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Anordnung zur Erzeugung einer Meß- oder Relaiswirkung in Abhängigkeit
von den Abweichungen einer Frequenz von einem Sollwert Die Erfindung bezieht sich
auf eine Anordnung zur Erzeugung einer Meß- oder Relaiswirkung in Abhängigkeit von
den Abweichungen einer Frequenz von leinen Sollwert mit Hilfe von elektrischen Resonanzkreisen.
Es wird dabei die dem Relais oder der Meßvorrichtung zugeführte Spannung an den
Punkten der Resonanzschaltung entnominden, die beim Normalwert der Frequenz die
Spannungsdifferenz Null aufweisen, während sie bei Abweichung der Frequenz vom Normalwert
eine Spannungsdifferenz lentwickeln.
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Um beim Normaiwert der Frequenz wirklich die Spannungsdifferenz Null
zu bekommen, sind zusätzliche Einrichtungen für die Aufhebung der Wirkung des Ohmschen
Widerstandes des Resonanzkreises vorgesehen (Entdämpfung des Resonanzkreises). Erfindungsgemäß
wird ein Parallelresonanzkreis verwendet, und eine Anzapfung der Induktivität des
Resonanzkreises ist über leinen der geforderten Entdämpfung entsprechend bemessenen
Widerstand mit dem anderen nicht an diesen Resonanzkreis angeschlossenen Pol der
Spannungsquelle verbunden, und gdie Spannungsentnahme erfolgt an dem einen Endpunkt
der Induktivität older an einem in der Nähe dieses Endpunktes gelegenen Punkt der
Induktivität und dem nicht an den Resonanzkreis angeschlossenen Pol der Spannungsquelle.
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Es ist bereits eine Anordnung zur Anzeige des Normalwertes einer
Frequenz bekannt, die aus der Reihenschaltung einer Drosselspule mit einem Kondensator
besteht. Die Drosselspule besitzt noch eine zweite Wicklung, die einerseits mit
der Verbindung zwischen Kondensator und DrosseLspule, andererseits mit einem Galvanometer
verbunden ist, dessen anderer Pol mit dem zweiten Pol des Kondensators verbunden
ist. Die zweite Wicklung der Drosselspule ist derart abgestimmt, daß bei der Normalfrequenz
am Galvanometer keine Spannung auftritt. Bei dieser bekannten Anordnung ist also
ein Parallelresonanzkreis nicht vorhanden, da Kondensator und Drosselspule in Reihe
geschaltet sind. Außerdem weist diese bekannte Schaltung keine Einrichtungen zur
Entdämpfung des Resonanzkreises auf, so daß bei der Normalfrequenz der Strom Null
am Galvanometer nicht erzielt werden kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind
an der bekannten Schaltung noch Einrichtungen vorgesehen, wobei zusätzlich zwei
Transformatoren verwendet werden. Diese zusätzlichen Einrichtungeil verwenden jedoch
nicht den bei der Erfindung benutzten, an eine Anzapfung der
Induktivität
des Resonanzkreises ang-eschlossenen und für die Entdämpfung entsprechend bemessenen
Widerstand, der ein wesentlich einfacheres Mittel darstellt als die beiden Transformatoren
der bekannten Anordnung.
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Die für die Erfindung maßgebende Schaltung wurde bereits vorgeschlagen.
Sie soll jedoch bei der vorgeschlagenen Anordnung nicht zur Erzeugung einer Meß-
oder Relais wirkung in Abbängigkeit von den Abweichungen einer Frequenz von einem
Sollwert dienen, sondern es handelt sich um eine Schaltungsanordnung zur Erzielung
der Wirkung entdämpfter Schwingungskreise in Sieb schaltungen, um auf diese Weise
bestimmte Frequenzen von bestimmten Stromkreiseln fernzuhalten.
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Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Abbildungen der Zeichnung
n,äher lerläutert.
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Abb. 1 zeigt eine für die Erfindung geeignete Schaltung. Im Zuge
einer Leitung liegt ein Stromresonanzkreis, der aus der Drossel 1 und dem Kondensator
2 besteht.
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Der Widerstand 3 ist an eine Anzapfung der Drosselspule angeschlossen,
beispielsweise an eine Mittelanzapfung, und mit der anderen von der Spannungsquelle
ausgehenden Leitung verbunden. Durch den Widerstand fließt unter der Wirkung der
Spannung, ein Strom 11 der auszusiebenden Frequenz bzw. der Frequenz, bei der eine
Mleß- oder Relaiswirkung stattfinden soll. Da dieser Strom gleichfalls durch den
linken Teil der Drosselspule hindurchfließt, wird durch die gegenseitige Induktion
der beiden Spulenteile eine Spannung in dem rechten Teil der Drosselspule hervorgerufen.
Es wird also unter der Wirkung der Spannung E1 ein zusätzlicher Strom im Resonanzkreis
erzeugt, der eine Zusatzspannung induziert. Durch richtige Bemessung des Widerstandes
und des Resonanzkreises kann erreicht werden, daß die Spannung Eo Null wird, wenn
die der Schaltung zugeführte Frequenz den Normaleat aufweist. Weicht diese Frequenz
vom Normalwert ab, dann nimmt die Spannung2 einen endlichen Wert an, der zur Erzeugung
einer Meß- oder Relaiswirkung benutzt werden kann.
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Wesentlich für die geschilderte Anordnung ist, daß die Spannung am
Widerstand gleich groß, aber in der Phase entgegengesetzt ist wie die Spannung des
zwischen Anzapfung der Drosselspule und dem Verbraucher liegenden Teils der Drosselspule.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß, wie in Abb. 1 dargestellt,
die Drosselspule in der Mitte angezapft ist, sondern man könnte sie auch an irgendeinem
anderen Punkt anzapfen, wenn nur die oben angeführte Bedingung erhalten bleibt,
daß der Spannungsabfall am Widerstand 3 gleichgroß und in der Phase entgegengesetzt
der Spannung am rechten Teil der Drosselspule ist.
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Es ist auch nicht erforderlich, einen reinen Ohmschen Widerstand
zu verwenden, sondern dieser könnte auch eine Phasenverschiebung erzeugen.
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Man könnte auch die Anordnung so treffen, daß der Kondensator an
die Punktes und b angeschlossen wird. Die Bemessung muß dann wieder so getroffen
werden, daß für die zu sperrende Frequenz die im rechts liegenden Teil induzierte
Spannung gleich, aber entgegengesetzt der Spannung am- Widerstand 3 ist. Die Ströme
J1 und J- stehen dann nicht mehr senkrecht aufeinander, solidern besitzen eine Phasenverschiebung.
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Man kann den Kondensator aber auch an irgendeinen anderen Anzapfpunkt
anschließen.
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Es ist auch nicht erforderlich, daß der Kondensator stets mit dem
Punkt a verbunden ist, sondern der Kondensator kann an zwei beliebigen Punkten der
Drosseispule angeschlossen werden. Der Kondensator könnte auch beispielsweise an
einer besonderen Sekundärwicklung der Drosselspule liegen.
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Auch der Verbraucher (Meßinstrument oder Relais) muß nicht an das
Ende der Drosselspule angeschlossen werden, sondern er kann auch an irgendeinem
anderen Punkt der Drosselspule angeschlossen sein. Es muß nur immer die Bedingung
bestehen, daß die am Widerstand auftretende Spannung gleich, aber entgegengesetzt
der zwischen dem Anschlußpunkt des Widerstandes und des Verbrauchers liegenden Drosselspulenspannung
ist. Er muß auch nicht mit dem anderen Pol an das untere Ende des Widerstandes angeschlossen
werden, sondern kann auch an einen Anzapfpunkt des Widerstandes nageschlossen werden.
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Abb. 2 zeigt eine Schaltung, bei der der Kondensator an einen anderen
Punkt der Drosselspule angeschlossen ist als der Verbraucher. An Stelle des Widerstandes
3 ist ein Spannungsresonanzkreis yenvendet, der aus dem Kondensator 5, der Induktivität
6 mit dem Ohmschen Widerstand 7 besteht und auf Resonanz für die Normalfrequenz
abgeistirnmt ist. Mit 8 ist der Verbraucher bezeichnet. Die Anordnung wird wieder
so bemessen, daß die Spannung an dem Teil der Drnsselspule, der zwischen den Anschlußpunkten
der Abzweigung 5, 6, 7 und des Verbrauchers 8 (Meßinstrument, Relais) liegt, gleich,
aber entgegengesetzt der am Resonanzkreis 5, 6, 7 herrschenden Spannung ist.
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In Abb. I und 2 ist die Drosselspule als Spartransformator verwendet.
Man kann aber auch die Spannung durch einen besonderen
Transformator
in dem Resonanzkreis induzieren. Ein Ausführungsbeispiel dieser Anordnung zeigt
die Abb. 3. Mit I ist wieder die Drosselspule des Resonanzkreises, mit 2 der Kondensator
bezeichnet. Die Drosselspule besitzt eine besondere Wicklung, dile in Reihe imit
dem Widerstand 3 an der Spannung E1 liegt. Die Anordnung entspricht in ihrer Wirkungsweise
der Abb. I.
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Schaltet man an die Ausgangsklemmen der geschilderten Anordnungen
(wo also die Spannung, auftritt) die eine Spule eines Wattmeters (oder wattmetrischen
Relais), dessen andere Spule von d'er Spannung Et erregt wird, so ist bei richtiger
Frequenz das Drehmoment im Wattmeter gleich Null.
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Ändert sich dagegen die Frequenz, so tritt eine Spannung, auf, die
je nach der Richtung der Frequenzabweichung die eine oder die andere Richtung haben
kann, so daß das Meßgerät bzw. das Relais bei Abweichung der Frequenz vom Normalwert
die Änderung anzeigt bzw. nach der einen oder anderen Seite anschlägt. Das Meßgerät
oder Relais kann daher zur Messung der Netzfrequenz bzw. zur Steuerung in Abhängigkeit
von der Frequenz benutzt werden. Die Phase lage des Stromes in der Spule, die von
der Spannung erregt wird, wird zweckmäßig so gewählt, daß bei Frequenzabweichung
große Drehmomente auftreten.
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Man kann auch den kompensierten Stromresonanzkreis mit dem Anzeigegerät,
welches beispielsweise zur Messung der Oberwellen im Netz dient, zu einem gemeinsamen
Gerät vereinigen. Zu diesem Zweck kann man eine dreischenklige DroJsslelspule verwenden.
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Der erste Schenkel trägt dann leine V7icklung, zu der parallel der
Kondensator geschaltet ist und die über einen Widerstand von der Spannung erregt
wird. Auf dem zweiten Schenkel, der leinen Luftspalt erhält, wird eine weitere Wicklung
aufgebracht, die gleichfalls von der Spannung Et erregt wird. Die beiden Wicklungen
werden so geschaltet, daß hinsichtlich des dritten Schenkels die Flüsse der auszusieblenden
Frequenz, z. B. der Grundwelle, gegeneinander gerichtet sind. Man kann den Luftspalt
des zweiten Schenkels und die Windungszahl leicht so bemessen, daß kein Fluß der
zu sperrenden Frequenz (z. B. der GrundwFelle) durch inden dritten Schenkel hindurchgeht.
Gibt man daher diesem einen Luftspalt, in dem sich ein Anker bewegt, so wird die
Stellung des Ankers von der Höhe der Oberwellen abhängig sein. Man kann auch außerdem
noch erreichen, daß eine Oblenvelle besonders bevorzugt wird.
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Tritt an Stelle des Ankers ein von d!er Netzfrequenz gespeister Rähmchen,
so kann man die Anordnung auch zur Messung der Netzfrequenz bzw. zur Steuerung in
Abhängigkeit von der Netzfrequenz benutzen.