DE700934C - Einrichtung zum selbsttaetigen Aufzeichnen von Wechselstromortskurven in Tintenschrift - Google Patents

Description

• Einrichtung zum selbsttätigen Aufzeichnen von Wechselstromortskurven in Tintenschrift Der Gedanke, eine zu untersuchende Wechselstromgröße auf experimentellem Wege als Vektor abzubilden, um ihre Amplitude und Phase sowie ihre Wirk- und Blinkkomponente an einem Polarkoordinatennetz unmittelbar ablesen zu können, hat zu verschiedenartigen Vorschlägen geführt, die diese Aufgabe teils mit mechanischen, teils mit optischen Mitteln gelöst haben. Auf mechanischer Grundlage beruhen die als Scheinleistungsmesser dienenden Kreuzzeigerinstrumente sowie eine ebenfalls mit Kreuzzeigern arbeitende Ausführungsform eines komplexen Wechselstromlcompensators, der sog. Meßtischkompensator.
• Die bekannten, als Schattenkreuzinstrument ausgebildeten Scheinleistungsmesser und die sog. Koordinatenschreiber, die gleichialls für diese Zwecke brauchbar sind, beruhen auf der Verwendung zweier Meßwerte, die zwei Schattenzeiger bzw. einen Lichtstrahl in zueinander senkrechten Richtungen ablenken.
• Es ist auch bereits darauf hingewiesen, daß man mit einem solchen Koordinatenschreiber eine Wechselstromgröße als Vektor abbilden und eine photographische Aufnahme von Ortskurven vornehmen kann.
• Die Erfindung vermeidet nun die mit der Verwendung photographischer Hilfsmittel verbundenen Unbequemlicbkeiten und ermöglicht eine unmittelbare Aufzeichnung von Wechselstromortskurven mit Tintenschrift in einer Einrichtung, deren Hauptmerkmal in einem an sich bekannten, sich selbsttätig abgleichenden komplexen Wechselstromkompensator besteht, dessen der reellen Komponente entsprechendes Abgleichmittel mit einer geradlinig bewegten Schreibfeder und dessen der imaginären Komponente entsprechendes Abgleichmittel mit einer von dieser Schreibfeder überstrichenen, vorzugsweise dazu in senkrechter Richtung bewegter Schreibfläclle mechanisch gekuppelt ist, oder umgekehrt.
• Komplexe Kompensatoren mit selbsttätigem Abgleich durch sog. Nullmotoren sind bereits zum Messen des Wirk- und Blindwiderstandes von Spulenanordnungen und auch zum selbsttätigen Aufzeichnen der Fehlergrößen von Meßwandlern mit Koordinatenschreiben angewendet worden. Dabei handelte es sich aber nicht um die Aufzeichnung von Wechselstromortskurven.
• Das neue Gerät eignet sich in besonders vorteilhafter Veise für wissenschaftliche und technische Messungen, insbesondere auch für Unterrichtszwecke, weil die darzustellenden Kurven bei ihrem Enstheten leicht verfolgt werden können und, im Gegensatz zu den mit optischen Mitteln arbeitenden Verfahren, mit Tintenschrift unmittelbar aufgenommen werden.
• Der in der Zeichnung dargestellte Vektor tintenschreiber ermöglicht, Ortskurven eines Scheinwiderstandes oder Scheinleitwertes aufzunehmen. Er besteht aus einem an sich bekannten, sich selbsttätig abgleichenden komplexen Kompensator K, bei dem die beiden zur Kompensation einer zu prüfunden Wechselspannung UX dienenden, um 90° gegeneinander phasenverschobenen \7ergleichsspannungen U1, U als stetig regelhare Spannungsabfälle an zwei mit Mittelanzapfungen O1, O2 und Schleifkontakten K1, K2 versehenenSchleifdrähten R1, R2 abgegriffen werden. Da R1 an den inluktions- und kapazitätsfreien Nebenwiderstand R angeschlossen und R2 mit einem Vorwiderstand RC nebst einem Parallelkondensator C in den Sekundärstromkreis der Gegeninduktivität lI eingefügt ist, haben die in R1 und R2 fließenden Ströme JR und JM eine Phasenverschiebung von 90°. An den vier Schleifdrahthälften I, II, III, IV, die dem Achsenkreuz einer komplexen Gaußschen Ebene entsprechen, kann man eine in bezug auf Größe und Phase stetig regelbare Vergleichsspannung U = #U1² + U2² abnehmen, so daß ohne Zuhilfenahme von Stromwendern Spannungsvektoren in allen Ouadranten kompensiert werden können. Die Phasenlage des Kompensatorachsenkreuzes ist durch den Meßstrom JK bestimmt, der einem mit der Wechselstromquelle (Drehstromnetz) und dem Meßobjekt verbundenen Isoliertransformator T entnommen wird.
• Die Schleifkontakte K1, K2 werden von den Ankerscheiben A1, A2 der durch die Bremsmagnete B1, B2 stark gedäämpften Induktionszählermeßwerke A1, B1, S1', S1" und A2, B2, S2', S2" über zugeschaltete Übersetzungsgetriebe (z. B. Schnecke und Schneckenrad) gesteuert. Die Spannungswicklungen S1', S2, dieser Meßwerke werden von dem an das Drehstromnetz angeschlossenen Drehfeldphasenregler Ph mit den sinusförmig verlaufenden, um 90° gegeneinander verschobenen Strömen J1, J2 fremderregt, während die Stromwicklungen S1", S2" hintereinandergeschaltet und über den wechselstromgespeisten Röhrenverstärker V mit dem Kompensationsstromkreis (Nullzweig) verbunden sind, sodaß sie von dem der Eingangsspannung UF proportionalen Ausgangsstrom JA durchflossen werden. Die Drehrichtungen der beiden Ankerscheiben A1, A2 werden so gewählt, daß A1 den Sch!eifkontakt K1 und A2 den Schleifkontakt K2 im Sinne der angestrebten Kompensationseinstellungen bewegt. Dabei ist ctie jeweilige Drehgeschwindigkeit von A1 bzw. A2 der jeweiligen Abweichung vom Kompensationszustand proportional. Je näher K1 bzw. K2 an die Kompensationseinstellung herankommt, desto langsamer läuft A1 bzw. A2. Ein Überschwingen oder Pendeln von Kl und K2 ist daher ausgeschlossen. Die Anordnung wird zweckmäßig so bemessen, daß die Einstellzeit von K1 und K2 nur etwa I bis 2 Sek. beträgt.
• Mit den Schleifkontakten K1, K2 sind die Antriebsvorrichtungen für die Schreibfeder F und den Papierstreifen P über die Zwischenglieder 01, G2 mechanisch gekuppelt. Die Schreibfläche von P wird dann zur komplexen Gaußschen Ebene, und der Einstellpunkt von F verkörpert die Spitze des abzubildenden Vektors Ux, der sich aus den Grundvektoren U1 und U2 ergibt. Bei Anderungen von Ux bewegen sich F und P, entsprechend den Änderungen von U1 und U2, in zueinander senkrechten Richtungen. Die Meßanordnung führt dann in jedem Augenblick den Kompensationszustand selbsttätig herbei, und die Schreibfeder zeichnet auf dem Papierstreifen die sich ergebende Ortskurve mit Tintenschrift auf. Die beiden Vorratsrollen D für den Papierstreifen werden durch zwei in der Figur nicht eingezeichnete Antriebsvorrichtungen, z. B. Ferraris-Motoren, dauernd so eingestellt, daß sie sich in dem durch die Pfeile angedeuteten Sinn zu drehen suchen und den Papierstreifen stets straff spannen.
• Bei dem dargestellten Anwendungsbeispiel wird die zu messende Spannung Ux von einem durch die festen Spulen SR, SC erzeugten magnetischen Drehfeld in der DrehspuleSD induziert. Die Spulen SR, SC sind über den Ohm-Widerstand Rv bzw. den Kondensator Cv an die den komplexen Kompensator K speisende Wechselstromquelle angeschlossen. Größe und Phase von Ux sind nach bekannten Gesetzen abhängig von den räumlichen Winkeln α, ß, von dem elektrischen Phasenwinkel , zwischen den das elliptische oder kreisförmige Drehfeld erzeugenden Strömen iR, ic und von dem Verhältnis iR, ic dieser Ströme. Demzufolge zeichnet die Schreibfeder F auf dem Papierstreifen P (entsprechend den jeweils eingestellten Werten von ß, n und iR/tC) eine Ellipse oder einen Kreis, wenn man a durch Verdrehen der Drehspule SD zwischen o und 3600 stetig ändert. Da das Meßobjekt SR, RV, Sc, CV, SD und der Kompensator IC an eine gemeinsame Wechselstromquelle angeschlossen sind, ist die Messung spannungsunabhängig, d. h. der Vektortintenschreiber arbeitet hier als ohmmetrisches Gerät.

Claims (5)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H: 1. Einrichtung zum selbsttätigen Aufzeichnen von Wechselstromortskurven in Tintenschrift, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten, sich selbst abgleichenden komplexen Wechselstromkompensator, dessen der reellen Komponente entsprechendes Abgleichmittel mit einer geradlinig bewegten -Schreibfeder und dessen der imaginären Komponente entsprechendes Abgleichlllittel mit einer von dieser Schreibfeder überstrichenen, vorzugsweise dazu in senkrechter Richtung bewegter Schreibfläche mechanisch gekuppelt ist, oder umgekehrt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit zwei Schleifdrahtanordnungen als Abgleichmittel, dadurch gekennzeichnet, daß diese über mechanische Zwischenglieder einerseits mit der Schreibfeder und andererseits mit der Antriebsvorrichtung für den als Schreibfläche dienenden Papierstreifen gekuppelt sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Schreibwalze bewegte Schreibstreifen durch zwei Hilfsmotoren dauernd in jeder Stellung straff gespannt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibstreifen um eine Walze herumgelegt ist, in deren Innern sich zweckmäßig der Papiervorrat befindet.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibfeder in einer von dem ersten Abgleichmittel bewegten, als Schlitten ausgebildeten Geradführung läuft.