-
Variometer Die Abstimmung von hochfrequenten Schwingungskreisen kann
durch Veränderung der Induktivität des Kreises mittels Variometer erfolgen. Fin
Variometer besteht aus einer festen Spule, welche zu einer zweiten Spule eine veränderliche
Kopplung besitzt. Zweckmäßig wird die zweite Spule, die sog. Schwenkspule, innerhalb
der erstere». der festen Spule, drehbar angeordnet. Besitzt die feste Spule eine
über ihre ganze Länge oder zumindest über die Länge, welche mit der schwenkbaren
Spule koppelt, eine gleichartige Wicklung, wie (las beispielsweise bei Zylinderspulen
mit gleicher Windungssteigung bekannt ist, so ergibt es sich, daß zwischen der Schwenkspule
und der festen Spule der Kopplungsgrad am grßten ist, wenn die Schwenkspule zur
Achse der festen Spule senkrecht steht. Wird sie um too° gedreht, so hat der Kopplungsgrad
ein -Minimum erreicht. Der Kopplungsgrad ändert sich nun nicht gleichmäßig vom Minimum
zum Maximum, sondern die Zunahme ist, bezogen auf die Schwenkbewegung, sehr ungleichmäßig.
Gleichen Winkeln entspricht somit nicht eine gleichmäßige Veränderung der Induktivität.
-
Wird die Schwenkspule durch eine besondere Vorrichtung von Hand oder
durch einen Motor betätigt, so ist in vielen Fällen jedoch eine Proportionalität
zwischen der Antriebsvorrichtung und der Veränderung der Induktivität erwünscht.
Die Erfinclung hat ein Variometer zum Gegenstand und besteht darin, diese gewünschte
Proportionalität auf große Winkelbereiche derSchwenkspuleherzustellen. Dies geschieht
mittels eines Getriebes, welches zwischen Antriebsvorrichtung und Schwenkspule derart
gekuppelt ist, claß über einen gewissen Winkelbereich des Antriebes eine der Winkeländerung
proportionale Induktivitätsänderung hinreichend genau erreicht wird. Gemäß der Erfindung
wird ein Getriebe gewählt, welches die Antriebsvorrichtung
mit der
Schwenkspule verbindet und so beschaffen ist, daß etwa eine halbe Umdrehung der
Antriebsvorrichtung eine Bewegung der Schwenkspule um etwa ioo° zur Folge hat.
-
Ein einfaches Mittel hierfür ist z. B. ein Viergelenk, dessen Kurbel
mit der Antriebsvorrichtung und dessen Schwinge mit der Schwenkspule verbunden ist.
In Fällen, in denen mit Hochspannung gearbeitet wird, kann das Koppel zwischen Schwinge
und Kurbel aus hochwertigem Isoliermaterial bestehen, so daß sich besondere Isolationen
an den Lagern vermeiden lassen. Die gewünschte Bewegung über ioo° der Schwenkspulen
bei etwa 16o° Umdrehung der Antriebsvorrichtung läßt sich erreichen, wenn sich der
Kurbelradius zum Schwingenradius etwa wie 3 : 4 verhalten und wenn das Getriebe
als gegenläufiges Viergelenk ausgebildet wird.
-
Die Konstruktionsmaße zur Erzielung der gewünschten Proportionalität
zwischen Induktivitätsänderung und der Drehung der Antriebsvorrichtung sind in Abb.
i rechts unten in Einheiten vermaßt. Dabei ist wesentlich, daß in der Stellung der
größten Selbstinduktion der Vorlauf der Schwinge gegenüber der Kurbel etwa y =
30 bis 50° beträgt. In Abb. i werden weiter die Abmessungen des Variometers,
die Kurve der Induktivitätsänderung d L in bezug zu der Drehung a der Schwenkspule
und die entsprechende Kurve d L in Abhängigkeit von der Drehung fl der Kurbel auf
Grund von Messungen angegeben, wenn das oben beschriebene gegenläufige Viergelenk
eingeschaltet ist. Man erkennt, daß die gewünschte Proportionalität über einen großen
Bereich der Kurbeldrehung mit einfachen Mitteln gewährleistet ist. Deshalb kann
in diesem Drehbereich zum Zwecke der Rekonstruierung der Variometereinstellung eine
lineare Skala auf der Kurbel angebracht werden, deren Winkelmaß ß unmittelbar ein
Maß für die Induktivitätsänderung d L darstellt.
-
Um zu verhindern, daß die Antriebsvorrichtung, beispielsweise, wenn
diese durch einen Elektromotor bewegt wird, dessen Sthalter räumlich von der Antriebsvorrichtung
getrennt liegt, in dem Bereich arbeitet, in welchem die Proportionalität nicht gewährleistet
ist (8-Bereich der Abb. i), wird nach einem weiteren Gegenstand der Erfindung mit
der Antriebsvorrichtung die Steuerung einer Signalvorrichtung gekuppelt, welche
den jeweiligen Arbeitsbereich (a- oder .a-Bereich) der Antriebsvorrichtung anzeigt.
Eine solche Steuerung kann zweckmäßig aus einem Kontaktsegment bestehen, das mit
der Achse der Antriebsvorrichtung verbunden und so angeordnet ist, daß ein Signalstromkreis
während der Dauer der Proportionalität geöffnet ist. Das Zusammenarbeiten von zwei
Signalstromkreisen mit je einem zugehörigen Kontaktsegment, welche sich im 3-Bereich
nur um einige Grade überlappen, bewirken, daß aus dein Schließen der Stromkreise
die notwendige Drehrichtung der Antriebsvorrichtung ersichtlich wird, um bei versehentlichem
Zuweitfahren auf dem kürzesten Wege wieder in den erwünschte» Iietriehshereicli
zii kommen. Der Elektromotor für einen solchen .\ntricb muß für Umdrehungen in beide
lZichtungen geschaltet werden können. Als Signalvorrichtungen werden zweckmäßig
Glüh- oder Glimmlampen verwendet, die in der Nähe des Motorschalters angebracht
sind und die gleichzeitig in Verbindung mit der obigen Fehlstellungsmeldeeinrichtung
die Weisung für die richtige Bedienung des Motorreversierschalters geben. Durch
diese Maßnahmen kann man den Antriebsmotor ohne Anbringen von l:ndausschalterii
einfach nach links oder rechts durchlaufen lassen, was zu billigen Konstruktionen
führt.
-
Diese beschriebenen abstimmbaren Variometer werden vorzugsweise in
hochfrequenten Schwingkreisen gebraucht, die auf eine bestimmte Frequenz eingestellt
werden sollen. Zur Erleichterung der Abstimmung bringt man über den Signallampen
noch ein Instrument an, das durch geeignete Einrichtungen 14, die elektrisch in
den Schwingkreis eingreifen, gestattet, die erfolgte Abstimmung zu überwachen: Entweder
durch Maximum-, Minimumausschlag oder durch Nullstellung des Instrumentes. Die letztere
Methode läßt sich besonders gut in gekoppelten Schwicigkreisen anwenden. In diesem
Fall wird in an sich bekannter Weise ein Mittennullstellungsinstrument in Verbindung
mit einer Brückenschaltung benutzt. Dieses gibt durch die Richtung seines Ausschlages
die `'Weisung für die richtige Bedienung des Motorschalters bzw. die Weisung für
die richtige Bewegungsrichtung des Schalters. Dadurch ist es möglich, mittels der
richtigen Drehbewegung des Motorschalters das Variometer in seiner Selbstinduktion
zu ändern und so durch Rückführung des Instrumentes in die Nullstellung den Schwingkreis
auf die Sollfrequenz abzustimmen.
-
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Variometers dient Abb. 2. Es
wird dort ein Variometer i gezeigt, welches durch eine Schwenkspule, beispielsweise
durch eine Kurzschlußwindung 2 abgestimmt werden soll. Die Kurzschlußwindung 2 ist
innerhalb der Variometerspule i senkrecht zur Spulenachse drehbar gelagert. Die
Drehung der NN'indung 2 erfolgt durch die Kurbel 3, welche auf der Achse 4 sitzt
und durch den Motor 5 vorzugsweise über ein Getriebe angetrieben wird. Im vorliegenden
Beispiel ist der Motor 5 ein Drehstromasynchronmotor. Er wird durch eine Schaltvorrichtung
6 gesteuert, welche an einem besonderen leicht bedienbaren Platze auf einer Schalttafel
zusammen mit den Signallampen 12 und 13 und dem Instrument 15 angeordnet ist. Die
Schaltvorrichtung 6 gestattet die Einschaltung des Motors für beide Drehrichtungen.
-
Um die jeweilige Stellung des Kurzschlußringes 2 zur Variometerspule
am Variometer selbst überwachen zu können, ist auf der Achse 4 der Kurbel eine Skalenscheibe
angebracht, auf welcher der jeweilige Drehwinkel abgelesen werden kann. Da bei einer
vollen Umdrehung der Vorrichtung 3 um die Achse 4 eine Bewegung der Kurzschlußwindung
2 um etwa ioo° und zurück in seine Ausgangsstellung bewirkt wird, entspricht ein
und dieselbe Stelle der
Kurzsclilußw-iildTTli@ 2 zwei verschiedenen
Stellungen der Scheibe 7. Da aber Induktivitätsänderungen angezeigt werden sollen,
denen gleiche Winkel entsprechen, ist für die Rekonstruktion der Stellung der Kurzschlußwindung
2 nur ein Bereich von etwa i4o° auf der Skala 6 eindeutig brauchbar. Um nun vom
Schalter 6 aus, der in größerer räumlicher Entfernung von der Skala 7 und dem Instrument
15 und in vielen Fällen auch unsichtbar von diesen angebracht sein muß, ist es erforderlich,
dem Bedienenden anzuzeigen, welcher Teil der Skala zur Anzeige gebracht wird, damit
die Skalenanzeige und die Stellung des Instrumentes 15 korrespondierend bleiben.
Weiter ist es für die Steuerung zweckmäßig zu wissen, welche Drehrichtung des Motors
5 erforderlich ist, um die gewünschte Stellung der Skala 7 möglichst schnell zu
erreichen. Aus diesem Grunde sind auf der Achse ,4 zwei Schaltsegmente 8 und 9 so
angebracht, daß sie während einer Drehung der Skala im 8-Bereich immer ein Kontaktpaar
io oder i i schließen. Diese Kontaktpaare liegen je in dem Stromkreis einer dem
Bedienenden sichtbaren Signallampe 12 und 13. Die Schaltsegmente 8 und 9 überlappen
sich nur um einige Grade, so daß sofort aus dem Aufleuchten der Lampe ersichtlich
ist, wie der Motorschalter zu bedienen ist, um schnellstens wieder in den zulässigen
2-Bereich zu gelangen.
-
Das Instrument 15 gibt dem Bedienenden schließlich die Weisung für
die richtige Einstellung des Variometers im a-Bereich und bei geeigneten elektrischen
Maßnahmen noch Hinweise für die richtige Abstimmung des zugehörigen Schwingkreises.