes wird ein Wechselstrom von konstanter Spannung der Wick-

lung 2 zugeführt, und die Wicklung 5 ist in die Übertragungsleitung eingeschaltet. Eine Änderung des Stromes in der Spule 10 bringt sie in verschiedene Stellungen innerhalb der Spulen 11 und 12, und diese Stellungen werden durch den Zeiger 9 auf dem Teilkreis 13 angezeigt, der im vorliegenden Fall in Watt geaicht ist. Wenn der Zeiger sich bewegt, nimmt er die Spule 6 mit, wodurch die Stellung des Spulenteiles 14 in dem Spalt 4 geändert wird.

Ein wechselnder Kraftfluß von konstantem Mittelwert wird von dem Kern 1 induziert und hierdurch wird ein Strom in der Spule 6 induziert, der seinerseits einen wechselnden Kraftfiuß in dem zweiten Kern 3 erzeugt. Hierdurch wird ein Strom in der Wicklung 5 induziert und in die Übertragungsleitung geschickt. Die Dichte des Kraftlinienflusses in dem zweiten Kern 3 ist abhängig von der Stellung des Teiles 14 der Spule 6 in dem Spalt 4 und hierdurch von. der Stellung des Zeigers 9. Auf diese Weise ist die Spannung an den Klemmen der Spule 5 abhängig von der Stellung des Zeigers 9.

Die Stromführung bei der Benutzung des Gerätes nach Anspruch 1 ist in Fig. 2 gezeigt. Als Wechselstromquelle für die Wicklung 2 dient hier ein Generator 16. Um zu verhindem, daß Schwankungen in dem Speisestrom die von dem Gerät gelieferten Übertragungen beeinträchtigen, ist die Stromquelle mit der Primärwicklung 17 einer Stromteilerdrosselspule verbunden, deren Sekundärwicklung mit der - Wicklung 2 über eine Induktanz 18 und eine Kapazität 19 verbunden ist. Ein Widerstand 20 ist quer zu den Klemmen der Sekundärwicklung der Drosselspule angeschlossen, um eine nahezu konstante Belastung zu erzielen, welche Stellung auch immer die Spule 6 einnimmt.

Der Magnetkern 1, die Wicklung 2 und die Spule 6 bilden einen Stromwandler, der einen Strom in der Spule 6 erzeugt, dessen Wellenform von gleicher Gestalt ist wie die Wellenform des Stromes in der Wicklung 2. Andererseits bilden die Spule 6, der Kern 3 und die Wicklung 5 im wesentlichen einen Quadraturumformer, der die in der Stromwelle durch den gesättigten Schenkel der Stromteilerdrosselspule erzeugten harmonischen Schwingungen vergrößert. Die Induktanz 18 vermindert diese harmonischen Schwingungen so, daß, wenn sie von dem Transformator 6, 3, 5 wieder vergrößert werden, die Wellenform des an den Klemmen der Spule 5 gelieferten Stromes im wesentlichen dieselbe ist wie die Wellenform des an den Klemmen der Sekundärspule des Transformators gelieferten Stromes. Die Kombination der Induktanz 18 und des Kondensators 19 verhindert, daß Frequenzänderungen des Speisestromes die Übertragungen beeinflussen. Die Induktanz 18 und der Kondensator 19 sind so gewählt, daß sie Resonanz in dem Stromkreis bei einer Frequenz hervorrufen, der verschieben ist von der Frequenz des Speisestromes, und zwar vorzugsweise geringer als diese. Die Fernanzeigen werden auf diese Weise unabhängig gemacht von Änderungen der Spannung und der Frequenz.

Die Spule 6 ist mit einem Gleichrichtegerät 21 durch einen Reihenwiderstand 22 verbunden. Ein Kondensator 23 ist quer zu den Abgabeleitungen des Gleichrichters geschaltet, und eine Induktanz 24 ist in Reihe geschaltet. Diese Teile bilden ein Mittel zur Abflachung der von dem Gleichrichter abgegebenen Welle, der in die Übertragungsleitungen eingeschaltet ist. Das Anzeigegerät 25 an der Empfangsstelle ist ein Gleichstromgerät. Die Bewegung des Zeigers des¹ Gerätes 25 entspricht der Bewegung des Zeigers 9 an der Sendestelle. Die Verwendung des Gleichrichtegerätes ermöglicht die Verwendung eines Gleichstromgerätes, das empfindlicher sein kann als ein Wechselstromgerät, und gleichzeitig ist es besser, die Übertragung durch Gleichstrom zu bewirken als durch Wechselstrom.

Indem man den Autotransformator ungefähr bei der Krümmung der Magnetisierungskurve des Kernes mit dem kleinen Querschnitt betreibt, erreicht man, daß der Durchschnittswert des an den Sekundärklemmen gelieferten Stromes konstant bleibt.

Verschiedene Abänderungen der in den Fig. ι und 2 gezeigten Anordnung können ausgeführt werden. Der Kern 1 oder beide Kerne 1 und 3 können einen Luftspalt, ahnlieh dem Luftspalt 4 besitzen. Die Spule 6 kann mehr als eine Windung aufweisen. An Stelle der Spule 6 kann eine Spule Verwendung finden, welche aus zwei elektrisch miteinander in Reihe zu einem geschlossenen Stromkreis verbundenen und mechanisch an das Anzeigeglied angeschlossenen Teilen bestehen, die sich mit dem Anzeigeglied bewegen. Ein Spulenteil oder beide können Röhrenform besitzen und axial auf dem von no ihnen umhüllten Kern derart angebracht sein, daß er bzw. sie sich axial längs des Kernes bewegen kann bzw. können. Um einen Ausgleich für die durch den magnetischen Streufluß erzeugte elektromotorische Kraft zu schaffen, kann eine Ausgleichwicklung, die aus wenigen auf die die Wicklung 2 tragende Spule aufgewundenen Windungen besteht, in Reihe mit der Wicklung 5 verbunden werden, und zwar derart, daß die erzeugte elekti omotorische Kraft der Wirkung der Spule 6 entgegengesetzt ist.

Claims (7)

1. Patentansprüche:
   ι . Gerät zur Fernübertragung von Zeigerstellungen mit einer zusammen mit dem beweglichen Geberteil in dem Fluß oder Spalt eines Magnetkreises bewegliehen Leiterspule, in der durch den Magnetfluß einer an eine Wechselstromquelle angeschlossenen Magnetspule ein Wechselstrom erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterspule (6) als in sich geschlossene Transformatorspule arbeitet, die einerseits gleichbleibend oder veränderlich mit einem Magnetspulenkreis, anderseits veränderlich mit einem anderen Magnetspulenkreis'gekoppelt ist, von denen der eine durch die Wechselstromquelle erregt und der andere an die Fernübertragungsleitung angeschlossen ist. .
2. 2. Abänderung des Gerätes nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kerne (1, 3) der Magnetspulen (2, 5) einen Spalt aufweist, in den die bewegliche Spule (6) eingreift.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Spule (6) um eine Mittelachse drehbar und an ihrer in den Spalt eingreifenden Stelle so geformt ist, daß durch ihre Bewegung der Kraftfluß geändert wird.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Spule um eine Achse außerhalb der Spulenfläche schwenkbar gelagert ist.
5. 5. Gerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem beweglichen Geberteil gekuppelte, in sich geschlossene Spule aus zwei in Reihe geschalteten Teilen besteht und mit ihrem einen Teil den einen Magnetkern (1) umgreift, während der andere, röhrenförmig gestaltet, einen der Pole des zweiten Kernes 3 umhüllt.
6. 6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder von zwei Teilen einer zweiteiligen Spule röhrenförmig ausgebildet ist und je einen Pol je eines Magnetkernes umhüllt, wobei beide Spulenteile beweglich sind.
7. 7. Gerät nach. einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die zusätzliche Verwendung einer in dem Sendestromkreis eingeschalteten Ausgleichswicklung, die magnetischen Fluß von dem Kern aufnimmt, der von der Stromquelle aus magnetisiert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen