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Einrichtung zur kontaktlosen Synchronisierung Die Erfindung besteht
in einer neuen und vorteilhaften Anwendung der Steuerwirkung gleichstromvormagnetisierter
Drosseln für die Synchronisierung von Geber- und Empfängeranordnungen in Fernsteuerschaltungen,
insbesondere solcher, die ohnedies mit Verstärkerdrosseln ausgerüstet sind. Zum
Zweck der Synchronisierung des Grobteiles mit dem Feinteil, die nach jedem Außertrittkommen
selbsttätig vor sich gehen muß, hat man sich bisher einer Kontaktvorrichtung bedient,
deren Kontaktbahnen aus zwei ungefähr halbkreisförmigen Kontaktstreifen und einem
zwischen ihnen befindlichen Isolierstück besteht, die zusammen die Drehbewegungen
etwa des Gebers mitmachen und deren Kontaktarm mit dem Empfänger (oder umgekehrt)
verbunden ist und daher dessen Umdrehungen folgt. In der betrieblichen Gleichlauflage
befindet sich der Kontaktarm auf dem Isolierstück mit so viel Spielfreiheit, wie
dem Genauigkeitsgrad der Fernsteuerung entspricht; bei Störung und Nichtvorhandensein
der Gleichlauflage läuft der Kontaktarm je nach dem Richtungssinn auf eine der angrenzenden
halbkreisförmigen Bahnen auf und schaltet dadurch über besondere Schaltapparate
den zu synchronisierenden Teil von der Betriebssteuerspannung, die in der Regel
von dem Feinempfänger bezogen wird, ab und auf eine in der Regel konstante Synchronisierspannung
auf. Mit dem Rückgang des Kontaktarmes in die Mittelstellung zwischen den beiden
Kontaktbahnen nach vollendeter Synchronisierung wird die Synchronisierspannung wieder
abgeschaltet. Mit der Betätigung des eigentlichen Einlaufvorganges durch die Synchronisierspannung
sind meist noch andere Umschaltungen verbunden, z. B. die Ab- bzw. Zuschaltung der
Dämpfung der Fernsteuerung,
die alle durchweg mit Relaisschaltern
vorgenommen werden. Dadurch kommen Unsicherheiten mannigfacher Art in die Steuerung
hinein.
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Es gibt nun Anwendungsgebiete der Fernsteuerungen, auf welchen ein
Versagen unter allen Umständen vermieden werden muß. Für diese erfolgt gemäß der
Erfindung die Synchronisierung in zuverlässiger Weise dadurch, daß die Schaltmaßnahmen
kontaktlos durch vormagnetisierbare Drosseln vorgenommen werden, und zwar sowohl
die Umschaltung der Fernsteueranlage von der Betrebssteuerspannung auf die Synchronisierspannung
als auch die Zuschaltung der letzteren gemäß der oben beschriebenen Kontaktvorrichtung.
Das Kennzeichnende der Schaltanordnung besteht darin, daß beim Ansteigen der Grobempfängerspannung
bei gestörter Synchronlage zwischen Grob-und Feinempfänger die Magnetisierung einer
Drossel, die in den Eingangskreis des Feinempfängers gelegt ist, geschwächt und
ihr Widerstand erhöht wird. Hierbei nimmt sie den wesentlichen Betrag der Feinsteuerspannung
auf sich, so daß für die eigentliche Steuerung praktisch nichts von ihr übrigbleibt,
d. h. die Steuerung von dem Feinempfänger abgeschaltet ist. Zugleich hiermit wird
die angestiegene Grobempfängerspannung in die vom Feinempfänger abgeschaltete Steuerung
eingebracht. Dort veranlaßt sie die Gleichstellung. Mit Beendigung des Einstellvorganges
bildet sich die Grobempfängerspannung wieder auf Null zurück, der Widerstand der
Sperrdrossel sinkt und gibt den Weg für die normale Betriebsspannung des Feinempfängers
wieder frei.
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Zum näheren Verständnis sei die Erfindung an Hand einer Zweiwegesteuerung
mit Drosselspulenverstärkung als Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es ist dabei
auf die Einrichtungen verwiesen, die ein Absinken des Sperrdrosselvormagnetisierungsstromes
bei steigender Grobempfängerspannung und umgekehrt sowie die Anpassung der Synchronisierung
an die Besonderheiten der Zweiwegesteuerung dartun und als weitere unter die Erfindung
fallende Merkmale zu gelten haben.
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In der Abb. z stellt = den Primär- und Sekundärteil des Feinempfängers,
2 den Primär- und Sekundärteil des Grobempfängers dar. Die Sekundärwicklungen der
Empfänger sind auf die Primärwicklungen von Transformatoren 3 und 4 geschaltet,
die j e zwei Sekundärwicklungen aufweisen. In dem Stromkreis jeder- einzelnen Transformatorsekundärwicklung
liegt eine Wechselspannung 511, 5b, 611, 6b gleichbleibender und möglichst gleicher
Größe, die gleiche Frequenz mit der Spannung der Empfänger besitzt. Außerdem liegt
in diesen Stromkreisen je ein Gleichrichter 711, 7b, 811, 8b. An die Gleichstromklemmen
von 711, 7b sind die Vormagnetisierungswicklungen g11, gb zweier Drosselspulen mit
den Arbeitswicklungen zoa, iob angeschlossen. Der Stromkreis der Arbeitswicklungen
ioa, iob liegt an der Speisespannung ii und enthält außerdem die parallel liegenden
Gleichrichter 1211, i2b sowie die in Reihe liegende Wechselstromwicklung 13 der
Sperrdrossel. Die .Arbeitswicklungen ioa, iob bzw. die Gleichstromklemmen der Gleichrichter
z211, ,2b führen in dem Beispiel der Abbildung nicht unmittelbar auf den Verbraucher,
sondern über eine weitere Verstärkerstufe, die aus Verstärkerdrosseln mit den Steuerwicklungen
i411; 14 b, den Arbeitswicklungen i511, i5 b und der Verstärkerquelle 16 besteht.
Je nach dem verlangten Verstärkungsgrad können noch weitere Verstärkungsstufen folgen.
Als Verbraucher ist eine Gleichstrommaschine angenommen, und zwar die beiden an
Gleichrichtern 1711, ,7b liegenden getrennten Feldwicklungen i811, i81 eines dauernd
umlaufenden Leonardgenerators 18, dessen Ankerspannung einen konstant erregten,
nicht dargestellten Gleichstrommotor speist, welcher als Fernsteuermotor mit dem
zu steuernden Gegenstand sowie zwecks Nachdrehung in die Nullstellung mit dem Läufer
des Feinempfängers i gekuppelt ist.
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An der Sperrdrossel mit der Wechselstromwicklung 13 sitzt eine Vormagnetisierungswicklung
ig, die in einer Kippkreisanordnung eingeschaltet ist. Letztere besteht aus zwei
an einem Vergleichswiderstand 2o einander entgegengeschalteten Teilstromkreisen,
von denen der eine, die Vormagnetisierungs-Wicklung ig enthaltende am Gleichrichter
21 liegt, die von der Wechselspannungsquelle 22 gespeist wird, und von denen der
andre am Gleichrichter 23 liegt, der von der Spannung des Grobempfängers 2 gespeist
wird. Die Grobempfängerspannung, die verstärkt an den Gleichstromklemmen der Gleichrichter
811, 81 zur Verfügung steht, wird mittels einer zusätzlichen Steuerwicklung 24a,
241 auf der Drosselspule der zweiten Verstärkungsstufe in die Steuerung eingebracht.
Die Einbringung dieser Spannung erfolgt richtungsempfindlich mittels der parallelen
Widerstände 25a, 251 und der Sperrzellen 26a, 261 in weiter unten näher zu erläuternder
Weise.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist folgende: Im Normalbetriebsfall
überlagert sich in bekannter Weise die Spannung des Feinempfängers i im Transformator
3 der Vorspannung 5, indem sie sich auf dem einen Wege der Zweiwegesteuerung zu
ihr addiert, auf dem anderen Wege von ihr subtrahiert, so daß also beispielsweise
am Gleichrichter 711 bzw. an der Vormagnetisierungswicklung g11 eine der Summe von
5. -f-. 3 im Gleichrichter 7b bzw. der Vormagnetisierungswicklung gb eine der Differenz
5 - 3 entsprechende Spannung bzw. entsprechender Strom vorhanden ist. Unter dieser
Annahme ist der induktive Widerstand der Drosselwicklung ioa gering, der der Drosselwicklung
iob hoch. Von der Spannung z1 hervorgerufen fließt also in dem linken Wege mit der
Wicklung ioa ein größerer, in dem rechten Wege mit der Wicklung iol ein unbedeutender
Betriebsstrom. Diese Herauf- bzw. Herabregelung wiederholt sich sinngemäß in der
zweiten Verstärkerstufe (Drosselwicklungen i411, i41, i511, i51, Spannung i6), so
daß schließlich der Gleichstromgenerator i8 .unter dem Einfluß der Felddifferenz
der hoch erregten Feldwicklung i811 und der gering erregten Feldwicklung 18b eine
der Verdrehung des Feinempfängers i richtunga- und größenproportionale Ankerspannung
entwickelt.
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Der dargestellte Energiefluß ist dadurch ermöglicht, daß der Grobempfänger
teils durch seine Schaltung, teils durch die Kleinheit seiner Spannung keinerlei
hemmenden Einfluß ausübt. Diese seine Spannung
im Gleichrichter
23 ist der konstanten Spannung 22 im Gleichrichter 21 entgegengeschaltet. Solange
sie sich unterhalb des Wertes der Spannung 22 hält, ist der von letzterer am Widerstand
2o verursachte Spannungsabfall größer als der von der Spannung des Grobempfängers
2 entwickelte, d. h. es fließt ein namhafter Strom des Gleichrichters 21 durch die
Vormagnetisierungswicklung ig und bewirkt die Widerstandslosigkeit der Drosselinduktivität.
Die Spannung der Spannungsquelle ii entfällt somit fast vollständig auf die Arbeitswicklung
ioa und bringt in dem daran angeschlossenen Steuerweg einen kräftigen Strom hervor,
der schließlich als Erregerstrom der Feldwicklung 1811 für die Spannungsbildung
des Gleichstromgenerators 18 ausschlaggebend ist.
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Derselbe Vorgang spielt sich ab, wenn bei entsprechender Verdrehung
des Feinempfängers i die Addition von Steuerspannung des Transformators 3 und Vorspannung
der Spannungsquelle 5 in der mit dem Index b ausgezeichneten Steuerung erfolgt,
wobei unter dem maßgebenden Einfluß des Feldes der Feldwicklung i8b der Generator
18 eine der Verdrehung proportionale Spannung entwickelt, die nun gegenüber vorher
von umgekehrter Polarität ist. Die Spannung des Grobempfängers 2 ist bei diesen
Betriebszuständen klein und hat daher nur die Wirkung, daß sie den Vormagnetisierungsstrom
durch die Sperrdrosselwicklung 18 nicht behindert.
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Sobald durch irgendwelche Umstände Fein- und Grobgeber nicht die einander
zugeordnete Lage einnehmen, herrscht an letzterem nach Maßgabe der Verstellung eine
mehr oder minder hohe Spannung. Über einen gewissen Betrag hinaus angestiegen verursacht
diese (im Gleichrichter 23 gleichgerichtete) Spannung am Widerstand 2o eine Spannungsdifferenz,
welche diejenige Spannungsdifferenz überwiegt, die von der Quelle 22 herrührt. Die
Folge davon ist, daß beim Überschreiten des Schwellenwertes der Stromfluß durch
die Wicklung ig fast unvermittelt aufhört und dadurch der induktive Widerstand der
Sperrdrossel auf seinen vollen Betrag steigt. Die weitere Folge ist, daß bei entsprechender
Bemessung der Wicklungen der von der Quelle ii herrührende Spannungsabfall sich
nunmehr von der Arbeitswicklung ioa (iob) auf die Sperrdrosselwicklung 13 verlagert,
so daß die Arbeitsspannung an der Verstärkerdrossel praktisch zu Null wird und der
Einfluß der Geber-Empfänger-Verdrehung auf die Steuerung beseitigt ist. Gleichzeitig
bildet sich an den Gleichstromklemmen der Gleichrichter 811 und 81 eine in
der geschilderten Weise zusammengesetzte Additions-bzw. Subtraktionsspannung aus,
die an Stelle der betriebsmäßigen Feinempfängerspannung jetzt als Synchronisierspannung
in die Steuerung gegeben wird. An welcher Stelle die Synchronisierspannung eingeführt
wird, ist an sich gleichgültig. Im Beispiel der Abbildungen ist es die zweite Verstärkerstufe,
bei Vorhandensein weiterer Stufen kann es eine von diesen oder auch der Verbraucher
(Generator 18) selbst sein, dem die Hilfsspannung zugeleitet wird. In der vereinfachten
Darstellung des Ausführungsbeispiels der Abb. i fließen in der synchronen Stellung
von Gebern undEmpfängernNullströme, die von den zusätzlichen Verstärkungsquellen
(5, 1i, 16, 6) herrühren. Sie heben sich in ihrer Wirkung im Verbraucher gegenseitig
auf und können hinsichtlich ihrer sonstigen Nachteile mit hier nicht vorgesehenen
bekannten Mitteln, insbesondere Brückenzwischenschaltungen, kompensiert werden.
Es ergeben sich aber ungünstige Verhältnisse, wenn die Synchronisierspannung nicht
in den Verbraucher selbst, sondern in eine Verstärkerstufe eingeführt wird, weil
die Synchronisierspannung nur in einem der beiden Steuerwege wirksam sein soll und
bei eindeutiger Zuordnung zu dem betreffenden Steuerweg mittels Differenzbildung
zwischen den beiden Steuerwegen auch die Nullströme in den Verstärker eingeführt
werden müssen. Aus diesem Grunde wird an den Ohmschen Widerständen 25a (25b) eine
Gleichspannung gebildet, deren Polarität von der Phasenlage der Grobempfängerspannung
abhängig ist. Diese Spannung wird über Sperrzellen 2611 bzw. 261 jeweils dem einen
oder anderen Steuerweg der betreffenden Verstärkerstufe des Verstärkers zugeführt.
Im Normalbetrieb der Steuerung wird also der Verstärker von dem Synchronisierkreis
nicht beeinflußt.
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Reicht die Leistung des Grobempfängers und/oder des angeschlossenen
Verstärkers nicht hin, Sperrspannung und Synchronisierspannung zu liefern, so können
zusätzliche Verstärkerstufen eingebaut werden, wie Abb. 2 zeigt. Diese unterscheidet
sich von der Abb. i durch den zusätzlichen, aus Drosseln 27, Spannungsquelle 28
in Verbindung mit Gleichrichtern 29 bestehenden Verstärker für die Synchronisierspannung
und durch den zusätzlichen, aus den entsprechenden Geräten 30, 31, 32 bestehenden
Verstärker für die Sperrdrosselspannung.
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Es ist nicht erforderlich, als Synchronisierspannung die des Grobempfängers
zu verwenden, vielmehr ist jede andere Quelle von ausreichender, auch konstanter
Spannung dazu geeignet. Der technische Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht
einmal in dem oben schon erwähnten Fortfall von mit Kontakten arbeitenden Schaltgeräten,
sodann in dem ruhig verlaufenden Übergang vom Synchronisierauf den Arbeitsbetrieb
der Steuerung, so daß Stöße in den Getrieben vermieden werden. Zudem ist der Aufwand
geringer als in den entsprechenden, mit Relaisschaltern arbeitenden Anordnungen.