DE765774C

DE765774C - Einrichtung zur Steuerung von Grossinstrumenten oder Regelvorrichtungen

Info

Publication number: DE765774C
Application number: DES133483D
Authority: DE
Inventors: Hans Henneberg
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1938-08-14
Filing date: 1938-08-14
Publication date: 1952-12-22

Description

Einrichtung zur Steuerung von Großinstrumenten oder Regelvorrichtungen Um Meßwerte weithin sichtbar zu machen, verwendet man meist Großinstrumente. Diese bestehen im wesentlichen aus einem Antrieb und einem Steuerorgan. Der Antrieb hat die Aufgabe, einen Riesenzeiger oder ein Band od. dgl. zu bewegen. Das Steuerorgan steuert den Antrieb in der den Schwankungen des Meßwertes entsprechenden Richtung. Es vergleicht also den vorhandenen Meßwert mit der Anzeigestellung des Großinstrumentes und steuert bei einer Difierenz den Antrieb so lange, bis der angezeigte Wert dem Meßwert entspricht (Nachlaufsteuerung).

Es sind bereits verschiedene mechanische und elektrische Verfahren zur Steuerung von Großinstrumenten bekanntgeworden. Dabei hat die vollelektrische Steuerung gegenüber der mechanischen den Vorteil, daß die Aufstellung des Steuerorgans entfernt vom Großinstrument, z. B. in einer Warte, erfolgen

kann. Hierdurch ist die Einrichtung gegen

äußere Einflüsse geschützt und jederzeit leicht

zugänglich. Die bekannten elektrischen

,StetierGrgane können in zwei Gruppen ein-

geteilt werden, und zwar in solche. die nur für

langsam veränderliche Meßwerte geeignet

,ind und vorwiegend mit Fallbügelreglern

arbeiten. und solche, die für jede Anzeige.

insbesondere für schnell veränderliche Meß-

werte -. verwendbar sind. Letztere waren bis-

her in ihrer Ausführung sehr kostspielig.

Gemäß der Erfindung sind bei einer Ein-

rizlitung zur Steuerting von Großinstruntenten

oder Regelvorrichtungen, bei denen ein Regel-

kreis und ein von diesem elektrisch unabhän-

.#iger Kompensationskreis vorgesehen ist. ein

Punkt des Regelkreises, dessen Potential sich

bei Störung des Gleichgewichtes im Regel-

kreis verschiebt. und ein Punkt des Kompen-

sationskreises, welcher bei stromloser Korn-

pensationswicklung gleiches Potential wie der

Punkt des Regelkreises besitzt, über strorn-

abhängige Widerstände verbunden. Die Ein-

richtung ist geeignet zur Anzeige sämtlicher

Meßgrößen, die sich durch einen verhä.Itnis-

gleichen Strom oder eine Spannung darstellen

lassen, insbesondere für schnell veränderliche

Meßgrößen. Der wesentliche Vorteil dieser

Einrichtung gegenüber den bisher verwendeten

ist eine erhebliche Vereinfachung durch An-

wendung einer neuartigen Schaltung. In Fig. i

;estellt. Dabei ist an-

ist die Schaltung dar,-

_genommen. daß das Instrument durch eine

Impulsfrequenzfernmessung beeinflußt wird.

Am -Meßort befindet sich der -i.

von dem aus'die Meßimptilse züi der Ernp-

fangseinrichtun- 3 übertragen werden. welche

die Impulse in einem verhältnisgleichen

Gleichstrom umwandelt. i ist die Spule des

Regelorgans, deren Drelinioment verhältnis-

gleich dem zu messenden Strom und damit

auch der -Meßgröße ist.

Handelt es sich um eine 'Nahinessung, so

kann die Schaltung nach Fig. 2 verwendet

werden. Bei dieser Schaltung erhält die

Spule i des Regelorgans seine Spannung von

einem Potentiometer, z. B. einem Ringrohr _5.

Dem Drehmontent der Spule i entgegen

wirkt das Kompensationsdrehmoment der

Spule.2. Der Kompensationsstrorn wird einem

Kompensationsbrückenkreis entnommen. der

aus den Brückenzweigen 111 und IV besteht.

In dem Brückenzwei- IV befindet sich ein

Potentiometer 6. dessen beweglicher Abgriff

gan direkt gekuppelt ist

mit dem Anzeigeor

und den Diagonalpunkt io der Brücke ver-

schiebt. Durch das Potentiometer 6 wird der

Kompensa,tionsstrom in der Spule 2 einge-

stellt. Die Drehmomente der Meßspule I und

der Kompensationsspule 2 werden mitein-

ander verglichen und steuern das Regel-

organ, zu dein die Brückenz-,veige 1 und 11

gehören.

Das kontaktlose Regelorgan ist so aus-

,gebildet, daß der innere Widerstand der

I`löhre 14 mit einer Fahne 16 unter Verwen-

dumg einer Hochfrequenzkopplung, verändert

werden kann. Die Fahne ist an dein durch die

Spulen i und 2 gebildeten Doppelrähmehen

befestigt. Die Brücke ist so beinessen, daG)

der Diagonalstrom zwischen den Punkten 7

und 8 positive und negative Werte annehmen

],:arm, je nachdem. ol) die Fahne sich aus

ihrer Mittellage heraus nach links oder rechts

bewegt. Ist die Summe der Amp-erewindungen

Z'

in den Spulen i und 2 nicht gleich 2,#ull. so

wird die Fahne in der eNsprechenden Rich-

tung gedreht. Der innere Widerstand der

Röhre verändert sich. und es entsteht zwi-

sehen den Punkten ;7 und # ein dem Vor-

zeichen nach bestimmtes Potentialgefälle.

Zwischen die Punkte 7 und 8 ist in den

Diagonalzweig der Brücke 1. 11 ciii Relais i i

geschaltet. Dieses spricht auf den Strom im

gonalzweig an und steuert den Antriel)

Diag z#

des Instruments. Zu diesem Zweck- besiut das

Relais ii den Kontakt 12. der die einander

entgegengesetzt arbeitenden Motoren 13' tilld

13 wahlweise einschaltet. Die 'Motoren ver-

stellen z. D. den Zeiger des Instruments in

der erforderlichen Richtung. Zugleich mit der

gers wird der Abgriff des

Verstellung des Zeig

Potentiometers 6 im Kompensationsbrücken-

,ge verstellt. bis die Wir-

kreis III. IV so lang

kung des Kompensationsstromes gleich der

des 'Meßstromes ist und das kontaktlose

Regelorgan über das Steuerreials ii den An-

trieb abschaltet.

Das Regelorgan ist massebehaftet und

würde deshalb einen Regelvorang zeitlich

verzögert abschalten. Die Folge wäre ein

stetiges Pendeln um den Sollwert. Um dies

zu vermeiden, wird der Kompensationsstroni

im Sinn der jeweiligen Änderungsrichtung

gefälscht, und zwar um so viel. als zum Aus-

gleich der zeitlichen Verzögerung erforder-

lich ist. Dieser im Sinn der bekannten Rück-

führungen wirk-ende Effekt. der den ein-

geleiteten Regelvorgang wieder rückgingig

züi inachen sucht. muß mach dein Abschalten

des Antriebes unwirksam werden.

Kleine Drehmomente z. B. durch die Richt-

kraft der Zuführungshändchen oder Ände-

rung des --\leß,#vertes unter iü,/o würden ge-

nügen, um das Rähmchen des Regelvorganges

aus der _Mittelstellung züi drehen. wodurch

dann wieder ein ständiges Nachregeln er-

folgen würde. Um dies züi vermeiden, muß

die Ansprech-empfindlichkeit begrenzt w,-r(leii,

und zwar bis auf ± i Oio \-om Endwert.

Gemäß der Erfindung wird der Ausgleich

der zeitlichen Verzögerung des Regelvor-

Z-,

,&anges und die- Begrenzung der Anspre#ch-

empfindlichkeit daidurch erreicht, daß ein Punkt

des RegeIkreises, dessen Potential sich bei

Störung des Gleichgewichtes im Regelkreis

verschiebt, und ein Punkt des Kompensations-

kreises, welcherbei stromloser#Kompensations-

wicklung gleiches Potential wie der Punkt

des Regelkreises besitzt, über stromabhängige

Widerstände verbunden sind. Als strom-

abhängige Widerstände können Gleichrichter

in der Durchlaßrichtung verwendet werden.

Bei der Schaltung nach Fig. i ist dies in

der Weise durchgeführt, daß zwischen den

Punkt 8 des Regelbrücken-kreises und den

Punkt 9 des Kompensatiansbrückenkreises

zwei parallel und in der Durchlaßrichtung

entgegengesetzt geschaltete Gleichrichter 15

geschaltet sind. Über diese Gleichrichter kann

der Regelbrückenkreis auf die Spannungs-

verhältni#se im Kompensationsbrückenkreis

Einfluß nehmen. Zur Erläuterung der Erfin-

dung sei zunächst angenommen, daß beide

Brückenkreise so abgeglichen sind, daß die

Diagonalströrne zwischen den Punkten 7, 8

und 9, io,gleich Null sind. Ändert sich der

innere Widerstand der Röhre 14 nur um einen

kleinen Wert, z. B. durch Veränderung des

Meßwertes unter i %, so, fließt ein kleiner

Diagonalstrom zwischen den Punkten 7 und 8

des Regelbrückenkreises, der das Potential

des Punktes 8 gegenüber dem des Punktes 9

verschiebt. Dies hat zur Folge, daß über die

Verbindung zwischen den Brüdkenzweigen II

und III auch in der Bi-ücke III, IV die be-

stehenden Spannungsverhältnisse gcstört

werden und sich der Diagonalstrom zwischen

den Punkten 9 und io, der über die Spule 2

fließt, ändert. Hierdurch wird die kleine Än-

derung des Meßwertes wieder so, weit aus-

geglichen, daß die Fahne 16 des Regelorgans

im Unempfindlichkeitsbereich von ± i %

festgehalten wird.

Liegt eine größere Änderung des Meß-

wertes über i % vor, so überwiegt das Dreh-

moment der Meßspule i so stark, daß die

Fähne 16 ausgelenkt wird und damit der

innere Widerstand der Röhre 14 SO w(2it ge-

ändert wird, daß das Steuerrelais i i zum An-

sprechen kommt und eine Verstellung des

Zeigers des Meßinstruments veranlaßt. Dabei

ändert sich auch die Potentialdifferenz zwi-

schen den Punkten 8 und 9, so daß der über

die Punkte 9 und io fließende Kompensations-

strom entsprechend gefälscht wird. Da

zwischten, diie Punkte 8 und 9 veränderliche

Widerstände mit negativen Koeffizienten ge-

schaltet sind, nimmt, entsprechend den Forde-

rungen der pendelungsfreien Einreglung des

Meßinstruments, die Fälschung des Kompen-

sationsstromes mit zunehmender Meßwert-

abweichung ab.

Bei der Betrachtung der Einflußnahme des

Regelkreises auf den Kompensationskreis war

zunächst angenommen, daß beide Kreise so

abgeglichen sind, daß der Diaganalstrom Null

ist. Für den Regelkreis trifft diese Annahme

für den abgeglichenen Zustand zu, Im Korn-

pensationskreis ist' dagegen die Brücken-

schaltung in der Regel nicht abgeglichen, da

im Diagonalzweig ständig ein solcher Strom

fließen muß, daß das Drehmornent der SpUle 2

gerade das Drehmoment der Spule i aus-

gleicht. Der Punkt 9 des Kompensations-

kreises befindet sich also im Ruhezustand

nicht genau auf dem gleichen Potential wie

der Punkt 8 des Regelkreises. Eine merkbare

Rückwirkung des Ko#mpensationskreises auf

den Regelkreis, die etwa ein Ansprechen des

Steuerrelais ii zur Folge haben könnte, ist

jedoch nicht möglich, da der Strom im Kom-

pensationskreis nur etwa 5 1/o des Stromes im

Regelkreis beträgt.

Es können selbstverständlich durch die er-

findungsgemäße Einrichtung an Stelle von

Großinstrumenten auch Regelvorrichtungen

zur Regelung beliebiger Meßgrößen gesteuert

werden.

Claims

PATEN TANSPR ÜC IIL: i. Einrichtung zur Steuerung von Großinstrumenten oder Regelvorrichtungen, bei denen ein Regelkreis und ein von diesem elektrisch unabhängiger Kompensationskreis vorgesehen ist, dadurc ' h gekennzeichnet, daß ein Punkt des Regelkreises, dessen Potential sich bei Störung des Gleichgewichtes im Regelkreis verschiebt, und ein Punkt des Kompensationskreises, welcher bei strornloser Kompensations-,vickfung gleiches Potential wie der Punkt des Regelkreises besitzt, üb#er stromabhängige Widerstände verbunden sind.
2. Einrichtung nach Anspruch i, da,-durch gekennzeichnet, daß als stromabhängige Widerstände Gleichrichter in der Durchlaßrichtung verwendet werden. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dein Punkt des Kompensationskreises verbundene Punkt des Regelkreises sich an der Stelle befindet, an der zwei Zweige der Regelbrückenschaltung mit festen Widerständen und der das Steuerrelais enthaltende Diagonalzweig der Brückenschaltung zusammentreffen. 4. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Punkt des Regelkreises verbundene Punkt des Kompensationskreises sich an der Stelle befindet, an der zwei Zweige des Kompensationsbrückenkreises mit festen Widerständen und derdieKompensationsspule enthaltende Diagonalzweig der Brückenschaltun'-, zusammentreffen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften -Nr. 3C12 016, 5 ig t)62. -16 1 950-