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Fernsteueranlage filr Tarifapparate, Beleuehtungsanlagen od. dgl.
Man hat vorgeschlagen, beispielsweise Doppeltarifzähler unter Fortfall von Schaltuhren mittels Frequenzrelais umzuschalten, denen über die Starkstromleiter von einer Überlagerungszentrale aus tonfrequente Steuerströme zugeführt werden. Bei ausgedehnten oder gekuppelten Netzen ist eine zuverlässige Überlagerung nur dann möglich, wenn die Netze für die Steuerströme in Einzelbezirke aufgeteilt werden und jeder Bezirk eine besondere Überlagerungszentrale erhält, weil sonst der Spannungsabfall der Steuerströme zu gross ausfällt mit der Folge, dass in der Nähe der Zentrale die Netzspannung unzulässig erhöht wird, an den entlegenen Stellen des Netzes aber nicht mehr die für den Betrieb des Frequenzrelais erforderliche Spannung übrigbleibt.
Auch müssen oft Transformatoren, Generatoren, Batterien, die für die Steuerströme mitunter wie Kurzschlüsse wirken, abgesperrt werden. Unter Umständen muss dies auch bei angeschlossenen Fremdnetzen geschehen, die nicht oder in anderer Weise oder zu ändern Zeiten überlagert werden sollen.
Eine solche Absperrung von Netzen oder einzelnen Netzteilen macht für hochfrequente Steuer-
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sogenannte Schwingdrossel, die verhältnismässig hohe Verluste haben darf, ohne weiteres abgesperrt werden können. Dieser leichten Absperrbarkeit stehen aber bei Hochfrequenzströmen erhebliche Nachteile für die Übertragung in ausgedehnten Netzen, die teils aus Kabel, teils aus Freileitungen bestehen, gegenüber ; denn während das Starkstromnetz für die Spannungsabfälle des niederfrequenten Starkstromes eine mehr oder weniger gleichmässige Verteilung ergibt und von vornherein auf zulässige Spannungsabfälle bemessen ist, weisen die hochfrequenten Steuerströme ein vollkommen anderes Bild der Spannungsverteilung auf.
Diese Nachteile machen in der Regel die Überlagerung eines ausgedehnten Netzes mit Hochfrequenzströmen unmöglich. Um eine einigermassen brauchbare Verteilung der Steuerströme ohne zu hohe Spannungsabfälle zu erhalten, muss man deshalb mit der Steuerfrequenz so nahe als irgend möglich an die Frequenz des Starkstromes herangehen, erhält aber dann wieder die Schwierigkeit, einzelne Netzteile gegen diese Ströme mit verhältnismässig kleiner Frequenz, insbesondere mitTonfrequenz, absperren zu müssen. Eisenfreie Drosseln geben zwar für Hoehfrequenzströme einen sehr hohen, für die Absperrung praktisch ausreichenden induktiven Spannungsabfall, für Tonfrequenzströme reichen sie aber nicht annähernd zur Absperrung aus, es sei denn, dass man teuere Drosselspulen mit sehr grossen Abmessungen verwendet.
Diese ergeben aber wieder für den Starkstrom einen unzulässig grossen Spannungsabfall. Auch kommt man nicht zum Ziel, wenn man die Drosselspule durch Parallelschaltung eines Kondensators zu einem abgestimmten Schwingungskreis ergänzt, weil dieser Kreis sehr stark gedämpft ist (nach bekannten Gesetzen hat ein und derselbe Schwingungskreis mit der gleichen Drosselspule, beispielsweise für 500 Hertz ein tausendfach grösseres logarithmisches Dekrement als für 500. 000 Hertz), es sei denn, dass man Drosselspulen verwendet mit sehr grossen Drahtquerschnitten, die aber wieder aus wirtschaftlichen Gründen von vornherein ausscheiden.
Aus ähnlicher Überlegung hat man bisher auch Schwil1gungskreise mit eisenhaltigen Drosselspulen für unbrauchbar gehalten, teils wegen der hohen Dämpfung, teils weil sie für den Starkstrom zu grosse Spannungsabfälle hervorrufen.
Man war der Ansicht, dass man auf diesem Wege überhaupt nicht das Problem der Absperrung lösen könnte, weil man entweder Drosselspulen benötigte, deren Einschaltung die Elektrizitätswerke wegen der hohen Spannungsabfälle verbieten würde, und dass anderseits mit so kleinen Drosselspulen, wie sie das
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Elektrizitätswerk günstigstenfalls zulassen könnte, eine wirksame Absperrung für die in der Periodenzahl vom Starkstrom nur wenig abweichenden Steuerströme unmöglich sei.
Aus diesen Gründen wurde bisher ein anderer Weg eingesehlagen. Es wurde an der Absperrstelle in den Zug des Netzleiters ein Transformator eingeschaltet, dem von aussen her, entweder vom Sendegenerator oder von einer besonderen Maschine, die zur Erzeugung einer Gegenspannung von Steuerfrequenz erforderliche Energie zugeführt wurde. Dieses Absperrverfahren, zu dessen Durchführung allerdings ein erheblicher Energieaufwand notwendig ist, ist ohne weiteres anwendbar, wenn die Sperrstelle nahe an der Sendestelle liegt. Es wird aber unwirtschaftlich teuer, bei grösserer Entfernung der beiden Stellen, weil hier zur Steuerung der Gegenspannung nach Grösse, Frequenz und Phase sehr verwickelte Apparate oder teure Fernleitungen notwendig sind.
Die Erfindung verlässt diesen Weg und zeigt, dass trotz der zahlreichen Schwierigkeiten und Vorurteile auch der alte, jetzt verlassene Weg unter Beobachtung besonderer Regeln zum Ziele führt, trotz der geringen Abweichung der Steuerfrequenz von der Frequenz des Starkstroms. Erfindungsgemäss begnügt man sich mit einer für die Spannungsabfälle des Starkstroms gerade noch tragbaren Selbstinduktion der Drosselspule, die durch Parallelschalten des Kondensators wie bei der Hochfrequenzabsperrung zu einem Schwingungskreis ergänzt wird, hält sich mit dem logarithmisehen Dekrement aber innerhalb eines ganz bestimmten Bereiches, am einfachsten dadurch, dass man Drosselspulen mit offenem,
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sechzehntausendstel heran, geht aber keineswegs über sechzehnhundertstel hinaus.
Von diesem letzten. grössten, zulässigen Wert des Dekremente muss man sich um so ferner halten, je grösser der Netzstrom im Vergleich zur Netzspannung ist. Ein solcher Schwingungskreis wird in den Zug eines oder mehrerer Netzleiter eingeschaltet und jeweils auf die Steuerfrequenz abgestimmt. Sind in dem Netz schon Drosselspulen zur Unterdrückung der Kurzschlussströme vorhanden, so können gleich diese für den Schwingungkreis benutzt werden. Man erhält dann besonders wohlfeile Absperrvorrichtungen.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass man mit verhältnismässig b : Iligen, kleinen Kondensatoren auskommt und dass auch die Drosselspule bei teilweisem Eisenschluss unerwartet kleine Abmessungen erhält. Erst durch die Erfindung ist der auf die Steuerfrequenz abgestimmte Absperrkreis für die Absperrung von überlagerten Tonfrequenzen in Starkstromnetzen praktisch geschaffen worden.
Nach bekannten Gesetzen ist die Sperrwirkung des Abstimmkreises um so grösser, je kleiner die Dämpfung ist. Dies hat man auch schon früher erkannt. Man glaubte aber bisher, dass man sich mit der Dämpfung so niedrig halten müsse, dass der Schwingungskreis wegen der erforderlichen ausserordentlich grossen Drosselabmessungen und der hervorragenden Eigenschaften des Kondensators unwirtschaftlich teuer würde. Die Erfindung zeigt hier, dass man durchaus nicht unter den Wert seehzehn- tausendstel für das logarithmische Dekrement herabzugehen braucht, teure Sperrkreise also vermeiden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fernsteueranlage für Tarifapparate, Beleuchtungsanlagen od. dgl., bei der von einer Zentrale aus dem Starkstromnetz tonfrequente Steuerströme, insbesondere Ströme von nur zehnfacher Frequenz des Starkstromes, überlagert werden, wobei in die gegen Steuerströme abzusperrenden Netzleiter auf Steuerfrequenz abgestimmte Sperrkreise eingeschaltet sind, deren Drosselspulen eine Selbsinduktion besitzen, die möglichst nahe an dem für die Spannungsabfälle des Starkstromes zulässigen Höchstwert liegen, dadurch gekennzeichnet, dass deren logarithmisches Dekrement für die Steuerströme grösser als sechzehntausendstel aber kleiner als sechzehnhundertstel gemacht wird, u. zw. um so kleiner, je grösser die Netzströme im Verhältnis zur Netzspannung sind.