DE284765C - - Google Patents

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

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. ' - M 284765 ■-KLASSE 21 a. GRUPPE. '- M 284765 ■ CLASS 21 a. GROUP

Wechselströme.Alternating currents.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 13. Februar 1914 ab.Patented in the German Empire on February 13, 1914.

Gegenstand > vorliegender Erfindung ist eine Anordnung, die den Einfluß von Wechselströmen auf benachbart liegende elektrische Leiter (nachstehend einfach »Leitungen« genannt) behebt. Subject> present invention (hereinafter referred to as simply "lines") means that the influence of alternating currents on lying adjacent electrical conductors fixes.

Dieser Einfluß kann in einer Induktionserscheinung, falls die Leitungen voneinander isoliert sind, oder in Vagabundieren des Stromes, falls die Leitungen teilweise gemeinschaftlichThis influence can result in an induction phenomenon if the lines are separated from each other are isolated, or in vagabonding of the current, if the lines are partially common

ίο sind, bestehen.ίο are, insist.

Dieses letztere ist der Fall, auch wenn als Rückleitung des wirkenden Wechselstromes teilweise die Erde benutzt wird und die zu immunisierende Leitung auch.mit der Erde in leitender Verbindung steht.This latter is the case, even if partially as a return line of the acting alternating current the earth is used and the line to be immunized also. with the earth in conducting Connection.

Es ist bekannt, einen Leiter durch Erzeugung einer veränderlichen elektromotorischen Kraft zu schützen, die stets genau oder annähernd entgegengesetzter Richtung und genau oder annähernd gleicher Größe ist als die infolge Induktion durch den Wechselstrom hervorgerufene elektromotorische Kraft, oder die das Fließen des Wechselstromes durch den gemeinschaftlichen Leiter hervorrufende Spannung, oder aber die Resultierende dieser beiden.It is known to create a conductor by generating a variable electromotive force to protect that always exactly or approximately opposite direction and exactly or approximately is the same size as that caused by induction by the alternating current electromotive force, or the flow of alternating current through the common Conductor-producing voltage, or the resultant of these two.

Diese immunisierende elektromotorische Kraft Vird nach der Erfindung mittels Induktion in einer in der zu immunisierenden Leitung eingeschalteten Spule dadurch hergestellt, daß diese Spule in einem Drehfelde gelegen ist und zwecks Erzielung der gewünschten Richtung und Größe der zu erzeugenden elektromotorischen Kraft in bezug auf das Drehfeld bewegt wird.This immunizing electromotive force is used according to the invention by means of induction in a switched on in the line to be immunized coil produced in that this Coil is located in a rotating field and in order to achieve the desired direction and size the electromotive force to be generated is moved with respect to the rotating field.

Eine Ausführungsform der Anordnung ist auf der Zeichnung dargestellt.An embodiment of the arrangement is shown in the drawing.

In dem zu immunisierenden Leiter 1, 1 ist eine Spule 2 eingeschaltet, und mit dieser sind in mechanischer Verbindung zwei andere Spulen 3, 4, was in Wirklichkeit durch das Aufwickeln der drei Spulen auf einem gemeinschaftliehen Eisenkern erreicht werden kann.In the conductor to be immunized 1, 1 is a coil 2 is switched on, and with this two other coils are in mechanical connection 3, 4, what is actually borrowed by winding the three coils on one Iron core can be achieved.

Diese drei Spulen sind in einem Drehfeld angeordnet; die Art und Weise dieser Anordnung braucht keiner besonderen Erläuterung, denn sie kann analog geschehen wie die Anordnung des Läufers im Felde eines Drehstrommotors. Das Drehfeld kann auch dadurch erzeugt werden, daß Magnete innerhalb der Spulen 2, 3 und 4 öder um sie herum durch einen Synchronmotor gedreht werden, oder umgekehrt dadurch, daß die Spulen 2, 3 und 4 von einem Synchronmotor im Felde von stehenden Magneten gedreht werden.These three coils are arranged in a rotating field; the way of this arrangement does not need any special explanation, because it can be done in the same way as the arrangement of the rotor in the field of a three-phase motor. The rotating field can also be generated by that magnets inside the coils 2, 3 and 4 or around them by a synchronous motor be rotated, or vice versa in that the coils 2, 3 and 4 by a synchronous motor be rotated in the field of stationary magnets.

Das Drehfeld wird von Wechselströmen erzeugt, die gleiche Phase und gleiche Periodenzahl mit dem Wechselstrom haben, welcher auf die zu immuniesirende Leitung störend wirkt.The rotating field is generated by alternating currents, the same phase and the same number of periods with the alternating current, which has a disruptive effect on the line to be immunized.

Dieses kann am zweckmäßigsten dadurch erreicht werden, daß die das Drehfeld hervorrufenden Spulen unmittelbar oder mittels eines Transformators von derselben Stromquelle gespeist werden, welche den störenden Wechselstrom liefert.This can be achieved most expediently by the fact that the rotating field causing Coils fed directly or by means of a transformer from the same power source which supplies the interfering alternating current.

Im Stromkreise der Spulen 3 und 4 ist je ein Elektromagnet 6, 5 eingeschaltet. Wenn nun die Phasenverschiebung des in der Spule 3In the circuits of the coils 3 and 4, an electromagnet 6, 5 is switched on. if now the phase shift of the coil 3

hervorgerufenen Stromes gegenüber der in Spule 2 induzierten Spannung gleich cp ist und man die Spule 3 bezüglich der Spule 2 um φ entgegengesetzt der Drehrichtung des Drehfeldes verschoben anordnet, so wird der in der Spule 3 hervorgerufene Strom und das im Magneten 6 dadurch erregte Feld mit der in der Spule 2 erzeugten elektromotorischen Kraft in Phase zusammenfallen.caused current compared to the voltage induced in coil 2 is equal to cp and the coil 3 with respect to the coil 2 by φ opposite to the direction of rotation of the rotating field displaced, the current generated in the coil 3 and that in the magnet 6 thereby excited field in phase with the electromotive force generated in coil 2 coincide.

Sind die Verhältnisse des Stromkreises der Spule 4 gleich denen des Stromkreises der Spule 3, und sind die Spulen 3 und 4 unter 90 ° angeordnet (vorausgesetzt, daß das Drehfeld zweipolig ist), so wird das im Magneten 5 erregte Feld unter 90 ° in Phase bezüglich der elektromotorischen Kraft der Spule 2 verschoben sein.If the relationships of the circuit of coil 4 are the same as those of the circuit of coil 3, and the coils 3 and 4 are arranged at 90 ° (provided that the rotating field is bipolar is), the field excited in the magnet 5 is below 90 ° in phase with respect to the electromotive Force of the coil 2 be shifted.

Sind nun im Felde der Magneten 5 und 6 die Spulen 7 und 8 beweglich angeordnet und- in die Leitung 1 eingeschaltet, so wird unter dem Einfluß des durch sie strömenden Wechselstromes, welcher die gleiche Periodenzahl hat wie der auf die zu immunisierende Leitung wirkende, die Störungen verursachende Wechselstrom, eine Kraft erzeugt, die/ je nach Phase und. Richtung des betreffenden Stromes, die Spulen 7 und 8 in einer oder anderer Richtung in Bewegung setzen wird.Are now in the field of magnets 5 and 6, the coils 7 and 8 movably arranged and in line 1 is switched on, under the influence of the alternating current flowing through it, which has the same number of periods as that acting on the line to be immunized, the alternating current causing the disturbance generates a force that / depending on the phase and. Direction of the relevant current, the coils 7 and 8 in one direction or another will set in motion.

Wenn E₁ (Fig. 2) die in der Spule 2 vomDrehfeld induzierte elektromotorische Kraft ist, und E₂ die mit ihr den Winkel φ_χ einschließende resultierende elektromotorische Kraft des von außen induzierten Wechselstromes, gegen welche die Leitung 1 immunisiert werden soll, so ist E₃ die resultierende elektromotorische Kraft/welche den störenden Strom in Leitung 1 hervorruft, und'welche unterdrückt werden soll, was durch entsprechende Phasenverdrehung von E¹ und entsprechende Vergrößerung oder Verminderung derselben geschieht, indem E₁ gleich E₂ und φ_χ gleich 180 ° gemacht werden.If E ₁ (Fig. 2) is the electromotive force induced in the coil 2 by the rotating field, and E _{2 is} the resulting electromotive force of the externally induced alternating current, which encloses the angle φ _χ and against which the line 1 is to be immunized, then E _{3 is} the resulting electromotive force / which causes the disturbing current in line 1, und'which is to be suppressed, which is done by a corresponding phase shift of E ¹ and corresponding increase or decrease of the same, in that E ₁ equals E ₂ and φ _χ equals 180 ° be made.

Setzt man erst den Fall, daß die Selbstinduktion der Leitung 1 neben ihrem Ohmschen Widerstand vernachlässigbar ist, dann wird der durch E_s hervorgerufene Strom i_x in Phase mit E₃ zusammenfallen. Zerlegt man I₁ in zwei Komponenten, von denen die eine, i_a, mit Ej in Phase zusammenfällt und die andere, i₂, mit E₁ unter rechtem Winkel steht, so wird i₂ in der Spule 7, die im Felde des Magneten 5 angeordnet ist, eine Kraft erzeugen, welche die Spule 7 in Bewegung setzt und die Kontakte 9 schließt bzw. öffnet; hierdurch wird der Motor 10 einmal in einer und einmal in der anderen Richtung in Bewegung gesetzt (auf die Art und Weise des Anlassens und Reversierens des Motors wird später zurückgekommen). Dieser Motor wirkt auf das Gestell der drei Spulen 2, 3 und 4 verdrehend in bezug auf das Drehfeld, so daß, solange die Spule 7 unter dem Einfluß der Stromkomponente i₂ steht, der Motor 10 die Spulen 2, 3 und 4 im Felde derartig verdreht,. daß Winkel Cp₁ vergrößert wird. Hat i_% einen negativen Wert, so wird die Kraft der Spule 7 umgekehrt gerichtet, der Motor 10 wird umgesteuert, und die Spulen 2, 3 und 4 werden im Felde entgegengesetzt wie vorher verdreht, so daß Winkel Cp₁ verkleinert wird. Es ist klar, daß Motor 10 nur dann in Ruhe kommen kann, wenn i₂ gleich Null, d. h. wenn Cp₁ gleich 180 ° wird.If one first assumes the case that the self-induction of the line 1 is negligible in addition to its ohmic resistance, then the current i _x caused by E _{s will} coincide in phase with E ₃ . If I _{1 is} broken down into two components, one of which, i _a , coincides with Ej in phase and the other, i ₂ , is at right angles to E ₁ , then i ₂ in coil 7, which is in the field of the magnet 5 is arranged to generate a force which sets the coil 7 in motion and the contacts 9 closes or opens; this sets the engine 10 in motion once in one direction and once in the other (the manner of starting and reversing the engine will be returned to later). This motor acts on the frame of the three coils 2, 3 and 4 twisting with respect to the rotating field, so that as long as the coil 7 is under the influence of the current component i ₂ , the motor 10, the coils 2, 3 and 4 in the field in such a way twisted,. that angle Cp _{1 is} increased. If i _{% has} a negative value, the force of the coil 7 is reversed, the motor 10 is reversed, and the coils 2, 3 and 4 are rotated in the field in the opposite direction as before, so that angle Cp _{1 is} reduced. It is clear that motor 10 can only come to a standstill when i _{2 is} equal to zero, ie when Cp _{1 is} equal to 180 °.

Stromkomponente i₃ erzeugt in Spule 8 eine Kraft, welche durch Schließen und Öffnen der Kontakte 11 den Motor 12 in der einen oder anderen Richtung in Bewegung setzt. Dieser Motor wirkt ebenfalls auf die Spulen 2, 3 und 4, und zwar derartig, daß er, solange i₃ in bezug auf E₁ entgegengesetzt gerichtet ist, die Spulen 2, 3 und 4 in axialer Richtung mehr in das Drehfeld hineinschiebt, so daß die in Spule 2 erzeugte elektromotorische Kraft E₁ größer wird.Current component i ₃ generates a force in coil 8 which, by closing and opening contacts 11, sets motor 12 in motion in one direction or the other. This motor also acts on the coils 2, 3 and 4 in such a way that, as long as i _{3 is directed} in the opposite direction with respect to E ₁ , it pushes the coils 2, 3 and 4 in the axial direction more into the rotating field, so that the electromotive force E ₁ generated in coil 2 increases.

Ist hingegen i_s gleicher Richtung wie E₁, so läuft der Motor 12 umgekehrt und zieht die Spulen 2, 3 und 14 aus dem Drehfelde heraus, so daß hierdurch die in Spule 2 induzierte elektromotorische Kraft E₁ kleiner wird. Es ist klar, daß dieser Mechanismus nur dann in Ruhe kommen kann, wenn i₃ gleich Null bzw. E₁ und E₂ gleich sind.If, however, i _{s is in the} same direction as E ₁ , then the motor 12 runs in reverse and pulls the coils 2, 3 and 14 out of the rotating field, so that the electromotive force E ₁ induced in coil 2 becomes smaller. It is clear that this mechanism can only come to rest when i _{3 is} equal to zero or E ₁ and E _{2 are} equal.

Die konstruktive Ausführung der Verbindung der Bewegung der Motoren und der Spulen 2, 3 und 4 kann folgendermaßen gedacht werden:The constructive implementation of the connection of the movement of the motors and the coils 2, 3 and 4 can be thought of as follows:

Im Felde eines Drehfeldmotors ist der Läufer drehbar und axial verschiebbar angeordnet. Der Motor 10 wirkt auf den Läufer verdrehend, der Motor 12 dagegen zieht ihn aus dem Felde heraus oder schiebt ihn in dieses zurück.In the field of a rotating field motor, the rotor is rotatably and axially displaceable. Of the Motor 10 has a twisting effect on the rotor, whereas motor 12 pulls it out of the field or push it back into this one.

Sollte die Selbstinduktion der Leitung 1 dem Ohmschen Widerstand gegenüber nicht vernachlässigbar und infolgedessen die Phasenverschiebung zwischen E₃ und V₁ merkbar sein, so kann der Einfluß dieser Phasenverschiebung durch entsprechende Änderung der Winkels φ (gegenseitige Lage der Spulen 2 und 3) ausgeglichen werden.Should the self-induction of the line 1 not be negligible with respect to the ohmic resistance and, as a result, the phase shift between E ₃ and V _{1 should be} noticeable, the influence of this phase shift can be compensated for by changing the angle φ accordingly (mutual position of coils 2 and 3).

Man sieht nun, daß, was immer für eine Phase und was immer für eine Größe die störende elektromotorische Kraft E₂ haben mag, innerhalb der Empfindlichkeitsgrenze des Mechanismus der Spulen 7 und 8 und innerhalb der Leistungsfähigkeit der Spule 2 die in dieser letzteren no induzierte elektromotorische Kraft automatisch stets entgegengesetzt und.gleicher Größe mit E₂ sein wird, so daß durch die beschriebene Anordnung E₃ auf Null bzw. auf einen solchen ; minimalen Wert beschränkt wird, daß die störende Wirkung des von ihr erzeugten Stromes i_x nicht mehr merkbar- wird.It can now be seen that whatever phase and whatever magnitude the disturbing electromotive force E ₂ may have, within the sensitivity limit of the mechanism of the coils 7 and 8 and within the efficiency of the coil 2 the electromotive force induced in the latter is no Force will automatically always be opposite and equal to E ₂ , so that by the described arrangement E ₃ to zero or to such a; minimum value is limited so that the disruptive effect of the current i _x generated by it is no longer noticeable.

Es gehört allerdings nicht zu dem Wesen dieser Erfindung, ist aber eine wichtige Einzelheit der praktischen Ausführung, nämlich die Art und Weise des Anlassens und Umsteuerns der Motoren 10 und 12.It does not belong to the essence of this invention, but it is an important detail of the practical execution, namely the way of starting and reversing the engines 10 and 12.

Die Motoren werden von Wechselstrom gespeist. Mit den Feldspulen 13 und 14 sind die Transformatoren 15 und 16 in Serie, deren sekundäre Spule drei Stromzuführungen besitzt und, je nachdem das eine oder das andere Paar der Kontakte 9 und 11 geschlossen wird, wird die Armatur der Motoren mit der einen oder anderen Hälfte der sekundären Spule der Transformatoren in Reihe geschaltet, und infolgedessen ist die Stromrichtung in den Armaturen in dem einen Falle umgekehrt als im anderen. Diese Anordnung erlaubt, daß die Motoren eine ziemlich große Zugkraft ausüben, und doch kann die zur Einschaltung bzw. Umsteuerung notwendige Spannung und Stromstärke niedrig gehalten werden.The motors are fed by alternating current. With the field coils 13 and 14 are the Transformers 15 and 16 in series, the secondary coil of which has three power leads and, depending on whether one or the other pair of contacts 9 and 11 is closed, is the armature of the motors with one or the other half of the secondary coil of the transformers connected in series, and as a result the direction of current in the fittings is in that one case is reversed than in the other. This arrangement allows the motors to have a pretty exert great pulling force, and yet the necessary for switching on or reversing Voltage and current are kept low.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:Patent-to sayings: i. Anordnung zum Schutz elektrischer Leiter gegen Störungen durch benachbarte Wechselströme, dadurch gekennzeichnet, daß in einem magnetischen Drehfelde, welches durch Wechselströme gleicher Frequenz und Phase wie die der Störungsströme erzeugt wird, eine in den zu schützenden Stromkreis (1) geschaltete Schutzspule (2) liegt, die . mit zwei Spulen (3 und 4) auf einem drehbaren und axial verschiebbaren Kern vereinigt ist, wobei die eine (3) der genannten i. Arrangement to protect electrical conductors against interference from neighboring ones Alternating currents, characterized in that in a magnetic rotating field which generated by alternating currents of the same frequency and phase as the interference currents a protective coil (2) connected to the circuit (1) to be protected, which . is combined with two coils (3 and 4) on a rotatable and axially displaceable core, one (3) of said Spulen unter solchem Winkel gegen die Schutzspule (2) angeordnet ist, daß der Strom in der ersteren (3) mit der elektromotorischen Kraft, welche in der Schutzspule (2) erzeugt wird, in Phase ist, während die andere (4) der genannten Spulen so angeordnet ist, daß der Strom um 90 ° zu dem Strom der ersten Spule (3) in der Phase verschoben ist, und daß die zum Zwecke der Einstellung der die störende Spannung aufhebenden elektromotorischen Gegenkraft vorzunehmende Verstellung des Kernes im Drehfelde durch zwei Relais, die mit den Spulen (2, 3) verbunden sind, gesteuert wird, das eine Relais für die Verdrehung des Kernes im Drehfelde, das andere für die axiale Verschiebung.Coils at such an angle to the protective coil (2) is arranged that the current in the former (3) with the electromotive force generated in the protective coil (2) is, in phase, while the other (4) of said coils is arranged so that the Current is shifted in phase by 90 ° to the current of the first coil (3), and that the electromotive for the purpose of setting the interfering voltage canceling Counterforce adjustment of the core in the rotating field by two relays connected to the coils (2, 3) are controlled, the one relay for the rotation of the core in the rotating field, the others for axial displacement. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Relais einerseits je mit einer Spule (5 und 6) versehen sind, welche mit je einer der Spulen (3 und 4) im Drehfelde in einem Stromkreise liegt, und anderseits im zu schützenden Stromkreis liegende Spulen (7 und 8) enthalten, die mit den ersteren (5,6) zusammen arbeiten und daß die genannten Relais das Öffnen und Schließen der Stromkreise der Motoren (10 und 12) steuern, welche auf den die Schutzspule (2) und die anderen Spulen (3, 4) tragenden Kern verstellend einwirken.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the two relays on the one hand each with a coil (5 and 6) are provided, which each with one of the coils (3 and 4) in the Rotating field lies in one circuit, and on the other hand in the circuit to be protected Contain coils (7 and 8) that work with the former (5,6) together and that the control the opening and closing of the motor circuits (10 and 12), which adjusts to the core carrying the protective coil (2) and the other coils (3, 4) act. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anker der den Kern der Schutzspule verstellenden Wechselstrommotoren (10, 12) mit einem Pol an den Mittelpunkt der Sekundärwicklung eines Transformators (16) angeschlossen sind, dessen Primärwicklung in Reihe mit dem Feldmagneten liegt, und daß das andere Ende der Ankerwicklung' mit der Relaiszunge (11) in Verbindung steht, welche Kontakt mit dem einen oder anderen der beiden Kontaktstücke macht, die mit den beiden Enden der Sekundärwicklung des Transformators (16) verbunden sind.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the armature of the AC motors (10, 12) with one pole which adjust the core of the protective coil are connected to the center point of the secondary winding of a transformer (16), whose primary winding is in series with the field magnet, and that the other end of the armature winding 'with the relay tongue (11) which communicates which contact with one or the other of the two Makes contact pieces that connect to the two ends of the secondary winding of the transformer (16) are connected. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings.