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Anordnung zur Ilberwachung elektrischer Leitungsnetze mit magnetischer
Speicherung der zu überwachenden Spannungen
Für die Überwachung und Instandhaltung
elektrischer Leitungsnetze ist es von besonderer Bedeutung, die Art und Ursache
etwaiger Störungen genauestens kennenzulernen. Es ist daher bereits bekannt, zum
Zweck der Aufzeichnung solcher Störungen ein registrierendes Instrument, einen sogenannten
Störungsschreiber, zu verwenden, das ständig den Verlauf der Netzspannung erkennen
läßt und z. B das Absinken der Spannung auf die Hälfte infolge eines Erdschlusses
oder Kurzschlusses registriert.
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Die üblichen Störungsschreiber sind so ausgebildet, daß zum Zweck
der Papierersparnis die das Registrierpapier tragende Trommel sich nur langsam dreht
oder gar stillsteht, solange das Netz störungsfrei ist. In dem Augenblick, in dem
die Störung einsetzt, wird die Trommel in eine erheblich schnellere Umdrehung versetzt,
so daß der Zeitmaßstab vergrößert und damit eine genaue Prüfung des Störungsverlaufs
möglich ist.
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Da die Störung selbst erst die Umschaltung auf höhere Papiergeschwindigkeit
auslöst, wird der Beginn der Störung gar nicht oder nicht deutlich genug aufgezeichnet.
Dies ist ein schwerwiegender Nachteil, denn gerade der Beginn der Störung gibt häufig
dem Fachmann ein klares Bild ihrer Ursache.
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Es ist bereits bekannt, diesen Nachteil dadurch zu beseitigen, daß
eine Speicherung der zu überwachenden Spannung erfolgt und daß, kurz bevor die der
Störung entsprechende Spannung dem Instrument zugeführt wird, die Trommel in schnellere
Umdrehung versetzt wird, so daß auch der Beginn der Störung und die Einschwingvorgänge
in einem größeren Zeitmaßstab aufgezeichnet werden. Für diese Speicherung hat man
bereits mechanische oder magnetische Aufzeichnungsvorrichtungen, insbe-
sondere
solche, die mit bandförmigen Aufzeichnungsträgern arbeiten, verwendet. So ist ein
Gerät mit einer sich gleichförmig drehenden Trommel bekannt, die von einer Farbwalze
aus mit einem Film einer Spezialtinte überzogen wird. In diesem Film schreibt ein
Saphirstift die Kurve der Meßgröße in Abhängigkeit von der Zeit ständig ein. Die
Farbwalze löscht diese Aufzeichnung wieder und erneuert den Film auf der Trommel.
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Dicht neben der Trommel ist der Papierstreifen angeordnet. Im störungsfreien
Betrieb ist das Papier in Ruhe und berührt die Trommel nicht.
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Sobald eine Störung auftritt, drückt ein Elektromagnet die Papierrolle
und das von ihm getragene Papier an die Trommel an. Die Kurve wird auf diese Weise
auf das Papier übertragen. Die Vorrichtungen genügen aber teils wegen ihrer Störanfälligkeit,
teils wegen der nichtamplitudengetreuen Aufzeichnung nicht allen Anforderungen des
Betriebes.
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Die Erfindung bezieht sich nun auf eine besonders einfache magnetische
Aufzeichnungsvorrichtung, die allen Anforderungen genügt, die hinsichtlich der Anwendung
für Störschreiberzwecke gestellt werden könnten. Sie ist im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet, daß ein ständig umlaufender rillenloser, scheibenförmiger Magnetogrammträger
als Aufzeichnungsträger dient, daß der Vorschub des Aufzeichnungskopfes von einer
besonderen mit spiralförmig verlaufenden Rillen versehenen Führungsplatte gesteuert
wird und daß die Führungsplatte so lange gebremst ist, bis das aufzuzeichnende Störsignal
die Bremsung aufhebt.
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Solange die Führungsplatte gebremst wird, erfolgt die Aufzeichnung
der zu überwachenden Spannung durch den Aufzeichnungskopf, vor dem ein Löschkopf
angeordnet ist, auf einem Kreis auf der magnetischen Scheibe. Die zu überwachende
Spannung wird immer wieder gelöscht. Sobald jedoch ein Störsignal auftritt, z. B.
die Spannung auf die Hälfte absinkt, wird die Führungsplatte freigegeben. Der-Aufzeichnungskopf
zeichnet jetzt die Störung in einer spiralförmigen Spur auf. Da die kreisförmige
Aufzeichnung der letzten Umdrehung vor Beginn der Störung nicht mehr gelöscht wird
(der mit dem Aufzeichnungskopf zusammengebaute Löschkopf nimmt ja sofort an dem
Transport in radialer Richtung teil, bzw. er wird durch das gleiche Signal, das
die Bremsung der Führungsplatte aufhebt, abgeschaltet) bleibt der Anfang der Störung
erhalten und wird nicht gelöscht. Die Abnahme der aufgezeichneten Störung kann mit
einem besonderen Hörkopf kurz nach der Aufzeichnung vorgenommen und gegebenenfalls
stark verlangsamt auf ein registrierendes Instrument umgeschrieben werden. Die Aufzeichnung
mit geringer Geschwindigkeit hat den Sinn, die Trägheit des registrierenden Instrumentes
auszuschalten. Es kann auch unter Abschaltung des Löschkopfes der Aufzeichnungskopf
als Hörkopf verwendet werden.
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Die Führungsplatte wird, wie bereits bei Magnettongeräten vorgeschlagen,
zweckmäßig unterhalb des Auflagetellers für den scheibenförmigen Aufzeichnungsträger
angeordnet, um möglichst viel Platz für die Aufzeichnung zu behalten. Dies ist besonders
wichtig, wenn z. B. die drei Phasenströme und drei Phasenspannungen mit einem einzigen
Gerät aufgezeichnet werden sollen.
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Dazu wären sechs Köpfe nebeneinander oder z. B. zu je drei in zwei
Reihen hintereinander versetzt anzuordnen. Da, solange keine Störung auftritt, der
Aufzeichnungskopf eine kreisförmige Bahn beschreibt, besteht die Gefahr, daß der
Aufzeichnungsträger in der kreisförmigen Spur stark abgeschliffen wird, insbesondere
wenn längere Zeit das Gerät nicht anspricht. Dies wird gemäß weiterer Ausbildung
der Erfindung dadurch vermieden, daß auf den magnetischen Aufzeichnungsträger eine
dünne Platte aus nichtmagnetischem Material hoher Abriebfestigkeit, z. B. aus Kunststoff
oder hartem, nichtmagnetischem Metall (Beryllium), aufgelegt oder der Aufzeichnungsträger
mit einem harten Lack aus solchem Kunststoff überzogen wird.
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Bei der Verwendung eines einzigen Kopfes, d. h. also, wenn nur eine
Spannung überwacht werden soll, kann die Anordnung so getroffen sein, daß bei Eintritt
einer Störung der Kopf eine Spiralspur aufzeichnet, nach Beendigung der Störung
auf einer Kreis spur mit geringerem Radius weiterläuft, bei Eintritt einer weiteren
Störung wieder eine Spiralspur aufzeichnet, bis die Störung abgeklungen ist, dann
wieder eine Kreisspur aufzeichnet usw., bis der Tonträger voll mit Aufzeichnungen
versehen ist.
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Die Figuren veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes
der Erfindung, und zwar ist in der Fig. I ein Gerät zur Aufzeichnung der drei Phasenspannungen
und der drei Phasenströme schematisch dargestellt. Die Köpfe 2I, 22, 23 zeichnen
die Phasenspannungen, die Köpfe 24, 25, 26 die Phasenströme auf. Die Köpfe 2I, 22,
23 und 24, 25, 26 sind zweckmäßig, wie dargestellt, jeweils zu einer Einheit zusammengefaßt.
Vor den Köpfen, in Laufrichtung gesehen, ist noch ein gemeinsamer Löschkopf 27 vorgesehen,
der alle Spuren ständig löscht. Beim Eintreten der Störung muß natürlich der gemeinsame
Löschkopf 27 abgeschaltet werden, da er ja sonst die spiralförmig verlaufende Aufzeichnung
der einzelnen Köpfe ebenfalls löschen würde.
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Es kann auch jedem Kopf ein selbständiger Löschkopf zugeordnet, gegebenfalls
mit diesem zusammengebaut werden, der dann bei Eintritt einer Störung an dem Transport
nach innen teilnehmen muß. In diesem Fall brauchen sdie einzelnen Löschköpfe nicht
abgeschaltet zu werden, wenn es auch mitunter, insbesondere bei eng nebeneinanderliegenden
Spuren zu empfehlen ist, dies zu tun, da unter Umständen das Streufeld der Löschköpfe
auch die Nachbarrillen beeinflussen könnte.
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Die gestrichelten Kreise veranschaulichen die Spur, die jeder Kopf
auf dem Aufzeichnungsträger beschreibt, solange keine Störung aufzuzeichnen ist.
Im Störungsfall bewegen sich die Köpfe radial nach innen, gegebenenfalls bis zur
nächsten ge-
strichelten Spur, und zeichnen die Störung in einer
nun spiralig verlaufenden Spur auf. Nach Ablauf der Störung wird die Aufzeichnung
zweckmäßig mit geringerer Geschwindigkeit auf ein registrierendes Instrument übertragen.
Nach dieser Übertragung wird die Aufzeichnung gelöscht. Die Köpfe werden in die
Anfangsstellung zurückgestellt.
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Die Fig. 2 zeigt die Transporteinrichtung, wie sie ähnlich bereits
für Magnettongeräte mit scheibenförmigem Magnetogrammträger vorgeschlagen worden
ist. In dieser Figur ist mit I der Plattenteller bezeichnet, auf dem unter Zwischenlegung
einer Filzscheibe 2 oder eines Filzringes geeigneter Bemessung die mit spiralig
verlaufenden Rillen versehene Führungsplatte 3 aus Kunststoff, Metall od. dgl. aufgelegt
ist. Sie ist mit einer Aussparung 3a versehen, durch die die Achse Ia frei hindurchtritt.
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Auf der Werkplatte 5, die eine verhältnismäßig große Aussparung 6
aufweist, um den Zugang zum Antriebssystem und der Führungsvorrichtung zu erleichtern,
liegt die Zwischenplatte 7 auf. Sie wird auf der Werkplatte dadurch festgelegt,
daß sie mit z. B. drei nach unten sich erstreckenden Stiften versehen ist, die in
entsprechende Löcher der Werkplatte eingreift.
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Der in Form einer dünnen Folie ausgebildete scheibenförmige Magnetogrammträger
g gleitet auf dieser Zwischenlage 7. Die Folie 9 wird durch den Stift 8, der durch
ein Loch in der Folie g tritt, bei der Drehung des Mitnahmekörpers 4 mitgenommen,
der ebenso wie der Plattenteller 1 mit der Achse Ia starr gekuppelt ist. Weiter
weist die Folieg ein Zentrierloch auf, durch das der Zentrierstift 8a tritt. Die
obere Fläche der Zwischenlage 7 und des Mitnahmekörpers 4 liegen in einer Ebene,
damit die dünne Folie g glatt aufliegt. Der Magnetkopf 1o sitzt an einem Tragarm,
der betriebsmäßig hinsichtlich der Bewegung in der Horizontalen starr mit dem Führungsarm
I2, dessen Führungsstift mit I3 bezeichnet ist, verbunden ist. Zur Einstellung des
Magnetkopfes I0 auf den Rillenanfang kann eine Verstellmöglichkeit zwischen Tragarm
und Führungsarm, z. B. mittels eines Exzenters, vorgesehen sein, die es gestattet,
beide Arme um etwa eine Rillenbreite gegeneinander in der Horizontalen zu verschieben.
Zur genauen erstmaligen horizontalen Einstellung des Tragarmes gegenüber dem Führungsarm
ist im Tragarm ein Loch (Justierloch) vorgesehen, das sich bei der Montage mit dem
Spalt des Magnetkopfes decken muß.
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Um zu erreichen, daß der Führungsarm beim Abheben des Tragarmes,
z. B. bei der Rückführung in die Anfangslage, mit abgehoben wird, ohne daß der Führungsstift
aber bei geringen Höhenschwankungen des Magnetkopfes die Rillen verläßt, ist eine
zum Teil elastische Kupplung des Tragarmes mit dem Führungsarm vorgesehen.
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Diese Vorrichtung gestattet eine einfache Lösung der Aufgabe, bei
Beginn einer Störung den radialen Transport der Aufzeichnungsköpfe durchzuführen.
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Wie oben erwähnt, liegt die Führungsplatte 3 auf einer Filzscheibe
oder einem Filzring 2 auf, die ihrerseits auf dem Plattenteller I liegt und den
Antrieb auf die Führungsplatte 3 übermittelt. Solange keine Störung der zu überwachenden
Spannung vorliegt, liegt die Bremse 3I am Rand der Führungsplatte 3 an. Dadurch
wird diese Platte 3 an der Umdrehung gehindert. Die Filzscheibe 2 gleitet unter
ihr hinweg.
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Die Bremse 31 sitzt auf einem Arm des zweiarmigen Hebels 33, auf
dessen anderem Hebelarm ein Eisenkern 34 befestigt ist, der in die Spule 35 eintaucht.
Diese Spule 35 ist ebenfalls an die zu überwachende Spannung gelegt. Wenn diese
Spannung nun infolge eines Erdschlusses z. B. auf die Hälfte absinkt oder gar überhaupt
verschwindet, zieht die Feder 36 den oberen Hebelarm nach rechts, so daß die Bremse
31 gelüftet wird. Der Aufzeichnungskopf 10 wird jetzt radial nach innen transportiert,
da jetzt die Führungsplatte 3 an der Umdrehung des Plattentellers I und des auf
diesem aufliegenden Filzringes 2 teilnehmen kann. Da die Folie ständig umläuft,
gibt es keine Verfälschungen der aufzuzeichnenden Spannungen infolge Anlaufverzögerungen.
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Die für das Anwendungsgebiet der Störschreiber vorgeschriebene Anordnung
läßt sich überall da anwenden, wo ähnliche Forderungen gestellt werden, insbesondere
auch bei der Aufzeichnung anderer physikalischer oder physiologischer Vorgänge,
die im Gebiet der tiefen oder mittleren Frequenzen ablaufen. Die magnetische Aufzeichnung
ist hierbei ein wirksames Hilfsmittel, weil sie ohne Behandlung einen Aufzeichnungsträger
ergibt, der beliebig oft wiedergegeben werden kann. Der Aufwand an Trägermaterial
ist wegen der Löschmöglichkeit und der Möglichkeit der Wiederverwendung zu vernachlässigen.