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Vorrichtung zur Fernsteuerung und Fernüberwachung verstellbarer Organe.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Fernsteuerung und Fernüberwachung von in einer oder mehreren Nebenstellen befindlichen verstellbaren Organen von einer Hauptstelle aus. Gemäss der Erfindung werden die Rückmeldungen über dieselbe Fernleitung wie die Steuerkommandos und in vorher bestimmter Reihenfolge übermittelt, derart, dass auch bei gleichzeitiger Übertragung eines
Kommandos und einer Rückmeldung eine gegenseitige Beeinflussung oder Störung beider verhindert ist. Die weiteren Merkmale der Erfindung werden an Hand der Abbildungen ausführlich erläutert werden, in denen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.
In der Fig. 1 ist auf der rechten Seite die Hauptstelle dargestellt, welche über zwei Leiter 1 und 2 mit beispielsweise zwei Nebenstellen A und B verbunden ist, in denen sich je ein verstellbares Organ befindet. In dieser Abbildung ist lediglich eine Schaltung zur Steuerung der Organe dargestellt. In der Hauptstelle befinden sich beispielsweise zwei Wechselstromerzeuger 3 und 4, deren Frequenzen voneinander verschieden sind. In der Nebenstelle A befinden sich zwei Frequenzrelais 8 und 9, von denen das eine, 8, auf die von dem Generator 3 erzeugte Frequenz, das andere, 9, auf die von dem Generator 4 erzeugte Frequenz abgestimmt ist. In der Nebenstelle B befinden sich ebenfalls zwei Frequenzrelais 10 und 11, die beispielsweise beide auf die von dem Generator 4 erzeugte Frequenz abgestimmt sind.
Diese Relais dienen zur Auswahl und schliessen bei ihrem Ansprechen einen sogenannten Haltekreis für sich selbst, der solange aufrechterhalten bleibt, wie überhaupt noch Wechselstrom irgendeiner beliebigen Frequenz über irgend eine der beiden Fernleitungen übermittelt wird. Wie derartige Relais ausgebildet sein können, zeigen die später beschriebenen Abbildungen 3,3a und 3b. Die übrigen, in den Nebenstellen vorgesehehen Relais, z. B. 18 und 19, sprechen an, sobald irgendein Wechselstrom über die Fernleitungen übermittelt wird. Wenn beispielsweise die Nebendstelle A bzw. das in ihr befindliche Organ ausgewählt werden soll, muss in der Hauptstelle der Schalter 7 geschlossen werden, worauf über die Fernleitungen 1 und 2 die von den beiden Generatoren 3 und 4 erzeugten Frequenzen übermittelt werden.
Die Frequenzrelais 8 und 9 sprechen an und schliessen ihre Kontakte 15 bzw. 16. Ausserdem sprechen auch die beiden Relais 18 und 19 an. In der Nebenstelle B spricht lediglich das Frequenzrelais 11 an, da über die Leitung 1 nur die Frequenz 3 übermittelt wird, das Relais 10 aber auf die Frequenz 4 abgestimmt ist ; ausserdem werden die in B an die Leitungen 1 und 2 angeschlossenen frequenzunempfindlichen Relais erregt. Da eine Nebenstelle bzw. ein Organ nur dann ausgewählt wird, wenn eine ihm zugeordnete Kombination von zwei Frequenzen übermittelt wird, ist jetzt die Nebenstelle A ausgewählt. Ein Betätigungsstromkreis ist, wie ohne weiteres aus der Abbildung ersichtlich ist, noch nicht geschlossen. Keine von den beiden Spulen 26,27, die beispielsweise die Ein-und Aussehaltspulen eines Schalters sein können, wird erregt.
Wie schon erwähnt, bleiben die Relais 8 und 9 durch besondere Haltevorrichtungen so lange erregt, als ein Wechselstrom beliebiger Frequenz über eine von den beiden Leitungen übermittelt wird. Wenn jetzt der Druckknopf 28 betätigt wird, wird die Leitung 1 von dem Generator 3 bzw. der Sammelschiene 5 abgeschaltet, so dass das Relais 18 seinen Anker 20 abfallen lässt. Jetzt ist ein Betätigungsstromkreis für die Spule 26 geschlossen, der von der Batterie über den Anker 12, Kontakt 15, den Anker 13, Kontakt 16, den Anker 23, Kontakt 25, über die Wicklung 26, den Kontakt 21 und den Anker 20 zur Batterie 30
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verläuft.
Wenn der Druckknopf 28 mehrmals geöffnet oder geschlossen wird, kommt dieser eben verfolgte Stromkreis mehrmals zustande, so dass der dadurch hervorgerufene Steuervorgang beliebig oft wiederholt werden kann. Man kann auch auf diese Weise mehrere voneinander abhängige Schaltvorgänge nacheinander erfolgen lassen. Wenn die Schaltspule 27 erregt werden soll, muss der Druckknopf 29 betätigt werden, worauf das Relais 19 abfällt, während das Relais 18 erregt bleibt. Wenn die gewünschten Steuervorgänge beendet sind, wird der Schalter 7 geöffnet, dadurch die beiden Leitungen 1 und 2 von dem Wechselstromerzeuger 3 und 4 abgeschaltet und, da nun überhaupt kein Wechselstrom mehr nach den Nebenstellen übermittelt wird, nicht nur die Relais 18 und 19, sondern auch die Frequenzrelais oder Wählrelais 8 und 9 entregt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei Frequenzerzeuger beispielsweise mit den Frequenzen 30 und 40 vorgesehen. Es lassen sich also vier verschiedene Kombinationen von der Hauptstelle nach den Nebenstellen übermitteln, u. zw. mit den Frequenzkombinationen-30-. 30, 40-40,. 30-40, 40-30. In der Abbildung sind nur die Kombinationen. 30-40 und 40-40 erläutert. Um die Zahl der möglichen Auswahlen zu vergrössern, kann man weitere Frequenzerzeuger und dementsprechend eine
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erfolgt, kann man, ohne die Leitungen zwischen den Nebenstellen und der Hauptstelle vermehren zu müssen, für die Rückmeldungen beispielsweise Gleichstrom verwenden, der in an sich bekannter Weise gegen die Wechselströme und umgekehrt abgesperrt ist.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung, bei der die Rückmeldungen mittels Gleichstrom nach der Hauptstelle übermittelt werden, zeigt die Fig. 2. A und B sind zwei verstellbare Organe, die über die Fernleitung 41 von der Hauptstelle aus überwacht werden sollen. In der Hauptstelle befindet sich ein Frequenzerzeuger 43, dessen Tourenzahl derart verändert wird, dass auf die Fernleitung in bestimmter Reihenfolge beispielsweise die Frequenzen 24, 25,26, 27, 28 usw. gegeben werden. Auf die geradzahligen Frequenzen sind in der Hauptstelle Frequenzrelais, z. B. 64, 69 usw. abgestimmt, die bei ihrem Ansprechen polarisierte Relais 54,55 von der Fernleitung abschalten, bzw. an die Fernleitung anschliessen.
Jedes von den polarisierten Relais steuert zwei Signallampen, die die Stellung der zugehörigen verstellbaren Organe anzeigen sollen. In den Nebenstellen sind ebenfalls Frequenzrelais angeordnet, die auf die ungradzahligen Frequenzen beispielsweise abgestimmt sind und an den verstellbaren Organen befindliche Hilfskontakt mit der Fernleitung verbinden. Angenommen, der Generator 1-3 läuft mit einer Frequenz von 24 Perioden. Die Frequenz wird von Hand oder automatisch, aber schrittweise mittels eines Widerstandes 47, der in dem Erregerstromkreis des Frequenzgenerators 43 und des Antriebsmotors 42 liegt, vergrössert. Wenn die Frequenz 25 erreicht ist, spricht das Relais 48 an, welches dem verstellbaren Organ.
A zugeordnet ist, zieht seinen Anker 56 an, der vorübergehend den Kontakt 57 berührt und dabei die Verbindung des Hilfskontaktes 62 mit der Fernleitung 41 herstellt. Je nach der Stellung des Organes A wird ein positiver oder negativer Impuls über die Fernleitung, den Kontakt 58 und den Anker 59 des Frequenzrelais 64 dem polarisierten Relais 54 zugeführt, welches seinen Anker 60 entsprechend umlegt, so dass eine von den beiden Signallampen 50 oder 51 aufleuchtet und dadurch die Stellung des zugehörigen Organes A anzeigt. Die Frequenzrelais 48 und 49 schliessen in derselben Weise, wie die in der Fig. 1 dargestellten Frequenzrelais einen sogenannten Haltekreis, so dass ihre Anker erst dann wieder abfallen, wenn überhaupt kein Wechselstrom mehr über die Fernleitung 41 übermittelt wird.
Die Anker dieser Relais berühren jedoch nur vorübergehend die von ihnen gesteuerten Kontakte. Die Frequenzrelais in der Hauptstelle bleiben, nachdem sie einmal bei Übermittlung der zugehörigen Frequenz angesprochen haben, ebenfalls erregt, solange überhaupt noch Wechselstrom auf die Leitung gegeben wird.
Wenn jetzt die Frequenz auf 26 Perioden anwächst, spricht das Relais 64 an, öffnet den Kontakt 58, 59, schaltet dadurch das polarisierte Relais 54 von der Fernleitung ab und schliesst an seinen Anker 66
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bindet. Ein positiver oder negativer Impuls wird jetzt je nach der Stellung des verstellbaren Organes D den polarisierten Relais 55 über die Fernleitung, den Anker 67, den Kontakt 68 sowie den Anker 66 und dem Kontakt 65 übermittelt. Dieses schaltet die Signallampen 52, 53 der Stellung des verstellbaren Organes D entsprechend um. Bei der Frequenz 28 wird das Relais 69 erregt, welches das polarisierte Relais 55 abschaltet und am Anker 7J ? das nächste polarisierte Relais, welches in der Abbildung nicht mehr dargestellt ist, mit der Fernleitung verbindet.
Sobald sämtliche verstellbaren Organe ihre Stellung
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zyklus vor sich gehen kann.
Die Fig. 3,3 a und 3 b zeigen ein Frequenzrelais, wie es bei den Schaltungen gemäss Fig. 1 und 2 verwendet werden kann. Der Zweck dieses frequenzempfindlichen Relais ist der, einen Hilfsstromkreis dauernd zu schliessen, wenn ein Wechselstrom einer bestimmten Frequenz dem Relais zugeführt worden ist. Das Relais besteht aus einer Zunge 131, die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist und aus
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Kontaktglied 1-3 vorgesehen ist und dass der Teil 234 etwas verlängert ist. Ein Haltemagnet 135 von besonderer Ausbildung dient dazu, die Zunge 134 in dem Luftspalt 136 festzuhalten, sobald sie bei dem grössten Ausschlag in ihn hineinschwingt. Ein Hilfsrelais 137 üblicher Ausführung und eine Batterie 138 dienen zur Betätigung des Relais.
Die Ausbildung des Haltemagneten 135 geht aus der Fig. 3a hervor.
Eine Erregerspule 139 befindet sich auf dem mittleren Schenkel 140 und erzeugt einen Fluss in diesem.
Der Fluss teilt sich in zwei Hälften, wie durch die Linien 141 und 142 angezeigt ist. Die Polspitzen 143 und 144 sind so ausgebildet, dass die Dichte des magnetischen Flusses in dem Luftspalt 136 so gross wie möglich, dagegen der Streufluss so klein wie möglich wird. Auf diese Weise wird das Schwingen der Zunge 131 durch keinen magnetischen Streufluss gedämpft, der die Schärfe der Abstimmung und die Empfindlichkeit des Relais verschlechtern würde. Wenn die Zunge 131 eine bestimmte Amplitude erreicht, gelangt sie in ein sehr scharfes magnetisches Feld, dessen Kraftlinien in derselben Richtung fliessen, in der sich die Zunge 134 bewegt.
Gleichgültig, ob der Teil 134 ein kleiner Dauermagnet oder ob er aus Weicheisen oder entmagnetisiertem Eisen besteht, er wird mit grosser Kraft in den Luftspalt hineingezogen und bleibt in diesem angezogen, so lange der Haltemagnet 135 erregt bleibt. Das Frequenzrelais in Fig. 3 ist an die Leitung 247 angeschlossen. Der Magnet 182 erzeugt ein Wechselfeld, welches auf die Zunge 131 einwirkt und sie in Schwingung versetzt. Gleichzeitig mit dem Magnet 232 wird auch das Relais 187 erregt, welches den Stromkreis des Haltemagneten schliesst. Das Relais 187 ist der Einfachheit halber an die Leitung 147 angeschlossen, an welcher auch das Frequenzrelais 132 liegt.
Bei Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Relaisanordnung in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird die Spule 182 entweder an die Leitung 1 oder an die Leitung 2 angeschlossen, je nachdem, ob es sich um die Verkörperung des
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dass es erregt wird, sobald über irgend eine der beiden Leitungen 1 und 2 ein Wechselstrom beliebiger Frequenz fliesst.
Am einfachsten ist es wohl, das Relais 187 mit zwei Wicklungen zu versehen, die an die beiden Leitungen angeschlossen werden ; jede von den beiden Wicklungen ist allein in der Lage, den Kontakt im Stromkreis des Haltemagneten 235 zu schliessen ; oder man sieht zwei Relais 137 vor und legt ihre Kontakte parallel in den Stromkreis des Haltemagneten185, wie dies in der Fig. 4 bei den Relais 86 und 89 dargestellt ist, welche bei diesem Ausführungsbeispiel die Funktionen des Relais 187 übernehmen.
Das Relais 187 kann ein Wechselstromrelais sein oder auch ein polarisiertes Relais, welches durch den von der Leitung 147 kommenden und gleichgerichteten Wechselstrom erregt wird. Auf die zuletzt erwähnte Art und Weise kann das Relais 187 sehr empfindlich gemacht werden. Sobald Resonanz eintritt, gelangt das Kontaktstück 188 mit dem Kontakt 148 in Berührung und der Stromkreis 150 wird geschlossen, der die jeweils erforderlichen Schaltungen vornimmt oder einleitet. Um den Stromkreis 150 zu öffnen, muss der Wechselstromkreis 147 geöffnet werden, so dass der Haltemagnet 185 entregt wird und die Zunge 181 in ihre Ruhelage zurückkehren kann.
Der Haltemagnet 185 kann auch so ausgebildet sein, wie in der Fig. 3b dargestellt ist, bei der das Hilfsrelais 187 nicht mehr erforderlich ist. Der Halte magnet wird hier von der Wechselstrom quelle 147, der vorher gleichgerichtet wird, gespeist. Die Polsehuhe 151, 152 haben einen grossen Querschnitt, so dass ein grosser Fluss durch den Luftspalt 158 von verhältnismässig geringer Dichte hindurchgehen kann.
Die Länge des Luftspaltes kann wesentlich grösser sein als die Länge des Teiles 134. Wenn die Zunge 131 am weitesten ausschlägt, gelangt der Teil 184 in den Luftspalt 153, und ein grosser Teil des Gesamtflusses durch den Luftspalt wird durch diesen reduzierten magnetischen Widerstand geshuntet. Die Kraftlinien in den Polschuhen 151 und 152 verdichten sich jetzt in Richtung des Teiles 184 in dem Luftspalt, so dass in diesem Teil des Luftspaltes ein dichtes Feld entsteht. Infolgedessen werden Kraftlinien nicht alle in einerRichtung senkrecht zur Bewegung der Zungen 184 verlaufen, sondern eine resultierende Komponente wird in der Richtung der genannten Bewegung die Zunge 184 versuchen anzuziehen.
Die Zunge 184 kann auch so ausgebildet sein, dass sie nicht in den Luftspalt 153 eintritt, sondern die Polspitzen der Polschuhe 151 und 152 überbrückt.
Die Fig. 4 zeigt eine Schaltung, bei der die verstellbaren Organe ebenso gesteuert werden wie in der Fig. 1 und ebenso überwacht werden, wie in der Fig. 2 dargestellt und erläutert ist. Angenommen, der Schalter 117 soll eingeschaltet werden. Um ihn aus der Zahl der vorhandenen verstellbaren Organe auszuwählen, müssen zwei voneinander verschiedene bestimmte Frequenzen über die Fernleitungen 82 und 88 übermittelt werden, durch die beispielsweise über die Transformatoren 85 usw. die abgestimmten Relais 95 und 96 erregt werden. Wie schon anlässlich der Beschreibung der Fig. 1 erwähnt wurde, kann man mit zwei Frequenzen vier verstellbare Organe steuern. In der gleichen Weise lassen sich mit zehn Frequenzen hundert Kombinationen zusammenstellen.
Gleichzeitig mit den Frequenzrelais 95 und 96 werden auch die Hilfsrelais 86 und 89 erregt. Über die von diesen gesteuerten Kontakte 93, 94 werden die Haltemagnete 91 und 92 erregt. Die Kontakte 93 und 94 liegen parallel im Erregerstromkreis der beiden Haltemagnete, so dass diese erregt sind, solange eines von den Relais 86, 89 erregt ist. Die Relais 99 und 100 entsprechen den Relais 18 und 19 in der Fig. 1. Wenn also der Schalter 117 eingeschaltet werden
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Kontakt 103 und den Kontakt 102 das Relais 99 erregt wird, welches die Sehliessspule des Schalters 117 einschaltet. Wenn der Schalter 127 unmittelbar danach wieder geöffnet werden soll, muss die Frequenz, auf die das Relais 96 abgestimmt ist, wieder eingeschaltet werden und die Frequenz, auf die das Relais 95 abgestimmt ist, abgeschaltet werden.
Dann wird über den Kontakt 105 und den Kontakt 104 das Relais 100 erregt, welches die Öffnungsspule des Schalters steuert. Diese erwähnten Sehaltvorgänge können beliebig oft wiederholt werden. Erst wenn beide Frequenzen nicht mehr über die Fernleitungen 82, 83 bzw. 83, 84 übermittlet werden, kehren sowohl die Frequenzrelais 95 und 96 als auch die übrigen Einrichtungen in ihre Ruhelage zurück. Statt der in den Abbildungen verwendeten Frequenzrelais können auch beliebig andere entsprechend ausgebildete Relais mit den erwähnten Eigenschaften verwendet werden. Anstatt verschiedene Frequenzen zu benutzen, kann man dieselbe Frequenz verwenden und durch verschiedene Impulskombinationen derselben Frequenz die einzelnen verstellbaren Organe auswählen.
Die Rückmeldung erfolgt auf dieselbe Art und Weise wie in Fig. 2. Sobald das zu dem Schalter 117 zugehörige Frequenzrelais anspricht, wird das Relais 110 erregt, welches an dem Kontakt 109 den Stromkreis des Relais 110 schliesst. Dieses schliesst vorübergehend den Kontakt 111 und ermöglicht damit die Übermittlung eines Überwachungsimpulses über die Fernleitung 82, 83, der je nach der Stellung des Schalters 117 und damit des Hilfssehalters 112 positiv oder negativ ist. Die Gleichstromimpulse werden gegenüber den Wechselstromimpulsen durch Drosselspulen, die Weehselstromimpulse gegenüber den Gleichstromimpulsen durch Kondensatoren IM, 115, 116 geschützt. Die Überwachungsimpulse können auch über die Leitungen 81, 83 oder 83, 84 übermittelt werden.
Wenn die Zahl der verstellbaren Organe sehr gross wird, kann man die Zahl der erforderlichen verschiedenen Frequenzen durch eine Anordnung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, verringern. 121-128 sind Frequenzrelais. Die Relais 121 und 126 sind auf dieselbe Frequenz abgestimmt, die Relais 122 und 227 auf eine andere und ebenso die Relais 123 und 128 auf eine dritte Frequenz. Wie in Fig. 2 dargestellt, können durch einen Motorgenerator 42, 43 Wechselstromimpulse verschiedener Frequenz nacheinander über die Fernleitung übermittelt werden, durch die die Relais 121-123 nacheinander erregt werden.
Sie können dabei ein Anzeigesignal zu der Hauptstelle übermitteln, wie dies in der Fig. 2 erläutert ist.
Sobald das Relais 123 anspricht, schliesst es einen Kontakt 124. Dadurch werden die Relais 126-128 mit der Hauptstelle verbunden und nacheinander erregt. Das Relais 128 schliesst bei seinem Ansprechen einen Kontakt 125 und legt die Fernleitung an eine in der Abbildung nicht mehr dargestellte weitere Gruppe von Frequenzrelais ähnlich den dargestellten. Jedesmal, wenn die letzten Relais einer Gruppe ansprechen, wird die Frequenz so verändert, dass das nächste Relais der ersten Gruppe ansprechen kann.
In der Fig. 6 ist eine Schaltung zur Stellungsanzeige von verstellbaren Organen dargestellt. Den einzelnen Organen sind in der Abbildung nicht dargestellte Relais zugeordnet, die nacheinander durch von der Hauptstelle übermittelte abwechselnd positive und negative Impulse erregt werden. Die Impulse werden über einen Verteiler oder Kontaktarm4 übermittelt, der gemeinsam mit einem anderen Verteiler oder Kontaktarm 5 von einem Motor 3 angetrieben wird. Der Verteiler 5 legt nacheinander die den einzelnen Organen zugeordneten Überwachungsrelais, z. B. 7, 21, an eine Leitung 2. Die Relais 7, 21 sind polarisiert und steuern Signallampen, z. B. 8 und 9, von denen je nach der Stellung des zugehörigen Organes stets eine aufleuchtet.
In der gezeichneten Stellung, in der sich der Verteiler 5 auf seinem ersten Kontakt befindet, ist das polarisierte Relais 7 über die Leitung 2 mit dem von dem ersten verstellbaren Organ 11. gesteuerten Hilfskontakt 25 verbunden und wird entsprechend dessen Stellung an eine positive oder negative Spannung gelegt. Angenommen, die Kontaktarme laufen um. Dann erreicht, sobald der Kontaktarm 5 den ersten Kontakt verlassen hat, der Kontaktarm 4 seinen ersten Kontakt, der an dem positiven Pol einer Stromquelle liegt. Dadurch werden über die Fernleitung 1 mittels geeigneter Vorrichtungen die Anker 11 und 12 umgeschaltet, so dass jetzt das nächste verstellbare Organ B über die Kontakte 1. 3 und 14 mit den Fernleitungen 1 und 2 verbunden.
Bei ihrem Weiterlauf verlässt der Kontaktarm 4 den ersten Kontakt, und der Kontaktarm 5 erreicht den zweiten Kontakt, so dass entsprechend der Stellung des verstellbaren Organes B ein positiver oder negativer Stromimpuls auf das polarisierte Relais 21 gegeben wird. In derselben Weise werden auch die übrigen Rückmeldungen übermittelt. Die Kontakte 11 und 12 bzw. 17 und 18 usw. werden zweckmässig von Relais gesteuert, die über die Fernleitung 1 nacheinander erregt werden und sich selbst halten, unabhängig von den anschliessend übermittelten Impulsen wechselnder Polarität. Sie werden automatisch in die Ruhelage zurückgeführt, wenn der Fortsehaltstromkreis über die Leitung 1 endgültig abgeschaltet wird.
Die Übermittlung von Kommandos ist mit dieser Schaltung auch möglich, indem die Kontaktarme angehalten werden, die Überwaehungsrelais vorübergehend abgeschaltet und dafür Kommandoschalter angeschlossen werden. Zwischen die Kontaktarme und den Antriebsmotor wird zu diesem Zweck eine Reibungskupplung eingebaut, damit die Kontaktarme zwecks Übermittlung der Kommandos angehalten werden können, ohne dass der Motor abgeschaltet werden muss.
Die Fig. 7 zeigt eine einfache Anordnung zur Steuerung und Überwachung eines einzelnen Schalters.
Der Einfachheit halber ist lediglich die an er Schaltstelle erforderliche Schaltanordnung dargestellt.
Das Relais 37 ist polarisiert und schaltet die eine oder die andere von den beiden Schaltspulen ein. Der Stromkreis der Sehaltspulen ist über einen Umschalter 34 geführt, um nach Ausführung des Kommandos
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den Stromkreis der Schaltspulen zu unterbrechen. Ein weiterer Umschalter 33 legt die eine von den beiden Fernleitungen 26 je nach der Stellung des Schalters 28 an den positiven oder negativen Pol der Batterie 25. In der gezeichneten Stellung fliesst ein Rückmeldestromkreis von dem negativen Pol der Batterie 25 über den Kontakt 29 des Umschalters 33, das polarisierte Relais 37 zur Hauptstelle oder Kommandostelle, wo durch diesen Stromkreis die eine von zwei Anzeigelampen beispielsweise eingeschaltet oder erregt wird.
Ist der Schalter eingeschaltet, ist die Stromrichtung umgekehrt, und eine andere Lampe leuchtet auf. Wenn der Schalter geschlossen werden soll, muss, wie ohne weiteres aus der Abbildung ersichtlich ist, die Stromrichtung in dem Stromkreis über die Leitungen 26,27 umgekehrt werden, damit das Relais 37 den Kontakt 36 schliesst und damit die Einsehaltspule des Schalters 28 einschaltet. Die Umkehrung der Stromrichtung kann dadurch hervorgerufen werden, dass an der Steuerstelle zwischen die Leitungen 26,27 eine grössere Spannungsquelle von entgegengesetzter Polarität als die Spannungsquelle 25 gelegt wird.
Die Fig. 8 zeigt eine Schaltung, die in derselben Weise wie die in der Fig. 7 gezeichnete, nur mit dem Unterschied, dass statt einer Batterie in der Hauptstelle und einer in der Nebenstelle nur in der Hauptstelle eine Batterie zusammen mit einem Spannungsteiler verwendet wird und in der Nebenstelle lediglich ein Spannungsteiler angeordnet zu werden braucht. In der gezeichneten Stellung fliesst ein Rückmeldestromkreis von der Anzapfung 56 an dem Widerstand 46 durch das Anzeigerelais 47, die Kommandodruckknöpfe 50, 51, über die Leitung 27, das Steuerrelais 37, den Hilfskontakt 33 am Schalter 28, den Kontakt 29, die Anzapfung 55 am Widerstand 45 und zurück über die Leitung 24 zur Hauptstelle.
Hiebei ist die Spannung D grösser als die Spannung B. Wenn der Schalter geschlossen werden soll, wird der Druckknopf 51 betätigt und ein umgekehrter Strom fliesst von 55 über den Kontakt 29, den Hilfsschalter 33, Relais 37, Schalter 51 zum Kontakt 58. Der Anker des Relais 37 wird umgelegt und
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gelassen wird, fliesst ein Rückmeldestromkreis über das Anzeigerelais 47, jedoch in umgekehrter Richtung wie vorher, da die Spannung A-B grosser ist als die Spannung D. Wenn der Schalter geöffnet werden soll, muss der Druckknopf 50 gedrückt werden, der die Stromrichtung in dem Relais 37 wieder umkehrt, da die Spannung C-D grösser ist als die Spannung A-B.
In der Fig. 9 sind mit 76 und 70 polarisierte Wählrelais bezeichnet. Sie haben zwei getrennte Spulen, die entgegengesetzten Wicklungssinn haben. Ihr Anker wird normalerweise mittels einer Feder an einem Ruhekontakt gedrückt und schliesst bei Erregung des Relais zwei voneinander getrennte Kontakte, z. B. 79,80. Die verstellbaren Organe werden in diesem Ausführungsbeispiel durch abwechselnd übermittelte positive und negative Impulse über die Leitungen 71,72 ausgewählt. Jede Veränderung der Polarität verbindet ein weiteres Organ mit der Steuerleitung. Gleichzeitig wird ein Überwachungsimpuls von dem betreffenden verstellbaren Organ zur Hauptstelle übermittelt. A zeigt eine von den Nebenstellen, B eine weitere Nebenstelle, in der jedoch das verstellbare Organ nicht mehr eingezeichnet ist.
Dieses wird in derselben Weise angeschlossen, wie das in der Nebenstelle A dargestellte Organ 28.
Die Stelle G ist eine sogenannte Verbindungsstelle, die bei einer grösseren Anzahl verstellbarer Organe vorgesehen sein kann, um den bei langen Leitungen sehr grossen Spannungsabfall zu vermeiden. Wenn ein positiver Impuls über die Leitungen 71, 72 übermittelt wird, fliesst durch das Relais 76 und den Gleichrichter 77 ein Strom, durch den das Relais 76 erregt wird. Es zieht seinen Anker 78 an, der die Leitung 71 über den Kontakt 80 mit der Station B verbindet.
Das Relais 70 kann jedoch auf diesen Impuls nicht ansprechen, da der Gleichrichter 83 nur entgegengesetzt gerichtete Ströme hindurchlässt. Wenn das Relais 76 seinen Anker 78 anzieht, wird der Rückmeldestromkreis und der Betätigungsstromkreis für den Schalter 28, der über das Relais 37 und den Kontakt 82 verläuft, unterbrochen und ein ähnlicher Stromkreis für das in der Stelle B befindliche verstellbare Organ bei 75 hergestellt. Dieser verläuft über den Kontakt 84 und den Anker 88 des bisher noch nicht erregten Relais 70. Wenn der Anker 78 sich infolge eines positiven Stromimpulses geschlossen hat, darf er nicht abfallen, wenn die Stromrichtung sich umkehrt. Um den Anker 78 festzuhalten, sind zwei getrennte Spulen angeordnet, die über die Gleichrichter 77 und 85 mit der Leitung 71, 72 verbunden sind.
Der Gleichrichter 85 lässt nur Ströme in der entgegengesetzten Richtung hindurch, als der Gleichrichter 77. Wenn, nachdem der Anker 78 angezogen worden ist, die Stromrichtung umgekehrt wird, hält die rechte von den beiden Spulen des Relais 76 den Anker 78 angezogen. Erregt kann dagegen diese Spule erst dann werden, wenn die linke Spule, wie schon erwähnt, durch einen positiven Impuls betätigt worden ist. Es muss bemerkt werden, dass infolge der Induktanz der beiden Spulen ein zirkulierter Strom über die beiden Gleichrichter fliessen wird, der den Anker einige Zeit festhalten wird, so dass durch geeignete Konstruktion oder durch Hinzufügung irgend einer Hilfsinduktanz in Reihe mit jeder Betätigungsspule ein gutes Anhaften oder ein sogenanntes Kleben des Ankers erreicht wird. Die Relais 70 und 76 können auch nicht polarisierte Relais sein mit zwei getrennten Wicklungen.
Dann ist nur ein Gleichrichter erforderlich, in Reihe mit derjenigen Spule, die ständig zwischen den Fernleitungen liegt. Der Gleichrichter, der in Reihe mit der anderen Spule, d. h. also der Haltespule, in der Fig. 9 bezeichnet ist, kann dann wegfallen. Auf diese Weise können nacheinander die Wählrelais betätigt werden und so Kommandos und Rückmeldungen übertragen werden.
Die Relais kehren erst dann in ihre Ruhelage zurück, wenn keinerlei Strom mehr über die Leitung 71, 72
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übermittelt wird. Die Übermittlung der Kommandos und der Rückmeldungen entspricht der an Hand der Fig. 7 geschilderten.
Das Relais 89 in der sogenannten Verbindungsstelle C ist ein polarisiertes Relais, dessen Anker normalerweise in einer Mittelstellung steht. Sobald das in der Reihe vor ihm liegende Relais, in diesem Beispiel das Relais 70, seinen Anker 88 angezogen hat, ist das Relais 89 mit der Fernleitung 71 verbunden und legt entsprechend den ihm übermittelten positiven und negativen Impulsen die zu den weiteren Nebenstellen oder verstellbaren Organen führende Fernleitung 1 a abwechselnd an eine positive oder negative Spannung 90, so dass die an die Leitung 1 a angeschlossenen Wählrelais in derselben Weise durch positive und negative Stromimpulse, die von der Hauptstelle aus übermittelt werden, nacheinander erregt werden.
In der gleichen Weise übermittelt das polarisierte Relais 91 die von diesen Organen über die Leitung Ja geschickten Rückmeldeimpulse über die Leitung 73 nach der Hauptstelle.
Die erforderlichen Einrichtungen in der Hauptstelle bedürfen keiner näheren Erläuterung. Sie können ähnlich den in der Fig. 6 beschriebenen Schalteinrichtungen sein. Die dort erwähnten Verteiler oder Kontaktarme können dann zweckmässig automatisch mittels eines geeigneten Schalters angehalten werden, sobald ein Kommando übertragen werden soll und infolgedessen eine Umkehrung der Stromrichtung zwecks Weiterschalten verhindert werden soll.
In der Fig. 10 ist eine Schaltung dargestellt, die in allen wesentlichen Punkten der eben beschriebenen Schaltung der Fig. 9 entspricht. Ein Unterschied besteht nur insofern, als bei der Fig. 10 statt der Batterien in den Nebenstellen Spannungsteiler vorgesehen sind, die ähnlich geschaltet sind, wie es in der Fig. 8 dargestellt ist. Der Spannungsteiler ist an die Leitungen 71 und 72 über einen Gleichrichter 77 angeschlossen, um eine Umkehrung der Polarität in dem Widerstand 92 von dem Augenblick an zu verhindern, wo die Polarität auf der Fernleitung 71,72 zwecks Auswahl der nächsten Stelle umgekehrt wird, bis zu dem Augenblick, wo das Relais 76 angesprochen und den Anker 78 von dem Kontakt 82 getrennt hat.
Diese Verzögerung stammt von der schon erwähnten Zeit her, die zur Ausbildung des magnetischen Feldes in dem Relais 76 und zur Beschleunigung des Ankers 78 notwendig ist. Eine Umkehrung der Polarität in dem Widerstand 92 würde, selbst wenn sie nur von kurzer Dauer wäre, das Steuerrelais 37 zu einem falschen Arbeiten und Ansprechen veranlassen. Eine nähere Beschreibung der Wirkungsweise der in der Fig. 10 dargestellten Schaltung erübrigt sich, nachdem die in den Fig. 8 und 9 dargestellten Schaltungen ausführlich erläutert worden sind.
Die Fig. 11 zeigt in schematischer Darstellung eine abgeänderte Schaltung ähnlich den eben beschriebenen, von denen sie sich nur dadurch unterscheidet, dass nicht positive und negative Fortschaltimpulse verwendet werden. sondern Frequenzrelais 103 und 104 usw., die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind und in derselben Weise wie vorher die einzelnen verstellbaren Organe nacheinander an die Fernleitung anschliessen. Drosselspulen 106 und Kondensatoren 109 dienen dazu, die gegenseitige Beeinflussung der Wechselströme und Gleichströme zu verhindern.
Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass bei dieser Anordnung nur eine Hin-und eine Rückleitung erforderlich ist, während bei den vorher beschriebenen Anordnungen (Fig. 8-10) drei Leitungen, beispielsweise 26,27 und 24 (Fig. 8), zwischen Kommando und Schaltstelle benötigt werden.
Die Fig. 12 zeigt dieselbe Schaltung wie Fig. 11 etwas ausführlicher. Bei dieser Schaltung sind ebenso wie bei der Schaltung gemäss Fig. 10 besondere Batterien in den Nebenstellen für die Kommandos und Rückmeldungen vermieden. Statt dessen befindet sich in] eder Nebenstelle ein Autotransformator IM, ausserdem sind Gleichrichter 116 und 117 an die Kontakte 30 und 29 des Umschalters 33 angeschlossen.
Die Primärwicklung des Transformators ist zwischen die Leitungen 71 und 72 über den Anker 108 und den Kontakt 107 angeschlossen. Die Sekundärwicklung ist auf der einen Seite über den Kontakt 107 und den Anker 108 mit der Leitung 71 verbunden, während die andere Seite über die beiden Gleichrichter 116 und 117 mit dem Umschalter 33 des zu steuernden Organes 28 verbunden ist. Entsprechend der Stellung des Schalters 28 bzw. des Schalters 33 können nur die positiven oder negativen Halbwellen des Wechselstromes durch die Gleichrichter 116, 117 fliessen. Die hiedurch hervorgerufenen mehr oder weniger pulsierenden Gleichströme werden zur Übermittlung der Rückmeldungen und der Kommandos in derselben Weise benutzt, wie bei den in den Fig. 8-10 dargestellten Anordnungen.
Um ein Kommando zu dem Schalter 28 zu übermitteln, muss der Rückmeldestromkreis seine Stromrichtung ändern, indem an der Steuerstelle oder Hauptstelle in Reihe mit dem Anzeigestromkreis eine Spannung eingeschaltet wird, die höher und entgegengesetzt ist, als die Spannung an der Schaltstelle oder Nebenstelle. Wenn nun die Spannungsquelle eine Wechselstromquelle ist in Reihe mit einem Gleichrichter, so ist es klar, dass infolge der Ventilwirkung des Gleichrichters der Strom in den Stromkreis nur in einer Richtung fliessen kann, selbst wenn das entgegengeschaltete Potential in der Steuerstelle höher ist als das Potential an der Nebenstelle. Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist eine Drosselspule 120 vorgesehen, die den Gleichrichter überbrücken soll. Während ein Rückmeldestrom fliesst, kann durch die Drossel 106 kein Strom fliessen.
Wenn jedoch zwecks eines Kommandos der Gleichstrom in dem Rückmeldestromkreis in seiner Stromrichtung umgekehrt wird, fliesst der umgekehrte Strom an dem Gleichrichter vorbei durch die Drosselspule 120. Wenn das Kommando ausgeführt worden ist und am Schalter 33 der andere
Gleichrichter in den Rückmeldestromkreis eingeschaltet worden ist, teilt sich der Steuerstrom in zwei
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Teilströme, von denen der eine über den Gleichrichter 116 fliesst, der andere über die Drossel : : 0. Im übrigen ist die Wirkungsweise ähnlich wie bei den vorher beschriebenen Anordnungen.
In der Fig. 13 ist eine Fernsteuereinrichtung dargestellt, bei der jedem verstellbaren Organ eine bestimmte Kombination von drei Impulsen aus zwei verschiedenen Frequenzen zugeordnet ist. Ebenso kann die Anordnung aber auch so abgeändert werden, dass jedem Organ eine Kombination von drei Impulsen einer bestimmten Frequenz zugeordnet ist, die jedoch über zwei verschiedene Leitungen übermittelt werden. Das in der Abbildung nicht dargestellte, verstellbare Organ wird erst dann ausgewählt und betätigt, wenn die Kontakte 44, 45 durch den Kontaktarm 3 : : geschlossen werden. Dieser wird schrittweise durch ein an sich bekanntes Schrittschaltwerk-M, 42, 43 von Kontakt zu Kontakt weitergeschaltet.
Er erreicht nur dann den letzten Kontakt 36, auf dem der Betätigungsstromkreis 44, 45 geschlossen wird, wenn die dem verstellbaren Organ zugehörige Impulskombination übermittelt worden ist. Wenn beispielsweise die Frequenzen 1 und 2 zur Verfügung stehen, können dem verstellbaren Organ folgende Kombinationen zugeordnet sein : 1-0, 0-2 und 1-0. 0 bedeutet hier, dass die betreffende
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mittelt wird, spricht das Relais 8 an, welches die Anker 9 und 10 anzieht. Ein Strom fliesst jetzt von der positiven Seite der Batterie 16 durch den Sehrittmagneten 41 über den Anker 10 und den Kontakt 18 zum Kontaktstüelk 33, über den Arm. 32, das KontaktstÜck 40, den Kontakt 22, den Anker 14 und zur negativen Seite der Batterie 16.
Der Magnet 41 wird erregt und dreht den Kontaktarm 32 auf die Kontakte 34, 39. Gleichzeitig wird ein Haltemagnet wie folgt erregt : von der positiven Seite der Batterie 16 über den Elektromagnet 24, den Kontakt 17, den Anker 9, zur negativen Seite der Batterie 16. Die Sperrklinke 47 wird angezogen und hält den Kontaktarm entgegen der Feder 31 in der Stellung 34,39 fest.
Wenn die Frequenz 2-3 übermittelt wird, spricht das Relais 12 über den Transformator 7 an, während das Relais 8 entregt ist. Der Schrittmagnet wird über einen Stromkreis erregt, der von der positiven Seite der Batterie 16, über die Wicklung 41, den Anker 10, den Kontakt 19, das Kontaktstück 34, den Arm 32, das Kontaktstück 39, Kontakt 21 und den Anker 14 zur negativen Seite der Batterie 16 verläuft. Der Kontaktarm 32 wird infolgedessen auf die Kontakte 35, 38 gedreht. Die Kontakte 17 und 20 und die Anker 9 und 13 sind parallel geschaltet, so dass der Haltemagnet jedesmal erregt wird, wenn eines der beiden Frequenzrelais angesprochen hat.
Wenn die Frequenz 1-0 übermittelt wird, kommt derselbe Stromkreis zustande, wie vorher bei der gleichen Kombination, nur diesmal über die Kontakte 35, 38. Dieser dritte Impuls wird nicht unterbrochen, sondern aufrechterhalten, bis die erforderlichen Schaltvorgänge vollzogen sind. Die Kontakte 36, 37 liegen parallel zu den Kontakten 35, 38, so dass der Haltemagnet und der Schrittmagnet erregt bleiben. In dieser Stellung sind jetzt die Kontakte 44, 45 durch den Kontaktarm 32 überbrückt.
Die Fig. 14 zeigt die Einrichtungen an der Kommandostelle, wie sie bei einer Anlage gemäss Fig. 13 erforderlich sind. In der Haupt-oder Kommandostelle laufen mit gleicher Geschwindigkeit zwei Kontaktarme um, die entsprechend dem betätigten Kommandoschalter, z. B. 69 oder 70, die von dem Motorgenerator 71, 72 erzeugte Frequenz je nach der gewünschten dem zu steuernden Organ zugeordneten Impulskombination einschalten. Die Kontaktarme werden über eine Reibungskupplung 60 von einem Motor 59 angetrieben. Nach jeder vollen Umdrehung, d. Ii. also nach Übermittlung jeder einem verstellbaren Organ zugeordneten Impulskombination werden die Kontaktarme mittels der Spule 61 angehalten. Die hiezu erforderlichen Einrichtungen sind in der Fig. 14a ausführlicher in ihrer Schaltung und Anordnung dargestellt.
Die Spulen 76 und 77, die in der Fig. 14a ebenfalls grösser herausgezeichnet sind, dienen dazu, die Kontaktarme in der letzten Impulsstellung anzuhalten, während der das jeweils gewünschte Kommando ausgeführt werden soll. Der Magnet 74 wird automatisch erregt, wenn die Impulskombination übermittelt wird. Seine beiden Spulen 76 und 77 sind mit den letzten, d. h. in diesem Beispiel den dritten von den Kontaktarmen bestrichenen Segmenten verbunden. Sie werden erregt über diese Segmente, solange der Kommandoschalter geschlossen ist. Sobald einer von den Kommandoschaltern oder Wahlschalter betätigt worden ist, wird die Sperrklinke 78 in eine solche Stellung gebracht, dass sie die Kontaktarme festhalten kann. Normalerweise sperrt der Anker des Relais 61 (68) den Umlauf der Kontaktarme aus der Ruhestellung heraus.
Wenn der Schalter 63 geschlossen wird, wird der Kondensator 62 in Reihe mit der Spule 61 von der Batterie 64 aufgeladen. Der Ladestrom bewirkt die Erregung der Spule 61 für eine kurze Zeitdauer. Der Anker 61 wird angezogen und gibt den Umlauf der Kontaktarme frei. Bevor der Kontaktarm 66 seine Umdrehung beendet hat, ist der Kondensator 62 entladen und die Spule 61 wieder stromlos geworden, so dass die Kontaktarme wieder durch die Sperrklinke 68 angehalten werden. Wenn der Schalter 63 losgelassen wird, wird ein Ladestrom in umgekehrter Richtung durch die Spule 61 fliessen, welcher den Anker wieder zu betätigen versucht. Dieser Strom ist jedoch durch den Widerstand des Motors 59, durch den der Ladestrom hindurchgeht, auf einen geringen Wert begrenzt, so dass er die Erregung der Spule 61 nicht veranlassen kann.
Unterstützt wird die Rückkehr
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den Ankers 68 in die Ruhelage durch eine Feder 67. Das Joch 65, welches den Anker 68 S trägt, kann auch als permanenter Magnet ausgebildet sein.
Bei der in der Fig. 15 dargestellten Fernsteuereinrichtung sind jedem verstellbaren Organ zwei Wählrelais, z. B. 13, 14 oder 17, 18, zugeordnet, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind. Diese Wählrelais sprechen infolge Zwischenschaltung von Gleichrichtern 15, 16, 19, 20 nur auf die positiven bzw. negativen Halbwellen an. Auf diese Weise kann die Zahl der mit einer bestimmten Anzahl Frequenzen steuerbaren Relais auf das Doppelte vermehrt werden. In der Hauptstelle befindet sieh eine Wechselstromquelle 3, die beispielsweise ein Satz von Generatoren sein kann, die mit verschiedener, aber kon- stanter Geschwindigkeit über Zahnräder von einem mit gleicher Geschwindigkeit umlaufenden Motor angetrieben werden.
Der eine Pol jedes Generators ist mit der Leitung 2 verbunden, während die anderen Pole an die Sammelschienen 4,5 bzw. 6 angeschlossen werden. Die Wechselstrom können auch auf irgendeine andere geeignete Art und Weise erzeugt werden. Die Wählerschalter'/und S sind normalerweise offen ; wenn ein Steuervorgang vorgenommen werden soll, können sie die Verbindung zwischen einer von den Sammelschienen mit der Leitung 1 herstellen. Die Kontaktarme 7 und 8 können über die Wählerkontakte hinbewegt werden, ohne sie zu berühren, es sei denn, dass sie heruntergedrückt werden.
Die Widerstände 9 und 10 sind zu dem Zweck angeordnet, um die Verlustströme über die Wählerschalter 7
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im einzelnen die Kommandos und die Rückmeldungen übermittelt werden, ist für dieses Ausführungs- beispiel unerheblich.
In der Fig. 16 ist ein Frequenzrelais dargestellt, welches sieh besonders für die eben beschriebene Anordnung eignet. Eine Drahtspule 21 ist auf den Achsen 22 und 33 drehbar gelagert zwischen den feststehenden Lagern 27 und 28. Die Spule kann durch Luftspalte 29 und 30 eines Elektromagneten 23 und eines feststehendenAnkers 24 hindurchsehwingen. Die Spule kann sich auch frei durch den Luftspalt M und einen zweiten nicht dargestellten Luftspalt eines Elektromagneten 25 mit feststehendem Anker 26 hindurchbewegen.
Obgleich der besseren Deutlichkeit halber die Magnete 23 und 25 senkrecht zueinander stehen, ist es doch wünschenswert, den Winkel geringer zu machen als 900. Die Spule 21 besteht aus
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Die beiden Enden der Spule sind an die Punkte 41, 42 geführt. Die beiden Achsen, auf denen die Spule befestigt ist, können zur Zuleitung dienen und werden dann isoliert gelagert. Eine Spiralfeder ist an der Achse 22 einerseits und an den Elektromagneten 23 anderseits befestigt. Wenn die Spule von Hand entgegengesetzt der Spiralfeder gedreht wird, u. zw. in den Luftspalt 31 hinein, und d1nn plötzlich losgelassen wird, wird sie einige Zeitlang schwingen und dann schliesslich in die gezeichnete Stellung zurückkehren.
Die Frequenz dieser Schwingungen ist bestimmt durch die Abmessungen der Spule und der Spiralfeder. Die Sehwingspule stellt daher ein abgestimmtes System dar, ähnlich den Sehwingspulen bei Galvanometern. Die Spiralfeder kann auch durch andere geeignete Mittel ersetzt werden. Wenn bei 34 ein Wechselstrom aufgedrückt wird, wird das Relais 35 erregt, welches seinen Anker 36 entgegen der Feder 37 anzieht. Dadurch wird ein Erregerstromkreis von der Batterie 39 über den Anker 36 und den Kontakt 38 für die Spule 21 und für die Erregerspule 40 des Magneten 25 geschlossen. In der Spule 43 wird ausserdem ein magnetischer Wechselfluss erzeugt.
Da der durch die Spule 21 fliessende Strom dem Wechselfeld in den Luftspalten 29 und 30 ausgesetzt ist, versuchen die elektrodynamischen Kräfte die Spule 21 in Schwingung zu versetzen, die die Frequenz des in der Spule 43 fliessenden Wechselstromes haben. Nach dem Resonanzprinzip jedoch wird die Spule 21 nur dann mit einer bemerkenswerten Amplitude schwingen, wenn die Frequenz des Wechselstromes dieselbe ist, wie die natürliche Frequenz der Schwingspule 21. Im Resonanzfall wird die Amplitude dieser Schwingung so gross werden, dass die Spule 21 in den Luftspalt 31 hineinschwingt.
Die Spule 40 des Magneten 25 ist in einer solchen Richtung gewickelt, dass der magnetische Fluss in den Luftspalten 31 und dem nicht dargestellten Luftspalt die stromführende Spule 21 anzieht, sobald letztere in die erwähnte Luftspalte hineinsehwingt. Gleichzeitig wird ein kleines Kontaktglied 46 gegen einen festen Kontakt 44 gedrückt und dadurch ein Betätigungsstromkreis 45 geschlossen. Wenn der Wechselstrom 34 unterbrochen wird, wird das Relais 35 entregt, der Kontakt 36, 38 geöffnet und damit der Magnet 25 und die Spule 21 entregt, so dass das Frequenzrelais in die normale Ruhestellung zurückgekehrt ist. Der Elektromagnet 25 kann auch ein Dauermagnet anstatt eines Elektromagneten sein.
Wenn die Spule 21 durch einen permanenten Magneten angezogen wird und wenn der Strom in der Spule 21 unterbrochen wird, verschwindet die elektrodynamische Kraft, die auf die Leiter der Spule 21 ausgeübt wird, und die Spule 21 kehrt in ihre normale gezeichnete Stellung zurück.
Es ist klar, dass niemals ein positiver und ein negativer Impuls auf derselben Leitung zur gleichen Zeit bestehen kann. Wenn positive Impulse von einer bestimmten Frequenz und negative Impulse von einer andern Frequenz (vgl. Fig. 15) auf denselben Leiter aufgedrückt werden, so werden zu bestimmten Zeiten die positiven und die negativen Impulse einander aufheben. Wenn jeder Impuls von einer sehr kurzen Dauer und von einer sehr spitzen Form ist, wie in der Fig. 17 dargestellt ist, wird nicht so oft
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dieser Fall eintreten, wie dann, wenn die Impulse von längerer Dauer mit kurzen Unterbrechungen sind.
Infolgedessen ist es wünschenswert, dass keine Impulse aus einer gleichgerichteten Sinuswelle verwendet werden. In der Fig. 18 ist ein Gernerator dargestellt, der zur Erzeugung geeigneter Impulse dienen kann.
Er hat zwei kleine Pole mit sehr hoher Flussd ehte, die so ausgebildet sind, dass die gewünschte spitze Kurvenform erzielt wird. Während des grösseren Teiles jeder halben Umdrehung schneidet die Spule 51 keine Kraftlinien, und infolgedessen wird keine elektromotorische Kraft erzeugt, während, wenn die Spule sich senkrecht zu den Polen bewegt, sie eine grosse elektromotorische Kraft erzeugt. Sie ist mit einem Schleifring 53 und einem Kommutatorsegment 54 verbunden. Das Segment ist so im Verhältnis zu der Spule gehgert, dass, während eine positive elektromotorische Kraft erzeugt wird, das Segment sich unter der Bürste 55 bewegt und während eine negative elektromotorische Kraft erzeugt wird, es sich unter der Bürste 56 bewegt. Der elektrische Kontakt zwischen dem Segment und der Bürste wird dann geschlossen.
Er wird nur unterbrochen, während keine ehktromotorische Kraft erzeugt wird.
Wie schon in der Beschreibung der Fig. 15 erwähnt, fliesst ein starker Strom von dem Wählersehalter 8 zum Wählerschalter 7, wenn ein positiver Impuls gleichzeitig mit einem negativen Impuls gleichzeitig auf die Leitung 1 gegeben wird. Um eine Schädigung der Wechselstromquelle 3 zu verhindern,
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bei der dieser dauernde Verlust vermieden ist und die Wechselstromquelle ausreichend geschützt ist. Die Generatoren 61 und 62 übermitteln über Gleichrichter 70 und 71 polarisierte Frequenzströme verschiedener Frequenzen. Die von dem Generator 61 kommenden Impulse fliessen durch eine Spule 66 auf der Primärseite eines Transformators 65, und die von dem Generator 62 kommenden Impulse fliessen durch eine neben der Spule 66 angeordnete Spule 67.
Die Spulen 66 und 67 haben denselben Wicklungsinn, so dass im Falle eines Stromes von dem Generator 61 zum Generator 62 die Impulse durch die Spulen 66 und 67 in Reihe fliessen und einen starken Fluss in dem Transformatorkern erzeugen. Die Sekundärwicklung 68 des Transformators 65 ist mit einem Widerstand 69 verbunden. Wenn ein starker pulsierender Strom in der Primärwicklung des Transformators 65 fliesst, wird durch die Sekundärspule 68 und den Widerstand 69 ein starker Strom fliessen.
Der starke Sekundärstrom in der Spule 68 wiederum induziert eine starke gegenelektromotorische Kraft in den Primärwicklungen 66 und 67 und begrenzt daher den zirkulierenden Strom, was noch durch geeignete Bemessung des Transformators 65 unterstützt werden kann. Um den Spannungsabfallin denPrimärwicklungen 66 und 67 unter normalen Bedingungen mögliehst klein zu halten, wird die Magnetisierungscharakteristik so gewählt werden, dass die Impulse von verhältnismässig kleiner Kraft sind im Vergleich zu derjenigen, auf welche sie durch den Widerstand der Leitungen 1, 2 begrenzt werden, und dass sie einen Fluss erzeugen, der nicht höher ist als das untere Knie der Magnetisierungskurven, wie sie in der Fig. 20 dargestellt sind, wo der Magnetisierungsstrom durch O-A dargestellt ist.
Wenn die Grösse des Magnetisierungsstromes, der durch einen starken zirkulierenden Strom hervorgerufen wird, auf einen Wert OB angewachsen ist, ist es klar, dass durch den Verlauf der Magnetisierungskurve der erzeugte Fluss stärker anwächst als der Magnetisierungsstrom. Der Strom durch die Sekundärwicklung wächst daher, welche wiederum eine grössere gegenelektromotorische Kraft in den Primärwicklungen 66 und 67 erzeugt. Daher ist die gegenelektromotorische Kraft in den Primärwicklungen normalerweise sehr klein, aber wesentlich grösser, wenn ein zirkulierender Strom zwischen den Generatoren 61 und 62 fliesst.
Die Fig. 21 zeigt eine Fernsteuereinrichtung, bei der jedem Organ ein auf eine bestimmte Frequenz abgestimmtes Relais zugeordnet ist, z. B. das Relais 15. In der Hauptstelle befinden sich Frequenzerzeuger 6,7 und 8, die von einem Motor 5 mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden. Durch die Kommandoschalter 9, 10 und 11 kann wahlweise die eine oder die andere Frequenz auf die Fernleitung 1, 2 Übermittelt werden. Der zu steuernde Apparat ist beispielsweise ein Schalter 12 mit den Ein-und Aussehaltspulen 13 und 14. Bei jeder Erregung des Relais 15 werden die Kontakte 17 und 18 geschlossen und dadurch ein Stromkreis für den Schrittmagneten 29 hergestellt, der einen Kontaktarm 25 mittels eines Zahnrades 26 bei jeder Erregung von einem Kontakt zu dem nächsten Kontakt fortschaltet.
Ausserdem wird bei jeder Erregung des Schrittmagneten ein Kontakt 33 geschlossen und dadurch ein Stromkreis je nach der Stellung des Kontaktarmes für die Ein-oder Aussehaltspule des Schalters 12 geschlossen. Durch mehrmaliges Betätigen des Kommandoschalters kann also der Schalter 12 abwechselnd ein-und ausgeschaltet werden oder über die Kontakte 20 -23 usw. andere Schaltvorgänge, wie sie beispielsweise in automatischen Stationen nötig sind, in bestimmter Reihenfolge nacheinander vorgenommen werden. Ähnlich ausgebildete Einrichtungen, wie sie in der Fig. 21 mit 4 insgesamt bezeichnet sind, können in beliebiger Anzahl an die Fernleitung 1, 2 angeschlossen werden, wobei natürlich ihre Relais 15 auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind.
Bei dieser Fernsteuereinrichtung werden lediglieh Wechselströme zur Steuerung verwendet. Wenn die einzelnen Schaltvorgänge nach der Hauptstelle rückgemeldet werden sollen, so lässt sich dieses in einfacher Weise durch Gleichstromrückmeldeimpulse verwirklichen, wie dies in den vorhergehenden Abbildungen teilweise schon dargestellt ist. In der Fig. 22 ist ein frequenzempfindliches Relais dargestellt, welches sieh besonders für die in der Fig. 21 dargestellte Fernsteuereinriehtung eignet. Das Relais besteht aus einem Joch 36, welches Vorsprünge 37 und 38 sowie zwei bewegliche Anker 39 und 40 besitzt.
Wenn das Relais anspricht, klappen die beiden Anker 39 und 40 aus ihrer normalen
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Stellung, in der sie sich bei 44 berühren, entgegen der Wirkung einer Feder 43 auseinander, bis sie mit ihren oberen Enden gegen die VorsprÜnge 37 und 38 anschlagen. Das Joch 36 trägt drei Spulen 45, 47 und 49, die alle an die Leitungen 1, 2 angeschlossen sind. Die Spule 45 ist in Reihe mit einem Kondensator 46, die Spule 47 in Reihe mit einer Drosselspule 48 geschaltet. Es ist daher klar, dass ein bestimmter Schwingungkreis entsteht, der den kapazitiven Stromkreis 45,46 und den induktiven Stromkreis 47, 48 umfasst.
Im Resonanzfall werden die Ströme in diesen beiden Kreisen nahezu um 1800 ausser Phase sein. Die Spulen 47 und 45 haben dieselben elektrischen Eigenschaften, so dass im Resonanzfall die Stromkomponenten, die durch sie fliessen, in dem Joch 36 gleiche magnetische Felder erzeugen. Ausserdem sind sie so gewickelt, dass die erzeugten magnetischen Felder einander entgegengesetzt sind. Infolge des Widerstandes und der magnetischen Verluste wird die Phasenverschiebung zwischen den Strömen der Spulen 45 und 47 nicht 180 , sondern weniger als 1800 betragen, wie in dem Vektordiagramm Fig. 22a dargestellt ist.
In dieser Abbildung stellen die Vektoren 145 und 147 die Ströme in den Spulen 45 und 47 dar. Sie sind einem imaginären resultierenden Strom 149 äquivalent. Obgleich daher die durch die Spulen 45 und 47 erzeugten Felder einander gleich und entgegengesetzt sind, entsteht doch ein resultierendes Feld, welches durch den resultierenden Strom 149 erzeugt wird, der in Wirklichkeit nicht existiert, sondern die Vektorsumme von 145 und 147 ist.
Da eine scharfe Abstimmung des Relais von einer mehr oder weniger guten Ausbalancierung zwischen den Feldern der Spulen 45 und 47 abhängt, so dass bei diesem Gleichgewicht kein resultierendes Feld, welches durch die Spulen 45 und 47 fliesst, entsteht, ist eine Spule 49 auf dem Joch 36 angeordnet, um dem von dem resultierenden Strom 149 herrÜhrenden Feld entgegenzuwirken.
Mit anderen Worten, um die durch die elektrischen und magnetischen Verluste bewirkte Verschlechterung der Abstimmung zu beseitigen. Da die elektrischen Charakteristiken der Resonanzstromkreise gleichen Verlauf haben (gleiche Verluste, Impedanz, Amperewindungen der Magnetspulen), ist der Strom durch die Wicklung 45 gleich dem Strom durch die Wicklung 47, und die Spannung auf den Leitungen 1, 2 eilt diesem Strom um denselben Winkel nach, um den der Strom in der Wicklung 47 der Leitungsspannung nacheilt. Daher ist der resultierende Strom 149 in Phase mit der Spannung der Leitung 1, 2. Das durch diesen Strom erzeugte magnetische Feld kann daher durch die Spule 49 vernichtet werden, die so gewickelt ist, dass sie die genügende Anzahl Amperewindungen besitzt, um ein gleich grosses Feld, wie das zu vernichtende Feld, zu haben.
Die Spule 45 wird einen Streufluss erzeugen, der sich von der Spule 45 durch den Anker 39 erstreckt. Ähnlich erzeugt die Spule 47 einen Streufluss durch den Anker 40. Daher entsteht eine Anziehungskraft zwischen dem Vorsprung 37 und dem oberen Ende des Ankers 39 und eine abstossende Kraft zwischen den Ankern 39 und 40. Wenn daher die Anker einmal angezogen worden sind, so bleiben sie in dieser Stellung, selbst wenn die Frequenz des Wechselstromes sich verändert, da in diesem Fall die Spulen 45 und 47 jede für sich einen unabhängigen magnetischen Stromkreis besitzen.
Der Anker 40 überbrückt im angezogenen Zustande die Kontakte 17 und 18, die beispielsweise dieselben Aufgaben erfüllen wie die Kontakte 17 und 18 in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 21.
Wenn die Frequenz des in der Leitung 1, 2 fliessenden Wechselstromes nicht die gleiche ist wie die, auf welche das Relais abgestimmt ist, tritt kein Gleichgewicht zwischen den magnetischen Feldern der Spulen 45 und 47 ein. Selbst wenn der Grad der Ungleichheit sehr gering ist, wird infolge der grossen Permeabilität des geschlossenen Eisenkreises ein starker zirkulierender Fluss erzeugt, der von der Spule 45 durch das Josh 36, die Spule 47 und die Anker 40 und 39 zurück zur Spule 45 verläuft. Dieser starke Fluss fliesst durch die Anker 40 und 39 in Reihe und erzeugt daher zwischen den oberen Enden ein starkes Anziehungsmoment.
Ein beträchtlicher Streufluss entsteht ausserdem von den oberen Enden der Anker 39 und 40 zu den Vorsprüngen 37 und 38, so dass auf die Anker 39 und 40 eine Kraft wirkt, die sie zu den Vorsprüngen 37 und 38 hinzuziehen versucht. Infolge des hohen Widerstandes der Luftspalte in den Streuflüssen überwiegt jedoch die Anziehungskraft zwischen den Ankern 39 und 40, so dass diese in ihrer gezeichneten Ruhelage solange verbleiben, bis eine genaue Resonanz vorhanden ist. Die Spannung der Feder 43 kann daher nahezu Null sein, wenn die Anker 39 und 40 sich in ihrer Ruhestellung befinden, und braucht nur so stark zu sein, um die Anker nach einem Ansprechen des Relais aus ihrer angezogenen Stellung in die normale Ruhestellung zu bringen.
Ein fest angebrachtes Glied 50 aus nicht magnetischem Material, welches mit dem Kern 36 mit Hilfe nicht magnetischer Mittel verbunden ist, dient dazu, die Anker 39 und 40 in der Mittelstellung festzuhalten, wenn sie von den Vorsprüngen 37 und 88 abfallen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Steuerung und Überwachung einer Mehrzahl verstellbarer Organe, die durch verschiedene Kombinationen voneinander abweichender Frequenzen ausgewählt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung eines ausgewählten Organes dadurch bewirkt wird, dass mindestens eine der zur Auswahl des Organes erforderlichen Frequenzen von der Übermittlung ausgeschlossen wird.