DE977024C - Fernsteuereinrichtung, insbesondere fuer Ruderanlagen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Fernsteuereinrichtung, insbesondere für Ruderanlagen, mit einem Geber und einem Empfänger, bei der als Geber und als Empfänger Drehtransformatoren mit Drehstromwicklungen als Primärteil und Einphasenwicklungen als Sekundärteil dienen, die gegeneinander verdrehbar sind und deren Relativlage zueinander auf der Geberseite durch das steuernde Organ (Handrad) und auf der Empfängerseite durch das gesteuerte Organ (Ruder) veränderbar ist, wobei die beiden Drehstromwicklungen an ein gemeinsames Drehstromnetz angeschlossen sind.

Bei einer bekanntgewordenen elektrisch synchronen Fernsteuerung ist der Empfänger als Doppelsystem ausgeführt mit zwei örtlich verschobenen Drehstromstatorsystemen und zeitlich verschobenen Einphasenrotorsystemen, die beide mit einem gemeinsamen Geber zusammenarbeiten. Eine solche Anordnung ist jedoch wegen des Doppelsystems auf- ao wendig. Es sind ferner Anordnungen zur Fernsteuerung von Elektromotoren bekanntgeworden, bei denen als fremdgespeiste Statorsysteme Einphasenwicklungen im Geber und Empfänger und miteinander gekoppelte Dreiphasenwicklungen im Rotor von Geber und Empfänger vorgesehen sind. Es sind ferner auch entsprechende Anordnungen bekanntgeworden, bei denen die Statoren dreiphasig ausgebildet und miteinander verbunden sind und die einphasig ausgebildeten Rotoren an ein Wechselstromnetz angeschlossen werden.

Beide der letztgenannten Anordnungen haben praktisch den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise, so daß es genügt, die bekanntgewor-

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dene letztgenannte Anordnung gemäß Fig. ι kurz zu betrachten. Mit dem Geber ι in Gestalt eines Handrades für Rudersteuerung ist mechanisch eine drehbare Einphasenwicklung 3 eines Drehstromtransformators verbunden, dessen Statorwicklung 4 als Dreiphasenwicklung ausgebildet ist. Sie ist mit einer dreiphasigen Statorwicklung 6 des Empfängers 2 verbunden. Der Empfänger 2 ist mechanisch mit einer einphasig drehbaren Wicklung 5 gekuppelt. Das eine Ende der Rotorwicklung 5 ist mit der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung 8 eines Transformators verbunden, dessen Primärwicklung zusammen mit der Wicklung 3 an dem Wechselstromnetz 7 liegt. Die freien Enden der Wicklungen 5 und 8 sind mit ihren Klemmen 9, 10 und 11 an ein Differential 100 angeschlossen, das weiter unten noch näher erläutert wird. Ein solches elektrisches Differential kann in bekannter Weise aus einer Gleichstromerregermaschine mit zwei gegenao sinnig geschalteten Erregerwicklungen bestehen, denen der in den Verbindungsleitungen fließende Strom gleichgerichtet zugeführt wird. Vorteilhafterweise werden zur vollen Ausnutzung des gesamten, in den Verbindungsleitungen fließenden Stromes Vollweggleichrichter, z. B. in Graetz-Schaltung, verwendet. Die vom elektrischen Differential gelieferte Spannung wird zur Verstellung des Empfängers (Ruder), z. B. in bekannter Weise unter Zwischenschaltung eines Leonardsatzes, einem Verstellmotor zugeführt.

Gegenüber den vorgenannten bekannten Anordnungen läßt sich eine Vereinfachung der Schaltung bei gleichzeitiger Verbesserung des Wirkungsgrades und feinstufigerer und zügigerer Steuerungs·- möglichkeit nach der Erfindung dadurch erreichen, daß die Gebersekundärwicklung mit ihrer einen Klemme mit der Mittelanzapfung der zu ihr bei Stellungsübereinstimmung zwischen Geber und Empfänger im Sinne der Erzeugung senkrecht aufeinanderstehenden Spannungen entsprechend räumlich angeordneten Empfängersekundärwicklung verbunden ist und die anderen Klemmen der beiden Sekundärwicklungen über Gleichrichter und diesen gegebenenfalls nachgeschaltete Verstärker mit einem an sich bekannten elektrischen Differential zur Bildung einer Differenzgleichspannung für die Verstellung des zu steuernden Organs verbunden sind. Bei der Schaltung nach der Erfindung können zusätzliche Vergleichstransformatoren, wie sie in Fig. ι mit 8 bezeichnet sind, entfallen, und es bedarf auch nicht der Ausbildung des Empfängers als Doppelsystem, um eine genauere und mit höherem Wirkungsgrad arbeitende Anlage zu schaffen. Es können also beim Gegenstand der Erfindung bei gleicher aufgewendeter Primärenergie mit geringeren Mitteln wesentlich höhere Steuerimpulse an der Empfängerseite hervorgerufen werden, wie dies mit den bekannten Anordnungen dieser Art möglich ist.

Um insbesondere bei größeren Anlagen das nachgeschaltete elektrische Differential voll auszusteuern, werden die an den Sekundärteilen der Geber und Empfänger abgegriffenen Spannungen nach der Gleichrichtung Magnetverstärkern zugeführt. Diese Magnetverstärker können vorteilhaft so ausgebildet werden, daß jede der beiden Spannungen auf den ihr zugehörigen Magnetverstärker im Sinne einer Verstärkung und gleichzeitig auf den anderen Magnetverstärker im Sinne einer Schwächung des dem Differential zuzuführenden Erregerstromes wirkt.

An Stelle einer Gleichstromerregermaschine können auch andere bekannte elektrische Differentiale, die auf Spannungspolung bzw. auf Phasenlage einer Spannung ansprechen, z. B. zwei gegeneinandergeschaltete Entladungsgefäße, herangezogen werden.

Die Einrichtung nach der Erfindung und ihre Wirkungsweise wird an Hand der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert.

Fig. 2 zeigt eine Fernsteuereinrichtung, bei der der Geber 1 und der Empfänger 2 symbolisch als Steuerrad bzw. als Ruder eines Schiffes dargestellt sind. Mit dem Steuerrad 1 ist wieder eine drehbare Einphasenwicklung 12 eines Drehtransformators mechanisch verbunden, dessen zugehörige zweite Wicklung 13 dreiphasig ausgebildet ist und aus einem Drehstromnetz 14 gespeist wird. Auf der Empfängerseite ist eine drehbare Spule 15 mit dem Ruder 2 verbunden. Die zugehörige dreiphasige Wicklung 16 wird aus dem gleichen Drehstromnetz 14 wie die Wicklung 13 gespeist. Die drehbare Wicklung 15 ist mit einer Mittelanzapfung versehen, mit der das eine Ende der Spule 12 des Gebers verbunden ist. Die anderen Wicklungsenden sind mit ihren Klemmen 17, 18 und 19 mit einem elektrischen Differential 100 verbunden. Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ergibt sich wie folgt: Durch die eingespeiste Wicklung 13 wird in der Wicklung 12 des Gebers eine Spannung induziert, die auf der durch die Wicklung 16 in der Wicklung 15 induzierten Spannung dann senkrecht steht, wenn die Sollage des Gebers mit der Istlage des Empfängers übereinstimmt. Bei dieser gegenseitigen Lage von Geber und Empfänger fließen in den Verbindungsleitungen zwischen den Klemmen 17, 18 und 17, 19 Ströme gleicher Größe. Bei Drehung des Gebers 1 wird auch die Wicklung 12 gedreht und damit in ihr eine Spannung induziert, die auf der in der Wicklung 15 induzierten Spannung nicht mehr senkrecht steht, wodurch die zwischen den Klemmen 17, 18 und 17, 19 fließenden Ströme eine den Abweichungen entsprechende ungleiche Größe annehmen. Die zwischen den Klemmen 17, 18 und 17, 19 fließenden Ströme werden dem besagten elektrischen Differential 100 zugeführt, das eine entsprechende Nachsteuerung des Empfängers veranlaßt.

Fig. 3 zeigt eine Fernsteuereinrichtung gemäß Fig. 2 mit nachgeschaltetem elektrischem Differential, das die Nachsteuerung des Empfängers (Ruders) bewirkt. Die Bezeichnungen der Fernsteuereinrichtung stimmen mit denen der Fig. 2 überein. In die Verbindungsleitung der Klemmen 17, 18 ist ein Gleichrichter 20 und in die Verbindung der Klemmen 17, 19 ein Gleichrichter 21 in

Graetzscher Schaltung eingeschaltet. An den Gleichstromklemmen der beiden Gleichrichter ist je eine der gegeneinandergeschalteten Erregerwicklungen 22 und 23 der Gleichstromerregermaschine 24 angeschlossen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Stromdurchgangsrichtung an. Stimmen die SoIl- und Istlage von Geber und Empfänger überein, so ist die Größe der Ströme in den beiden Wicklungen 22 und 23 gleich, die Gesamterregung der Maschine 24 ist dann Null; sie erzeugt also keine Spannung. Bei Abweichung des Empfängers von der eingestellten Lage des Gebers wird die Maschine 24 entsprechend erregt und erzeugt eine Spannung bestimmter Größe und Richtung, die nun ihrerseits

_Xg eine Ruderverstellmaschine, eventuell unter Zwischenschaltung eines Leonardumformersatzes, zu einer Nachstellung des Ruders veranlaßt.

Fig. 4 zeigt eine Fernsteuereinrichtung mit angeschlossenem elektrischem Differential, bei der in Weiterbildung der Erfindung zur Verstärkung der in den Gleichrichtern 20, 21 abgenommenen Spannung Magnetverstärker vorgesehen sind. Eine derartige Einrichtung ermöglicht eine wesentliche Erhöhung der Steuerempfindlichkeit und damit ein

₂g Ansprechen der Rudermaschine auch bei kleinsten Ausschlägen des Steuerrades. Die am Gleichrichter 20 abgenommene Spannung wird der Sammelleitung 26 und die am Gleichrichter 21 abgenommene Spannung der Sammelleitung 27 zugeführt.

An die Sammelleitungen 26 und 27 sind Steuerwicklungen zweier Magnetverstärker 28 und 29 angeschlossen. Die Steuerwicklungen 30 und 31 der Magnetverstärker sind so geschaltet, daß sie den Stromdurchgang durch die Hauptstromwicklungen 34 und 35 verstärken, während die Wicklungen 32 und 33 den Hauptstromdurchgang schwächen. Die Magnetverstärker 28 und 29 werden einphasig aus dem Drehstromnetz 14 gespeist. Um den Erregerwicklungen 22 und 23 der Gleichstromerregermaschine 24 Gleichströme zuzuführen, werden die Magnetverstärker über Vollweggleichrichter 36 betrieben. Ergibt sich bei einem Steuervorgang eine ungleiche Spannung an den Sammelleitungen 26 und 2¹J, z. B. eine höhere Spannung an der Sammelleitung 26 und eine entsprechend geringere Spannung an der Sammelleitung 2^], so wird die höhere an der Steuerwicklung 30 liegende Spannung den Stromfluß durch den Magnetverstärker 28 verstärken und die geringere an der Wicklung 31 liegende Spannung den Stromfluß durch den Magnetverstärker 29 schwächen, so daß die durch die Erregerwicklungen 22 und 23 fließenden Ströme eine wesentlich größere Differenz aufweisen und damit eine stark erhöhte Steuerwirkung in der Gleichstromerregermaschine verursachen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Durchgangsrichtung der Ströme an.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Fernsteuereinrichtung, insbesondere für Ruderanlagen, mit einem Geber und einem Empfänger, bei der als Geber und als Empfänger Drehtransformatoren mit Drehstromwicklungen als Primärteil und Einphasenwicklungen als Sekundärteil dienen, die gegeneinander verdrehbar sind und deren Relativlage zueinander auf der Geberseite durch das steuernde Organ (Handrad) und auf der Empfängerseite durch das gesteuerte Organ (Ruder) veränderbar ist, wobei die beiden Drehstromwicklungen an ein gemeinsames Drehstromnetz angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebersekundärwicklung (12) mit ihrer einen Klemme mit der Mittelanzapfung der zu ihr bei Stellungsübereinstimmung zwischen Geber und Empfänger im Sinne der Erzeugung senkrecht aufeinanderstellenden Spannungen entsprechend räumlich angeordneten Empfängersekundärwicklung (15) verbunden ist und die anderen Klemmen (17, 18, 19) der beiden Sekundärwicklungen (12, 15) über Gleichrichter (20, 21) und diesen gegebenenfalls nachgeschaltete Verstärker (28, 29) mit einem an sich bekannten elektrischen Differential (22, 23, 24) zur BiI-dung einer Differenzgleichspannung für die Verstellung des zu steuernden Organs verbunden sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit Magnetverstärkern, gekennzeichnet durch eine solche Schaltung der beiden Magnetverstärker (28, 29), daß jede der beiden Spannungen auf den ihr zugehörigen Magnetverstärker im Sinne einer Verstärkung und gleichzeitig auf den anderen Magnetverstärker im Sinne einer Schwächung des dem Differential zuzuführenden Erregerstromes wirkt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Gleichstrommaschine gelieferte Spannung in an sich bekannter Weise der Erregung eines Leonardantriebs des zu steuernden Organs (Ruders) dient.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 366548, 383916, 337. 758 144. 758664;

   britische Patentschrift Nr. 417 995.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 568/280 10.55 (409 731/2 11. 64)