DE582813C

DE582813C - Method for displaying, measuring or making the change over time of an electrical variable or any variable convertible into an electrical variable effective

Info

Publication number: DE582813C
Application number: DE1930582813D
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Kroenert
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1930-07-24
Filing date: 1930-07-24
Publication date: 1933-08-23

Description

Verfahren zum Anzeigen, Messen oder Wirksammachen des zeitlichen Verlaufes der zeitlichen Änderung einer elektrischen oder einer beliebigen in eine elektrische umwandelbaren Größe In vielen -Fällen ist es wünschenswert, den zeitlichen Verlauf einer elektrischen Größe verfolgen zu können, z. B. dort, wo von Hand Regelvorgänge eingeleitet werden, die der Intensität der Wertänderung, z. B. dem Differentialquotienten des Wertes nach der Zeit entsprechend, bemessen sein müssen. Aufgabe der Erfindung war es, ein Verfahren zu schaffen, mit dessen Hilfe der zeitliche Verlauf der Änderung einer elektrischen Größe, z. B. ihr Differentialquotient nach der Zeit bzw. ihr Differenzenquotient über kleine Zeitabschnitte, angezeigt oder unmittelbar wirksam gemacht werden kann.Procedure for displaying, measuring or making the course over time effective the change in time from an electrical one or from any to an electrical one convertible size In many cases it is desirable to change the course over time to be able to track an electrical quantity, e.g. B. where manual control processes are initiated, which the intensity of the change in value, z. B. the differential quotient the value according to the time must be measured. Object of the invention was to create a procedure with the help of which the temporal course of the change an electrical quantity, e.g. B. their differential quotient according to time or you Difference quotient over small periods of time, displayed or effective immediately can be made.

Zu diesem Zweck wird gemäß der Erfindung zum Anzeigen, Messen oder Wirksammachen des zeitlichen Verlaufes der Änderung einer elektrischen Größe eine Folge von Momentanwerten der Größe, paarweise zusammerigefaßt, auf eine Vorrichtung zur Einwirkung gebracht, von der die Differenz oder das Verhältnis der jeweils zu einem Paar zusammengefaßten Werte oder das Verhältnis der Differenz zu einem der Werte des Wertepaares zur Anzeige oder Wirkung gebracht wird.For this purpose, according to the invention for displaying, measuring or Making the change in an electrical quantity over time effective Sequence of instantaneous values of the size, combined in pairs, on one device brought into effect, of which the difference or the ratio of each to a pair of summarized values or the ratio of the difference to one of the Values of the value pair are displayed or have an effect.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In der Abb. i sind mit i und 2 die beiden Leitungen eines Gleichstromnetzes bezeichnet, dessen Spannungsverlauf überwacht werden soll. 3 ist ein Gleichstrommotor, der eine Schalt-Walze 4 antreibt. Über die Schaltwalze 4 werden zwei gleich große Kondensatoren 5 und 6 abwechselnd an das Netz und an ein Differenzmeßgerät geschaltet. Zu diesem Zweck ist die eine Belegung je eines der Kondensatoren 5 und 6 mit der Netzleitung 2 ständig verbunden, während die anderen Belegungen über Bürsten 7 und 8 mit Schleifringen 9 und io der Schaltwalze in Verbindung stehen. Die Schleifringe 9 und i o haben Ansätze ri und 12, die bei der Drehung der Schaltwalze die mit der Leitung i in Verbindung stehenden Bürsten 13 und 14 und weitere Bürsten 15 und 16 überfahren. An die Bürsten 15 und 16 sind die beiden Spulen eines Differenzmeßgerätes 17 angeschlossen. Bei der Drehung der Schaltwalze in Pfeilrichtung wird zunächst der Kondensator 5 über die Bürste 13 und das Segment ii aufgeladen. Kurz danach wird über die Bürste 14 und das Segment i2 der Kondensator 6 aufgeladen. Bei der weiteren Drehung werden die Kondensatoren über die Bürsten 7 und 15 bzw. 8 und 16 auf die beiden Spulen des Differenzmeßgerätes 17 geschaltet, so daß sie sich über diese Spulen entladen und das bewegliche Glied des Instrumentes eine der Differenz der beiden Kondensatorladungen entsprechende Stellung einnimmt. Da die Kondensatorladungen aber der Ladespannung entsprechen, so kann das Differenzmeßgerät 17 unmittelbar nach Werten des Differentialquotienten der Spannung nach der Zeit geeicht sein, vorausgesetzt, daß der Motor 3 mit konstanter Geschwindigkeit läuft. Es ist zweckmäßig, die Stellung der Bürsten 15 und 16 am Umfang der Schaltwalze so zu wählen, daß die Kondensatoren 5 und 6 gleichzeitig über das Meßgerät entladen werden.Some exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. In Fig. I, i and 2 denote the two lines of a direct current network, whose voltage curve is to be monitored. 3 is a DC motor which is a Shift roller 4 drives. About the shift drum 4 are two capacitors of the same size 5 and 6 are alternately connected to the mains and to a differential measuring device. To this The purpose is to assign one of the capacitors 5 and 6 to the power line 2 permanently connected, while the other assignments have brushes 7 and 8 with slip rings 9 and io of the shift drum are connected. The slip rings 9 and i o have Approaches ri and 12, which with the rotation of the shift drum with the line i in Connected brushes 13 and 14 and other brushes 15 and 16 run over. The two coils of a differential measuring device 17 are connected to the brushes 15 and 16. When the shift drum is rotated in the direction of the arrow, the capacitor 5 charged via the brush 13 and the segment ii. Shortly thereafter, the brush is over 14 and the segment i2 of the capacitor 6 is charged. In the further rotation will be the capacitors via the brushes 7 and 15 or 8 and 16 on the two coils of Differential measuring device 17 switched so that they are discharged through these coils and the movable member of the instrument is one of the difference between the two capacitor charges occupies a corresponding position. Since the capacitor charges but the charge voltage correspond, then the difference measuring device 17 can immediately after values of the differential quotient the voltage must be calibrated according to the time, provided that the motor 3 with constant Speed is running. It is useful to adjust the position of the brushes 15 and 16 on To choose the scope of the shift drum that the capacitors 5 and 6 at the same time be discharged via the measuring device.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in der Abb.2 dargestellt, und zwar ist an diesem Ausführungsbeispiel die Überwachung der Änderung eines Wechselstromes gezeigt. Mit 18 und i9 sind z. B. die beiden Leitungen eines Einphasennetzes bezeichnet. 2o ist ein Stromwandler, 4 ist wieder die Schaltwalze mit den Schleifringen g und io, den Segmenten i i und 12 und den Bürsten 7, 8 und 13 bis 16. 5 und 6 sind wieder die Kondensatoren und 17 ist ein Differenzmeßgerät. Die Schaltwalze wird von einem zweckmäßig vierpoligen Synchronmotor 2i angetrieben. Wenn die Schaltwalze mit dem vierpoligen Motor unmittelbar gekuppelt ist, macht sie eine Umdrehung innerhalb von zwei Perioden. Die Segmente i i und 12 werden nun zweckmäßig um i8o° gegeneinander versetzt. Dadurch wird erreicht, daß die beiden Kondensatoren 5 und 6 von gleichgerichteten Halbwellen aufgeladen und außerdem beide Aufladungen an der gleichen Stelle der Halbwellen beendet werden. Zweckmäßig wählt man für diesen Punkt den Scheitelwert. Dazu kann man entweder die Bürsten verstellbar machen oder z. B. auch den Synchronmotor 2i über einen Phasenschieber erregen. Die Wirkungsweise ist wieder die gleiche wie die der in der Abb. i beschriebenen Vorrichtung. Es werden jeweils gleichmäßige Teile von aufeinanderfolgenden gleichsinnig gerichteten Halbwellen zur Aufladung der Kondensatoren 5 und 6 benutzt und ihrem Wert nach in dem Differenzmeßgerät verglichen.A second embodiment is shown in Fig.2, and it is true that in this exemplary embodiment the change in an alternating current is monitored shown. With 18 and i9 z. B. denotes the two lines of a single-phase network. 2o is a current transformer, 4 is again the switching drum with slip rings g and io, segments i i and 12 and brushes 7, 8 and 13 through 16. 5 and 6 are again the capacitors and 17 is a differential meter. The shift drum is operated by a expediently four-pole synchronous motor 2i driven. If the shift drum with the four-pole motor is directly coupled, it makes one turn within of two periods. The segments i i and 12 are now expediently offset by 180 ° from one another offset. This ensures that the two capacitors 5 and 6 of rectified Half-waves are charged and, moreover, both charges are in the same place Half waves are ended. It is advisable to choose the peak value for this point. You can either make the brushes adjustable or z. B. also the synchronous motor Excite 2i via a phase shifter. The mode of action is again the same as that of the device described in Fig. i. There will be even Parts of successive half-waves in the same direction for charging the capacitors 5 and 6 are used and their value compared in the difference measuring device.

Man kann die Anordnung wesentlich vereinfachen, indem man gemäß Abb. 2a aus der Sekundärwicklung des Wandlers zunächst über einen Gleichrichter einen hinreichend großen Kondensator auflädt. Die Klemmspannung dieses Kondensators entspricht der Spitzenspannung der Sekundärwicklung des Wandlers. Sie folgt allen Änderungen dieser Spitzenspannung, wenn dafür Sorge getragen wird, daß der Kondensator sich allmählich entladen kann, wozu besondere Mittel im allgemeinen nicht vorgesehen zu sein brauchen, weil durch die Aufladung der Kondensatoren 5 und 6 ständig Energie aus dem Kondensator abgeführt wird. Da nun die sekundäre Klemmenspannung des Wandlers in einem bestimmten Verhältnis zur primären Stromstärke steht, bildet der über denGleichrichter aufgeladene Kondensator eine Gleichspann ungsquelle, deren Spannung in Übereinstimmung mit den Änderungen des Wechselstromes schwankt. Infolgedessen braucht man sich die in Abb.2a dargestellte Schaltung lediglich in die Abb. 2 so eingefügt zu denken, daß'die Kondensatoren 5 und 6 nicht mehr unmittelbar aus der Sekundärwicklung des Wandlers, sondern aus dem über den Gleichrichter gespeisten Kondensator geladen werden. Bei dieser Anordnung spielt dann die Phasenlage der von dem Motor 2i angetriebenen Schaltwalze 4 gegenüber der Phasenlage des Wechselstromnetzes keine Rolle mehr. Es ist auch nicht mehr erforderlich, daß die Kontakte der Schaltwalze 4 mit besonderer Genauigkeit ausgeführt sind.The arrangement can be simplified considerably by following Fig. 2a from the secondary winding of the converter first via a rectifier charges a sufficiently large capacitor. The clamping voltage of this capacitor corresponds to the peak voltage of the secondary winding of the converter. She follows all changes this peak voltage if care is taken to keep the capacitor off can gradually discharge, for which special means are generally not provided need to be, because by the charging of the capacitors 5 and 6 constantly energy is discharged from the condenser. Since now the secondary terminal voltage of the converter is in a certain ratio to the primary current strength, is formed by the rectifier charged capacitor a DC voltage source, the voltage of which is in accordance fluctuates with the changes in the alternating current. As a result, you need that To think of the circuit shown in Fig. 2a as inserted into Fig. 2, dass'die capacitors 5 and 6 no longer directly from the secondary winding of the Converter, but rather from the capacitor fed via the rectifier will. In this arrangement, the phase position of that driven by the motor 2i then plays Shift drum 4 no longer plays a role in relation to the phase position of the alternating current network. It is also no longer necessary that the contacts of the shift drum 4 with special Accuracy are executed.

In der Abb. 3 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Verhältnis zweier aufeinanderfolgender Momentanwerte eines Gleichstromes angezeigt wird. i und 2 sind wieder die beiden Leitungen eines Gleichstromnetzes. In der Leitung :2 ist ein Widerstand 3o angeordnet, zu dem mit Hilfe der Schaltwalze 4 die beiden Primärwicklungen zweier gleich großer Transformatoren 23 und 24 parallel geschaltet werden. Die Sekundärspulen der Transformatoren sind über Gleichrichter 25 und 26 auf zwei Kondensatoren 5 und 6 geschaltet. Durch die Gleichrichter wird erreicht, daß z. B. nur die durch den Einschaltstromstoß der Primärwicklung erzeugte Sekundärspannung den Kondensator 5 aufladen kann, während der durch das Abschalten der Primärwicklung erzeugte entgegengesetzt gerichtete Spannungsstoß unwirksam gemacht ist, und daß außerdem die Ladung des Kondensators 5 sich nicht über die Sekundärwicklung ausgleichen kann. Bei Drehung der Schaltwalze 4 durch den Motor 3 in Richtung des Pfeiles wird zunächst der Transformator 23 mit seiner Primärwicklung parallel zum Widerstand 30 geschaltet. Der Primärstrom des Transformators steigt dabei bis auf einen Endwert an, welcher dem Strom in der Leitung 2 proportional ist. Der zeitliche Verlauf des Stromanstieges ist durch die Dimenisonen der Vorrichtung, die einem konstanten Wert entsprechen und durch die Stromstärke in der Leitung :2 bestimmt. Bei geeigneter Dimensionierung des Transformators ist somit also auch die Sekundärspannung von der Stromstärke in der Leitung :2 abhängig, so daß auch die Kondensatoren 5 und 6 in einem Maße aufgeladen werden, das zu der Stromstärke in der Leitung 2 eindeutig in Beziehung steht. Über die Spulen des Verhältnismeßgerätes 33 fließen somit Elektrizitätsmengen, welche jeweils zwei aufeinanderfolgenden Werten der momentanen Stromstärke in der Leitung 2 entsprechen.In Fig. 3 an embodiment is shown in which the ratio of two successive instantaneous values of a direct current is displayed. i and 2 are again the two lines of a direct current network. In the line: 2 a resistor 3o is arranged, to which the two primary windings of two transformers 23 and 24 of the same size are connected in parallel with the aid of the switching drum 4. The secondary coils of the transformers are connected to two capacitors 5 and 6 via rectifiers 25 and 26. The rectifier ensures that, for. B. only the secondary voltage generated by the inrush current of the primary winding can charge the capacitor 5, while the oppositely directed voltage surge generated by switching off the primary winding is rendered ineffective, and in addition, the charge of the capacitor 5 cannot be balanced across the secondary winding. When the switching drum 4 is rotated by the motor 3 in the direction of the arrow, the transformer 23 with its primary winding is first connected in parallel with the resistor 30. The primary current of the transformer rises to a final value which is proportional to the current in line 2. The time course of the increase in current is determined by the dimensions of the device, which correspond to a constant value, and by the current intensity in the line: 2. With a suitable dimensioning of the transformer, the secondary voltage is therefore also dependent on the current intensity in the line: 2, so that the capacitors 5 and 6 are also charged to an extent that is clearly related to the current intensity in the line 2. Amounts of electricity thus flow through the coils of the ratio measuring device 33, each corresponding to two successive values of the current intensity in the line 2.

Um eine unübersichtliche Leitungsführung zu vermeiden, ist der untere Teil der Schaltwalze q. neben den Kondensatoren noch einmal dargestellt. Auf diesem Teil sind zwei etwas mehr als iSo° umfassende Segmente 31 und 32 angeordnet, mit deren Hilfe die Kondensatoren 5 und 6 vorübergehend auf die beiden Kreuzspulen eines Verhältnismeßgerätes 33 geschaltet werden. Je kürzer der Abstand zwischen den einzelnen auf das Meßinstrument zur Einwirkung gebrachten Momentanwerten ist, um so sicherer ist die Einstellung des Instrumentes 33.In order to avoid a confusing line routing, the lower Part of the shift drum q. shown again next to the capacitors. On this one Part two segments 31 and 32, which encompass a little more than iSo °, are arranged with whose help the capacitors 5 and 6 temporarily on the two cross coils one Ratio measuring device 33 are switched. The shorter the distance between each The instantaneous values brought into action on the measuring instrument are all the more certain is the setting of the instrument 33.

Die Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens ist nicht begrenzt auf die Überwachung elektrischer Größen. Man kann vielmehr auch beliebige andere Meßgrößen, z. B. Temperaturen, damit überwachen, wenn man diese Größe zuvor in geeignete elektrische Größen umgewandelt hat.The use of the method described above is not limited on the monitoring of electrical quantities. Rather, you can also use any other Measured variables, e.g. B. Temperatures, so monitor if you have this size in advance in suitable has converted electrical quantities.

Ebenso sind eine große Reihe von anderen Anordnungen geeignet, das Verfahren gemäß der Erfindung durchzuführen. Als Beispiel einer andersartigen Anordnung wird nachstehend noch die Überwachung des Differentialquotienten einer Spannung nach der Zeit mit Hilfe eines Drehspulmeßgerätes beschrieben.A wide variety of other arrangements are also suitable To carry out the method according to the invention. As an example of a different arrangement The following is the monitoring of the differential quotient of a voltage described after the time with the help of a moving coil measuring device.

In der Abb. q. sind i und 2 wieder die beiden Leitungen eines Gleichstromkreises. q. ist wieder die Schaltwalze mit den Schleifringen 9 und i o, den Segmenten ii und 12 und den Bürsten 13 bis 16 und 7 und B. 3 ist wieder ein Antriebsmotor und 5 und 6 sind wieder gleich große Kondensatoren. An Stelle des Differenzmeßgerätes 17 ist jedoch ein einfaches Drehspulmeßgerät 22 mit in der Mitte der Skala liegendem Nullpunkt getreten. Über dieses Meßinstrument fließt bei der Verbindung der Bürsten 7 und 15 und 8 und 16 ein Ausgleichstrom, der in bezug auf seine Richtung abhängig ist davon, welcher der beidenKondensatoren 5 oder 6 das höhere Ladepotential besitzt, und der in bezug auf seine Stärke von der Differenz der Kondensatorladungen, d. h. also von der Differenz der Netzspannungen in zwei kurz aufeinanderfolgenden Momenten abhängig ist. An dem Ausschlag des Meßgerätes kann also der Differentialquotient seiner Größe und seinem Vorzeichen nach abgelesen werden.In Fig. Q. i and 2 are again the two lines of a direct current circuit. q. is again the shift drum with the slip rings 9 and i o, the segments ii and 12 and the brushes 13 to 16 and 7 and B. 3 is again a drive motor and 5 and 6 are again the same size capacitors. Instead of the differential measuring device However, 17 is a simple moving-coil measuring device 22 with a lying in the middle of the scale Zero stepped. This measuring instrument flows through the connection of the brushes 7 and 15 and 8 and 16 an equalizing current which is dependent on its direction depends on which of the two capacitors 5 or 6 has the higher charging potential, and that in terms of its strength from the difference in capacitor charges, d. H. that is, from the difference between the mains voltages in two moments in quick succession is dependent. The differential quotient its size and sign can be read off.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Methods of displaying, measuring or making effective the temporal course of the temporal change of an electrical or any one into an electrical convertible quantity, characterized in that a sequence of instantaneous values of the size combined in pairs and on one. contraption is brought into effect, of which the difference or the ratio of each values combined into a pair or the ratio of the difference to one the values of the value pair are displayed or have an effect.

2. Arrangement for Implementation of the method according to claim i, characterized by a periodic acting switch, with the help of which two energy stores, z. B. capacitors, in short intervals with a value corresponding to the respective measured variable Amount of energy charged and then discharged against each other via a measuring device.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that an ammeter for measuring serves and the energy storage is switched to this so that the device of a current corresponding to the difference in the stored energies flows through it will. q ..

Arrangement according to Claim 2 for measuring the change in alternating current quantities over time, characterized in that the periods of the switch are synchronous with the period of the current to be monitored.

5. Arrangement according to claim q., Characterized in that that means are provided to the phase of the periodic switch with respect to the Phase of the alternating current quantity.

6. Arrangement according to claim q., Characterized by designing the periodic switch in such a way that values in phase from rectified half-waves can be used to charge the energy storage device.