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Einrichtung zur Fernübertragung von Meßgrößen Die Fernübertragung
von Meßgrößen, wie sie z. B. für den LastausgIeich in elektrischen Kraftnetzen gefordert
wird, kann praktisch einwandfrei in der Art erfolgen, daß der Zeigerstand des primären
Meßinstrumentes periodisch durch einen Fallbügel, rotierenden Fühler us;w. ausgeprüft
wird, wobei der Geber' dem zu übertragenden Meßwert -entsprechend in Wirkung gesetzt
wird. Dieses periodische Meß.verfahren ist für die Fernmeldung mit Hochfrequenzstrom
sehr gut geeignet, sei es., daß man vorhandene Starkstromleitungen benutzen will,
sei es, daß man eine solche oder eine andere Leitung mehrfach ausnutzen will, wofür
die Hochfrequenz mit ihren verschiedenen, sich nicht störenden Wellen ein besonders
geeignetes Mittel ist.
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Eine Eigenart der periodischen Meßübertragung besteht darin, daß der
in einem Zeitpunkt übertragene Meßwert für einen längeren Zeitraum eingestellt bleibt:
Am Empfänger bleibt also für längere Zeit ein Wert sichtbar, der in Wahrheit nur
ein Augenblickswert war; der vielleicht auch nur einer ganz vorübergehenden, für
den Betrieb belanglosen Ursache seine Entstehung verdankt und daher kein Interesse
für den Betrieb besitzt.
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Wollte man auf diese Weise in einem Kraftnetz, das von mehreren Kraftzentralen
aus mit Lastausgleich gespeist wird, Leistungsgrößen vom Orte des schwankenden Verbrauchs
aus an die Kraftzentrale fernmelden, die diesen Verbrauch auszugleichen hat, so
können die erwähnten Zufallswerte ein unrichtiges Bild von den Betriebsumständen
geben und falsche Maßnahmen veranlassen.
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Der Übelstand der Zufallswerte tritt auch dann auf, wenn z. B.. innerhalb
einer Minute mehrere Fernmeldungen über die gleiche Leitung an verschiedene entsprechende
Empfänger übertragen werden .sollen, wobei für die einzelne Meldung nur ein Bruchteil
der Minute zur Verfügung steht, aber der Empfänger, wie oben .erwähnt, für den Rest
der Minute auf den übertragenen Wert, also den Zufallswert, eingestellt bleibt.
Diese längere Einstellung muß deswegen aufrechterhalten werden, weil bei schnellerem
Verschwinden der Einstellung-unter Umständen dem Maschinenwärter die Anzeige entgehen
könnte.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Integriergeräte vorzusehen,
die 'von einem Arbeitsmesser schrittweise und abwechselnd periodisch angetrieben
werden. Die in jeder Meßperiode erreichte Einstellung jedes Integriergerätes wird
hierbei während des Einstellvorganges des anderen Integriergerätes nach einem Empfänger
übertragen.
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Um Zufallswerte von der Übertragung auszuschalten, werden gemäß 'der
Erfindung die Integriergeräte von einem Arbeitsmesser stetig angetrieben, so daß
die innerhalb der Meßperiode erzielte Einstellung jedes In-. tegriergerätes mit
dem Integralwert in dieser Periode übereinstimmt, ,der während des Einstellvorganges
des anderen- Integriergerätes
nach einem Empfänger übertragen wird.
Gegenüber anderen Vorschlägen, bei welchen -schrittweise bewegte Organe verwendet
werden, besitzt die Einrichtung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß sich eine hohe
Meßgenauigkeit erzielen läßt. Außerdem trete die weiter obenerwähnten Nachteile
nicht auf.
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Die Ableitung des Mittelwertes aus der Arbeitsgröße erfolgt in der
Weise, daß der Weg, den das Summierungsorgan des Arbeitsmessers (z. B.. eines Kilowattstundenzählers)
in dem erwähnten Zeitabschnitt (z. B. einer Minute) zurücklegt, durch zeitweilige
Kupplung auf ein Integriergerät proportional übertragen wird. Der Höchstweg, den
dabei das integrierende Organ des Gerätes zurücklegt, entspricht dem Weg, den das
Summierungsorgan des Arbeitsmessers beim Höchstwert der Leistung (Kilowatt) in demselben
Zeitabschnitt zurücklegt. Jeder kleinere Weg des integrierenden Organs entspricht
alsdann einem unter der Höchstleistung liegenden mittleren Leistungswert des erwähnten
Zeitabschnittes,- so daß die Einstellungen des integrierenden Organs auf den Punkten
seiner Bewegungsbahn unmittelbar als mittlere Leistungswerte gedeutet werden können.
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Derartige Integriergeräte sind an sich bekannt. Man hat sie benutzt,
um an einer Registriervorrichtung eine Leistungsklarve aufzuzeichnen.
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Für die Fernübertragung sind die bekannten bzw. bestehenden periodisch
arbeitenden übertragungsverfahren benutzbar,-indem gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung das Integriergerät mit einer elektrischen Fühlervorrichtung kombiniert
wird, die ihrerseits den Geber der Fernleitung entsprechend regelt. Die Umsetzung
der Einstellung des integrierenden Organs in solche Regelungen kann beispielsweise
dadurch geschehen, daß ein besonderes Tastorgan in jedem der erwähnten Zeitabschnitte
die Stellung des integrierenden Organs ausprüft und z. B. j e einen Kontakt für
den Fernleitungsgeber am Anfang und am Ende des Weges, den das integrierende Organ
in dem Zeitabschnitt zurückgelegt hat, herstellt. @ Wenn das letztere Organ seinen
Weg stets von einer bestimmten Ruhelage aus beginnt, die es nach jedem Zeitabschnitt
mittels Auslösung vom Arbeitsmesser wieder einnimmt, so muß das erwähnte Tastorgan
kurz vor dieser Auslösung mit erhöhter Geschwindigkeit die Strecke abtasten..
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Die Einrichtung kann indessen auch derart sein, daß das integrierende
Organ lediglich- in einer vom Arbeitsmesser mitbewegten, auf einer Krtisbahn bewegten
Marke besteht, die nicht ausgelöst wird; und das erwähnte Tastorgan sprungweise,
nämlich nach jeden Zeitabschnitt, dieser Marke folgt, wobei es jeweils in der letzterreichten
Stellung .der Marke so lange stehenbleibt, bis diese den nächsten Weg der Zeiteinheit
zurückgelegt hat.
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Anstatt ein besonderes Tastorgan. vorzusehen, kann- man jedoch das
integrierende Organ selbst als Fühler- bzw. Kontaktvorrichtung ausbilden. Diese
Anordnung ermöglicht beispielsweise auch die Benutzung der bekannten Widerstandsstufenschaltung,
durch welche der entfernte, aus einem Voltmeter bestehende Empfänger unmittelbar
beeinflußt wird.
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Aus dem Nachstehenden gehen weitere Einzelheiten der Erfindung auch
bezüglich Mehrfachausnutzung der Fernleitung hervor.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, die Anordnungen ohne besonderes Tastorgan darstellen. A (Abb. i)
ist ein Kilowattstundenzähler, aus dessen Gehäuse eine mit der Antriebsachse der
Bremsscheibe gekuppelte Achse bi herausführt, die in einem Lager L gehalten ist.
Die Achse b1 ist durch einen nachgiebigen Teil b2 mit einer Achse bi einer Reibscheibe
d verbunden, die durch den am .Anker eines Elektromagneten M angelenkten Hebel b4
abwechselnd an die Reibscheibe feines Hemmwerkes S1 und an die Reibscheibe g eines
zweiten Hemmwerkes S2 angelegt werden, kann. Der Elektromagnetanker ist um den Punkts
schwingbar und in der Zeichnung in, der angezogenen Stellung dargestellt. Der Elektromagnet
M wird durch ein Uhrwerk U in regelmäßigen Zeitabständen eingeschaltet, indem Schleiffedern
y auf Kontaktflächen t einer Scheibe v auflaufen. Wenn beispielsweise die
Scheibe v eine Umdrehung in einer Minute macht, so wird der Elektromagnet M abwechselnd
viermal für je eine Achtelminute eingeschaltet und- viermal für je eine Achtelminute
ausgeschaltet. Infolgedessen wird abwechselnd die Scheibe f viermal und ebenso die
Scheibe g viermal durch das Rad d angetrieben. Die Drehung jeder Scheibe erfolgt
gegen eine Feder, die im Gehäuse des. Hemmwerkes angeordnet ist und dauernd bestrebt
ist, die Scheibe f bzw. g in die Ruhestellung zurückzubringen, wobei diese rückläufige
Bewegung durch das Hemmwerk mit geregelter Geschwindigkeit erfolgt.
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Wenn beispielsweise die Reibscheibe d das Hemmwerk S1 um einen bestimmten
Drehwinkel der Scheibe f aufgezogen hat und nunmehr durch Abgleiten der Schleiffedern
y von dem Segment t der Scheibe v der Elektrornagnet M stromlos wird, so wird in
diesem Augenblick die Scheibe f von der Reibscheibe d freigegeben, so daß sie ihre
rückläufige
Bewegung mit verhältnismäßig größerer Geschwindigkeit
beginnt. Gleichzeitig wird an der Scheibe v, die sich dauernd in der Pfeilrichtung
weiterbewegt, durch. Kon, takt t1 und die Schleiffedern y1 der Strom der Batterie
B über ein Relais R., geschlossen, das infolgedessen seine Anker k, m anzieht. Durch
den Arbeitskontakt des Ankers m wird dabei .ein Haltestromkreis für das Relais R,
über den Ruhekontakt n eines zweiten Relais R2 hergestellt; so daß das Relais R1
auch nach öftnung des Kontaktes y1, il erregt bleibt. Während dieser Zeit hält der
Anker h einen Strom auf der Leitung La, Lb aufrecht, wodurch entweder
unmittelbar der entfernte Empfänger oder beispielsweise zunächst ein Geber entsprechend
beeinflußt wird, so daß am Empfänger ein Anzeigeorgan in Bewegung gesetzt wird;
dies dauert so lange, bis die Scheibe f ihre Ruhelage erreicht und dabei den Kontakt
h schließt. Dadurch wird ein Strom aus der Batterie-B über den Kontakt h und das
Relais R2 geschlossen, das infolgedessen seinen Anker anzieht und den Haltekontakt
n für das Relais R1 unterbricht: Da das Relais R1 jetzt stromlos wird, hört die
Übertragung zum Empfänger auf, und letzterer bleibt in einer Stellung stehen, die
dem. vorher durch die Reibscheibe d hergestellten Drehwinkel der Scheibe f, also
dem mittleren Leistungswert einer Achtelminute entspricht. Der größtmögliche Drehwinkel
entspricht der Höchstleistung derselben Zeit, und alle Drehwinkel sind daher den
mittleren Leistungen dieser Zeit proportional.
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Während des. beschriebenen Vorganges ist der dem Kontakt h des Hemmwerkes
S1 entsprechende Kontakt i des Hemmwerkes S2 offen, da in demselben Augenblick,
wo die Reibscheibe d die Scheibe f für den Rücklauf freigab, die Scheibe
d mit der Scheibe g des Hemmwerkes S2 gekuppelt wurde und dieses in Umlauf setzte,
das seinerseits durch Verlassen der Ruhelage den Kontakt i öffnete.
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In dem erwähnten Fäll, daß die Leitung La-, Lb zunächst zu
einem Sender führt, kann der Empfänger beispielsweise derart ausgebildet sein, daß
ein auf die Stromsendungen der Fernleitung ansprechendes Relais den Zeiger für entsprechende
Dauer mit einer Antriebsvorrichtung kuppelt, die ihn demzufolge übereinstimmend
mit dem Geberzeiger, d. i. mit dem Zeiger.. des Integriergerätes, einstellt,
wonach der Empfängerzeiger ohne weiteren Stromverbrauch eingestellt bleibt.
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Nachdem durch das Hemmwerk S1 ein Leistungswert übertragen ist, wird
in ähnlicher Weise, wie oben beschrieben, nunmehr durch das Hemmwerk S2 für die
nächste Achtelminute der nächste Leistungswert übertragen, wobei der nächste Kontakt
t2 der Scheibe v den Stromverlauf auf der Leitung La, Lb einleitet. Bei y2,
y3 ist angedeutet, wie dasselbe Uhrwerk für die Regulierung mehrerer Gebereinrichtungen
benutzt werden kann, die der Abb. i entsprechen.
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Abb. z und g veranschaulichen eine andere ,Ausführungsform der Erfindung,
bei welcher, wie früher er-,vähnt, das integrierende Organ eine Widerstandsstufenregelung
ausführt, durch welche der entfernte, aus einem Voltmeter bestehende Empfänger beeinflußt
wird. Die allgemeine Anordnung und Wirkungsweise entspricht der bei Abb. i beschriebenen.
Ein Uhrwerk U schaltet mittels seiner Kontaktscheibe v und der darauf schleifenden
Kontaktfeder y periodisch einen Elektromagneten M auf eine Batterie B, so daß dieser
Elektromagnet M mittels seines Ankers eine Reibscheibe d, die mit dem inneren Werk
des Arbeitsmessers A .gekuppelt ist, abwechselnd an die Reibscheiben f bzw. g der
Hemmwerke S1, S2 andrückt und dadurch diese um den dem Leistungsmittelwert entsprechenden
Winkel aufzieht. Jede der Scheiben f bzw. g besitzt einen elektrisch von der Scheibe
isolierten Arm, welcher auf den Windungen je eines Widerstandes W-, bzw. W2 schleift.
Die kontaktlose Ruhelage der Arme wird durch Anschläge p1' bzw. p2 gesichert. Die
Arme überfahren die Windungen der Widerstände W1, W2 in der durch die Pfeile angegebenen
Richtung. (Die Widerstände sind in perspektivischer Art dargestellt.) Die Enden
der Kontaktarme sind in bekannter Art derart ausgebildet, daß sie keinen Kontakt
machen, solange der Arm in der Richtung des Pfeiles sich bewegt, dagegen den Kontakt
mit dem Widerstand herstellen, sobald die rückläufige Bewegung stattfindet oder
-beginnen will.
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Wenn beide Scheiben f, g in ihrer Ruhelage sind, fließt der Strom
der Batterie B sowohl durch den ganzen Widerstand W1 als auch parallel dazu durch
den ganzen Widerstand W2. Von den Zweigen der Fernleitung La; Lb liegt der
eine, Lb, ständig bei x an dem einen Batteriepol, während der andere,
La; mit den beiden Schleifarmen der Hemmwerke verbunden ist.
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Wenn der Elektromagnet 21 erregt ist; dreht das Reibrad
d die obere Scheibe f um den dem mittleren Leistungswert entsprechenden
Winkel. Sobald die Drehung beendet ist, wird- diese Scheibe f durch eine Klinke
gesperrt, die in dem Gehäuse des Hemmwerkes S1 untergebracht ist. Sie bleibt daher
mit ihrem Arm in der erreichten Stellung gesperrt. Zugleich stellt sich der Kontakt-zwischen
dem Schleifarm und dem Widerstand in der obererwähnten Art her. In dieser Lage
ist
der bei der Drehung überfahrene Widerstand zwischen die Zweige La, Lb der
Fernleitung geschaltet, so daß die diesem. Widerstand entsprechende Spannung zwischen
den Zweigen der Fernleitung liegt und das entfernte Empfängervoltmeter E entsprechend
einstellt.
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In demselben Augenblick, wo die Scheibe f gesperrt wurde, wurde durch
den stromlos werdenden Elektromagneten 11I die keibscheibe d mit der Scheibe g gekuppelt,
die nunmehr infolgedessen ihrerseits mit dem Winkel der Zeiteinheit eingestellt
wird. Am Ende der Bewegung wird diese Scheibe, in ähnlicher Weise wie bei der Scheibe
f beschrieben, gesperrt, so daß sie in der erreichten Lage stehenbleibt. Zugleich
wird durch einen ebenfalls vom Uhrwerk eingeschalteten, nicht dargestellten Elektromagneten
die Sperrung, der Scheibe f gelöst, so daß diese schnell in ihre Ruhelage am Anschlag
p, zurückgeht, in welcher der Kontaktarm dieser Scheibe seinen Kontakt mit dem Widerstand
W, verliert. Der Empfänger unterliegt daher nunmehr nur der Einwirkung der Spannung,
die an dem vom Hemmwerk S2 eingestellten Widerstand vorhanden ist.
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Der Rücklauf der Scheibe f ist beendet, bevor die Reibscheibe d sich
von neuem mit der Scheibe f kuppelt. Nachdem dies geschehen ist, wird die Scheibe
f von neuem aufgezogen und am Ende dieser Bewegung die Scheibe g ihrerseits entsperrt,
so daß sie in die Ruhelage zurückkehrt, während die von der Scheibe d entkuppelte
Scheibe f auf dem erreichten Punkt dieses Widerstandes W1 stehenbleibt. Die Scheibe
d kuppelt sich hiernach mit der Scheibe g, und das Spiel wiederholt sich in dieser
Weise so lange, wie die Meßübertragung stattfinden soll. Am Empfänger E ist stets
ein Leistungswert ablesbar, der z. B. von Viertelzu Viertelminute entweder durch
das Hemmwerk S1 oder durch das Hemmwerk S2 übertragen wird.
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Abb. 3 stellt die Schaltung einer Anordnung dar, bei welcher in derselben
Weise, wie bei Alb. 2 beschrieben, mehrere (z. B. drei) verschiedene Empfänger durch
drei auf die Fernleitungen La, Lb wirkende Widerstandssysteme beeinflußt
werden. Die Abb. 3 bedarf nach dem Gesagten keiner weiteren Erläuterung, abgesehen
davon, daß die die Fernleitung speisende Batterie .B mit einem VorschattwiderstandR
auf der Empfängerstation angeordnet ist und ihr Strom durch ein Amperemeter D gemessen
wird.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung ist nicht nur für die Kontrolle und
Regelung von elektrischen Kraftstationen geeignet, sondern auch für alle übrigen
Zwecke, wo irgendwelche mit der Zeit veränderliche Größen laufend gemessen werden
und eine periodisch wirkende Fernübertragung benutzt wird und die Übertragung von
belanglosen oder störenden Zufallswerten verhindert werden soll. Unter Arbeitsmesser
ist jedes Gerät zu verstehen, das das Produkt einer Momentangröße mit der Zeit bildet.
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Bei Veränderung der Übersetzung zwischen Arbeitsmesser und integrierendem
Organ, also z. B. durch Veränderung des Radius, auf dem die Reibscheibe d läuft,
was z. B. durch Verschiebung der Hemmwerke S1, S2 nach links öder rechts erzielt
werden kann, läßt sich die Meßperiode, deren Leistungsmittelwert zu übertragen ist,
in gewissen Grenzen verändern; und im voraus einstellen. Die Skala des Empfängers
muß selbstverständlich dementsprechend ebenfalls reguliert werden.
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Die in Abb. i dargestellte Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil,
daß ein Stromverbrauch nur für die Zeit der wirklichen Übertragung stattfindet.
Der über die Fernleitung beeinflußte Empfänger wird in an sich bekannter Weise derart
ausgebildet, daß er nach der Meßübertragung ohne weiteren Stromverbrauch auf der
übertragenen Leistungsanzeige eingestellt bleibt.