Einrichtung zur Steuerung und Überwachung verstellbarer Organe. Gegenstand der Erfindung ist eine Ein richtung zur Steuerung und Überwachung einer Mehrzahl verstellbarer Organe, die durch verschiedene Kombinationen voneinan- der abweichender Frequenzen ausgewählt werden. Derartige Steuer- und Über wachungseinrichtungen werden zum Beispiel in elektrischen Energieverteilungsanlagen zur Steuerung und Überwachung der Schalter verwendet.
Gemäss der Erfindung wird die Verstellung eines ausgewählten Organes dadurch bewirkt, dass mindestens eine der zur Auswahl des Organes erforderlichen Fre quenzen von der Übermittlung ausgeschlossen wird. Die Anordnung kann beispielsweise so getroffen werden, dass ein Organ nur dann ausgewählt wird, wenn zwei verschiedene Frequenzen von der Hauptstelle aus übermit telt werden, und dass das ausgewählte Organ in der einen oder andern Richtung nur dann verstellt wird, wenn anschliessend an die vollzogene Auswahl nur noch die eine oder die andere der beiden Frequenzen allein über mittelt wird.
Die die Auswahl vornehmen den frequenzempfindlichen Relais können derart ausgebildet sein, :dass sie bei ihrem Ansprechen auf die ihnen eigentümliche Fre quenz mittelst elektrischer oder magnetischer Hittel einen Haltekreis für sich selbst schlie ssen, .der so lange aufrecht erhalten bleibt, wie Wechselstrom irgend einer beliebigen Frequenz dem Relais zugeführt wird. Die für die einzelnen Organe vorgesehenen Stel lungsanzeigevorrichtungen können durch Gleichstromimpulse betätigt werden, die von den bei der Auswahl erregten Relais über die Fernleitung zur Hauptstelle übermittelt wer den.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt.
In der Abb. 1 ist auf der rechten Seite die Hauptstelle dargestellt, welche über zwei Leiter 1 und 2 mit beispielsweise zwei Ne- benstellen 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, wäh rend die Mittel zur Überwachung der Organe für Bich getrennt anhand der Abb. 2 erläutert werden. In der Hauptstelle befinden sich beispielsweise zwei Wechselstromerzeuger 3 und 4, deren Frequenzen voneinander ver schieden sind.
In der Nebenstelle A befinden sich zwei Frequenzrelais 8 und 9, von denen das eine, 8, auf .die von,dem Generator 3 er zeugte Frequenz, das andere, 9, auf die von dem Generator 4 erzeugte Frequenz ab gestimmt ist. In der Nebenstelle 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 so genannten Haltekreis für sich selbst, der so lange aufrechterhalten bleibt, wie überhaupt noch Wechselstrom irgendeiner beliebigen Frequenz über die Fernleitungen übermittelt wird. Wie derartige Relais ausgebildet sein können, zeigen die später beschriebenen Abb. 3, 3a und 3h. Die in den Nebenstellen ferner vorgesehenen Relais, zum Beispiel 18 und 19, sprechen an, sobald irgendein Wech selstrom über die Fernleitungen übermittelt wird.
Wenn beispielsweise die Nebenstelle A bezw. das in ihr befindliche Organ, aus gewählt 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 Fre quenzen übermittelt werden. Die Frequenz relais 8 und 9 sprechen an und schliessen ihre Kontakte 15 bezw. 16. . Ausserdem sprechen auch die beiden Relais 18 und 19 an. In der Nebenstelle B spricht lediglich das an die Leitung 2 angeschlossene frequenzunempfind- liche Relais 11 an.
Da eine Nebenstelle bezw. ein Organ nur dann ausgewählt wird, wenn eine ihm zugeordnete Kombination von zwei Frequenzen übermittelt wird, ist jetzt die Nebenstelle A ausgewählt. Ein Betätigungs stromkreis ist, wie ohne weiteres aus der Abbildung -ersichtlich- ist, nocb nicht ge schlossen. Keine von den beiden Spulen 26. 2 1. die beispielsweise die Ein- und Ausschalt spulen eines Schalters sein können, wird er regt.
Wie schon erwähnt, bleiben die Relais 8 und 9 durch besondere Haltevorrichtungen so lange erregt, wie ein Weehselstrom belie biger Frequenz über eine von den beiden Lei tungen übermittelt wird. Wenn jetzt der Druckknopf 28 betätigt wird. -wird die Lei tung 1 von dem Generator 3 bezw. der Sam melschiene 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 1.5, Kontakt 16, den An- - ker 13, den Anker 23, Kontakt 25, über die @Z'ichlung 26, den Kontakt 21 und den An ker 20 zur Batterie 30 verläuft. Wenn der Druckknopf 28 mehrmals geöffnet oder ge schlossen wird, kommt dieser eben verfolgte Stromkreis mehrmals zustande, so dass der dadurch hervorgerufene Steuervorgang belie hig oft wiederholt werden kann oder auch andere Schaltvorgänge in bestimmter Reihen folge dadurch vorgenommen werden können.
Wenn ,die Schaltspule 27 erregt werden soll, muss der Druckknopf 29 betätigt werden, worauf das Relais 19 abfällt, während das Relais 1.8 erregt bleibt. Wenn die gewünsch ten Steuervorgänge beendet sind, wird der Schalter 7 geöffnet, dadurch die beiden Lei tungen 1 und 2 von dem Wechselstromerzeu- r;er 3 und 4 abgeschaltet und, da nun über haupt kein Wechselstrom mehr nach den Nebenstellen übermittelt wird, nicht nur die Relais 18 und 19, sondern auch die Frequenz relais oder Wählrelais 8 und 9 entregt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind ledig lich zwei Frequenzerzeuger beispielsweise mit den Frequenzen 30 und 40 vorgesehen. Es lassen sich also vier verschiedene Kom binationen von der Hauptstelle nach den Nebenstellen übermitteln: 30-30, 40-40, 30-40, 40-30. In der Abbildung sind nur die Kombinationen 30-40 und 40-40 er läutert. Um die Zahl der möglichen Aus wahlen zu vergrössern, kann man weitere Fre- quenzerzeuger und dementsprechend eine grö ssere Zahl von Kombinationen vorsehen.
Da die Steuerung lediglich durch Wechselstrom impulse erfolgt, kann man, ohne die Leitun- @,en 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 ab gesperrt ist.
Ein Ausführungsbeispiel für eine Schal- tun;-, bei der die Rückmeldungen mittelst Gleichstrom nach der Hauptstelle übermittelt werden, zeigt die Abb. 2. Darin sind A und B zwei verstellbare Organe, die über die Fernleitung 41. von der Hauptstelle aus über wacht werden sollen. In der Hauptstelle be findet sich ein Frequenzerzeuger 43, dessen Tourenzahl derart verändert wird, dass auf ;lie Fernleitung in bestimmter Reihenfolge beispielsweise die Frequenzen 24, 25, 26, 27. 2,8 usw. gegeben werden.
Auf die gerad- zahligen Frequenzen sind in der Hauptstelle Frequenzrelais, zum Beispiel 64, 69 usw., abgestimmt, die bei ihrem Ansprechen polari sierte Relais 54, 55, von der Fernleitung ab schalten bezw. an die Fernleitung anschlie ssen. Jedes von .den polarisierten Relais steuert zwei Signallampen, die die Stellung dr r zugehörigen verstellbaren Organe anzei gen sollen.
In den Nebenstellen sind eben falls Frequenzrelais angeordnet, die auf die ungeradzahligen Frequenzen beispielsweise abgestimmt sind und an den verstellbaren Organen befindliche Hilfskontakte nachein ander mit der Fernleitung verbinden. An genommen, der Generator 43 läuft mit einer Frequenz von 24 Perioden. Die Frequenz wird von Hand oder automatisch, aber schrittweise mittelst eines Widerstandes 47, der in dem Erregerstromkreis des Frequenz- generators 43 und des Antriebsmotors 42 liegt, vergrössert.
Wenn die Frequenz 26 er reicht 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 Ver bindung des Hilfskontaktes 62 mit der Fern- leitung 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 5.1 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 Fre- quenzrelais 48 und 49 schliessen sich in der selben Weise, wie die in der Abb. 1 dar gestellten Frequenzrelais, einen sogenannten Haltekreis, so dass ihre Anker erst dann wie der abfallen, wenn überhaupt kein Wechsel strom mehr über die Fernleitung 41 über mittelt wird. Die Anker dieser Relais berüh ren 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 -wie überhaupt noch Wechselstrom auf die Leitung gegeben wird.
Wenn jetzt die Frequenz auf 216 Perioden anwächst, spricht das Relais 64 an, öffnet den Kontakt 58, 59, schaltet ,dadurch das po larisierte Relais 54 von der Fernleitung ab und schliesst an seinem Anker 66 den Kon takt 65, so dass das polarisierte Relais 55, welches dem verstellbaren Organ B zugeord net ist, an die Fernleitung angeschlossen wird. Die Frequenz wird jetzt auf 27 Pe rioden erhöht, so dass das Relais 49 anspricht und vorübergehend den Hilfskontakt 63 -des verstellbaren Organes B mit der Fernleitung verbindet.
Ein positiver oder negativer Im puls wird jetzt je nach der Stellung des ver stellbaren Organes B dem polarisierten Re lais 55 über die Fernleitung, den Anker 67, den Kontakt 68, sowie den Anker 66 und den Kontakt 65 übermittelt. Dieses schaltet die Signallampen 52, 53 der Stellung des ver stellbaren Organes B entsprechend um. Bei der Frequenz 28 wird das Relais 69 erregt, welches das polarisierte Relais 55 abschaltet und am Anker 71 das nächste polarisierte Relais, welches in der Abbildung nicht mehr dargestellt ist, mit der Fernleitung verbindet.
Sobald sämtliche verstellbaren Organe ihre Stellung rückgemeldet haben, wird der Fre- quenzerzeuger 43 von der Fernleitung ab geschaltet, seine Tourenzahl schnell auf eine der Periodenzahl 24 entsprechende Grösse er niedrigt, worauf der nächste Überwachungs- zvklus vor sich gehen kann.
Die Abb. 3, 3a und 3b zeigen ein Fre- quenzrelais, wie es bei den Schaltungen gemäss Abb. 1 und 2 verwendet werden kann. Der Zweck -dieses frequenzempfindlichen Re lais ist der, einen Hilfsstromkreis dauernd zu schliessen, wenn ein Wechselstrom einer be- stimmten Frequenz dem Relais zugeführt wor den: ist.
Das Relais besitzt eine Zunge 131, die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmt ist und einen Magneten 132, ähnlich den bei den bekannten Frequenzmessern verwendeten. Die Zunge unterscheidet sich jedoch von den bei den erwähnten Instrumenten verwendeten Zungen dadurch, dass ein Kontaktglied 13' vorgesehen ist, und dass der Teil 134 etwas verlängert ist.
Ein Haltemagnet 135 von be sonderer Ausbildung dient dazu, die Zunge 134 in dem Luftspalt 1,36 festzuhalten, so bald sie bei dem grössten Ausschlag in ihn hineinschwingt. Ein Hilfsrelais 137 üblicher Ausführung und eine Batterie 13,8 dienen zur Betätigung des Relais. Die Ausbildung des Haltemagnetes 135 geht aus der Abb. 3a her vor. 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 Emp findlichkeit des Relais verschlechtern würde. Wenn die Zunge 131 eine bestimmte Ampli tude erreicht, gelangt sie in ein sehr starke magnetisches Feld,, dessen Kraftlinien in der- ,-elben Richtung fliessen, in der sich die Zunge 134 bewegt.
Gleichgültig, Ober 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, solange der Haltemagnet 135 er- re@;t bleibt. Das Frequenzrelais in Abb. 3 ist an die Leitung 147 angeschlossen. Der Mag net 132 erzeugt ein Wechselfeld, welches auf die Zunge 131 einwirkt und sie in Schwin gung versetzt. Gleichzeitig mit dem Magnet 132 wird auch das Relais 137 erregt, welches den Stromkreis des Haltemagnetes schliesst.
Das Relais 137 kann ein Wechselstromrelais sein oder auch ein polarisiertes Relais, wel ches durch den von der Leitung 147 kommen den und gleichgerichteten Wechselstrom er regt wird. Auf die zuletzt erwähnte Art und -Weise kann das Relais 137 sehr empfindlich gemacht werden. Sobald Resonanz eintritt, gelangt das Kontaktstück 133 mit dem Kon takt 148 in Berührung, und der Stromkreis 150 wird geschlossen, der die jeweils erfor derlichen Schaltungen vornimmt oder einlei tet. Um den Stromkreis 150 zu öffnen, muss der Wechselstromkreis 1.47 geöffnet werden. so dass der Haltemagnet 135 entregt wird und die Zunge 131 in ihre Ruhelage zurück kehren kann.
Der Haltemagnet 135 kann auch so aus gebildet sein, wie in,der Abb. 3b dargestellt ist, bei der .das Hilfsrelais 137 nicht mehr erforderlich ist. Der Haltemagnet wird hier von der Wechselstromquelle 147, mit Wech selstrom, .der vorher gleichgerichtet wird, ge speist. Die Polschuhe 151, 152 haben einen grossen Querschnitt, so dass ein grosser Fluss durch den Luftspalt 153 von verhältnismässig geringer Breite hindurchgehen kann. Die Länge des Luftspaltes kann wesentlich grö sser sein als die Länge des Teils 134.
Wenn die Zunge 131 am weitesten ausschlägt, ge langt der Teil 134 in den Luftspalt 153, und (-in grosser Teil,des Gesamtflusses durch den Luftspalt wird durch diesen reduzierten mag netischen -Widerstand geshuntet. Die Kraft linien in den Polschuhen 151 und 152 ver dickten sich jetzt in Richtung des Teils 134 in dem Luftspalt, so dass in diesem Teil,des Luftspaltes ein dichtes Feld entsteht. In folgedessen werden Kraftlinien nicht alle in einer Richtung senkrecht zur Bewegung der junge 134 verlaufen, sondern eine resultie rende Komponente wird in der Richtung der ,genannten Bewegung die Zunge 134 ver suchen anzuziehen.
Die Zunge 134 kann auch so ausgebildet sein, dass sie nicht in den Luft spalt 153 eintritt, sondern die Polspitzen der Polschuhe 151 und 152 überbrückt.
Die Abb. 4 zeigt die Schaltung einer an- (lern Einrichtung, bei der die verstellbaren Organe ähnlich gesteuert werden wie in der Abb. 1 und ähnlich überwacht werden wie in der Abb. 2 dargestellt und erläutert ist. An genommen, der Schalter 117 soll -eingeschal tet werden. Um ihn aus der Zahl der vor liandenen verstellbaren Organe auszuwählen, müssen zwei voneinander verschiedene be stimmte Frequenzen über die Fernleitungen 82 und 83 übermittelt werden, durch die bei spielsweise über die Transformatoren 85 die abgestimmten Relais 95 und 96 erregt wer den.
Wie schon anlässlich der Beschreibung der Abb. 1 erwähnt wurde, kann man mil zwei Frequenzen vier verstellbare Organe 4euern. In der gleichen Weise lassen sich mit zehn Frequenzen hundert Kombinationen zusammenstellen. Gleichzeitig mit den Fre- quenzrelais 95 und 96 werden auch die Hilfs relais 86 und 89 erregt. Über die von diesen gesteuerten Kontakte 93, 94 werden die lfaltemagnete 91 und 92 erregt. Die Kontakte 93 und 94 liegen parallel im Erregerstrom kreis der beiden Haltmagnete, so dass diese erregt sind, so lange eines von den Relais 86, 89 erregt ist.
Die Relais 99 und 100 entspre chen den Relais 18 und 19 in der Abb. 1. \Venn also der Schalter 117 eingeschaltes werden soll, muss die Frequenz, auf die das l;,elais 96 abgestimmt ist, abgeschaltet wer- clen, so dass über den Kontakt 103 und den Kontakt 102 das Relais 99 erregt wird, wel- ches die Schliessspule des Schalters 117 ein schaltet.
Wenn der Schalter 117 unmittelbar ri.arnach wieder geöffnet werden soll, muss die Frequenz, auf die das Relais 96 abgestimmt ist, wieder eingeschaltet werden und die Fre- quenz, auf die das Relais 95 abgestimmt ist, abgeschaltet werden. Dann wird über den Kontakt 105 und den Kontakt 104 das Re lais 100 erregt, welches die Öffnungsspule des Schalters steuert. Diese erwähnten Schaltvorgänge können beliebig oft wieder holt werden.
Erst wenn beide Frequenzen nicht mehr über die Fernleitung 82, 83 bezw. 83, 84 übermittelt werden, kehren ,sowohl die Frequenzrelais 95 und 96, als auch die übri gen Einrichtungen in ihre Ruhelage zurück. Statt ,der in den Abbildungen verwendeten Frequenzrelais können auch beliebig andere entsprechend ausgebildete Relais mit den er wähnten Eigenschaften verwendet werden.
Die Rückmeldung erfolgt auf ähnliche Art und Weise wie in Abb. 2. Sobald das zu dem Schalter<B>117</B> zugehörige Frequenzrelais anspricht, wird das Relais 110 erregt, wel ches an dem Kontakt 109 den Stromkreis des Relais 110 schliesst. Dieses schliesst vorüber gehend den Kontakt 111-und ermöglicht da mit die Übermittlung eines Überwachungs impulses über die Fernleitung 82, 83, der je nach der Stellung des Schalters 117 und da mit .des Hilfsschalters 112 positiv oder nega tiv ist.
Die Gleichstromimpulse werden ge genüber den Wechselstromimpulsen durch Drosselspulen, die Wechselstromimpul,-se ge genüber den Gleichstromimpulsen durch Kon densatoren 114, 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 zii ihrer Überwachung erforderlichen verschie denen Frequenzen durch eine Anordnung, wie sie in Abb. 5 dargestellt ist, .verringern. 121 bis 128 sind Frequenzrelais. Die Relais 121 und 126 sind auf dieselbe Frequenz ab gestimmt, die Relais 122 und 127 auf eine andere und ebenso die Relais 123 und 128 auf eine dritte Frequenz.
Wie in der Abb. 2 dargestellt, können durch einen Motorgenera tor 42, 43 Wechselstromimpulse verschie dener Frequenz nacheinander über die Fern- leitung übermittelt werden, :durch die die Relais 121 bis 123 nacheinander erregt wer den. Sie können dabei ein Anzeigesignal zu der Hauptstelle übermitteln, wie dies in :der Abb. 2 erläutert ist. Sobald das Relais 123 anspricht, schliesst es einen Kontakt 124. Da durch werden die Relais 126 bis 128 mit der Hauptstelle verbunden und nacheinander er regt.
Das Relais 128 schliesst bei seinem An sprechen einen Kontakt 125 und legt die Fernleitung an eine in der Abbildung nicht mehr dargestellte weitere Gruppe von Fre- auenzrelais ähnlich den dargestellten. Jedes mal, wenn die letzten Relais einer Grüppe ansprechen, wird die Frequenz so verändert, dass das nächste Relais :der ersten Gruppe ansprechen kann.
In der Abb. 6 ist ein weiteres frequenz- empfindliches Relais dargestellt, welches sich für die in den vorhergehenden Ausführungs beispielen dargestellten Einrichtungen eignet. Das Relais besitzt ein Joch 36, welches Vor sprünge 37 und 3'8, sowie zwei bewegliche Anker 39 und 40 besitzt. Wenn das Relais anspricht, klappen die beiden Anker 39 und 10 aus ihrer normalen Stellung, in der sie sich bei 44 berühren, entgegen der Wirkung einer Feder 43 auseinander, bis sie mit ihren obern 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 ge schaltet. Es ist daher klar, :dass ein bestimm ter Schwingungskreis entsteht, der den kapa- zitiven Stromkreis 45, 46 und den induktiven Stromkreis 47, 48 umfasst. Im Resonanzfall werden die Ströme in diesen beiden Kreisen nahezu um 1,80 ausser Phase sein. Die Spu len 47 und 45 haben dieselben elektrischen Eigenschaften, so :dass im Resonanzfall die Stromkomponenten, die durch sie fliessen, in dem Joch 3-6 gleiche magnetische Felder er zeugen.
Ausserdem sind sie so gewickelt, dass die erzeugten magnetischen Felder einander entgegengesetzt sind. Infolge .des Widerstan des und der magnetischen Verluste wird die 1'ha#cenverschiebung zwischen den Ströni(-:i der Spulen 45 und 47 nicht<B>180</B> , sondern weniger als<B>180'</B> betragen, wie in dem Vek- tordiagramm Abb. 6a dargestellt ist. In die ser Abbildung stellen die Vektoren I46 und 1111. die Ströme in den Spulen 45 und 47 dar.
Sie sind einem imaginären resultierenden Strom 146 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 I46 erzeugt wird, der in Wirklichkeit nicht existiert, son dern die Vektorsumme von I46 und 147 ist.
Da eine scharfe Abstimmung des Relais von einer mehr oder weniger guten Ausbalancie- rung zwischen den Feldern der Spulen 45 und 47 abhängt, so dass bei diesem Gleich gewicht kein resultierendes Feld, welches durch die .Spulen 45 und 47 fliesst, entsteht, ist eine Spule 49 auf dem Joch 36 angeord net, um :den von dem resultierenden Strom I46 herrührenden Feld entgegenzuwirken. Mit. andern Worten, um die durch die elektri schen und magnetischen Verluste bewirkte Verschlechterung fier Abstimmung zu besei tigen.
Da :die elektrischen Charakteristiken der Resonanzstromkreise gleichen Verlauf haben (gleiche Verluste, Impedanz, Ampere- win.dungen der Magnetspulen) ist der Stroni 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 Leitungsspan nung nacheilt. Daher ist der resultierende Strom I" in Phase mit der Spannung der Leitung 1, 2.
Das durch fliesen Strom er zeugte magnetische Feld kann daher durch die Spule 49 vernichtet werden, die @so, ge wickelt ist, dass sie die genügende Anzahl Amperewindungen besitzt, um ein gleich grosses Feld wie das zu vernichtende Feld zii 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 obern Ende des Ankers 39 und eine abstossende Kraft zwischen den Ankern 39 und 40. \Fenn daher die Anker einmal angezogen worden sind, so bleiben sie in dieser Stellung, selbst \venn die Frequenz des Wechselstromes sich verändert, da in diesem Fall die Spulen 4-5 und 4 7 jede für sich einen unabhängigen magnetischen Stromkreis besitzen. Der An her 40 überbrückt im angezogenen Zustande die Kontakte 17 und 1.8.
Wenn die Frequenz des in der Leitung 1, 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 4 7 ein. Selbst wenn der Grad der Ungleichheit sehr gering ist, wird infolge der grossen Per meabilität des geschlossenen Eisenkreises ein starker zirkulierender Fluss erzeugt, der vo:: der Spule 45 durch das Joch 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 obern Enden eiii starkes Anziehungsmoment.
Ein beträcht licher Streufluss entsteht ausserdem von den obern Enden der Anker 39 und 40 zu den Vorsprüngen 3 7 und 38, so dass auf die An ker 39 und 40 eine Kraft wirkt, die sie zii den Vorsprüngen 37 und 38 hinzuziehen ver sucht. Infolge des hohen Widerstandes der Luftspalte in den Streuflüssen überwiegt je doch die Anziehungskraft zwischen den An kern 39 und 40, so dass diese in ihrer ge zeichneten Ruhelage so lange verbleiben, bis eine genaue Resonanz vorhanden ist.
Die Spannung der Feder 43 kann daher nahezu 1\7u11 sein, wenn die Anker 39 und 40 sich in ihrer Ruhestellung befinden und braucht nur so stark zu sein, um die Anker nach einerri Ansprechen des Relais aus ihrer angezogenen Stellung in die normale Ruhestellung zu bringen.
Ein fest angebrachtes Glied<B>50</B> aus nicht magnetischem Material, welches mit dem kern 36 mit Hilfe nicht magnetischer Mittel verbunden ist, dient dazu, die Anker 39 und 1:0 in der Mittelstellung festzuhalten, wenn sie von den Vorsprüngen 37 und 38 abfallen.
Device for controlling and monitoring adjustable organs. The invention relates to a device for controlling and monitoring a plurality of adjustable organs, which are selected by various combinations of frequencies that differ from one another. Such control and monitoring devices are used, for example, in electrical power distribution systems to control and monitor the switches.
According to the invention, the adjustment of a selected organ is effected in that at least one of the frequencies required to select the organ is excluded from the transmission. The arrangement can be made, for example, so that an organ is only selected when two different frequencies are transmitted from the main station, and that the selected organ is only adjusted in one direction or the other if, following the selection made only one or the other of the two frequencies is transmitted alone.
The frequency-sensitive relays that make the selection can be designed in such a way that: when they respond to the frequency peculiar to them, they use electrical or magnetic means to close a holding circuit for themselves, which is maintained as long as any alternating current Frequency is fed to the relay. The position indicators provided for the individual organs can be actuated by direct current pulses transmitted by the relay energized during the selection via the trunk line to the main station.
In the drawing Ausführungsbei are shown games of the invention.
In Fig. 1, the main point is shown on the right side, which is connected via two conductors 1 and 2 with, for example, two auxiliary points A and B, in each of which there is an adjustable organ. In this figure, only a circuit for controlling the organs is shown, while the means for monitoring the organs for Bich are explained separately with reference to Fig. 2. In the main station there are, for example, two alternators 3 and 4, the frequencies of which are different from each other.
In the extension A there are two frequency relays 8 and 9, one of which, 8, on .the frequency generated by the generator 3, the other, 9, is tuned to the frequency generated by the generator 4. In the extension there are also two frequency relays 10 and 11, both of which are tuned to the frequency generated by the generator 4, for example.
These relays are used for selection and when they respond, they close a so-called hold circuit for themselves, which is maintained as long as alternating current of any frequency is transmitted over the long-distance lines. How such relays can be designed is shown in Figs. 3, 3a and 3h described later. The relays also provided in the extensions, for example 18 and 19, respond as soon as any alternating current is transmitted over the trunk lines.
For example, if the extension A respectively. the organ located in it is to be selected from, the switch 7 must be closed in the main unit, whereupon the fre quencies generated by the two generators 3 and 4 are transmitted via the trunk lines 1 and 2. The frequency relays 8 and 9 respond and close their contacts 15 respectively. 16.. In addition, the two relays 18 and 19 also respond. In extension B, only the frequency-insensitive relay 11 connected to line 2 responds.
Since an extension respectively. An organ is only selected if a combination of two frequencies assigned to it is transmitted, extension A is now selected. An actuation circuit is, as is readily apparent from the figure, not yet closed. Neither of the two coils 26. 2 1. which can, for example, be the on and off coils of a switch, it is excited.
As already mentioned, the relays 8 and 9 remain energized by special holding devices as long as a Weehselstrom any frequency is transmitted via one of the two lines. If now the push button 28 is pressed. -Will the Lei device 1 respectively from the generator 3. the Sam melschiene 5 switched off, so that the relay 18 can drop its armature 20.
An actuating circuit for the coil 26 is now closed, which is supplied by the battery via the armature 12, contact 1.5, contact 16, the armature 13, the armature 23, contact 25, via the line 26, the contact 21 and the anchor 20 to the battery 30 runs. If the push button 28 is opened or closed several times, this circuit just followed comes about several times, so that the resulting control process can be repeated any number of times or other switching operations can be carried out in a certain sequence.
If the switching coil 27 is to be energized, the push button 29 must be actuated, whereupon the relay 19 drops out, while the relay 1.8 remains energized. When the desired control processes are completed, the switch 7 is opened, thereby the two lines 1 and 2 from the alternating current generator; he 3 and 4 switched off and, since now no more alternating current is transmitted to the extensions, not only the relays 18 and 19, but also the frequency relay or selector relay 8 and 9 de-energized.
In this embodiment, only two frequency generators, for example with frequencies 30 and 40, are provided. So four different combinations can be transmitted from the main unit to the extensions: 30-30, 40-40, 30-40, 40-30. Only the combinations 30-40 and 40-40 are explained in the illustration. In order to increase the number of possible selections, additional frequency generators and, accordingly, a larger number of combinations can be provided.
Since the control is only carried out by alternating current pulses, you can use direct current for the feedback, for example, without having to increase the number of lines between the extensions and the main unit, which is blocked in a known manner against the alternating currents and vice versa .
Fig. 2 shows an exemplary embodiment for a switch, in which the feedback is transmitted by means of direct current to the main unit. A and B are two adjustable organs, which are monitored from the main unit via the long-distance line 41 should. In the main station there is a frequency generator 43, the number of revolutions of which is changed in such a way that the frequencies 24, 25, 26, 27, 2, etc., etc. are given to the long-distance line in a certain order.
Frequency relays, for example 64, 69, etc., are matched to the even-numbered frequencies in the main station. When they respond, the polarized relays 54, 55, switch off or from the trunk line. connect to the pipeline. Each of the polarized relays controls two signal lamps that are intended to indicate the position of the associated adjustable organs.
In the extensions, frequency relays are also arranged, which are tuned to the odd frequencies, for example, and connect auxiliary contacts located on the adjustable organs one after the other with the long-distance line. Assume that the generator 43 runs at a frequency of 24 periods. The frequency is increased manually or automatically, but step by step by means of a resistor 47, which is located in the excitation circuit of the frequency generator 43 and the drive motor 42.
When the frequency 26 is reached, the relay 48, which is assigned to the adjustable element A, picks up its armature 56, which temporarily touches the contact 57 and thereby connects the auxiliary contact 62 with the long-distance line 41.
Depending on the position of the organ A, a positive or negative pulse is fed via the long-distance line, the contact 58 and the armature 59 of the frequency relay 64 to the polarized relay 5.1, which turns its armature 60 accordingly, so that one of the two signal lamps 50 or 51 lights up and thereby indicates the position of the associated organ A.
The frequency relays 48 and 49 close in the same way as the frequency relays shown in FIG. 1, a so-called holding circuit, so that their armatures only drop off again, if no alternating current at all via the long-distance line 41 is averaged. However, the armature of these relays only temporarily touch the contacts they control.
The frequency relays in the main station, after they have responded once when the associated frequency is transmitted, also remain energized as long as alternating current is still fed to the line.
If now the frequency increases to 216 periods, the relay 64 responds, opens the contact 58, 59, switches, thereby the polarized relay 54 from the trunk line and closes the contact 65 at its armature 66, so that the polarized relay 55, which is zugeord net to the adjustable organ B, is connected to the long-distance line. The frequency is now increased to 27 periods so that the relay 49 responds and temporarily connects the auxiliary contact 63 of the adjustable organ B to the long-distance line.
A positive or negative pulse is now transmitted to the polarized relay 55 via the long-distance line, the armature 67, the contact 68, and the armature 66 and the contact 65, depending on the position of the adjustable organ B. This switches the signal lamps 52, 53 of the position of the ver adjustable organ B accordingly. At frequency 28, relay 69 is energized, which switches off polarized relay 55 and connects the next polarized relay at armature 71, which is no longer shown in the figure, to the long-distance line.
As soon as all adjustable organs have reported their position, the frequency generator 43 is switched off by the long-distance line, its number of revolutions is quickly reduced to a value corresponding to the number of periods, whereupon the next monitoring cycle can proceed.
Figs. 3, 3a and 3b show a frequency relay as it can be used in the circuits according to Figs. The purpose of this frequency-sensitive relay is to permanently close an auxiliary circuit when an alternating current of a certain frequency has been fed to the relay.
The relay has a tongue 131 which is tuned to a certain frequency and a magnet 132, similar to those used in the known frequency meters. However, the tongue differs from the tongues used in the mentioned instruments in that a contact member 13 'is provided and that the part 134 is somewhat elongated.
A holding magnet 135 of be special training is used to hold the tongue 134 in the air gap 1.36 as soon as it swings into it at the largest rash. An auxiliary relay 137 of the usual design and a battery 13, 8 are used to operate the relay. The formation of the holding magnet 135 is shown in Fig. 3a. An excitation coil 139 is located on the middle leg 140 and generates a flux in it. The river splits in half as indicated by lines 141 and 142.
The pole tips 143 and 144 are designed such that the density of the magnetic flux in the air gap 136 is as large as possible, while the leakage flux is as small as possible. In this way, the oscillation of the tongue 131 is not dampened by any magnetic leakage flux which would impair the sharpness of the tuning and the sensitivity of the relay. When the tongue 131 reaches a certain amplitude, it comes into a very strong magnetic field, whose lines of force flow in the same direction in which the tongue 134 moves.
Regardless of whether the part 134 is a small permanent magnet or whether it consists of soft iron or demagnetized iron, it is drawn into the air gap with great force and remains attracted in it as long as the holding magnet 135 is reached. The frequency relay in Fig. 3 is connected to line 147. The Mag net 132 generates an alternating field which acts on the tongue 131 and sets it in motion. At the same time as the magnet 132, the relay 137 is also energized, which closes the circuit of the holding magnet.
The relay 137 can be an AC relay or a polarized relay, wel Ches by the coming from the line 147 and rectified alternating current it is excited. In the last mentioned way the relay 137 can be made very sensitive. As soon as resonance occurs, the contact piece 133 comes into contact with the con tact 148, and the circuit 150 is closed, which makes the necessary circuits or initiates. To open circuit 150, AC circuit 1.47 must be opened. so that the holding magnet 135 is de-energized and the tongue 131 can return to its rest position.
The holding magnet 135 can also be designed as shown in Fig. 3b, in which the auxiliary relay 137 is no longer required. The holding magnet is fed here by the AC power source 147, with AC current that is previously rectified. The pole shoes 151, 152 have a large cross section, so that a large flow can pass through the air gap 153 of a comparatively small width. The length of the air gap can be significantly greater than the length of the part 134.
When the tongue 131 deflects the most, the part 134 gets into the air gap 153, and (to a large extent, the total flow through the air gap is shunted by this reduced magnetic resistance. The lines of force in the pole pieces 151 and 152 ver now thickened in the direction of the part 134 in the air gap, so that a dense field is created in this part of the air gap.As a result, lines of force will not all run in a direction perpendicular to the movement of the young 134, but a resulting component will be in the Direction of said movement, the tongue 134 looking to attract ver.
The tongue 134 can also be designed in such a way that it does not enter the air gap 153, but rather bridges the pole tips of the pole shoes 151 and 152.
Fig. 4 shows the circuit of a learning device in which the adjustable organs are controlled similarly as in Fig. 1 and monitored in a similar way to that shown and explained in Fig. 2. Assuming that switch 117 should In order to select it from the number of adjustable organs available, two different specific frequencies must be transmitted over the trunk lines 82 and 83, through which the tuned relays 95 and 96 are energized via the transformers 85, for example .
As already mentioned in the description of Fig. 1, four adjustable organs can be controlled with two frequencies. In the same way, a hundred combinations can be made with ten frequencies. The auxiliary relays 86 and 89 are energized at the same time as the frequency relays 95 and 96. The folding magnets 91 and 92 are excited via the contacts 93, 94 controlled by them. The contacts 93 and 94 are parallel in the excitation circuit of the two holding magnets, so that these are excited as long as one of the relays 86, 89 is excited.
Relays 99 and 100 correspond to relays 18 and 19 in Fig. 1. If switch 117 is to be switched on, the frequency to which relay 96 is tuned must be switched off so that The relay 99, which switches on the closing coil of the switch 117, is excited via the contact 103 and the contact 102.
If the switch 117 is to be opened again immediately afterwards, the frequency to which the relay 96 is tuned must be switched on again and the frequency to which the relay 95 is tuned must be switched off. Then the relay 100 is excited via the contact 105 and the contact 104, which controls the opening coil of the switch. These switching processes mentioned can be repeated as often as required.
Only when both frequencies are no longer via the trunk line 82, 83 respectively. 83, 84 are transmitted, return both the frequency relays 95 and 96, as well as the rest of the facilities in their rest position. Instead of the frequency relays used in the figures, any other appropriately designed relay with the properties mentioned can be used.
The feedback takes place in a similar manner as in Fig. 2. As soon as the frequency relay belonging to switch 117 responds, relay 110 is energized, which closes the circuit of relay 110 at contact 109. This temporarily closes the contact 111 and thus enables the transmission of a monitoring pulse via the long-distance line 82, 83, which is positive or negative depending on the position of the switch 117 and the auxiliary switch 112.
The direct current pulses are protected from the alternating current pulses by choke coils, the alternating current pulses are protected from the direct current pulses by capacitors 114, 115, 116. The monitoring pulses can also be transmitted via lines 81, 83 or 83, 84.
If the number of adjustable organs becomes very large, the number of different frequencies required for their monitoring can be reduced by an arrangement as shown in Fig. 5. 121 to 128 are frequency relays. The relays 121 and 126 are tuned to the same frequency, the relays 122 and 127 to a different and also the relays 123 and 128 to a third frequency.
As shown in Fig. 2, a motor generator 42, 43 can transmit alternating current pulses of different frequencies one after the other over the long-distance line, through which the relays 121 to 123 are excited one after the other. You can transmit a display signal to the main unit, as is explained in: Fig. 2. As soon as the relay 123 responds, it closes a contact 124. Since the relays 126 to 128 are connected to the main unit and one after the other it excites.
The relay 128 closes a contact 125 when it responds and applies the long-distance line to a further group of frequency relays similar to those shown, not shown in the figure. Every time the last relay of a group responds, the frequency is changed so that the next relay: the first group can respond.
In Fig. 6, another frequency-sensitive relay is shown, which is suitable for the devices shown in the previous embodiment examples. The relay has a yoke 36 which has jumps 37 and 3'8 and two movable armatures 39 and 40. When the relay responds, the two armatures 39 and 10 fold apart from their normal position, in which they touch at 44, against the action of a spring 43, until their upper ends strike against the projections 37 and 38. The yoke 36 carries three coils 45, 47 and 49, all of which are connected to the lines 1, 2.
The coil 45 is in series with a capacitor 46 which: Coil 47 in series with a choke coil 48 switches. It is therefore clear: that a certain oscillation circuit is created which comprises the capacitive circuit 45, 46 and the inductive circuit 47, 48. In the case of resonance, the currents in these two circles will be almost 1.80 out of phase. The coils 47 and 45 have the same electrical properties, so that, in the case of resonance, the current components that flow through them generate the same magnetic fields in the yoke 3-6.
They are also wound in such a way that the generated magnetic fields are opposite to each other. As a result of the resistance and the magnetic losses, the 1'ha # cen shift between the Ströni (-: i of the coils 45 and 47 is not <B> 180 </B>, but less than <B> 180 '</B> as shown in the vector diagram in Fig. 6a. In this illustration, the vectors I46 and 1111 represent the currents in the coils 45 and 47.
They are equivalent to an imaginary resulting stream 146. Therefore, although the fields generated by coils 45 and 47 are equal and opposite to one another, there is a resulting field generated by the resulting current I46, which in reality does not exist, but is the vector sum of I46 and 147.
Since a sharp tuning of the relay depends on a more or less good balance between the fields of the coils 45 and 47, so that with this equilibrium no resulting field that flows through the coils 45 and 47 is created, is a coil 49 on the yoke 36 angeord net in order: to counteract the field originating from the resulting current I46. With. In other words, to eliminate the tuning degradation caused by the electrical and magnetic losses.
Since: the electrical characteristics of the resonance circuits have the same course (same losses, impedance, ampere-turns of the magnet coils) the current through winding 45 is equal to the current through winding 47, and the voltage on lines 1, 2 rushes this Current by the same angle by which the current in the winding 47 lags the line voltage. Therefore, the resulting current I "is in phase with the voltage on line 1,2.
The magnetic field generated by flowing current can therefore be destroyed by the coil 49, which is wound so that it has a sufficient number of ampere-turns to have a field as large as the field to be destroyed. The coil 45 will generate a leakage flux that extends from the coil 45 through the armature 39. Similarly, the coil 47 creates a leakage flux through the armature 40.
Therefore, there is an attractive force between the projection 37 and the upper end of the armature 39 and a repulsive force between the anchors 39 and 40. Therefore, once the armatures have been tightened, they will remain in this position, even if the frequency of the Alternating current changes, since in this case the coils 4-5 and 4 7 each have an independent magnetic circuit. The An her 40 bridges the contacts 17 and 1.8 in the tightened state.
If the frequency of the alternating current flowing in line 1 is not the same as that to which the relay is tuned, there is no equilibrium between the magnetic fields of coils 45 and 4 7. Even if the degree of inequality is very small, a strong circulating flux is generated due to the great permeability of the closed iron circuit, which flows from the coil 45 through the yoke 36, the coil 47 and the armatures 40 and 39 back to the coil 45 runs. This strong flux flows through the anchors 40 and 39 in series and therefore creates a strong attraction between the top ends.
A considerable leakage flux also arises from the upper ends of the armatures 39 and 40 to the projections 37 and 38, so that a force acts on the armatures 39 and 40, which they seek to draw in the projections 37 and 38. As a result of the high resistance of the air gaps in the stray fluxes outweighs the attraction between the core 39 and 40, so that they remain in their resting position until an exact resonance is present.
The tension of the spring 43 can therefore be almost 1 \ 7u11 when the armatures 39 and 40 are in their rest position and only needs to be strong enough to bring the armatures from their attracted position to the normal rest position after the relay has responded .
A fixed member 50 made of non-magnetic material, which is connected to the core 36 by non-magnetic means, serves to hold the armatures 39 and 1: 0 in the central position when they are removed from the projections 37 and 38 fall off.