DE41234C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neues Verfahren und einen Apparat zum Anzeigen oder Reguliren der Spannung von elektrischen Stromkreisen und besonders von denjenigen in einem elektrischen Verteilungssystem; sie gestattet die Anwendung von bedeutend einfacheren Instrumenten, als bisher zu diesem Zweck benutzt werden, welche Instrumente auch nicht dem Uebelstande unterworfen sind, die Justirung zu verlieren.

Bei der Anlage von Vertheilungs-Systemen wird es für wichtig erachtet, an verschiedenen Punkten des Systems die gleiche Spannung zu unterhalten; diese Punkte sind die Enden der Zuführungsstromkreise, wo sie sich an die Hauptvertheilungsleitungen anschliefsen.

Um dieselbe Spannung an diesen Punkten zu erhalten, sind von ihnen sogenannte Spannungsdrähte nach der Station zurückgeführt und mit Stromanzeigern verbunden, welche die Spannung anzeigen und es ermöglichen, dafs die Zuführungen richtig justirt sind, um die Spannung an ihren äufseren Enden zu berichtigen. Die vormals angewendeten Stromanzeiger sind unabhängige Instrumente, d. h. jedes derselben ist mit den beiden Drähten, deren Potentialdifferenz constant gehalten werden mufs, direct verbunden, und die elektromotorische Kraft der Leitungsdrähte wirkt direct auf den Stromanzeiger, welcher die Spannung an diesem Punkt direct anzeigt, so dafs an jedem von diesen Punkten ein unabhängiges Mafs der Spannung erhalten wird und jeder der Stromanzeiger, welcher diese Spannung mifst, in genauer, von allen anderen Stromanzeigern unabhängiger Justirung gehalten werden mufs. Nach einiger Zeit kommen diese Stromanzeiger aufser Ordnung und verursachen eine unrichtige Spannung an einer oder mehreren Zuführungsleitungen. .

In dem System, welches den Gegenstand der vorliegenden Erfindung ausmacht, werden unabhängige Stromanzeiger nur an einem einzigen Punkt im System benutzt, und die Spannung an allen anderen Punkten wird durch Vergleichung auf elektrischem Wege mit der Spannung an diesem Punkt gemessen, d. h. es werden elektrische Kräfte, welche von zwei Punkten abstammen, veranlafst, auf ein Instrument, dessen Bewegung die Resultante' von solchen Kräften ist, eine ansammelnde oder unendlich kleine Wirkung auszuüben.

Das gleiche Princip kann ebensowohl für selbstthatiges Reguliren, als auch zum Anzeigen angewendet werden, was nachstehend erklärt werden soll.

In den beiliegenden Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Zeichnung zur Veranschaulichung des Princips der Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht, welche die Anwendung der Erfindung zum Anzeigen auf ein zweidrähtiges vielfaches Bogensystem für Elektricitäts-Vertheilung zeigt,

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht, welche zeigt,-wie die Erfindung zum Anzeigen auf ein dreidrähtiges oder Compensations - System angewendet wird.

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht, welche die Anordnung der Stromanzeiger für ein Stations-System zeigt,

Fig. 5 eine Ansicht, theilweise in . schematischer Darstellung,- einer modificirten Form eines Vergleichungsstromanzeigers,

Fig. 6 eine Ansicht, theilweise in schematischer Darstellung, welche die Anwendung der Erfindung zum selbsttätigen Reguliren zeigt.

Zur Erklärung des Princips der Erfindung möge die einfache Zeichnung Fig. ι dienen.

Angenommen, es sei wünschenswerth, die gleiche constante Spannung in den Stromkreisen i, 2 und 3, 4 aufrecht zu halten, und dafs i, 2 mit einem unabhängigen Stromanzeiger, von irgend einer bekannten Form, welcher die Potentialdifferenz zwischen 1 und 2 anzeigt, versehen wäre. Um nun zu zeigen, ob die Spannung bei 3, 4 dieselbe ist wie" bei i, 2 oder nicht, erzeugt der Erfinder eine elektrische Vergleichung der Spannungen der beiden Stromkreise durch Vereinigung der positiven Leiter 1 und 3 mit den beiden Stromkreisen mittelst eines Brückendrahtes 5 und durch Verbindung der negativen Leiter 2 und 4 mittelst eines ähnlichen Brückendrahtes 6.

In diesen beiden Brückendrähten ist ein Vergleichungsinstrument A eingeschaltet. Dieses ist ein differential gewickeltes Instrument, so dafs gleiche Ströme, welche in derselben Richtung über die Brückendrähte fliefsen, sich einander ausgleichen, und Ströme, die in entgegengesetzter Richtung über die Brückendrähte fliefsen, gemeinschaftlich wirken werden, um eine Bewegung des Instrumentes hervorzurufen.

Dieses Instrument A kann ein Differentialgalvanometer mit hohem Widerstand sein, mit einer Spule in dem Brückendraht 5 und der anderen in dem Brückendraht 6.

In allen Figuren, mit Ausnahme der Fig. 5, ist dieses Instrument als ein Differentialgalvanometer gezeichnet.

Angenommen, es seien die Potentiale bei 1,2 durch 200 am positiven Leiter 1 und durch 100 an dem negativen Leiter 2 repräsentirt, und es wäre die Potentialdifferenz 100 die Spannung, welche man in beiden Stromkreisen constant aufrecht zu halten wünscht. Wenn nun die Potentiale bei 3,4 dieselben sind, so fliefst kein Strom durch das Galvanometer und die Nadel bleibt auf Null stehen. Wenn man aber bei 3, 4 Potentiale hat, welche durch 202 und 102 repräsentirt sind, dann wird in jedem Brückendraht und ■ jeder Galvanometerspule durch die Potentialdifferenz 2 ein Strom hervorgerufen.

Wie in jedem Brückendraht, fliefst dieser Strom vom Stromkreise 3,4 nach 1,2, die Ströme gleichen sich aus und es entsteht keine Ablenkung. Dies ist eine fehlerfreie Anzeigung, weil die Potentialdifferenz bei 3,4 nur 100 beträgt.

Wenn es aber bei 3, 4 Potentiale giebt, die durch 20.2 und 104 repräsentirt sind, werden die Ströme in den Galvanometerspulen in der gleichen Richtung gehen, wie früher, jedoch, indem einer der Ströme durch zwei und der andere durch vier Einheiten verursacht ist, wird eine Ablenkung durch den stärkeren Strom hervorgerufen, wie es sein sollte, weil die Potentialdifferenz 98 und nicht 100 ist.

Wenn man dagegen bei 3, 4 202 und 98 hat, wird eine Galvanometerspule einen Strom vom Stromkreise 3, 4 nach dem Stromkreise 1, 2 und auch einen Strom von 1, 2 nach 3,4 befördern, und diese Ströme werden zusammen auf die Nadel einwirken und eine Ablenkung hervorrufen, wie sie gezeigt würde, wenn die Potentialdifferenz 104 wäre.

Der Stromkreis 1, 2 wird durch Vergleich seines unabhängigen Stromanzeigers regulirt, während Stromkreis 3,4 und alle anderen Stromkreise, die in gleicher Weise mit 1,2 verbunden sind, durch Vergleich ihrer betreffenden Instrumente A regulirt werden; diese Instrumente können auch benutzt werden, die Regulirung selbstthätig auszuführen, wie nunmehr aus einander gesetzt werden soll.

In Fig. 2 ist die Anwendung der Erfindung zum Anzeigen auf ein Zweidraht-Vertheilungs-System veranschaulicht.

Die Hauptleitungen sind mit 7, 8 bezeichnet

Von den Hauptleitungen sind an den Punkten B C und D Zuführungen 9, 10 abgezweigt, welche den Strom von der Centralstation nach den Hauptleitungen liefern, und correspondirend mit den Zuführungen laufen Spannungsdrähte 11,12 von Punkten B C und D an den Hauptleitungen nach den Stationen zurück.

Die Zuführungen müssen einen justirbaren Widerstand R für die Regulirung haben.

Mittelst der Hand justirbare Widerstände für diesen Zweck sind in Fig. 4 und ein selbstthätig justirbarer Widerstand ist in Fig. 6 veranschaulicht.

An die Spannungsdrähte von B ist der unabhängige Stromanzeiger E angeschlossen. Dies kann ein Lampenstromanzeiger nach dem Wheatstone'.schen Princip oder irgend ein anderer passender Stromanzeiger sein.

Brückendrähte 5, 6 verbinden einen besonderen Satz von Spannungsdrähten 17, 18 von B mit jenen von C und D, und in diese Brückendrähte sind die Differentialgalvanometer A eingeschaltet. Auf diese Weise werden Angaben erhalten zum Reguliren der drei Zuführungen, damit ^dieselben die gewünschte Spannung an den Punkten B C und D behalten.

Für ein .Dreidraht-System, Fig. 3, ist die Spannung bei B zwischen positiv und neutral und zwischen neutral und negativ auf zwei

unabhängigen Stromanzeigern E zu sehen, während vier Vergleichungsstromanzeiger ^A anzeigen, ob die Spannung bei C und D dieselbe ist wie bei B oder' nicht. In dieser Figur sind zur Erleichterung der Verständlichkeit die Brückendrähte für die Vergleichungsstromanzeiger veranschaulicht, als wenn sie mit denselben Spannungsdrähten vom Punkte B verbunden wären, als wie die unabhängigen Stromanzeiger.

Die Vergleichungsstromanzeiger haben einen besonderen Vorzug in Verbindung mit einem Dreidraht-System zur Vertheilung, weil sie dasselbe befähigen, zu bestimmen, welcher Strom über den neutralen Draht irgend einer Zuführung fliefst, und zwar geschieht diese Bestimmung durch directe Vergleichung der Potentiale in den neutralen Drähten von zwei oder mehreren Zuführungen. Dies erfolgt durch einfaches Unterbrechen der Brückendrähte, sowohl derjenigen, welche positive Leiter verbinden, als auch derjenigen, welche negative Leiter verbinden, indem man die Brückendrähte zwischen neutralen Leitern allein in Verbindung mit den Instrumenten läfst. Die Vergleichungsstromanzeiger wirken dann als einfache Galvanometer und zeigen die Potentialdifferenz zwischen den neutralen Leitern; weil der Stromflufs in neutralen Leitern ein unausgeglichenes System anzeigt, befähigen die Vergleichungsstromanzeiger, den Fehler zu bestimmen und abzustellen.

Ein Vertheilungs-System kann durch einen Localstationsstromkreis mit einer, Normalspannung versehen werden, die nach den Dynamomaschinen der Station oder den sämmtlichen Drähten 13, 14, in die sie führen, geleitet wird, und wodurch sich dann die Spannung an den Enden der Zuführungen mit dieser normalen Spannung vergleichen läfst. Dies ist in Fig. 4 in der Anwendung auf ein Zweidraht-System veranschaulicht.

Die Anwendung auf ein Dreidraht - System verlangt die doppelte Anzahl von Instrumenten, als wie dies aus Fig. 3 hervorgeht, nämlich die gleiche Anzahl für jede Seite oder Abtheilung des Stromkreises.

Unter Beziehung auf Fig. 4: Eine elektrische .Glühlichtlampe A', die einen bestimmten Widerstand bildet, ist mit sämmtlichen Drähten 13, 14 der Station verbunden und besitzt einen justirbaren Widerstand JR' im Zusammenhang damit. Ein unabhängiger Stromanzeiger E ist in vielfachem Bogen mit der Lampe A' verbunden, und durch Justirung von R' in Bezug auf E kann die Lampe auf der Normallichtstärke, welche für das System verlangt wird, gehalten werden, und derselbe Unterschied der elektromotorischen Kraft, wie er ,für die äufseren Enden der Zuführungen gewünscht wird, ist durch die Lampenklemmschrauben hervorgerufen.

Die Brückendrähte mit ihren Vergleichungsstromanzeigern sind zwischen den Zuführungsspannungsdrähten und den Drähten 15, 16, Vielehe von den Klemmschrauben dieser Lampe A' herkommen, eingeschaltet.

Wie man sieht, vermindert 'die vorliegende Erfindung in einem vielfachen Bogensystem die Anzahl unabhängiger Stromanzeiger auf einen und auf zwei in einem Dreidraht-System, wobei die Spannung an allen anderen Punkten auf Differentialgalvanometern, welche für diesen Zweck eingerichtet sind und die hier Vergleichungsstromanzeiger genannt werden sollen, angezeigt wird.

Centralstationen, wie solche gegenwärtig nach dem Edison'sehen System errichtet werden, gebrauchen acht bis zwölf Stromanzeiger. Jeder derselben ist ein unabhängiger Stromanzeiger und mufs unabhängig von den anderen in Justirung gehalten werden. Dies verlangt sehr viel Aufmerksamkeit und Zeit, und wenn die Instrumente nicht in Justirung gehalten werden, machen sie schlechte Angaben. Die Vergleichungsstromanzeiger verlangen indessen keine Justirung, wenn sie einmal aufgestellt sind, und da es nur nöthig ist, einen oder zwei unabhängige Stromanzeiger in Justirung zu halten, so kann demselben oder denselben gröfsere Aufmerksamkeit geschenkt werden, wodurch eine bessere Regulirung möglich ist.

Die Vergleichungsstromanzeiger lassen sich auch billiger herstellen als unabhängige Stromanzeiger, und wo von letzteren zehn oder zwölf Stück nöthig wären, lassen sich durch Anwendung der ersteren grofse Kosten ersparen. ■ .· ·

Anstatt eines Differentialgalvanometers kann ein differential gewickeltes, polarisirtes Relais benutzt werden, welches einen oder zwei Stromkreise schliefsen, und eine oder zwei Lampen, die mit diesem Stromkreise verbunden sind, zum Leuchten bringen wird, wenn die Spannung verschieden ist von derjenigen des unabhängigen' Stromanzeigers. Auf diese Weise läfst sich durch die Beobachtung, welche Lampe leuchtet, feststellen, ob irgend eine Zuführung gröfsere oder geringere Spannung als die normale besitzt.

In diesen Galvanometern oder Relais mufs der Widerstand jeder Spule selbstverständlich im Vergleich zu dem Widerstand der Spannungsdrähte grofs genug sein, um die Differenz der Potentiale dem Instrumente ohne merklichen Verlust in den Spannungsdrähten zuzuführen.

Das Differentialgalvanometer oder polarisirte Relais läfst sich derart anordnen, dafs es einen oder zwei Stromkreise schliefst, wenn es aus sei.n.er ,Normalstellung gebracht wird und so

Claims (1)

1. irgend einen passenden Zwischenmechanismus G (s. Fig. 6) beeinflufst und denselben veranlafst, in der einen oder anderen Richtung zu wirken, wodurch ein justirbarer Widerstand R in einen Stromkreis ein- oder ausgeschaltet und auf diese Weise der Widerstand einer Zuführung und die Spannung an ihrem äufseren Ende automatisch regulirt wird.

   Fig. 6 zeigt den Arm des Differentialgalvanometers constant mit einem Quecksilbergefäfs c verbunden und zwischen zwei anderen Quecksilbergefäfsen de stehend, durch welche so hergestellte Verbindungen zwei Stromkreise zu dem den eingeschalteten Widerstand justirenden Mechanismus G, der ein wohlbekannter Apparat ist, beeinflufst werden.

   Patenτ-Anspruch:
   . In einem Elektricitäts -Verth'eilungs - System die Verbindung von zwei oder mehreren Zuführungsstromkreisen, einem Normalstromkreise, der einer der Zuführungsstromkreise oder ein specieller Stromkreis sein kann, einem absoluten Stromanzeiger in dem Normalstromkreise, Brückendrähten, welche die Zuleitungen des Normalstromkreises mit ähnlichen Zuleitungen jedes der Zuführungsstromkreise (oder jedes der übrigen Zuführungsstromkreise, wenn der Normalstromkreis einer derselben ist) verbinden, mit differential gewickelten, stromangebenden oder regulirenden, in jedem Paare der Brückendrähte eingeschlossenen Instrumenten, wodurch das Anzeigen oder Reguliren der Spannung in den Stromkreisen durch die Bewegung der Instrumente, die zu einer elektrischen Vergleichung zwischen der Spannung des unabhängigen Stromes und jedem der anderen Stromkreise gehören, erfolgt.