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Verfahren und Einrichtung zum Synchronisieren von Gebern und Empfängern
in G'rob-Fein-Übertragungssystemen Bei den bekannten Einrichtungen zur Ferneinstellung
von Gegenständen, wie Fernrohren, Scheinwerfern u. dgl., sind zunächst zwei synchron
laufende Vorrichtungen als Geber und Empfänger benutzt worden, von denen der letztere
die Einstellung bewirkt hat. Die Gleichheit der Einstellung war aber, sobald es
sich um die Übertragung größerer Kraftleistungen handelte, nur ungenügend. Wurde
für die Einstellung eine Übersetzung vorwendet, so ging der Syncjhronvismus zwischen
Geber und Empfänger leicht verloren.
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Dieser Übelstand läßt sich durch eine gleichfalls bekannte Anordnung
zur Ferneinstellung beliebiger Einrichtungen mittels elektrischer Übertragung durch
mehrere die Verstellung gemeinsam beeinflussende Vorrichtungen, die voneinander
elektrisch unabhängig von der Ausgangsstelle aus in Tätigkeit gesetzt werden, beseitigen,
bei der eine dieser Vorrichtungen eine grobe Einstellung innerhalb des ganzen Einstellbereichs
bewirkt, während eine weitere Vorrichtung die Einstellung innerhalb des Gebietes
der Feinstufe vornimmt. Diese Anordnung ist so getroffen, daß- die Einstellung des
Gegenstandes unter Anwendung eines Motors erfolgt, der erst dann ausgeschaltet wird,
wenn alle Einzeleinstellungen zusammen gewirkt haben und der einzustellende Gegenstand
sich in der gewünschten Stellung befindet. Der Einstellmotor
wurde
dabei unter Benutzung einer -ziemlich verwickelten Schaltung und eines recht erheblichen
Aufwands an mechanischen Übertragungsgliedern an eine konstante Gleichspannungsquelle
gelegt.
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Vielfach wird der Einstellmotor auch über einen aus gittergesteuerten
Gas- oder Dampfentladungsgefäßen bestehenden Verstärker gespeist. Zur Flerbeiführung
des Synchronismus zwischen Geber und Empfänger erfolgt die Steuerteig dieser Entladungsgefäße
entweder in =lbliängiglceit von der Größe der Fehlerspannung des Feinübertragungssysteins
oder in Abhängigkeit von einer festen Synchronisierspannung, die einem besonderen
Transformator entnommen wird und der gegebenenfalls noch die wechselgerichtete Spannung
einer I'Lücl,#meldetacliometermaschine. d. h. einer mit dein einzustellenden Gegenstand
gekuppelten Tachometermaschine. überlagert wird. Um den Einstellmot,@r in der zutreffenden
Drehrichtung zu beeinflussen. sind bisher mehrere in Reihe liegende Relais verwendet
«-orden. die in Abhängigkeit voneinander geschaltet «-erden. Insbesondere bei hohen
Folge-esclitvindigIzeiten der Empfänger ergab sich durch die Verwendung mehrerer
Relais der Nachteil einer zu großen Schaltverzögerung. Der Einstellmotor wurde des
öfteren erst verspätet vom Grobsystem auf das Feinsystem und umgekehrt geschaltet.
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Es ist weiterhin eine Schaltung zur Synchronisierung von Gebern und
Empfängern in Grob-Fein-Ü bertragungsscstemen vorgeschlagen worden. die der Einstellung
eine vorzugsweise schweren Gegenstandes dienen. Hierbei findet ein einziges Relais
Verwendung, -welches beim Arbeiten des Grobsystems einen Einstellmotor, gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines Verstärkers, unter gleichzeitiger Abschaltung des
Feinscstems vom Verstärker so lange an eine Spannungsquelle legt, bis der Einstellmotor
den Synchronismus zwischen Geber und Empfänger annähernd wieder hergestellt hat.
während es nach dem Arbeiten des Grobsvstems wieder das Feinsystem zur Einwirkung
auf den Verstärker bringt.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Synchronisieren von Gebern
und Empfängern in Grob-Fein-Übertragungssystemen, die der Einstellung eine: vorzugsweise
schweren Gegenstandes dienen unter Verwendung eines i VVechselrichters, und eine
Einrichtung zur ! Durchführung dieses Verfahrens. Erfindungsgemäß wird die zum Synchronisieren
erforderliche Fehlerspannung für die Steuerung des Einstellmotors durch Schaffung
einer Unsvminetrie der Spannungen in dem Wechselrichter erzeugt, der während des
Svnchronisiervorganges nur von der mit dem ein-
| zustellenden Gegenstand --ekuppeIteri Tacho- |
| metermaschine gespeist wird. Die finit dein |
| Geber gekuppelte Tachometermaschine ist |
| @rährend des S<.-nchr@;nisier#.-@rrgange= ,ahne |
| Einf'#_=.-a auf #leii -@"e,cliselricliter. Die bes,_,n- |
| deren Forteile (Juni Bekannten @egtiiiil)er |
| liegen darin. daß man außer dein s@-nchroni- |
| sierttngstransiormator noch die Kunstschal- |
| tung für die Sz:nchronisierspaniitin@ und ihre |
| sehr 1<istil-e Justierung spart. |
| In den Zeichnungen sind einiL Atistiili- |
| rtin--sbeispiele des @rfnrlungsgedanl,ens dar- |
| gestellt und itn folgenden näher erlätitert. Es |
| zeigt |
| Fig. i die Grundschaltung für die Synchr,-)- |
| nisierung. |
| Fit. 2 den Aufbau der Schaltun,- eines aus |
| f rleichrichtersäulen besteheii#len V"ecliselrich- |
| ters niit je einem Gleichrichter einer Siiiilu |
| zugeordneten t`,-iderständen. |
| Fi°. 3 den _Aufbau der Sclu_hung eint: at:: |
| Gleichrichtersäulen bestehenden Wechselrich- |
| ters finit nur einuni Teil der Säulen zuge#@rd- |
| netun "tiderständen. |
| Fiz. -t den _ttflsau der Schaltung eines aus |
| Gleichrichtersäulen hestelienrlen Z@"ec@se@rich- |
| ters nach Fig. 3 in Verbindung finit einer Svii- |
| chronisierschaltung. in der vcm @beinpfän- |
| ger nur ein Relais geschaltet wird. |
| Fig. 3 die während einer H @Ibperiorl@ wirk- |
| #aine Schaltung üir Teil 26 der Fig. 2 His 4 |
| Gleichrichter unter der Voraussetzung L'- = o. |
| Fig.6 die Stromspannungscharakteristik |
| der im Teil 26 der Fig. 2 bis .4 vorhandenen |
| Gleicliri,c-lter unter der i'oraussLtzun@r T-= = o. |
| Fig. 7 die während einer Halbperiode wirk- |
| same Schaltung für Teil -26 der Fig. 2 bis 4 |
| unter der @"oraussetzung U_ >o. |
| Fig. 8 die Stromspannungscharakteristik |
| der im Teil 26 der Fig. 2 bis -i vorhandenen |
| Gleichrichter unter der Voraussetzttn- T-- > o. |
| Fig. 9 den Aufbau der Schaltung eines aus |
| Gleichrichtersäulen bestehenden @@"cc@sel- |
| richterS mit verschieden großer Erregung der |
| beiden Gleichrichter jeder Säule. |
| Fig. io die während einer Hall>periorl,# |
| wirksame Schaltung nach Fig. 9 für die durch- |
| lässigen Gleichrichtersäulen, |
| FiZ. ii die Stromspannungscharakteristik |
| der Gleichrichter nach Fig. io für L"- |
| Fig. 12 die Stromspanriungscharakteristik |
| der Gleichrichter nach Fig. io für V>o. |
| Fig. 13 den Aufbaudur Schaltung eines aus |
| Ver stärl-:ersvsternen bestehenden WechSel- |
| richters in @Terbindung mit einer S@-nc@ironi- |
| sierschaltung. in der vom Grobempfänger nur |
| ein Relais geschaltet wird. |
| Fig. i.t die Esponentialcharalzteristik der |
| nach Fig. 13 benutzten :-erstärhers@steme. |
| Fig. i3 den Aufbau der Scha:tui.- eine: |
| aus Verstärkersestenien bestehenden @@-echsel- |
richters in Verbindung mit einem unsymmetrischen Ausgangstransformator
und Fig. 16 eine Abwandlung der Schaltung nach Fig. 15, bei der die Unsymmetrie
des Ausgangstransformators durch Parallelschatten von Widerständen erfolgt.
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Von dem Grob-Fein-Übertragungssystem sind nur der Grobempfänger i
und der Feinempfänger 2 dargestellt. Ersterer ist als Polschuhempfänger, letzterer
als Brückenempfänger ausgebildet. Die Läufer 3 und 4 der beiden Empfänger i und
2 sind in bekannter Weise mit den Läufern der nicht dargestellten Geber verbunden.
Mit dem Läufer 3 des Geberempfängers i arbeiten Kontakte 5 bzw. 6 zusammen, von
denen 5 das Relais 7 und 6 das Relais 8 an eine Spannungsquelle 9 legt. Von den
Relais 7 und 8 werden eine Anzahl Kontakte gestellt, die mit der Bezeichnung des
jeweiligen Relais versehen sind und zusätzlich einen Index a; b usw. tragen. In
der Fig. i sind dies die Kontakte 7a, 7b, 8a und 8b. Alle Kontakte sind im folgenden
-in der Ruhestellung der Relais 7 und 8 gezeichnet. Im normalen Betrieb ist die
Tachometermaschine io, die mit dem Geber gekuppelt ist und ein Maß für die vorgegebene
Geschwindigkeit liefert, der Tachometermaschine i i, die mit dem einzustellenden
Gegenstand gekuppelt ist und ein Maß für die nachgebildete Geschwindigkeit liefert,
entgegengeschaltet. Die Spannungsdifferenz der beiden Maschinen io und i i wird
einem Wechselrichter 12 zugeführt, dessen Ausgangsspannung einer z. B. aus gittergesteuerten
Gas- oder Dampfentladungsgefäßen bestehenden Schaltung 13 zugeführt wird, die einen
nicht mitgezeichneten Einstellmotor speist. Dieser wechselgerichteten Spannung wird
noch eine dem Wegfehler zwischen Geber und einzustellendem Gegenstand proportionale,
in dem Feinempfänger 2 erzeugte Spannung überlagert. Der Grobempfänger i ist während
des normalen Betriebes ohne Einfluß auf die Steuerung des Einstellmotors.
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Befinden sich Geber und Empfänger des Übertragungssystems außerhalb
des Synchronismus und. ist dabei die gegenseitige Verstellung so groß, daß durch
einen mit dem Läufer 3 des Grobempfängers i verbundenen Nocken od. dgl. z. B. der
Kontakt 5 geschlossen wird, so spricht das Relais 7 an und legt seine Kontakte 7a
und 7b um. Durch das Umlegen des. Kontaktes 7a wird die Gebertachometermaschine
io und durch das Umlegen des Kontaktes 7b der Feinübertragungsempfänger 2, 4 abgeschaltet.
Am Eingang der Schaltung 13 bzw. am Gitter der darin enthaltenen Entladungsgefäße
liegt jetzt nur die von der Tachometermaschine i i erzeugte und im Wechselrichter
i2 wechselgerichtete Spannung. Der aus der Schaltung 13 gespeiste Einstellmotor
läuft nun so lange nach der Synchronstellung hin, bis er diese fast erreicht hat.
Der mit dem Läufer 3 des Grobempfängers i verbundene Nocken öffnet dann den Kontakt
5 wieder und macht das Relais 7 stromlos. Die Kontakte 7a und 7b legen wieder um,
und damit wird die Differenzspannung der Tachometermaschine i o- und i i sowie die
Wegfehlerspannung des Feinsystems 2, 4 wieder an den Eingang der Schaltung 13 gelegt.
Diese Steuergrößen führen dann die endgültige Synchronstellung herbei.
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Bei der entgegengesetzten Drehrichtung des Läufers 3 wird der Kontakt
6 geschlossen, damit spricht das Relais 8 an und legt seine Kontakte 8a und 8b um.
An dem Eingang des Wechselrichters 12 liegt dann wiederum, jedoch mit entgegengesetzter
Richtung, nur die Spannung der Tachometermaschine i i. Die Synchronisierung der
Geber und Empfänger erfolgt in der gleichen Weise wie vorbeschrieben. Der Einstellmotor
läuft ebenfalls in der umgekehrten Drehrichtung an.
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Es soll jetzt zunächst angenommen werden, daß der Wechselrichter aus
Trockengleichrichtersäulen aufgebaut ist. Zur verhältnisgleichen Umwandlung einer
Gleichspannung in eine wechselgerichtete Spannung ist bereits eine aus zwei symmetrisch
aufgebauten Teilen bestehende Schaltung vorgeschlagen worden, deren j eder Teil
für jede Durchlaßrichtung der Wechselstromerregerspannung zwei hintereinanderliegende
Trockengleichrichter, insbesondere Kupferoxydulgleichrichter, und einen Transformator
enthält, dessen mittenangezapfte Primärwicklung zwischen den Trockengleichrichtern
angeschlossen ist und aus einer Gleichspannungsquelle derart erregt wird, daß in
dem einen Teil das Transformatormittelpunktspotential um einen gewissen Spannungswert
der Gleichspannungsquelle erhöht, in dem anderen Teil um denselben Wert erniedrigt
wird.
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Besteht der Wechselrichter aus Trockengleichrichtersäulen, so gibt
es zwei Möglichkeiten, um die Spannungsverhältnisse in ihm zu beeinflussen. Diese
Möglichkeiten sind: a) Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes zu je einem
Gleichrichter einer Säule oder zu einem Teil der Säulen des Wechselrichters, wobei
unter Säule jeweils zwei in Reihe- liegende Gleichrichter verstanden sind, b) Vorsehung
verschieden großer Erregerspannungen.
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Es soll nun zunächst der unter a) genannte Fall näher untersucht werden.
In der Fig. 2 ist der Aufbau der Schaltung hinsichtlich der Widerstände symmetrisch
vorgenommen. An die aus einer Wechselströmquelle 14 über einen Transformator 15
gespeisten Leitungen 16
und 17 sind die Trockengleichrichter 18
bis 25 angeschlossen. Die Schaltung ist dabei so getroffen, daß zwei symmetrische
Teile 26 und 27 vorhanden sind, die für jede Durchlaßrichtung jeweils zwei hintereinanderliegende
Trockengleichrichter enthalten. Zwischen den Punkten 28 und 29 des Teiles 26 bzw.
30 und 3 i des Teiles 27 ist die Primärwicklung 32 bzw.33 je eines Transformators
angeschlossen, dessen Sekundärwicklungen mit 3.4 und 35 bezeichnet sind. Die Primärwicklungen
32 und 33 besitzen je eine Mittenanzapfung 36 bzw. 37. Die beiden Anzapfungen 36
und 37 stehen mit einer Gleichspannungsquelle in Verbindung, und zwar mit den beiden
Tachometermaschinell 1o und i i. Da aber beim Ansprechen eines der Relais 7 oder
8 die Tachometermaschine io sofort abgeschaltet wird, ist in vorliegender und auch
in den späteren Figuren immer nur die Tachometermaschine i i eingezeichnet worden.
Die von der Tachometermaschine gelieferte Gleichspannung ist im folgenden immer
mit U- bezeichnet worden. Die Sekundärwicklungen 3.4 und 35 sind miteinander verbunden.
Ihre Ableitungen 38 und 39 führen die der Gleichspannung U= verhältnisgleiche Wechselspannung
U_, die zur Beeinflussung der Gitter der in der Schaltung 13 vorhandenen Entladungsgefäße
dient. Auch hier ist das Feinsystem 2, d., welches ja beim Ansprechen eines der
Relais 7 oder 8 sofort abgeschaltet wird, der einfacheren Darstellung wegen nicht
mit in die Figuren aufgenommen worden.
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Parallel zu der Sekundärwicklung des Transformators 15 liegt
ein Spannungsteiler 40 mit den beiden veränderlichen Abgriffen 41 und 42. Beim Arbeiten
des Grobempfängers i spricht entweder das Relais 7 oder das Relais 8 an. Hierdurch
werden entweder die Kontakte 7e, 7 @ und 7e oder 8e, 8d und 8e eingelegt.
Mit Hilfe des Kontaktes 7 e oder 8e wird der Spannungsteiler d0 parallel zu der
Sekundärwicklung des Transformators 15 geschaltet. Bei eingelegten Kontakten
7d und 7e sind für die eine Durchlaßrichtung der Trockengleichrichter die
ohmschen Widerstände 43 und 4.4 parallel geschaltet zu den Gleichrichtern 18 und
2o, während für die andere Durchlaßrichtung der Trockengleichrichter die olimschen
Widerstände .I5 und q.6 parallel zu den Gleichrichtern 22 und 2..1. geschaltet sind.
Bei eingelegten Kontakten 8d und 8e werden vermittels des Kontaktes 8d die Widerstände
q.5 und .I6 parallel zu den Gleichrichtern 23 und 25 und vermittels des Kontaktes
8e die Widerständeq.3 und 44 parallel zu den Gleichrichtern i9 und 21 geschaltet.
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Bei dem in der Fig. 3 gezeigten Aufbau der Schaltung sind nur in dem
Teil
26 ohmsche Widerstände 47 und 48 vorhanden, die ver-
| mittels der Kontakte 7f und 7-- bzw. 8f und 89 |
| parallel zu den Gleichrichtern 18 und 22 bzw. |
| i9 und 23 geschaltet werden. Der übrige Auf- |
| bau der Schaltung und ihre Bezeichnung elft- |
| ! spricht der Fig. :2. |
| Die Parallelschaltung der Widerstände und |
| gegebenenfalls auch die Anschaltung des |
| Spannungsteilers erfolgt bei den in den Fig. 2 |
| und 3 gezeigten Schaltungen des '\@'eclisel- |
| ricliters jeweils in Abhängigkeit von den bei- |
| den vom Grobempfänger geschalteten Relais. |
| Es ist aber auch möglich. eine Schaltung zu |
| verwenden, bei der vom Grobempfänger nur |
| ein einziges Relais geschaltet wird. In diesem |
| Fall erhält ein Spannungsteiler je nach der ge- |
| forderten Synchronisierrichtung eine Wechsel- |
| Spannung von gleichem Scheitelwert, aber |
| entgegengesetzter Richtung. Eine derartige |
| Schaltung ist in Fig. 4. gezeigt, und zwar sind |
| hier wiederum nur einem Teil der Zweige des |
| Wechselrichters Widerstände zugeordnet. Die |
| Zuordnung von Widerständen kann aber auch |
| für alle Zweige des Wechselrichters erfolgen. |
| Bei der Schaltung nach Fig. q. wird von der |
| Wechselstromquelle 1d. die Primärwicklung 4c) |
| eines Transformators gespeist, der zwei |
| Sekundärwicklungen 5o und 51 besitzt. die |
| mit Mittenanzapfungen 5-2 bzw. 5 3 ausge- |
| rüstet sind. Ein Spannungsteiler 5q. mit den |
| Abgriffen 55 und 56 ist einmal mit der All- |
| zapfung 53 der Wicklung 51 und einmal mit |
| einem Punkt 57 verbunden, der seinerseits mit |
| dem 1Iittelkontakt zu den beiden Kontakten 5 |
| und 6 in leitender Verbindung steht. Ist der |
| Kontakt 5 geschlossen, so wird der Spannungs- |
| teiler 54 in der einen, bei geschlossenem Kon- |
| takt 6 dagegen in der anderen Richtung voll |
| einem Wechselstrom durchflossen. Parallel |
| zum Spannungsteiler 54 liegt ein Relais 58, |
| welches bei seinem Ansprechen außer den die |
| Abschaltung des Feinsystems 2, q. und der |
| Tachometermaschine io bewirkenden Kon- |
| takten noch einen Kontakt 5811 betätigt. Dieser |
| Kontakt 58" gewährleistet, daß der Wechsel- |
| richter im Feinbereich auf jeden Fall sym- |
| metrisch ist. Die Anzapfung 52 der Wicklung |
| 50 ist mit der Mitte des Spannungsteilers 54. |
| verbunden. |
| Die Verwendung des Spannungsteilers 5 |
| geschieht. um an die Widerstände 47 und .t8 |
| eine andere Spannung anzulegen wie all die |
| Gleichrichter 18 und 22. Es ist natürlich eben- |
| so auch möglich. den Widerständen .I7 und -.8 |
| feste Spannungen zuzuführen und die Wider- |
| stände selbst veränderlich auszubilden. |
| Es sei jetzt zunächst die Wirkungsweise der |
| nach den Fig.2 bis -. geschalteten Wechsel- |
| richter erläutert. Die Betrachtung der Schal- |
| tungen zeigt, daß die Teile 26 und 27 sV-m- |
| metrisch sind, jedoch mit dem Unterschied. |
| daß das Potential des Transformatormittel- |
Punktes 36 selbsttätig um einen Teil, und zwar die Hälfte des Spannungswertes
der Gleichspannungsquelle, erhöht, das Potential des Transformatormittelpunktes
37 dagegen ebenfalls selbsttätig um die Hälfte des Spannungswertes der Gleichspannungsquelle
erniedrigt ist.
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In Fig. 5 ist angenommen, daß die Leitung 16 augenblicklich positive,
die Leitung 17 negative Spannung besitzt und die Spannung U- = o ist. Es sind demzufolge
nur die beiden Gleichrichterpaare 18, i9 und 2o, 2I durchlässig, während die Gleichrichterpaare
22, 23 und 24, 25 undurchlässig sind. Der Einfachheit wegen sind sowohl die undurchlässigen
Gleichrichterpaare als auch das durchlässige Gleichrichterpaar 20, 2 1 in der Fig.
5 weggelassen. Die undurchlässigen Gleichrichterpaare können in der folgenden Betrachtung
unberücksichtigt bleiben, ohne die tatsächlichen Verhältnisse zu beeinflussen. Die
durchlässigen Gleichrichter stellen für U _ = o praktisch gleich große Widerstände
dar. An den beiden Gleichrichtern 18 und i g liegt j eweils die gleiche aus der
Spannungsquelle 14 stammende Wechselstromerregerspannung u/2, in ihnen fließt deshalb
auch der gleiche Strom. Es gilt für sie also die Beziehung il = i2, wobei
il den Strom im Gleichrichter 18 und i2 den Strom im Gleichrichter i9 bedeutet.
In der Fig. 5 sind für diese Ströme noch Pfeile miteingezeichnet, deren Größe ein
Maß für die Größe der Ströme angibt. Unter der Annahme, daß alle Widerstände; die
mit Hilfe der Relais 7, 8 oder 58 eingeschaltet werden können, gleich groß sind,
fließt durch alle diese Widerstände der gleiche Strom. Für Fig.5 gilt daher
in, i = i" 2 = u/2 :=W, wobei iu,1 der durch den Widerstand
43 und i", der durch den Widerstand 45 fließende Strom und W der Widerstandswert
dieser Widerstände in Ohm ist. Der gleiche Strom geht auch durch die beiden Teile
der Primärwicklung 32 hindurch und ist dort mit i, und in bezeichnet. Es gilt daher
'I = iII = 'w 1 = 'w 2. Da die Ströme il und in den gleichen Richtungssinn haben,
ist ares = 2 ii. Dabei ist i" der resultierende Strom in der Primärwicklung
der Transformatoren 32 bzw. 33. Der Strom il = il, fließt allerdings nur,
wenn eines der mit dem Grobempfänger i zusammen arbeitenden Relais angesprochen
und die Widerstände, z. B. 43 und 45, eingeschaltet hat. Der Strom i.... erzeugt
am Ausgang des Wechselrichters. eine Spannung, die über die Schaltung 13 den Eins,tellmotoir
zum Anlaufen bringt.
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In Fig.6 sind die Kennlinien der beiden Gleichrichter 18 und i9 in
Abhängigkeit von Strom und Spannung dargestellt. Die Steilheit der Kennlinie der
Gleichrichter 18 und i9 ist im oberen Bereich fast konstant. Der Wert für die Wechselstromerregerspannung
u muß so groß gewählt werden, daß möglichst auf diesem konstanten Teil der Kennlinie
gearbeitet wird. Durch die Parallelschaltung des ohmschen Widerstandes 43 wird die
Kennlinie des Gleichrichters 18 in die gestrichelt miteingezeichnete Lage gebracht.
Unter Annahme einer bestimmten, sich sinusförmig ändernden Erregerspannung u können
die verschiedenen i-Werte für eine Halbwelle der Erregerspannung den Kennlinien
unmittelbar entnommen werden. Für die zweite Halbwelle derErregerspannung (Umpolung
der Leitungen 16 und 17) gelten die gleichen Überlegungen.
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Fängt nun der Einstellmotor an zu laufen, so erzeugt die Rückmeldetachometermaschine
i i eine Gleichspannung U= > o und damit auch einer. Strom i. Bei derselben Polarität
der Erregerwechselspannung u wie im. Fig. 5 ergibt sich jetzt ein Stromverlauf nach
Fig. 7. In den beiden Gleichrichtern 18 und i9 fließt jetzt nicht mehr der gleiche
Strom, es gilt vielmehr 22 % il + Ztv 1 und 2I = 'i + Zu, 1 - i2. Letzterer Wert
ist negativ. Weiterhin wird iii gleich
Die beiden Ströme il und in fließen in entgegengesetzter Richtung, für den resultierenden
Strom gilt daher Z res = il, - ii. Der Strom i"" .ist gerade so groß,
daß der Einstellmotor die Synchronisierdrehz:ahl erreichen kann.
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In Fig.8 sind wiederum die Kennlinien der beiden Gleichrichter 18
und i9 in Abhängigkeit von Strom und Spannung dargestellt. Die gestrichelte Linie
gibt die Kennlinie des Gleichrichters 18 bei eingeschaltetem Parallelwiderstand
43 an. Mit größer werdendem U= nähert man sich bei: konstanter Wechselstromerregung
u dem Fall, wo das steile annähernd konstante Stück der Kennlinie verlassen wird
und das Verhältnis zwischen Ausgangsspannung und Eingangsspannung des Wechselrichters
sinkt. Die Fig. 8 ist unter Annahme eines ganz bestimmten Wertes für U= gezeichnet
worden. Die i-Werte können den Kennlinien wiederum unmittelbar entnommen werden.
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In den Eig. 3 und 4 sind jeweils nur einem Teil der Glevchrichiers.äulen
Widerstände zugeordnet, und zwar den in dem Teil 26 untergebrachten Gleichrichtersäulen.
Mit Bezug auf die Fig. 5 und 7 kann man hier in erster Annäherung annehmen, daß
die Wicklung des Ausgangstransformators in der nicht mitgezeichneten Hälfte des
Wechselrichters das konstante M,ittelp,otential beibehält, welches sie bei einem
symmetrischen Wechselrichter und bei U- =@o besitzt. Tatsächlich ist dieses
Potential
jedoch nicht konstant, sondern es ändert sich mit der Gleichspannung etwa um
Die Spannung U- muß dabei größer sein, als sie bei konstant angenommenem Mittelpotential
zu sein braucht.
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Es soll nunmehr der unter b) genannte Fall näher untersucht werden.
In Fig. 9 ist der Aufbau der Schaltung eines aus Gleichrichtersäulen bestehenden
Wechselrichters mit verschieden großer Erregung der beiden Gleichrichter jeder Säule
gezeigt. An die aus der Wechselstromquelle 14 über den Transformator 15 gespeisten
Leitungen 16 und 17 sind die beiden symmetrisch aufgebauten Teile 26 und
27 angeschlossen. Der Anschluß selbst erfolgt über die Wechsellzontakte
7", 71, 81' und 81. Die gezeichnete Stellung entspricht hierbei dem
Fall, daß der Grobempfänger i nicht in Tätigkeit ist, die beiden Relais ; und sich
also in Ruhe befinden. Wie aus der Fig. g ohne weiteres zu ersehen ist, liegt dann
an jedem Gleichrichter eine gleich große Erregerspannung, und zwar z%12. Spricht
jedoch eines der Relais, z. B. 7, an, so werden die Kontakte 71' und
71 umgelegt. In diesem Augenblick werden die Gleichrichter 18 bis 25 paarweise
verschieden erregt, und zwar liegt in der einen Durchlaßrichtung an den Gleichrichtern
18 und 21 eine kleinere Wechselspannung (zti<ts/2) und an den Gleichrichtern
ig und 2o eine größere Wechselspannung (it.,> 1Gf2). In der anderen Durchlaßrichtung
liegt die Spannung izi an den Gleichrichtern 22 und 25 und die Spannung u., an den
Gleichrichtern 23 und 2q..
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An Hand der Fig. io bis 12 sei die Wirkungsweise eines nach Fig. 9
arbeitenden Wechselrichters erläutert. In der Fig. io sind für eine Richtung der
Erregerspannung-zs die Ströme angegeben und durch Pfeile kenntlich gemacht. Die
nicht durchlässigen Gleichrichtersäulen sind der Einfachheit halber weggelassen.
Es sei auch hier wieder zuerst der Fall betrachtet, daß die Tachometerspannung U=
= o ist. Infolge der Unsymmetrie der Spannungen zzl und u" von denen zr., größer
ist als zt1, ergibt sich der resultierende Strom Zres zu Die durch diesen Strom
in den Transf(;rmatorwiclzlungen 3.4 und 35 entstehende Spannung bringt über die
Schaltung 13 den Einstellmotor zum Anlaufen.
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In Fig. i i sind die Kennlinien der beiden Gleichrichter 18 und ig
in Abhängigkeit von Strom und Spannung dargestellt. Auch hier gilt -,nieder, daß
die Steilheit der Kennlinien der Gleichrichter 18 und ig im oberen Bereich fast
konstant ist. Der Wert der Erregerspannung zs muß demzufolge so groß gewählt werden,
daß auf diesem konstanten Teil der Kennlinie gearbeitet wird. Unter Annahme
| einer bestimmten, sich sinusförmig ändernden |
| Erregerspannung z: können auch hier wieder |
| die verschiedenen i-Werte für eine Halbwelle |
| der Erregerspannung den Kennlinien umnit- |
| telbar entnommen werden. Für die zweite |
| Halbwelle der Erregerspannung (Umpolung |
| der Leitungen 16 und 17) gelten die gleichen |
| L`l)erlegungeri. |
| Fängt nun der Einstellmotor an zu laufen. |
| so erzeugt die Rüclzmeldetacliometer:nascliine |
| i i eine Gleichspannung T'- > o. Die Poten- |
| tiale der beiden in Fig. io gezeichneten Tran:- |
| formatorenwicklungen 32 und 33 werden da- |
| durchgegeneinander verschoben, undzwar wird |
| z. B. das Potential der Wicklung 3-2 erniedrigt |
| und das Potential der f@Ticlslung 33 um |
| den gleichen Betrag gegenüber dein Potential |
| der Wicklungen 32 und 33 bei 17 - = o erhöht. |
| Die Potentialerniedrigung der «"icklung 32 |
| hat zur Folge, daß an dem Gleichrichter 18 |
| eine Erregerspannung in der Gröle von |
| zri -- L'-12 und an dem Gleichrichter i g eine |
| Erregerspannung in der Größe von zr.,- |
| liegt. Der resultierende Strom ergibt sich |
| auch hierbei wie der zu i,... Die |
| Potentialverschiebung der Z@'iclclungen 32 und |
| 33 geschieht in einem solchen Sinn. (laß der |
| Strom i"S bei wachsender Gleichspannung |
| verkleinert wird. Er ist gerade so groß. daß |
| der Einstellmotor mit der Synchronisierdreli- |
| zahl läuft. |
| In der Fig. 12 sind wiederum die Kenn- |
| linien der beiden Gleichrichter i e und i g dar- |
| gestellt in ihrer Abhängigkeit von Strom und |
| Spannung. Auch hier ist der Zeichnung wie- |
| der ein bestimmter Wert für t-= zugrunde |
| gelegt worden. Die i-Werte können den Kenn- |
| linien ohne weiteres entnommen «-erden. |
| In der bisherigen Beschreibung ist der |
| Wechselrichter immer aus Trockengleich- |
| richtersäulen aufgebaut gewesen. Unsymme- |
| trische Spannungsverhältnisse in "einem |
| Wechselrichter lassen sich aber auch in zwei |
| gegeneinander geschalteten. z. B. aus Elek- |
| tronen.röhren bestehenden Verstärker:vstetnen |
| herstellen. Es ist auch bereits vorgeschlagen |
| worden, derartige V erstärkersysteme zur Um- |
| tvandlung einer Gleichspannung in eine |
| Wechselspannung zu benutzen, die ihrerseits |
| auf die Gitter einer aus Gas- oder Dampf- |
| entladungsgefäßen bestellenden Schaltung ein- |
| wirkt, von der aus der Einstellmotor gespeist |
| wird. Die '#,-erstärkersysteme werden dabei |
| mit einer Wechselspannung erregt, die phasen- |
| und frequenzgleich ist mit der Steuerspa:inung |
| der Entladungsgefäße. |
| Besteht der Wechselrichter aus Verstärker- |
| systemen (Elektronenröhren), so gibt es eben- |
| falls zwei Möglichkeiten, um die Spannung:- i |
| v erhältnisse in ihnen zu beeinflussen. Diese |
| Möglichkeiten sind: c) Verwendung verschie- |
den großer Erregerspannungen und d) Verwendung eines unsymmetrischen
Ausgangstransformators.
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Es soll nunmehr zunächst der unter c) genannte Fall näher untersucht
werden. In der Fig. 13 ist der Aufbau der Schaltung dargestellt, und zwar unter
der Voraussetzung, daß mit dem Grobempfänger i nur ein einziges Relais zusammen
arbeitet. Von der Wechselstromquelle 14 wird die Primärwicklung 49 eines Transformators
gespeist, dessen Sekundärwicklung 51 eine Mittenanzapfung 53 beisitzt. Ein Spannungsteiler
54 mit den Abgriffen 55 und 56 ist einmal mit der Anzapfung 53 der Wicklung 5 i
und einmal mit einem Punkt 57 verbunden, der seinerseits dem Mittelkontakt zu mit
den Kontakten 5 und 6 in leitender Verbindung steht. Ist der Kontakt 5 geschlossen,
so wird der Spannungsteiler in der einen, bei geschlossenem Kontakt 6 dagegen in
der anderen Richtung von einem Wechselstrom durchflossen. Parallel zum Spannungsteiler
54 liegt ein Relais 58, welches bei seinem Ansprechen außer den die Abschaltung
des Feinsystems 2, 4 und der Tachometermaschine io bewirkenden Kontakten noch einen
Kontakt 58b öffnet.
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Die beidem; gegeneinandergeschalteten Verstärkersysteme 59 und 6o
sind gleich aufgebaut. Ihre Kathoden 61 und 62 werden aus einer Gleichstrombatterie
oder auch indirekt mittels Wechselstrom geheizt und erhalten eine gegebenenfalls
durch einen Widerstand regelbare negative Vorspannung (Batterie 63). über die Leitungen
64 und 65 erhalten die Gitter 66 und 67 der Rohre 59 und 6o aus der Batterie 68
eine gegebenenfalls regelbare feste Vorspannung zugeführt. Die beiden Gitter 69
und 70 der Rohre 59 und 6o werden mit einem einer Spannungsquelle 7 1 entnommenen
Wechselstrom erregt. Die Spannungen von 14 und 71 -müssen kohärent sehn, sie können
auch in eine einzige Spannungsquelle zwsammenfallen. Die der Spannungsquelle 71
entnommene Wechselspannung wird den Gittern 69 und 7o über einen Transformator 72,
dessen Sekundärwicklung reit der Mitte des Spannungsteilers 54 in Verbindung steht,
je eine Hälfte des Spannungsteilers 54 und die Abgriffe 55 und 56 zugeführt. Dieser
Wechselspannu;ng wird noch die von der Tachometermaschine i i gelieferte Gleichspannung
U= überlagert, sobald das Relais 58 angesprochen hat. Die Absahlußwiderstände 73
und 74 der Gitter 69 und 7o besitzen einen hohen Widerstand. Die Kondensatoren 75,
76 und 77 dienen zur Sperrung der Gleichspannung.
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Im Feinbereich dagegen wird der aus der Spannungsquelle 71 entnommenen
Wechselspannung die von den gegeneinandergeschalteten Tachometermaschinen io und
i i gelieferte Gleichspannung überlagert. Der Kontakt 58b bewirkt, daß im Feinbereich
der aus den beiden Verstärkersystemen 59 und 6o bestehende Wechselrichter auf jeden
Fall symmetrisch ist.
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Die Anoden der Rohre 59 und 6o sind mit 78 und 79 bezeichnet und mit
den gegeneinan,dergeschalteten Primärwicklungen 8o und 81 eines Transformators 8a
verbunden. Die Sekundärwicklung 83 dieses Transformators steht über die Leitung
84 und 85 mit der Schaltung 13 rin Verbindung. Die .in der Sekundärwicklung 83 entstehende
Spannung bewirkt eine Verschiebung des Zündeinsatzpunktes der in der Schaltung 13
vorhandenen gittergesteuerten Gas- oder Dampfentladungsgefäße und damit auch eine
Steuerung des Einstellmotors.
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Die Rohre 59 und 6o weissen zweckmäßig Exponentialcharakter auf und
können auch in einem einzigen Rohr (Hexode) untergebracht werden. Die in Fig. 13
erläuterte Wechse:lrichterschaltung ist auch brauchbar, wenn ein V erstärkersystem
durch eine feste Wechselspannung ersetzt wird.
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Im Augenblick des Einschalteis einer irgendwie verstellten Steuerung
ist U= = o. Würden die Gitter beider Rohre 59 und 6o völlig gleich erregt, so würden
@in beiden Anodenstromkreisen die gleichen Ströme fließen. Ihre Wirkungen würden
sich gegeneinander aufheben, und in der Sekundärwicklung 83 könnte keine Spannung
induziert werden, die Steuerung könnte infolgedessen nicht anlaufen. Beire Vorhandenseineiner
Stellungsdifferenz zwischen Geber und einzustellendem Gegenstand soll nun z. B.
der Kontakt 5 geschloissen sein. Das, Schließen des Kontaktes 5 hat zur Folge, daß
der Spannungsteiler 54 an Spannung gelegt wird und z. B. von 57 nach 53 von einem
Strom durchflossen wird. Die Spannung, die der Wechselstromquelle 71 entnommen
wird; wird also für die Speisung des Gitters 69 um einen gewissen Betrag erniedrigt
und für die Speisung des Gitters 70 um dem gleichen Betrag erhöht, wie sich ohne
weiteres aus dem Stromverlauf ergibt. Das Rohr 6o wird demzufolge weiter ausgesteuert
als das Rohr 59, und man erhält im Ausgangstransformatoir 82 durch die Differenz
der Amperewindungen im; den Wicklungen 8o und 81 in der Wicklung 83 eine Spannung,
die über die Schaltung 13 den Einstellmotor zum Anlaufen bringt.
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Der laufende Motor erzeugt dann in der Rüc'Luneldetachometermaschine
i i eine Gleichspannung U= > o. Diese Spannung verschiebt die Arbeitspunkte der
beiden Rohre 59 und 6o auf der beiden Rohrein :gemeinsamen Kennlinie derart, daß
die dem Gitter 69 des Rohres 59 zugeführte niedrigere Wechselspannung
erhöht
und die dem Gitter 70 des Rohres 6o zugeführte höhere Wechselspannung erniedrigt
wird. Dadurch ergibt sich auch ein niedrigerer resultierender Strom, der durch die
Wicklungen 8o und 8i des Ausgangstransformators 82 fließt. - Demzufolge sinkt die
in der Wicklung 83 induzierte Spannung, und zwar so lange, bis der Einstellmotor
mit der Synchronisierdrehzahl läuft.
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In Fig. 1q. ist die Kennlinie 86 eines Rohres in Abhängigkeit von
der Vorspannung e dargestellt. Da die Rohre 59 und 6o gleich aufgebaut sein sollen,
gilt die Kennlinie 86 für beide Rohre. Bei einer bestimmten Vorspannung der Kathoden
61 und 62 und der Gitter 69 und 70 sowie der Gleichspannung U- = o stellt
sich auf der Kennlinie 86 z. B. der Arbeitspunkt 87 ein. Auf Grund der '\@'echselstromerregung
(voll eingezeichnete Kurve 88)
für das Rohr 59 ergibt sich eine Aussteuerung
auf der Kennlinie 86 zwischen den Punkten 89 und go. Auf Grund der Wechselstromerregung
(gestrichelt eingezeichnete Kurve 9r) für das Rohr 6o ergibt sich eine Aussteuerung
auf der Kennlinie 86 zwischen den Punkten 92 und 93. Die bei dieser Aussteuerung
auftretenden Ströme sind mit i5" und i.. bezeichnet. Der resultierende Strom ergibt
sich als Differenz dieser Ströme zu i,... = ic) - -g. Beim Auftreten einer
Gleichspannung U = > o tritt unter sonst gleichen Verhältnissen, wie eben beschrieben,
eine Vergrößerung der Amplitude der Kurve 88 durch Verschiebung des Arbeitspunktes
auf dem steileren Ast und eine Verkleinerung der Amplitude der Kurve 9i durch Verschiebung
des Arbeitspunktes auf dem flacheren Ast der Kennlinie ein, -was zur Folge hat,
daß der Strom z-,." kleiner wird.
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In Fig. 15 sind gleiche Teile mit denselben Bezeichnungen versehen
iiie in Fig. 13- Wie an Hand der Fig. 13 bereits erörtert, sind beide Rohre
59 und 6o gleich aufgebaut und geben daher bei gleicher Erregung ihrer Gitter
den gleichen Strom ab. Um die Steuerung überhaupt zum Anlaufen zu bringen, ' wird
gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Primärwicklungen 8o und
81 des Ausgangstransformators 82 in Abhängigkeit von den vom Grobempfänger i betätigten
Relais 7 bzw. 8 unsymmetrisch zu machen. Zu diesem Zweck besitzen die beiden Wicklungen
8o und 8i die Anzapfungen 9:a. und 95, die mit Hilfe der Relaiskontakte 7k
oder 8L' mit dem einen Pol der Batterie 68 verbunden werden. Gleichzeitig -wird
die sonst mit dieser Batterie verbundene 3Tittenanzapfung durch den Kontakt 71 oder
81 geöffnet. Es sei angenommen, daß der Grobempfänger i das Relais 7 zum Ansprechen
gebracht hat. Durch die Differenz der Ampere-Windungen der Wicklungen 8o und 81
ent- i steht in der Sekundärwicklung 83 eine Spannung, die über die Schaltung 13
den Einstellmotor zum Anlaufen bringt.
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Der laufende Einstellmotor erzeugt in der Rückmeldetachometermaschine
i i eine Gleichspannung U- >o. Die eine Hälfte dieser Spannung wird dem Gitter
69 des Rohres ;9 zugeführt und erhöht die der Spannungsquelle 71 entstammende Wechselspannung,
während die andere Hälfte dieser Spannung dem Gitter 7o des Rohres 6o zugeführt
wird und die der Spannungsquelle 7 i entstammende Wechselspannung erniedrigt. Es
fließt daher in dem Anodenkreis des Rohres 59 und damit auch in der die kleinere
Windungszahl aufweisenden Primärwicklung 8o ein größerer. in dem Anodenkreis des
Rohres 6o und damit auch in der die größere Windungszahl aufweisenden Primärwicklung
8i ein kleinerer Strom. Die Differenz der Ampere«-indungen der beiden Wicllungen
8o und 81 ist so groß, daß der Einstellmotor im Gleichge« ichtszustand mit der Synchronisierdrehzalil
läuft.
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Anstatt die Primärwicklungen 8o und 81 anzuzapfen, ist es auch möglich,
eine Unsymmetrie dadurch herbeizuführen, daß ihnen mit Hilfe der Kontakte 7°z bzw.
8"' ohinsche Widerstände 96 bzw. 97 parallel geschaltet werden. Soweit diese
Schaltung von der iii Fig. 15 gezeigten Schaltung abweicht, ist sie
in Fig. 16 dargestellt. Die Vorgänge sind hierbei die gleichen, wie sie mit Bezug
auf die Fig. 15 bereits beschrieben sind.