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Kontaktwählersystem mit kreisförmig angeordneten Kontakten für automatische
Regel- oder Steueranlagen Die Erfindung behandelt ein Kontaktwählersvstem mit krei.s,förm@ig
angeordneten Kontakten für automatische Regel- und Steueranlagen und einem mit n
Kontakten versehenen schnell laufenden und mindestens einem von diesem mit n-mal
kleinerer Umlaufgesichwrindigkeit angetriebenen langsam laufenden Wähler. Das Wählersvstem
gestattet die Beherrschung einer groben Zahl von Regelstufen bzw. Steuervorgängen
mit wenig Kontakten und nur zwei oder drei Verbindungsleitungen zwischen Geber und
Empfänger. Mit zwei Kontaktwählern zu je zehn Kontakten lassen sich neunundneunzig
Regelstufen bzw. Steuerkommandosbeherrschen. Bei Regelanlagen ist ebenfalls nur
eine der Wählerkontaktzahl entsprechende. Anzahl von Steuerschützen erforderlich,
was die Anlage erheblich verbilligt und vereinfacht. Der Antrieb der Kontaktwähler
kann im Gegensatz zu den in der Fernsprechautomatik betriebenen Wählern durch einen
einfachen Umkehrmotor erfolgen.
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Selbsttätige iNTachlaufsteuerungen mit Feineinstellung sind z. B.
zur Fernsteuerung von Geschütztürmen von einer Kommandostelle aus bereits bekannt.
Hierzu werden mehrere durch Übersetzungsräder miteinander gekuppelte Kontaktarme
ähnlich den Zeigern einer Uhr eingestellt, wobei auf der Empfangsseite ein Motor
gleichartig angeordnete Kontaktarme so lange verstellt, bis er stromlos ist. Dies
ist dann der Fall, wenn .die Stellungen der Kontaktarme auf Empfangsseite und Kommandostelle
übereinstimmen. Eine -derartige Fernüber-. tragung benötigt so viel Verbindungsleitungen,
als Kontakte vorhanden sind.
DieErfindung ist demgegenüber dadurch
gekenn= zeichnet, daß zur Regelung die Kontakte des schnell laufenden Wählers je
ein feinstufiges und die Kontakte des langsam laufenden Wählers je ein großstufiges,
die Regelgröße beeinflussendes Schaltelement betätigen, während zur Fernsteuerung
die Kontakte des schnell laufenden Wählers über je ein zu betätigendes Steuerorgan
gruppenweise mit je einem Kontakt des langsam laufenden Wählers verbunden sind.
Die Regel- und Steuereinrichtung gemäß der Erfindung benötigt im Gegensatz zu der
bekannten Einrichtung nur zwei oder drei Verbindüngsleitungen zwischen Geber und
Empfänger.
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Der Erfindungsgegenstand wird an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen erläutert.
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Fig. I zeigt das Schema einer Belastungsregelarnlage unter Verwendung
von Grob- und Feinstufenschaltern.
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Big. 2 zeigt das Schema einer Fernsteu@eranlage für 99 Steuervorgänge.
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Die Belastungsregelanlage gemäß Fig. i besitzt einen Stromgenerator
G, einen Tachometer T, ein Differentialrelais D, einen Umkehrmotor M, zwei Grob-
und Feinstufenwähler vVi und W2, einen Empfängerwiderstand EW, die Schütze Si
... S9 und s1 ... s9 sowie die Belastungswiderstände Bi
. . . B9 und bi . . . b9 eines Elektrokessels. Der Regelanlage fällt
die Aufgabe zu, die Belastung so zu regeln, daß die Drehzahl des Generators bei
Variationen der Belastung im übrigen Netzteil oder bei variabler Be2ufschlagun@g
der Turbine möglichst konstant bleibt.
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Der an die Sammelschienen la, Ib angeschlossene Generator G treibt
das Tachometer T an., welches durch Verstellen eines Kontaktarmes :2 einen Widerstand
3 in Abhängigkeit von der Drehzahl verändert. Der Widerstand 3 ist .mit einer Erregerspule
5 des Differentialrelais D und einem Empfängerwiderstand 7 in Serie geschaltet und
an die Stromquelle angeschlossen. Das Relais D weist eine zweite Erregerspule 6
auf, welche mit idem Abgleichwiderstand 4 in Serie geschaltet-ist. Die Erregerspulen
5 und 6 wirken auf den im Punkt schwenkbar gelagerten Anker io ein, an welchem eine
Kontaktzunge 1 i befestigt und zwischen den Kontakten z2 und 13 bewegbar ist.
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Der durch das Relais D gesteuerte Umkehrmotor I11 treibt über ein
Getriebe 14; 15 Feder 16, Rastenscheibe 17, mit welcher :der Sperrhebel IS zusammenwirkt,
einen Kontaktarm 119 des Feinstufenwählers W, an. Dieser letztere ist über ein Zahnrä
dergetriebe 22, 23 mit Zähnezahlverhältnis 1 : io mit einem Kontaktarm 24 des Grobstufenwählers
W1 verbunden, mit,welchem auch der Kontaktarm 8 des Empfänger-,viderstandes EW gekuppelt
ist. Die Kontaktarme 19 und 24 sind mit Schleifringen 2o, 25 verbunden, auf welchen
Kontaktbürsten 211 und 26 schleifen. Das Ra.stengesperre 17, 18 bewirkt ein schrittweises
Vorwärts-und Rückwärtsschreiten des Kontaktarmes 119 bei gleichförmiger Drehbewegung
des Motors M; die Zähnezahl des Rades 17 entspricht der Kontaktzahl des Wählers
Wz, welcher zehn Kontakte ko . . . k9 aufweist. Der Grobstufenwähler W1 besitzt
ebenfalls zehn Kontakte KO . . . K9.
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Über die Wählerkontakte werden die Grobstufenschütze S1
... S9 und die Feinstufenschütze s1 ... s9 ein- und ausgeschaltet.
Die Schütze werden durch Hilfskontakte H2 . . . H9 und h2 ... lag
in Kaskade geschaltet. Stehen z. B. die Wähler W1, W2 auf den Kontakten K, und K2,
wie eingezeichnet, so sind die Schütze S1, S..>, Si, s2 eingeschaltet, wobei S1
und _s1 durch die Hilfskontakte H2 und h2 gehalten werden. Die zu den Schützen gehörigen
Leistungskontakte sind mit L1 . . . L9 bezeichnet, die dazugehörigen Belastungswiderstände
mit Bi ... B9 bzw. bi . . . b9.
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Es lassen sich folgende Stromkreise der Regelanlage unterscheiden:
Regelstromkreise des Differentialrelais D: la, 27, 6, 4, 1b und la,
27, 2, 3, 5, 7, 8, 32, 1b; Steuerstromkreise des ?Motors 117: la,
27,
1I, 12, 28, M, 30, Ib und IQ, 27, 1I, 13, 29, M,
30, Ib; Stufenwählerstromkreise: IQ, 31, 26, 25, 2.., K2, ,52, 34 i b und l a, 3l#
21 20, 19, k2, S2, 33, i b ; Belastungsstromkreise: la, 36, Bi, L1 (B2, L2), 35,
Ib und la, 36, bi, 1i (b2, L2), 35, 1b.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Regelanlaäe ist folgende: Der Anker
io des Differentialrelais befindet sich in der eingezeichneten Mittellage, wenn
die Ströme in den Erregerspulen 5 und 6 gleich groß sind. Der Motor NI ist
hierbei in Ruhe, da die Kontaktzunge 1 I keinen der beiden Kontakte 12,, 13 berührt.
Der Strom in der Spule 6 bleibt unverändert, während derjenige in der Spule 5 von
der Größe der Widerstände 3 und 7 abhängt. Der Widerstand von 3 ist durch die Drehzahl
des Generators bestimmt; er ist groß, wenn die Drehzahl zu hoch ist, und umgekehrt.
Steigt die Drehzahl beispielsweise über den Sollwert, so ist der Strom in der Spule
5 kleiner als in der Spule 6, wodurch der Relaisanker io im Uhrzeigersinne kippt
und der Kontakt 13 geschlossen wird. Hierdurch wird der Motoir 1V11 in Betrieb gesetzt
und die Kontaktarme der Wähler W2 und W1 im Uhrzeigers-inne gedreht, bis infolge
Verkleinerung des Widerstandies 7 das Gleichgewicht der Ströme im Relais D wiederhergestellt
ist und der Motor 117 zur Ruhe kommt. Durch diese Regelanordnung wird also die Stellung
der Wähler W2 und W1 bzw. die eingeschaltete Belastung von der Drehzahl des Generators
G abhängig. Die Belastung ist um so höher, je höher die Drehzahl ansteigt, wodurch
eine Drehzahlregelung und Anpassung der Belastung an die Leistungsfähigkeit der
Turbine erzielt wird.
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Die beiden Stufenwähler W2 und W1 arbeiten so; daß der Grobwähler
W1 auf der gleichen Stufe stehenbleibt, solange sich W2 zwischen den Kontakten ko,
k1 . . . k9 bewegt. Findet jedoch an W2 ein Übertritt von k9 und ko statt, so wird
.an W1 eine Grobstufe zugeschaltet, wobei der Kontaktarm 24 vorübergehend oder auch
dauernd zwei Kontaktsegmente berühren kann; gleichzeitig werden beim Übertritt von
k9 auf. ko neun Feinstufen abgeschaltet. Das Umgekehrte findet statt,
wenn
Kontaktarm i9 von ho auf kg übertritt, indem neun Feinstufen ein- und eine
Grobstufe ausgeschaltet wird. Die Belastung ist vollständig ausgeschaltet, wenn
die Kontaktarme auf So bzw. ko stehen; sie ist ein Maximum, wenn die Kontaktarme
auf K9 bzw. k9 stehen. Mittels zweier Stufenwähler zu je zehn Kontakten, je zehn
Schützen für die Grob- und Feinstufen sowie je zehn Grob- und Feinbelastungswiderständen
können also neunundneunzig gleichmäßige Regulierstufen erhalten werden, was eine
angenähert kontinuierliche Drehzahlregelung des Generators erlaubt.
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Die Empfindlichkeit des Differentialrelais wird zweckmäßig abgestimmt;
sie soll groß genug sein, um ein progressives Arbeiten der Regeleinrichtung zu ermöglichen,
andererseits darf sie nicht zu hoch sein, da sonst Pendelun:gen auftreten könnten.
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Die Fernsteueranlage nach Fig.2 besitzt die Stromquelle
37a, 37b, das Sende- oder Geberpotentiometer S, das Empfängerpotentiometer
E, die Kontaktwähler W, und W2, den Umkehrmotor 3,1, die Gleichrichter G., G2, G3
und G4, den Umschalter U sowie die Steuerrelais R., Ri, R2 . . . Die letzteren sind
nur bis R24 eingezeichnet, in Wirklichkeit wären entsprechend den neunundneunzig
Steueroperationen neunundneunzig Relais vorhanden.
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Das Sendepotentiometer S besteht aus Kontaktarm 38 mit Einstellknopf
39, Einstellskala 40 und Potentiometerwderstand 41. Der Kontaktarm 38 ist über Gleichrichter
Gi oder G2, Steuerstromanzeiger 42 und über Umschalter U mit der Stromquelle 37a
verbunden. Die Enden des Widerstandes 41 sind über einen Differentialstromanzeigjer
A mit der Fernleitung 43, 44 verbunden, weilchei am Empfangsort über die Erregerspulen
45, 46 des Differentialrelais D mit den Enden des Potentiometerwiderstandes 52 verbunden
sind. Das Diffe= rentialrelais D weist im weiteren einen um den Punkt 47 schwenkbar
gelagerten Anker 48 mit zwischen den festen Kontakten 5o, 5 1 beweglicher
Kontaktzunge 49 auf. Der Kontaktarm 53 des Empfängerpotentiometers ist einerseits
übern Gleichrichter G3 mit der Stromquelle 37b und andererseits über Gleichrichter
G4 mit dem Kontaktarm des Kontaktwählers Wi verbunden. Der durch das Differentialrelais,
D gesteuerte Umkehrmotor M treibt über ein Getriebe 54, 55 den Kontaktarm 56 .des
Wählers W2 an, welcher seinerseits über Zahnräder 59, 6o den Kontaktarm 61 des Wählers
WI mit einer zehnmal kleineren Umlaufgeschwindigkeit antreibt. Der Kontaktarm 56
ist über den Schleifring 57 und Schleifbürste 58 mit der Stromquelle 37b verbunden,
während Kontaktarm 61 über Schleifring 62 und Bürste 63 mit dem Gleichrichter G4
verbunden ist.
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Die Steuerkontakte k. . . . k9 des Wählers W2 sind mit den entsprechenden
Erregerspulen der Steuerrelais Ro ... R9 verbunden; gleichzeitig sind sie
aber auch mit den Relaisspulen Rio . . . R19, R20 . . . R29 usw. verbunden. Die
anderen Enden der Relaisspulen sind in Zehnergruppen (Ro. . . Ry, Rio I * » R19
usw.) zusammengeschlossen und mit je einem Steuerkontakt des Wählers W, verbunden.
Die Gruppe R, . . . R9 ist mit Kontakt Ko, die Gruppe Rio . . . . R19 mit Kontakt
Ki USW. verbunden. Der Kontaktarm des Wählers W1 bewegt sich auf dem .gleichen
Kontaktsegment, solange sich der Kontaktarm von W2 zwischen kg, ki
und k9 bewegt. Beim Übertritt von k9 auf ko oder umgekehrt wechselt Kontaktarm 61
von W" das Kontaktsegment, wobei in der endgültigen Steuerstellung nur ein Segment
mit dem Kontaktarm in Verbindung steht.
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Das Differentialrelais D erfüllt zusammen mit den beiden Potentiometern
S und E denselben Zweck, wie für Fig. i beschrieben, in dem Sinne, daß der Kontaktarm
53 von Kontaktarm 38 ferngesteuert wird. Der Anker 48 des Relais D steht wiederum
in der Mittellage, wenn die Ströme in den Spulen 45, 46 gleich groß sind. Sind die
Ströme voneinander verschieden, so berührt die Kontaktzunge 49 den Kontakt 5o oder
5i, und der Motor M läuft im einen oder im anderen Sinne, bis der Kontaktarm 53
am Potentiometerwiderstand 52 eine Stellung einnimmt, in der die Ströme gleich groß
sind. Wird der Kontaktarm 38 z. B.. in Stellung i i (Kommando Nr. i i) gebracht,
so läuft Kontaktarm 53 selbsttätig ebenfalls in Stellung i i, wobei Kontaktarm 61
des Wählers W, auf Kontakt Ki und Kontaktarm 56 des Wählers W2 auf Kontakt hl zu
stehen kommt (wie eingezeichnet). Entsprechend den neunundneunzig Steuervorgängen
sind am Sender S auch neunundneunzig auf der Skala 40 angegebene Einstellmöglichkeiten
mit zugeordneten Steuerkommandos. Das Differentialrelais D ist empfindlich genug,
um eine genaue Einstellung des Wählers W2 zu gewährleisten.
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Die eingebauten Gleichrichter Gi, G2, G, und G4 sowie der Umschalter
U erlauben, sowohl die Ferneinstellung der Wähler sowie auch die Fernsteuerung der
Empfangsrelais über eine Do ppelleitung 4144 zu erlangen. Folgendes Steuerbeispiel
soll die Funktionsweise noch besser erläutern: Es sei angenommen, der Sender S und
der, Empfänger E bzw. W, und W2 befinden sich in der Stellung Null und es soll das
Kommando Nr. ii durchgegeben werden, d. h. Relais Rii soll zur Einschaltung kommen.
Zu diesem Zwecke wird der Umschalter U nach oben gestellt und der Einstellknopf
39 bzw. Kontaktarm 38 in die Stellung Nr. i i gebracht. Bei dieser Einstellung fließt
ein Strom von 37a über U, Gi, 38, f1"43, 45 (44, 46), 52, 53, G3 nach 37b,.
Gleichrichter G, hat die gleiche Durchläßrichtung wie G3, während G4 entgegengesetzte
D,urchlaßriehtung aufweist, weshalb während der Einstellung (U nach oben) kein Strom
über G4 fließen kann. Durch die Verstellung am Sender von Stellung Null auf Stellung
ri ist der Strom in der Erregerspule 46 des Relais D größer geworden als in Spule
45, wodurch Kontakt 5 i geschlossen und der Motor M in Umlauf gesetzt wird. Die
Kontaktarme der Wähler W2 und W, werden hierbei im Uhrzeigersinne gedreht, bis
durch
Verstellung des Empfängerpotentiometers E die Ströme in den Spulen 45 und 46 wiederum
gleich groß sind, was der Fall ist, wennWähler W1 auf Kontakt K1 und Wähler W2 auf
Kontakt k1 stehen. Die richtige Einstellung wird durch Anzieigeinstrument A angezeigt,
dessen Zeiger bei Gleichheit der Ströme in der Nullage steht. Zur Ausführung des
Steuervorganges wird hierauf dein Umschalter U nach unten gestellt, wodurch ein
Steuerstrom entgegengesetzter Richtung von 37a
über G2, 42, 318, 44
A, 44, 4643, 45), 52, 53, G4, 63, 62; 61, K1, Riii k1, 56, 57, 5'8 nach 37b fließt,
welcher das Relais Ril betätigt. Der Steuerstrom wird am Anzeigeinstrument 42 angezeigt:
Durch besondere, nicht eingezeichnete Mittel kann auch eine Rückmeldung der Ausführung
des Steuervorganges erfolgen. Diese kann z. B. durch Zu- oder Abschalten von Widerstand
im Steuerstromkreis am Empfangsort geschehen, wodurch die Durchführung des Steuervorganges
am Anzeigeinstrument 42 angezeigt wird oder eine Rückmeldelampe zum Aufleuchten
kommt. Nach erfolgter -Durchgabe des Steuerbefehls steht die Steuereinrichtung für
weitere Steuervorgänge zur Verfügung. Für die Ausführung und die--Rückgängigmachung
eines Befehles ist je ein Steuervorgang b,zw. je ein Relais R erforderlich; die
zwei Relais sind gegenseitig verriegelt.
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An Stelle des in Fig. 2 eingezeichneten Kontaktarmes 318 mit auf einer
Skala (4o) einstellbaren Steuervorgängen kann der Widerstand 41 auch vorteilhaft
mit einer der Anzahl Steuervorgänge entsprechenden Anzahl Anzapfungen versehen sein,
welche mit den dazugehörigen, an einer Schaltertafel angeordneten Steuerschaltern
verbunden sind. Diese Schalter könnten als Umschalter mit Mittelstellung ausgebildet
sein, so daß in der einen Stellung die dem Kommando zugehörige Anzapfung über Gleichrichter
G1 und -in der anderen Stellung dieselbe Anzapfung über Gleichrichter G2 mit @ der
Stromquelle verbunden würde. Zur Durchgabe eines Steuerbefehles wäre dann lediglich
das Ein- und Umschalten eines dem Steuerbefehl zugeordneten Schalters notwendig.
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Der Antrieb des Kontaktarmes des Wählers W1 durch den Wähler W2 könnte
sowohl in Fig. i als auch in Fig. 2 derart erfolgen, daß dieser sprungweise um ein
Segment vorwärts oder rückwärts bewegt wird, wenn der Kontaktarm des Wählers W2
von k9 auf kg bzw von kg auf k9 verstellt wird. Dies könnte z. B.
mittels eines Getrieibes 22, 23 (5g, 6o) erfolgen, wie solche für Springrollenzählwerke
üblich sind.
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Die Steuereinrichtung nach Fig. 2 arbeitet unabhängig vom Leitungswiderstand
und auch unabhängig von den Kontaktwiderständen an deal Potentio@metern S und E.
Mit der beschriebenen Steuereinrichtung können mit zwei Wählern zu je zehn Kontakten
neunundneunzig Steuervörgänge ausgeführt werden. Die Wähler weisen nur kleine Abmessungen
auf und können vorteilhaft konzentrisch im gleichere Gehäuse untergebracht werden.
Für neunundneunzig Steuervorgänge führen nur zwanzig Verbindungsleitungen in das
Wählergehäuse, was von besonderem Vorteil ist. Wollte man nach bisheriger Praxis
die neunundneunzig Kontakte längs einer einzigen Kreislinie mit neunundneunzig Stellungen
des Kontaktarmes unterbringen, so wären hundert Verbindungsleitungen am Wähler anzuschließen,
auch müßte dann der Wähler wesentlich größer bemessen sein.