DE888663C - Schaltungsanordnung zur elektrischen Fernuebertragung von Messgroessen mit einem rueckwirkungsfreien Geber - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur elektrischen Fernübertragung von Meßgrößen mit einem rückwirkungsfreien Geber Für die Zwecke der Fernübertragung von Zeigerstellungen u. dgl. -,werden als Geber vielfach induktive Widerstände mit Eisenkern benutzt, deren Widerstandswert durch Verändern des magnetischen Kreises sehr beträchtlich geändert werden kann, indem beispielsweise ein Tauchanker oder der Anker im veränderlichen Luftspalt zwischen den Polen eines festen Kernes verstellt wird.
• Von großer Wichtigkeit ist es, daß der Geber keine störende Rückwirkung auf das eigentliche Meßgerät ausübt. Es darf also nach außen hin in keiner Stellung ein nennenswertes Drehmoment erzeugen.
• Bei einer bekannten Ausführung sind Geber und Empfänger völlig gleichartig ausgebildet, und zwar besteht jeder von ihnen wiederum aus zwei gleichartigen Magnetsystemen. Ein einzelnes System wird aus einem durch ein oder zwei Spulen erregtes magnetisches Joch mit Polschuhen, welche den symmetrischen Anker umfassen, gebildet. Die Mittelpunkte der inneren, den Luftspalt bildenden Polbogen sind auf der Mittellinie um gleiche Beträge vom Ankerdrehpunkt versetzt, so daß ein exzentrischer Luftspalt zwischen Polschuhen und Anker entsteht. Die Anker .der beiden Gebersysteme wie auch die Anker der beiden Empfängersysteme sind untereinander gekuppelt und mit ihren Magnetsystemen so angeordnet, daß bei Drehung des Ankers im einen System der Luftspalt größer wird und in dem anderen System der Luftspalt um den gleichen Betrag kleiner wird. Die Erregerspulen vom Empfänger und auch die des Gebers sind in Reihe geschaltet. Geber und Empfänger sind untereinander durch drei Fernleitungen verbunden, und die Spannungsquelle ist an die Außenleiter angeschlossen, so daß die Systeme von Geber und Empfänger eine Brückenschaltung bilden.
• Die magnetischen Richtkräfte sind dann vollständig aufgehoben, wenn in der Ausgleichleitung kein Strom fließt, d. h. wenn die Spannungsabfälle symmetrisch verteilt sind und demnach der Empfänger die gleiche Stellung eingenommen hat wie der Geber. Wird dagegen ein Empfänger verwendet, .der unveränderliche magnetische Kreise aufweist, beispielsweise ein Quotientenineßgerätmit zählerartigem Aufbau, so wird entsprechend der Einstellung des Gebers der Spannungsabfall an den Empfängerspulen jeweils verschieden sein, so daß beispielsweise in einer Anordnung mit drei Übertragungsleitungen ein Ausgleichstrom fließen würde, der durch die verschiedene Strombelastung in den Geberspulen bedingt ist und der demnach auch das Auftreten magnetischer Richtkräfte zur Folge hat.
• Um bei induktiven Gebern die Rückwirkung aufzuheben, ist es bereits bekannt, sogenannte Doppelvariometer zu verwenden, bei denen die beiden mit der Einstellachse verbundenen Induktionsspulen, die von einer dritten feststehenden Spule erregt werden, so gestaltet sind, daß die in den Spulen auftretenden Rückwirkungen einander entgegengesetzt gleich sind. Um zu vermeiden, daß durch die Messung der Spannungen der beiden Spulen auf der Empfängerseite Störungen in dem Abgleich der Rückwirkungen auftreten, werden bei der bekannten Anordnung diese Spannungen durch ein elektrodynamisches System mit zwei Drehspulen kompensiert, die sich in einem von einer Wechselspannung, die mit der Erregerspannung auf der Geberseite gleichphasig sein muß, erzeugten Wechselfeld entsprechend den Spannungen der beiden Geberspulen einstellen. Die Anordnung ist auch so abgeändert worden, daß die beiden Geberspulen in Reihe geschaltet sind und die sich so ergebende Spannung übertragen und in einem elektrodynamischen System mit einer Drehspule kompensiert wird. Hierzu sind selbstverständlich wiederum auf der Geber- und auf der Empfängerseite phasengleiche Erregerspannungen und somit zusätzliche Fernleitungen erforderlich.
• Um diese Nachteile bei einer Schaltungsanordnung zur elektrischen Fernübertragung von Meßgrößen mit einem rückwirkungsfreien Geber, bestehend aus zwei induktiven Widerständen, deren Induktivitäten sich bei Drehung des Gebers in entgegengesetztem Sinne ändern, mit einer einzigen Wechselstromquelle und mit einem Doppelspulenempfänger zu vermeiden, bestehen gemäß der Erfindung die zwei induktiven Widerstände aus zwei an sich bekannten Tauchspulen mit sichelförmig gebogenen Kernen und liegt je ein induktiver Widerstand des Gebers in Reihe mit einer Spule des Doppelspulenempfängers, dessen Spuleninduktivitäten unveränderlich sind, an der Wechselstromquelle. Es lassen sich also Meßgeräte benutzen, die eine sehr geringe Verstellkraft haben. Die Induktivität der Kreise kann unabhängig voneinander durch Veränderung der Form .der eintauchenden Eisenkerne des betreffenden Kreises verändert Nverden.
• Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch .dargestellt.
• In der Abb. i ist ein Geber mit sichelförmigen Tauchankern dargestellt. Abb, a zeigt einen solchen mit teilringförmigen Ankern, bei denen die Induktivität allein durch die Änderung der wirksamen Eisenmenge verändert wird. Es empfiehlt sich unter Umsänden, in denEisenkernen Luftspalte vorzusehen, die sich über den ganzen Querschnitt erstrecken, um dadurch die Induktivität der Spule von der Stellung des Eisens abhängig zu machen.
• Für eine möglichst vielseitige Verwendbarkeit ist es erforderlich, daß die magnetische Kupplung zwischen den beiden Meßkreisen so gering ist, daß eine Änderung der Phasenlage des einen Kreises keine neue Abgleichung des Gebers erforderlich macht. Dies ist immer dann von Bedeutung, wenn, wie es oft der Fall ist, an den Geber Stromkreise von verschiedenen komplexen Widerständen und ver sch nedener magnetischer Kupplung angeschlossen werden! sollen.
• In einer Übertragungsanlage gemäß Abb. i ist an eine Wechselstromquelle i der induktive Widerstand 2 des Gebers und die Spule q. des Empfängers angeschlossen, der in diesem Fall als Quotientengerät ausgebildet ist. In einem Parallelkreis ist der induktive Widerstand 3 und die Spule 5 des Empfängers angeordnet. Die Tauchanker 6 und 7 verändern,die Induktivitäten in den beiden Kreisen mit den Strömen i1 bzw. i2. Dabei wird bei einer Verdrehung des Gebers entgegen dem Uhrzeigersinn die Induktivität des Kreises i. vergrößert und die des Kreises i2 verkleinert. Entsprechend übt der Kreis il auf die Tauchanker und damit auf die Drehachse ein Moment Ml entgegen dem Uhrzeigersinn aus, während der andere Kreis i2 ein Moment M2 im Uhrzeigersinn erzeugt. Bei richtiger Bemessung der Spulen ist nun für jede Lage der Anker M1 = M2, so daß keine Rückwirkung des Gebers vorhanden ist.
• Die Spulen 4. und 5 des Anzeigegerätes werden in den meisten Fällen eine erhebliche Induktivität aufweisen. Die bei Verwendung eines Widerstandsgebers in einem solchen Falle vorhandene Frequenzabhängigkeit wird bei einer Anlage nach der Abb. i dadurch praktisch aufgehoben, daß das Verhältnis zwischen Induktivität und Ohmschem Widerstand bei Geber und Empfänger in .der Mittelstellung gleich gemacht wird. Hierdurch ändert sich das Verhältnis der Ströme i1 und i2 bei den in Starkstromnetzen vorkommenden Frequenzschwankungen praktisch nicht, so daß die Anzeige des Empfängers frequenzunabhängig ist. Die Anordnung ist auch spannungsunabhängig.
• In Abb.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen wesentlich einfacheren Aufbau aufweist; jedoch läßt sich die Rückwirkung theoretisch nicht völlig beseitigen. Das Gebergerät io enthält die beiden Spulen ii und 12" deren Induktivität .durch Verdrehen des Eisenkerns 13 geändert wird. Die Abmessung der Spulen und des Ankers und die gegenseitige Lage lassen sich so wählen, daß die beiden von den Spulen auf die Anker ausgeübten Drehmomente in jeder Betriebsstellung gleich oder nahezu gleich sind, so daß auch diese Anordnung keine oder nahezu keine Rückwirkung aufweist. Als Empfänger ist ein Ouotientenmeßgerät 1q. angeschlossen.
• Statt der Eisenkerne können für die beschriebenen Geber auch vorteilhaft Kerne aus besonderen magnetischen Legierungen (z. B. Nickeleisen) verwandt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung zur elektrischen Fernübertragung von Meßgrößen mit einem rückwirkungsfreien Geber, bestehend aus zwei induktiven Widerständen, deren Induktivitäten sich bei Drehung des Gebers in entgegengesetztem Sinn ändern, mit einer einzigen Wechselstromquelle und mit einem Doppelspulenempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei induktiven Widerstände aus zwei an sich bekannten Tauchspulen mit sichelförmig gebogenen Kernen bestehen und je ein induktiver Widerstand des Gebers in Reihe mit einer Spule des Doppelspulenempfängers, dessen Spuleninduktivitäten unveränderlich sind, an der Wechselstromquelle liegen.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, .daß nur ein einziger gebogener Kern gleichzeitig die beiden Induktivitäten des Gebers in entgegengesetztem Sinn ändert.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmig gebogene Kern über der ganzen Länge gleichen Ouerschnitt hat.