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Fernsteuersendeeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung auf dem Gebiet von Fernsteuersendeeinrichtungen, bei welchen von einer Zentralstelle aus einem normalen Verteilernetz tonfrequente Ströme überlagert werden.
Man benützt im allgemeinen als Sender bei derartigen Einrichtungen Wechselstromgeneratoren für Tonfrequenz, welche von Synchronmotoren angetrieben werden. Solche Maschinensender sind relativ kostspielig und zeigen die Schwierigkeit, dass bei Änderung der Antriebsfrequenz die Tonfrequenz im gleichen Masse geändert wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, hat man Einrichtungen zur empfindlichen
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! 5 %werden.
Auch werden für zentral gesteuerte Einrichtungen der genannten Art Rohrensender mit Vakuumröhren wegen der Konstanz ihrer Frequenz mit Erfolg verwendet. Solche Röhrensender haben ausserdem die Vorteile, eine selbsttätige Regelung der Ausgangsspannung in viel einfacherer Weise zuzulassen sowie eine verlustfreie Steuerung zu ermöglichen. Sie verlangen jedoch Hochspannung zur Speisung der Anoden, wodurch wiederum Sicherheitsmassnahmen erforderlich werden. Für höhere Sendeleistungen müssen die Vakuumsenderöhren einer Kühlung durch Ventilation oder Kaltwasser unterworfen werden, um die auf den Anoden gesammelte Wärme abzuleiten.
Ventilatoren und Wasserkühleinrichtungen sind ziemlich umständlich herzustellen und haben somit eine erhebliche Kostensteigerung für derartige Röhrensender zur Folge.
Bei einer durch die österr. Patentschrift Nr. 181654 bekanntgewordenen besonderen Anordnung dieser Art erzeugt ein Tongenerator die Sendefrequenz, und diese wird durch einen Gegentaktverstärker verstärkt.
Eine durch die deutsche Patentschrift Nr. 645534 bekanntgewordene Einrichtung zum Betriebe von Tonfrequenzfernsteuerungen verwendet zur Erzeugung der Tonfrequenzen einen Gleichstrom-Wechselstrom-Umformer mit gas-oder dampfgefüllten Entladungsgefässen, deren Zündzeitpunkte durch umlaufende Kontaktapparate gesteuert werden. Der Gleichstrom wird dabei durch Gleichrichtung industriellen Wechselstromes gewonnen. In diesem Falle handelt es sich nicht um eine ausgeprägte Impulssteuerung, sondern es, werden zur 1nformationsweitergabe tonfrequente Ströme längerer Dauer verwendet.
Für jede Informationsart muss also eine eigene Tonfrequenz vorgesehen sein, womit aber die Zahl der. verarbeit- baren Informationen durch die begrenzte Selektivität der Empfänger und der Schwierigkeit der Einhaltung genauer Frequenzen beschränkt ist.
Gegenüber diesen bekannten Einrichtungen fusst die Erfindung auf der Aufgabe, einerseits die Vorzüge des Röhrensenders für zentral gesteuerte Anlagen der genannten Art auszunützen und-wie noch später ausgeführt wird-den Vorteilen der klassischen Maschinensender dennoch nahezukommen, anderseits den Geber einer solchen Einrichtung derart auszubilden, dass mit ihm eine Impulssteuerung erreicht wird. Bekanntlich ermöglicht die Impulskombination, Impulszahl u. dgl. die Übertragung einer sehr grossen Anzahl von Informationsarten über eine einzige Leitung.
Gemäss der Erfindung ist eine Pernsteuersendeeinrichtung, bei der von einer zentralen Stelle aus
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einem normalen Verteilnetz tonfrequente Ströme überlagert werden, wobei der Sender einen von einem Gleichrichter gespeisten und von einem Tonfrequenzgenerator mit konstanter Frequenz gesteuerten, aus Gasentladungsgefässen bestehenden, fremdgesteuerten Wechselrichter enthält, der über einen Transformator mittel-oder unmittelbar an das Verteilnetz geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichrichter aus einer oder mehreren gasgefüllten, gittergesteuerten Röhren gebildet ist, in deren Gitterkreis ein Impulsgeber vorhanden. ist, in dessen betätigtem Zustande die Röhren leitend sind.
Die Sendeleistung wird also von einem aus gasgefüllten Röhren bestehenden, in weiterem Sinne als Schwingungserzeuger zu bezeichnenden Aggregat aufgebracht, das von einem Generator, der mit einer bestimmten Frequenz schwingt, gesteuert ist. Wechselrichter der erwähnten Art ähneln in vieler Beziehung den sonst verwendeten Tonfrequenzgeneratoren und übertreffen sie sogar hinsichtlich mancher Eigenschaften. Sie zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau, durch hohe spezifische Leistung, hohen Wirkungsgrad und insbesondere durch Vorteile bei der Leistungsregelung und Tastung aus. Überdies lassen sich ohne Schwierigkeiten verhältnismässig breite Frequenzbereiche bestreichen. Durch die Erfindung werden also gleichsam die Vorteile des robusten Maschinensenders mit den Vorteilen elektronischer Einrichtungen vereint in Fernsteueranlagen angewendet.
Des weiteren hat die erfindungsgemässe Anordnung den Vorteil, dass die Impulsgabe bereits durch den den Wechselrichter speisenden Gleichrichter erzielt wird. Man spart dadurch nicht nur an Schaltelementen, da ja der Gleichrichter ohnedies vorhanden sein muss, sondern es lassen sich die eigentlichen Steuervorrichtungen für die Impulsgabe-die somit auf der Gleichstromspeiseseite erfolgt-wie später noch zu erkennen sein wird, äusserst einfach und robust ausführen. Der erforderliche Aufwand erreicht also gegenüber den bekannten Einrichtungen ein kaum noch zu unterbietendes Minimum bei einem weitaus günstigeren Ergebnis.
Die Zeichnung stellt im Schema eine beispielsweise Schaltung nach der Erfindung dar, und es können aus der folgenden Beschreibung dieser Schaltung noch weitere erfindungsgemässe Merkmale entnommen werden.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung besteht aus zwei Thyratronen 1, l'für hohe Leistung, die als Wechselrichter geschaltet sind und deren Gitter vom Ausgang eines Generators 2, z. B. eines selbstschwingenden Oszillators, vorzugsweise eines rückgekoppelten Generators mit Vakuumröhren, beaufschlagt werden, dessen Frequenz mit Hilfe einer schwingenden Zunge bestimmt werden kann. Die Anoden der Röhren 1 und l'sind an die Primärseite eines Transformators 8 angeschlossen, dessen Sekundärseite in Verbindung mit einem weiteren Transformator 9 steht, der in der Hochspannungsleitung 10 liegt. Die Mitte der Primärwicklung des Transformators 8 wird von einem Röhrengleichrichter 3 mit Gittersteuerung angespeist, für den man die gleiche Art von gasgefüllten Röhren wie für l, l'verwenden kann.
Der Gleichrichter ist direkt an das Niederspannungsnetz 12 angeschaltet. Das Gitter des Gleichrichters 3 ist durch eine Gleichstromquelle 11 negativ vorgespannt, zu welcher Gleichstromquelle ein Unterbrecher 4 im Nebenschluss liegt. Ausserdem besitzt der Gitterkreis des Gleichrichters 3 eine Phasenschieberbrücke 6 mit einer Steuerreaktanz 5, deren Vormagnetisierung regelbar ist. 7a ist eine Einrichtung, mittels welcher die im Sekundärkreis des Transformators 8 auftretende Ausgangsspannung des Wechselrichters mit einer bestimmten, konstanten Spannung verglichen wird, und es kann der Ausgangsgleichstrom dieser Einrichtung zur Regelung der Vormagnetisierung der Reaktanz 5 verwendet werden. 7b ist eine ähnliche Einrichtung an der Hochspannungsleitung 10, welche einen Gleichstrom liefert, der dem Laststrom dieser Leitung proportional ist ;
dieser proportionale Strom kann ebenfalls zur Regelung der Vormagnetisierung der Reaktanz 5 Verwendung finden.
Die Wirkungsweise der genannten Einrichtung ist folgende :
Der Steuergenerator 2, dessen Frequenz, wie bereits erwähnt, mit bekannten Mitteln konstant gehalten wird und unabhängig von der Netzfrequenz ist, steuert die Gitter der Thyratrone 1 und l'des Wechselrichters und bestimmt dessen Frequenz.
Der Vorgang ist dabei folgendermassen :
Sobald Rohr 1 durch einen positiven Gitterspannungsimpuls aus dem Oszillator bzw. Steuergenerator 2 gezündet ist, lädt sich der zwischen den beiden Anoden der Röhren 1 und l'liegende Kommutierungskondensator 13 so auf, dass die Anode von 1 gegen Anode von l'negatives Potential erhält. In der 2. Halb- welle der Steuerfrequenz aus 2 zündet nun das Rohr l', und die Spannung am Kommutierungskondensator 13 bewirkt ein Löschen der Strecke 1 dadurch, dass die Anode von l* praktisch auf Kathodenpotential gelegt wird und die Anode 1 nun das negative Potential des Kommutierungskondensators gegenüber der Kathode voll erhält. Bei der nächsten Halbwelle wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Weise.
Die Regelung der Fernsteuerimpulse und der Ausgangswechselspannung erfolgt mit Hilfe der den
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Anoden der Röhren l, l'zugeführten Gleichspannung. die von der Gleichrichterröhre 3 herstammt. Die Impulsgabe geschieht durch Unterdrückung der negativen Vorspannung am Gitter des Gleichrichters 3, beispielsweise durch Schliessen des Unterbrechers 4. Die Gleichspannung an den Anoden der Wechselrichterröhren wird dadurch in gleicher Weise an-und abgeschaltet. Dadurch ist zur Sendung von Impulsen ein elektromagnetisch gesteuerter Unterbrecher nicht mehr erforderlich.
Da die Amplitude der Ausgangsspannung des Wechselrichters normalerweise im wesentlichen von der Belastung abhängt, wird auf diese Spannung gleichermassen durch Änderung der vom Gleichrichter 3 gelieferten Gleichspannung eingewirkt, indem die Vormagnetisierung der Reaktanz 5 in der Phasenschieberbrücke 6 in Funktion von den im Netz bestehenden Bedingungen gesteuert wird, wodurch selbsttätig die Gittervorspannung des Gleichrichters reguliert wird.
Eine Möglichkeit zur selbsttätigen Regelung der Ausgangsspannung des Wechselrichters besteht in der Verwendung der Vergleichseinrichtung 7a. Wenn die Ausgangsspannung des Wechselrichters von der bestimmten Vergleichsspannung wegen einer Änderung der Netzbelastung oder infolge einer Änderung der Netzspannung abweicht, wird der Vormagnetisierungsstrom der Steuereinrichtungsreaktanz 5 geändert und wirkt durch Regelung der Phasenlage der Wechselspannung am Gitter des Gleichrichters auf die Gleichspannung der Anoden des Wechselrichters ein, welche ihrerseits die Ausgangswechselspannung korrigiert.
Eine weitere Möglichkeit zur selbsttätigen Regelung der Ausgangsspannung des Wechselrichters besteht in der Steuerung der Vormagnetisierung der Reaktanz 5 in Funktion vom Belastungsstrom der Hochspannungsleitung 10. Die Einrichtung 7b, welche einen zum Belastungsstrom proportionalen Gleichstrom liefert, magnetisiert die Steuerreaktanz in Funktion dieses Stromes vor und wirkt im folgenden so wie vorhin auf die Gleichspannung der Anoden des Wechselrichters ein und damit auf die Ausgangsspannung.
Daraus folgt, dass eine starke Veränderung der Belastung nur schwache Schwankungen der Ausgangsspannung im gespeisten Bereich zur Folge hat.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Fernsteuersendeeinrichtung, bei der von einer zentralen Stelle aus einem normalen Verteilnetz tonfrequente Ströme überlagert werden. wobei der Sender einen von einem Gleichrichter gespeisten und von einem Tonfrequenzgenerator mit konstanter Frequenz gesteuerten, aus Gasentladungsgefässen be-
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mehreren gasgefüllten, gittergesteuerten Röhren gebildet ist, in deren Gitterkreis ein Impulsgeber vorhanden ist, in dessen betätigtem Zustande die Röhren leitend sind.