-
Schaltanordnung zur Fernübertragung von Winkelstellungen Zur Fernübertragung
von Winkelstellungen, insbesondere für den Fernantrieb von Verstellgegenständen
nach Maßgabe der Einstellung eines Gebergeräts, ist die Verwendung von Drehwandlersystemen
bekannt. Diese können entweder so geschaltet sein, daß sie eine amplitudenfeste
Wechselspannung erzeugen, deren Phasenlage von der j eweiligen Winkeleinstellung
der Welle abhängt, oder aber so, daß zwei oder mehr in der symmetrisch gewickelten
Zweitwicklung erzeugte Wechselspannungen phasenfest, und zwar sämtlich gleichphasig
oder gegenphasig sind und in ihrem Amplitudenverhältnis nach Größe und Richtung
stetig von der jeweiligen Winkeleinstellung der Welle abhängen. Die Systeme der
letztgenannten Art werden besonders häufig für Fernverstellantriebe verwendet. Man
hat für Sonderzwecke, insbesondere zur Fernübertragung über große Leitungslängen,
wo der Zwang zur Ersparnis von Übertragungsleitungen vordringlich wird, schon den
Vorschlag gemacht, Drehwandlersysteme zu benutzen, bei denen beispielsweise geberseitig-
drei phasenfeste, in ihrem Amplitudenverhältnis veränderliche Wechselspannungen
erzeugt und durch eine Umwandlungsvorrichtung in eine einzige amplitudenfeste und
in ihrer Phase veränderliche Wechselspannung umgewandelt werden. Die phasenveränderliche
Spannung wird zusammen mit einer einzigen Vergleichswechselspannung fester Phasenlage
leitungssparend übertragen, um am Empfangsort wieder in ein System von mehreren
phasenfesten, in ihrem gegenseitigen Amplitudenverhältnis veränderlichen Wechselspannungen
rückverwandelt zu werden, welche ihrerseits in der üblichen Weise mit dem
zweiten
Drehwandlersystem zusammenarbeiten; welches mit der Welle des Verstelläntriebs gekuppelt
ist.
-
Bei Anlagen der letztgenannten Art sind für die Rückverwandlung einer
phasenveränderlichen Spannung in mehrere amplitudenveränderliche Spannungen verhältnismäßig
umfangreiche Einrichtungen, vorzugsweise ganze elektrische Maschinensätze, erforderlich:
Die Erfindung beschreibt eine andere neuartige Einrichtung,welche in gleicherWeisewie
der genannte ältere Vorschlag die Vorteile der nachdem sogenannten Amplitudenverfahren
arbeitenden Drehwandlersysteme mit den Vorteilen des sogenannten Phasenverfahrens
für die Übertragung über lange Leitungen verbindet; dabei aber mit einem geringeren
Aufwand auskommt. Erfindungsgemäß werden auf der Geber- und Empfängerseite die Drehwandler
an :ein einphasiges Wechselstromnetz angeschlossen. Zweckmäßig ist dies das gleiche
Netz: Falls dies wegen räumlicher Trennung nicht möglich ist, ist eine Synchronsteuerung
der einen Netzspannung durch die andere erforderlich, da die Speisespannung der
beiden Drehwandlersysteme gleichzeitig als Bezugsspannung für. einen Phasenvergleich
zu dienen hat. Die mehrphasig gewickelten Zweitwicklungen der beiden Drehwandlersysteme
sind, für jedes System getrennt, jeweils an zwei in Reihe liegende gemischte Spannungsteiler
angeschlossen, die beispielsweise aus je einem Ohmschen.und einem kapazitiven Widerstand
bestehen. Das Widerstands-'Verhältnis zwischen Wirk- und Blindwiderständen dieser
Spannungsteiler hängt davon ab, ob die speisende Drehwandlerzweitwicklung zweiphasig
oder dreiphasig gewickelt ist. Im ersten Falle müssen sich die Wirk- und Blindwiderstände
jedes Spannungsteilers wie r : z verhalten. Bei dreiphasig gewickeltem Drehwandlerläufer
dagegen ist dieses Verhältnis z :1/3, und zwar jeweils beim einen Spannungsteiler
zwischen Wirk- und Blindwiderstand und bei dem in Reihe dazu liegenden Spannungsteiler
zwischen Blind-und Wirkwiderstand. An den Verbindungspunkten zwischen Wirk- und
Blindwiderständen der beiden Spannungsteilerpaare jedes Drehwandlers wird in an
sich schonfrüher vorgeschlagener Weise je eine amplitudenfeste Spannung abgegriffen,
die in ihrer Phasenlage von der Stellung der Geberwelle bzw. von. der Stellung der
Empfängerwelle abhängig ist. Erfindungsgemäß werden diese beiden geber- bzw.: empfangsseitig
gewonnenen Spannungen einem zweckmäßig am Empfangsort angeordneten Phasenvergleichsgerät
zugeführt. Dieses Gerät kann als reines Anzeigegerät ausgebildet sein. Vorzugsweise
wird man jedoch als Phasenvergleichsgerät einen phasenempfindlichen Richtverstärker
vorsehen, der den Antrieb des Verstellgegenstandes jeweils so lange steuert, bis
der Stellungsunterschied zwischen Geber und Empfänger und damit der Phasenunterschiedzwischen
den beiden dem Vergleichsgerät zugeführten Spannungen verschwindet.
-
Als Richtverstärker dient gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
zweckmäßig ein Röhrenverstärker, dessen Eingangsstufe gitterseitig von der einen
Vergleichsspannung gesteuert wird, während die zweite Vergleichsspannung, gegebenenfalls
in Verbindung mit einer weiteren festen Gleich- oder Wechselspannung als Anodenwechselspannung,
der Eingangsstufe dient.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit der Geberwelle z, die im Ausführungsbeispiel durch eine Handkurbel 2 verstellbar
sein möge, ist ein Drehwandler 3 gekuppelt, dessen Ständer einphasig an das Wechselstromnetz
io angeschlossen ist. Der Läufer besitzt eine mehrphasige Wicklung, die z: B. zwei-
oder dreiphasig ausgeführt sein kann. In jedem Falle werden die erzeugten Spännurgen
über mindestens drei getrennte Leitungen herausgeführt.
-
In gleicher Weise ist mit dem Verstellgegenstand 4 bzw. dem Verstellmotor
5 ein Empfängerdrehwandler 6 gekuppelt. Dieser ist mit seinem Ständer gegebenenfalls
an das Netz ro angeschlossen, wobei angenommen ist, daß die Netzspannung vom Geberort
zum Empfängerort übertragbar ist. Falls dies nicht durchgeführt werden kann, läßt
sich entsprechend anderweit gemachten Vorschlägen die Spannung eines Wechselstromnetzes
am Empfängerort nach Frequenz und Phase synchron in Abhängigkeit von der Netzspannurig
am Geberort mit Hilfe einer wenig belasteten; fernübertragenen Vergleichsspannung
synchron steuern.
-
Auch der Drehwandler 6 besitzt eine gleichartige Zweitwicklung wie
der Drehwandler 2, die über mindestens drei Leitungen herausgeführt ist. An beide
Drehwandler sind je. zwei in Reihe liegende gemischte Spannungsteiler angeschlossen,
beispielsweise an den Drehwandler 3 die Spannungsteiler R1, Cl und R2, C2. An den
Verbindungspunkten zwischen Wirk- und Blindwiderstand jedes Spannungsteilers wird
jeweils eine Spannung abgenommen, die amplitudenfest ist und in ihrer Phasenlage
von der Stellung der Geberseite z bzw. des Verstellgegenstandes 4 abhängig ist.
Die beiden phasenveränderlichen Spannungen werden einem Phasenvergieichsgerät 7
zugeführt. Zu diesem Zweck muß die eine, beispielsweise die geberseitig erzeugte
Spannung, fernübertragen-werden. Wie die Fig. i erkennen läßt, sind also zur Fernübertragung
der Geberstellung zum Empfänger bzw. zur Nach- i steuereng des letzteren nur zwei
Übertragungskanäle erforderlich, die bei Drahtübertragung mit drei ,Leitern auskommen,
gegebenenfalls sogar mit zwei Leitern, wenn von einem Trägerfrequenzverfabren od.
dgl. Gebrauch gemacht wird. Das Phasenvergleichsgerät 7 ist im Ausführungsbeispiel
ein Richt-'Verstärker, der auf Phasenunterschied der beiden zügeführten Spannungen
nach Größe und Richtung anspricht und ausgangsseitig beispielsweise die Erregung
eines Leonardgeneratörs nach Größe und Richtung steuert, der seinerseits die Speisespannung
für den Verstellmotor 5 des Verstellgegenstandes 4 liefert.
-
Die Bemessung der Spannungsteiler, mit deren Hilfe das System amplitudenveränderlicher
Drehwandlerausgangsspannungen am Geber und am Empfänger jeweils in eine einzige
phasenveränderliche Wechselspannung umgewandelt wird, hängt von der Phasenzahl der
Drehwandlerzweitwicklungen ab. Bei dreiphasig gewickelten Drehwandlerläufern ist
ein Widerstandsverhältnis der Wirk- und Blindwiderstände von
vorzusehen, und zwar derart, daß beispielsweise
am Geberort
R,: Cl = C2: R2 sich jeweils wie
verhält. Damit ergibt sich ein Vektorschaubild für die Spannungsteilerteilspannungen
gemäß Fig. 2, welches vor allem dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden zur Bildung
der phasenveränderlichen Spannung Up,
herangezogenen Teilspannungen Uo
1 und UR 2 um i2o° gegeneinander in der Phase verschoben sind. Das
gezeichnete Vektorschaubild gilt für den Sonderfall, daß bei geeigneter Einstellung
der Welle i die beiden dem Drehwandler entnommenen Spannungen U1 und U2 gerade gleich
groß und gleichphasig sind. Beim Durchdrehen der Welle = ändert sich sowohl die
Größe als auch das Vorzeichen dieser beiden Spannungen und damit auch die resultierende
Spannung Up 1, und zwar, wie sich gezeigt hat, die letztere derart, daß sie
bei fester Amplitude ihre Phasenlage mit sin
ändert, wenn a die jeweilige Winkeleinstellung der Welle i bedeutet. Die Phasenlage
der Spannung Up, ist also eindeutig der jeweiligen Winkelstellung der Welle
i proportional. Das gleiche gilt entsprechend für die Spannung Up 2 der Empfängerseite,
so daß Phasengleichheit am Richtgerät 7 nur dann feststellbar ist, wenn der Geber
und der Empfänger die gleiche Winkellage einnehmen.
-
Sind die Drehwandler 3 und 6 mit zweiphasig gewickelten Zweitwicklungen
versehen, so ist das Verhältnis zwischen Wirk- und Blindwiderstände der angeschlossenen
gemischten Spannungsteiler jeweils wie i : i zu bemessen. Fig. 3 zeigt das entsprechende
Schaubild, welches an Hand des zu Fig. 2 Gesagten ohne weiteres verständlich ist.
Wesentlich ist, daß durch die Bemessung der Spannungsteiler in diesem Falle die
beiden zur Bildung der Spannung Up 2
herangezogenen Teilspannungen UG
1 und UR, den Phasenwinkel go° miteinander einschließen, d. h. also
wiederum den gleichen Winkel, um den die einzelnen Teilwicklungen der Drehwandlerzweitwicklung
gegeneinander räumlich versetzt sind. Für die erzeugte Spannung Up 1 bzw.
Up 2 läßt sich im Falle der Fig.3 nachweisen, daß sie sich mit sin ändert,
d. h. daß sie gegebenenfalls eindeutig
in ihrer Phasenlage von der Winkelstellung der Geber- bzw. Empfängerwelle abhängt.
-
Die Erfindung hat den besonderen Vorzug, daß Geber- und Empfängergeräte
mit den normalen, nach dem Amplitudenverfahren arbeitenden Drehwandlerübertragungssystemen,
wie sie vielfach in größerer Zahl vorhanden sind, auch dann eingesetzt werden können,
wenn im Einzelfall die Fernsteuerung oder Fernanzeige über große Entfernungen erfolgen
muß und infolgedessen die übliche Übertragung mehrerer in ihrem Amplitudenverhältnis
veränderlicher phasengleicher Wechselspannungen eine zu große Zahl von Übertragungskanälen
erforderlich machen würde. Der einzige zusätzliche Aufwand sind die aus allereinfachsten
Schaltelementen bestehenden und sehr leicht herzustellenden Spannungsteiler zur
Umwandlung der amplitudenveränderlichen Spannungen in eine phasenveränderliche Spannung.
Das Vergleichsgerät, welches in jedem Fall vorhanden sein muß, muß lediglich statt
auf Amplitudenunterschied auf Phasenunterschied ansprechen und entsprechend ausgebildet
sein.