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Anordnung zur Fernübertragung von Meßwerten durch Änderung der Phasenlage
eines Hilfsstromes gegenüber einem konstanten Wechselstrom Es ist eine Reihe von
Anordnungen zur Fernübertragung von Meßwerten bekannt, bei denen im Stromkreis der
Geber- und Empfängergeräte eine häufige Kontaktgebung vorgenommen -wird. Hierzu
gehören beispielsweise Kontakte zur Aussendung von Stromimpulsen, Regelkontakte
und Kommutatoren zur Gleichrichtung. Diese Kontakte sind erfahrungsgemäß besonders
empfindliche und störungsanfällige Teile dieser Fernübertragungsanlagen.
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Weiterhin ist eine Einrichtung zur Fernübertragung von Zeigerstellungen
mittels Wechselstrom bekannt. Dabei werden am Geberort zwei durch einen Schleifkontakt
miteinander verbundene Widerstände, von denen der eine ein Ohmscher, der andere
ein induktiver Widerstand ist, so geändert, daß der Gesamtbetrag des Stromes ungeändert
bleibt und lediglich seine Phasenlage gegenüber der Spannung geändert -wird. Am
Empfangsort ist nun ein Phasenmesser vorgesehen, aus dessen Angabe auf die bestehende
Phasenabweichung, d. h. die zu übertragende Meßgröße, geschlossen werden kann. Die
Geberwiderstände sind bei dieser bekannten Einrichtung ebenfalls mit einer Reihe
von Anzapfungen versehen, die eine stufenlose Weiterschaltung nicht möglich machen
und im übrigen die angedeuteten Kontaktschwierigkeiten nicht beseitigen, die beispielsweise
auch durch Oxydation der kontaktgebenden Teile hervorgerufen werden können.
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Es ist außerdem 'eine Einrichtung unter dem Namen Röhrenphasometer
bekannt, die eine Feststellung der gegenseitigen Phasenlage von Wechselstrom und
Wechselspannung gestattet. Wird dieses Gerät so ausgebildet, daß es eine direkte
Ablesung ermöglicht, dann ist zu seinem Aufbau ein beträchtlicher Aufwand erforderlich,
und zwar insgesamt vier Röhren sowie eine Anzahl von Schiebewiderständen u. dgl.
Die Anordnung ist etwas umfangreich und ihre 'Meßgenauigkeit nicht besonders groß.
Eine Fernübertragung wird im übrigen mit dieser bekannten Einrichtung nicht vorgenommen.
Würde man aber zu diesem Zweck das Röhrenphasometer mit dem erwähnten Geber vereinigen,
so würden dadurch weder der komplizierte Aufbau des Empfängers, noch die Kontaktschwierigkeiten
des Gebers beseitigt.
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Beim Gegenstand der Erfindung -werden nun diese Schwierigkeiten vermieden.
Erfindungsgemäß ist bei einer Anordnung zur Fernübertragung von Meßwerten durch
Änderung der Phasenlage eines Hilfsstromes gegenüber einem konstanten Wechselstrom
auf
der Geberseite eine Röhrenschaltung vorgesehen, deren Anoden-
und Gitterspannungen Wechselspannungen sind. Die Phasenlage der Gitterspannung wird
durch den Meßwert eingestellt und der dadurch veränderliche Anodengleichstrom als
Maß für den Meßwert fernübertragen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der
Erfindung ist darin zu sehen, daß der zur Anzeige verwendete Gleichstrom in Abhängigkeit
von der Stellung eines kontaktlos steuernden Gliedes über eine Verstärkeranordnung
eingeregelt wird. Am Anzeigeort wird .ein normales Gleichstrommeßgerät verwendet.
Zweckmäßig wird in an sich bekannter Weise ein Teil der vom Verstärker zur Verfügung
gestellten Gleichstromleistung zur Kompensation des Meßdrehmoments und damit zur
Kompensation der Bewegung des Steuergliedes verwendet, während der übrige Teil der
Gleichstromleistung für Meßzwecke zur Verfügung steht. Einrichtungen dieser Art
arbeiten praktisch trägheitslos, zu ihrer Steuerung wird eine verschwindend geringe
Energiemenge benötigt, und die Leistung der Einrichtung ist praktisch unbegrenzt.
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In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
In Abb. i ist i das Meßinstrument, dessen Angaben übertragen werden sollen. 2 ist
die Gegenfeder des Meßwerkes. Mit der Instrumentenachse ist ein Eisenkern 4 verbunden,
der sich in die Spule 3 hineinbewegen kann. Mit der Lage des Kernes ¢ ändert sich
die Induktivität der Spüle 3. 7 ist ein gittergesteuertes gas- oder dampfhaltiges
Entladungsgefäß mit unstetigem Entladungseinsatz, dessen Kathode von der Spannung
Uw über einen Hochohmwiderstand geheizt wird. Von einer Teilspannung dieses Widerstandes
zweigt sich über einen .einstellbaren Anschluß ein Stromkreis ab über die Spule
3 mit der veränderlichen Induktivität und den Widerstand 6. Das Potential des Verbindungspunktes
zwischen Spule 3 und Widerstand 6 wird über den Widerstand 5 dein Gitter des Entladungsgefässes
zugeführt. Die Spannung Utv dient gleichzeitig als Anodenspannung. Der Anodenkreis
verläuft über die rechte Klemme des Anschlusses der Spannung Utv, die Batterie i
i, die Fernleitung, den Empfänger io und zurück über das Entladungsgefäß nach der
linken Klemme des Wechselspannungsanschlusses. 8 ist ein Nebenschluß, der zur Einstellung
der Übertragungsleistung dient. g ist ein Kondensator zur Glättung des übertragenen
Gleichstroms.
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Denken wir uns zunächst die Batterie i i fort, so ist bei Verwendung
eines Entladungsgefäßes mit Lichtbogenentladung der Mittelwert des über die . Fernleitung
fließenden Gleichstromes, d. h. den Mittelwert des Anodenstromes infolge der Verschiebung
des Zündpunktes der Entladungsröhre von der Phasenverschiebung zwischen Gitter-
und Anodenspannung abhängig. Diese Phasenverschiebung zwischen Gitter- und Anodenspannung
wird in Abhängigkeit von dem zu übertragenden Meßwert durch Beeinflussung der Induktivität
der Spule 3 geändert. Durch Einfügung einer bestimmten Gleichstromvorspannung i
i, durch besondere Formgebung des Eisenkernes q. sowie durch einen bestimmt gewählten
Phasenwinkel cp für die übertragung des Meßwertes Null kann erreicht werden, daß
die dem Empfänger zugeführte Gleichspannung verhältnisgleich dem Meßwert wird. Durch
eine besondere Kurvenform der Anodenspannung des Entladungsgefäßes, z. B. zerhackte
Gleichspannung, die dieselbe Frequenz wie die Gitterspannung hat, kann 'dasselbe
ohne Verwendung einer Vorspannung i i erreicht werden. Um die elektromagnetische
Rückwirkung auf das Meßwerk M möglichst klein zu machen, wird der durch die Spule
3 fließende Strom möglichst niedrig gehalten, indem der Widerstand 6 verhältnismäßig
hoch gewählt wird. Es ist dies ein ganz besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes,
daß zur Steuerung der Einrichtung nur eine verschwindend kleine Energiemenge benötigt
wird.
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Die Änderung des Phasenwinkels cp kann auch statt durch die Induktivität
3 durch die Verdrehung eines Drehkondensators oder des Ständers eines Phasenschiebers
erhaltenwerden. Statt eines Kondensators g können zur Glättung des übertragenen
Gleichstromes in bekannter Weise auch Drosseln verwendet werden.
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Das beschriebene Verfahren ist ein intensitätsverfahren, bei dem zur
Übertragung eine Wechselspannung oder eine zerhackte Gleichspannung mit konstanter
Kurvenform und Frequenz erforderlich ist. Auf diese Forderung kann man jedoch verzichten,
wenn man das Verfahren als Kompensationsverfahren ausbildet. Eine Einrichtung für
.ein derartiges Verfahren zeigt Abb.2. Die Bedeutung der einzelnen Ziffern ist im
wesentlichen dieselbe wie in Abb. i. An Stelle der Gegenfeder 2 von Abb. i ist in
Abb. 2 ein Kompensationsglied 2 angeordnet. Dieses kann z. B. aus einem Drehspulsystem
bestehen. Es ist so. angeordnet, daß es von einem dem fernübertragenen Strom verhältnisgleichen
Ström durchflossen wird, der an dem Widerstand 8 abgegriffen wird. Das Drehmoment,
welches das Kompensationssystem ausübt, ist im Ruhezustand gleich und entgegengerichtet
dem Drehmoment des Meßwerkes M. Ist das von dem Kompensationsglied erzeugte Drehmoment
kleiner als das Drehmoment des Meßwerkes M,, dann wird der Eisenkern
weiter
in die Spule 3 gedreht. Die Phasenlage der Gitterspannung ändert sich derart, daß
der jeweilige Zündpunkt des Anodenstromes vorverlegt wird. Dementsprechend vergrößert
sich auch der Fernleitungsstrom i"ttta. Diese Vergrößerung dauert so lange, bis
Gleichgewicht zwischen den Drehmomenten des Meßwerk es 1l4 und des Kompensationsgliedes
I( eingetreten ist. Der das Drehmoment des Kompensationsgliedes hervorrufende Strom
i"jetet stellt sich infolgedessen dauernd verhältnisgleich dem Drehmoment
des Meßwerkes ein, und zwar unabhängig von der Größe, der Frequenz und der Kurvenform
der Wechselspannung und den übrigen Betriebsgrößen.
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In dem gewählten Beispiel liegt das Kompensationsglied in Reihe mit
der übertragungsleitung. In diesem Falle ist der fernübertragene Strom verhältnisgleich
der Angabe des Meßw erkes M. Hätte man dagegen das Kompensationsglied parallel zur
übertragungsleitung geschaltet, so würde sich die fernübertragene Spannung proportional
dem Meßwert einstellen.
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Ein besonderer Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht darin, daß
die zur Übertragung gelangende Leistung nicht durch Kontakte o. dgl. begrenzt ist.
Es ist auf diese Weise möglich, an der Empfangsseite Apparate mit großem Verbrauch,
also z. B. schreibende Meßgeräte oder Relais, anzuschließen.