Verfahren und Vorrichtung zum Ausgleichen der Steuerfrequenzabweichungen von einem vorbestimmten Steuerplan in Überlagerungsfernsteueranlagen. Es sind Fernsteueranlagen bekannt, bei denen die verschiedenen Arten von Empfangs relais, je nachdem sie beispielsweise Tarif apparate, Strassenbeleuchtungsanlagen ein- und ausschalten sollen, auf verschiedene Fre quenzen abgestimmt sind und willkürlich durch Senden der entsprechenden Frequenzen von einer Zentrale aus betätigt werden.
Nach einem bekannten Vorschlag werden diese Steuerfrequenzen von einem einzigen, ein bestimmtes Frequenzband durchlaufen den Generator erzeugt. Der Generator wird, wenn er jeweils den gewünschten Frequenz punkt oder Frequenzbereich durchläuft, kurz zeitig auf das Verteilernetz für die Steuer energie geschaltet, so dass also immer von dem ganzen durchlaufenen Frequenzband nur die gerade benötigten Teilfrequenzen in das Verteilernetz gelangen.
Damit der Generator möglichst gleich mässig und stetig sein Frequenzband durch läuft, ist seine Antriebsyorrichtung mit einem selbsttätigen Regler versehen, der beispiels weise elektromotorisch angetrieben und von einer Uhr gesteuert wird.
Ein solcher Regler muss mitunter den Steuergenerator und seine Antriebsvorrichtung in einer ganz bestimm ten Zeit das Frequenzband durchlaufen lassen, insbesondere dann, wenn das Verteilungsnetz gleichzeitig an mehreren Stellen von Steuer generatoren gespeist oder wenn in das Ver teilungsnetz auf die verschiedenen Steuer frequenzen abzustimmende Absperrorgane ein geschaltet sind.
In diesen Fällen ist es stets nötig, dass die Reguliereinrichtungen sImt- licher Generatoren und Absperrvorrichtungen im gleichen Takte arbeiten. Aber auch dieses gleichmässige Arbeiten der Reguliereinrich tungen gewährleistet noch keinen störungs freien Betrieb, wenn die Steuergeneratoren und ihre Antriebsvorrichtungen beim plötz lichen Anschalten ans Netz in der Drehzahl abfallen, wie dies in der Regel der Fall ist.
Nach einem bekannten Vorschlag hat man diesen Drehzahlabfall dadurch zu beseitigen versucht, dass man den Generator in der Zeit, in der er nicht aufs Netz geschaltet ist, an einen Ersatzwiderstand angeschlossen hat. Aber diese Massnahme führt nur dann zum Ziel, wenn der Ersatzwiderstand jeweils genau den oft stark wechselnden Widerständen des Verteilungsnetzes angepasst wird. Diese Mass nahme hat den Nachteil, dass' viel Energie in dem Ersatzwiderstand verbraucht wird, ohne für die Fernsteuerung selbst von Nutzen zu sein.
Die Erfindung bringt ein Verfahren zum Ausgleichen der Steuerfrequenzabweichungen von einem vorbestimmten Steuerplan, die in Überlagerungs-Fernsteueranlagen der vorge- schilderten Art beim Anschalten des ein zusammenhängendes Frequenzband durch laufenden Sendegenerators an das mit Strö men netzfremder Frequenz zu überlagernde Netz auftreten.
Erfindungsgemäss' wird bei Beginn der Sendung die Antriebskraft des Generators entsprechend der zu erwartenden Unterschrei tung der Sendefrequenz überhöht.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
Fig. 1 stellt im Diagramm die Drehzahl verhältnisse des Steuergenerators dar; Fig. 2 zeigt im Schema eine besonders einfache Ausführungsform einer zusätzlichen Regelvorrichtung für den Antrieb des Sende- generators.
In Fig. 1 ist in Abhängigkeit von der Zeit t die Generatorfrequenz v als Ordinate unter Zugrundelegung einer gleichförmigen Reglerbewegung aufgetragen. Die Generator frequenz würde sich bei unbelastetem Gene rator nach der Linie A-A, bei belastetem Generator nach der Linie B-B ändern.
Würde der Generator stets unbelastet bezw. belastet sein, so würde sich also auch seine Frequenz gleichförmig ändern. ax, a,; a3, a4 seien die Frequenzbereiche, die zwecks Fern steuerung nacheinander dem Verteilernetz aufgedrückt werden sollen, und zwar in einer ganz bestimmten Abhängigkeit von der Zeit, um den Gleichlauf mit den übrigen Regulier- einrichtungen des Netzes zu sichern.
Bei spielsweise sollen zu der Zeit- t4, die etwa in der Mitte der Sendepausen t2, t3 liegt, Sperrkreise durch synchron laufende Appa rate (beispielsweise Uhrwerke), die aber nicht frequenzabhängig, sondern nur zeitabhängig sind, fortgeschaltet werden. Beim Sendevor gang läuft der Generator bis zu dem Zeit punkt t,_ längs der Linie A-A (Leerlauf charakteristik) hoch.
Bei diesem Punkte spricht eine auf die Frequenz a1 abgestimmte, die Generatorfrequenz überwachende Vor richtung (Frequenzwähler) an, die den Ge nerator aufs Netz schaltet und ihn so lange mit dem Netz verbindet, bis er beim Über schreiten der obern Frequenzgrenze a2 des Bereiches l durch den gleichen. Frequenz wähler oder einen zweiten, auf die Frequenz a" abgestimmten Frequenzwähler wieder ab geschaltet wird.
Bei Punkt a,, t, sinkt aber wegen der plötzlichen Belastung die Genera torfrequenz nach der Kurve b bis zur Be lastungscharakteristik B-B herab, verläuft längs dieser Charakteristik, bis .die Frequenz a, zur Zeit t'2 erreicht ist. Der Generator wird wieder abgeschaltet und steigt in sei ner Frequenz zur Leerlaufcharakteristik A-A auf. Der Generator läuft dann auf der Leerlaufcharakteristik bis zum Punkt a;, t3 auf dieser Kurve weiter.
Er wird dann wieder wie vorher durch Frequenzwähler ans Netz geschaltet und sinkt dabei wieder mit seiner Frequenz auf die Belastungskurve herab usw.
Wie aus dem Diagramm zu entnehmen ist, werden durch diesen Vorgang .die Sende zeiten 1 und 2; unnötig verlängert, die Sende pause 3 unangenehm verkürzt. Die Zeit ti, zu der die Umschaltung der Sperrkreise im Netz stattfinden soll, liegt nicht mehr in der Mitte der Sendepause. Der Sendegenerator wird nicht- mehr zu der Zeit t2, sondern erst zu der Zeit t2 vom Netz abgeschaltet, die viel näher bei der Zeit t4 liegt.
Ist beispiels weise das Netz sehr stark belastet, so dass die Generatorcharakteristik B-B noch viel tiefer liegt als in dem vorliegenden gezeich neten Falle, so kann es vorkommen, dass die Sperrkreise noch während der Sendeperiode 1 auf die nächst höhere Frequenz umgeschaltet werden. In diesem Falle sind Betriebsstörun gen unvermeidlich.
Wird nämlich der Sperrkreis zu früh auf eine höhere Frequenz umgestellt, so sperrt er die augenblicklich gesendete Frequenz nicht oder nur sehr schlecht, und es wandert infolgedessen Steuerenergie in den abzusper renden Netzteil, die dort unter Umständen Empfangsrelais, die aber zu einem ganz an dern Zeitpunkt ansprechen sollen, zum An sprechen bringt. Unter Umständen können auch die Sperrkreise so dimensioniert sein, dass sie ein Schalten unter Strom nicht aus zuhalten vermögen.
Um die Verzögerung der Sendung aus zugleichen, kann bei den Punkten a1, t, bezw. a3, t3 durch Kurzschliessen einer Stufe des Regulierwiderstandes, Zusetzen einer Hilf s EMK, vorübergehende Beschleunigung des Regelvorganges oder dergleichen die An triebsmaschine des Generators derart gesteuert werden, dass trotz der Belastung des Gene- rators seine Frequenz wenigstens annähernd nach der Linie A-A verläuft.
Anders aus gedrückt: Zu Beginn der Sendung wird der Antriebsmotor auf eine höhere Drehzahl ein gestellt, als sie der gewünschten Frequenz entspricht. In diesem Falle wird dann schon bei dem Punkt a2, t2 bezw. <I>a4,</I> t4, also recht zeitig, der Generator wieder abgeschaltet.
In dem gleichen Zeitpunkt wird auch die Bewegung des Zusatzreglers wieder rück gängig gemacht, so dass sich auch oberhalb des Punktes a1, t2 die Frequenz nach der Geraden A-A ändert, ein zusätzlicher Fre- quenzanstieg also verhütet wird.
Besonders einfach und leicht einstellbar fällt die Zusatzreguliervorrichtung aus, wenn man die mechanische Verbindung zwischen dem Hauptregler und seiner Antriebsvorrich tung durch ein zweckmässigerweise elektro magnetisch gesteuertes Getriebe, das bei spielsweise das zur Kraftübertragung die nende Organ verdrillt oder verlegt, be- sinflusseu lässt. Wird zum Beispiel der Steuergenerator durch einen Drehstrom-Kol- lektormotor mit durch den. Hauptregler ver stellten Bürsten angetrieben, so kann man .
die Bürstenstellvorrichtung unter Zwischen schaltung eines gewissen einstellbaren Leer ganges mit dem Hauptregler verbinden. Der mit Leergang bewegliche Teil wird bei un belastetem Generator durch eine geeignete Kraft in die eine Endstellung des Leer ganges gedrängt, bei der Einschaltung des Generators dagegen durch eine andere Kraft in die andere Endstellung gebracht. Es lässt sich auf diese Weise leicht eine entsprechende vorübergehende Voreilung des Hauptreglers gegen seine Antriebsvorrichtung erzielen.
Bei .der Ausführungsform nach Fig. 2, die eine solche Reguliervorrichtung dar stellt, ist für den Antrieb des Steuergene- rators ein Drehstromkommutatormotor, des sen Drehzahl durch Bürstenverschiebung in bekannter Weise in weiten Grenzen geregelt werden kann, vorausgesetzt. 4 ist der An triebshebel für die Bürstenstellvorrichtung, 5 ist eine von einem Regelwerksmotor an getriebene Scheibe. Die Teile 4 und 5 sind durch die gelenkig mit den Zapfen 51, 41 verbundene Schubstange 54 miteinander ge kuppelt. Der Zapfen 51 ist an dem zwischen den Anschlägen 52, 53 beweglichen Anker 5-5 des Elektromagnetes 56 angebracht.
Er ist also nicht fest mit der Scheibe 5 ver bunden, sondern kann sich gegen diese mit einem gewissen Leergang bewegen. Der An ker 55 wird durch die. Feder 57 gegen den Anschlag 52 gedrängt, wird jedoch beim Ein schalten des Elektromagnetes 56 gegen den Anschlag 53 gezogen. Der Elektromagnet 56 wird selbsttätig eingeschaltet, wenn der Steuergenerator aufs Netz geschaltet wird, kann also beispielsweise in die Verbindungs leitung zwischen Steuergenerator und Netz eingeschaltet sein. Zweckmässig wird seine Einschaltung durch dieselbe Vorrichtung be wirkt, die die Schaltung des Generators be tätigt.
Bei Drehung der Teile 4 und 5 im Sinne der Pfeile P wird die Drehzahl bezw. die Frequenz des Steuergenerators erhöht, Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise: Beim Hochlaufen des Generators bis zum Punkt a', t,, der Fig. 1 liegt der An ker 51 an dem Anschlag 52. Bei Punkt a:, t, wird der Elektromagnet 56 eingeschaltet, der Anker 51 also gegen den Anschlag 53 im Sinne des Pfeils P gegen die Scheibe 5 vor verdreht.
Diese Vorverdrehung bewirkt eine zusätzliche Beschleunigung des Antriebs motors, die durch Verstellen des Auschlages 53 leicht derart eingestellt werden kann, dass gerade der Drehzahlabfall des Generators ausgeglichen wird. Bei Punkt a" t; wird gleichzeitig mit dem Generator auch der Magnet 56 wieder ausgeschaltet, der Anker 51 kehrt unter Einwirkung der Feder 57 gegen den Anschlag 52 zurück. Dadurch wird ein zu starker Drehzahlanstieg des nun mehr entlasteten Generators verhütet.
Die Kraft der Feder 57 kann auch durch eine Schwerkraft oder durch den Bewegungs- widerstand - der Bürstenstellvorrichtung er setzt werden.
Die Überhöhung der Antriebskraft des Generators entsprechend der zu erwartenden Unterschreitung der Sendefrequenz bei Be ginn der Sendung lässt sich besonders-vor- teilhaft durchführen, wenn man den Steuer generator innerhalb der Sendezeit, das heisst während seines Anschluses an das Netz, mit abfallender Drehzahl laufen lässt.
Diese Betriebsart bietet den Vorteil, dass das Regelverfahren und die Regulierapparate für den Steuergenerator sehr einfach aus fallen; aber sie bringt auch noch in anderer Hinsicht Vorteile mit sich, namentlich wenn als Empfangsrelais sogenannte polarisierte Zungenfrequenzrelais benutzt werden. Diese Relais haben nämlich die Eigenschaft, dass ihre Eigenschwingungszahl bei kleinen Am plituden, also beispielsweise beim Anschwie gen, grösser ist als bei grossen Amplituden, also im Betrieb. Es liegt somit ihre An schwingfrequenz höher als die Betriebs frequenz.
Wird nun beim Sendevorgang die Einschaltfrequenz des Generators so gewählt, dass sie wenigstens annähernd mit der An schwingfrequenz des zu steuernden Frequenz relais übereinstimmt, und gleichzeitig dafür gesorgt, dass die Generatorfrequenz inner- halb der Anschwingzeit der Relais bis zur Betriebsfrequenz abnimmt, so erzielt man bei dieser Betriebsart schon durch verhältnis mässig kurze und schwache Steuerströme grosse Amplituden bei raschem Ansprechen der Relais.
Soll ein einziger Generator sämtliche Steuerfrequenzen erzeugen, so lässt man ihn zweckmässig den entsprechenden Frequenz bereich überhaupt mit fallender Charakteri stik durchlaufen. nachdem man ihn vorher auf die höchste Drehzahl gebracht hat. Man kann auch beim Sendevorgang, nachdem man wenigstens annähernd entsprechend der Ab nahme der Anschwingfrequenz auf die Be triebsfrequenz gesendet hat, mit der Sende frequenz auf der Betriebsfrequenz verharren oder aber zwecks sicheren.
Ansprechens der Relais den Sendegenerator mehrmals durch das jeweils zu überlagernde Frequenzbänd- chen im auf- und absteigenden Sinne hin durchpendeln lassen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die Abnahme der Frequenz des Steuergenerators während des Durch laufens des gesamten zur Betätigung not wendigen Frequenzbereiches in jedem Augen blick annähernd gleich der durchschnittlichen Abnahme der Anschwingfrequenz auf die Betriebsfrequenz der Frequenzrelais macht.
Dadurch erübrigen sich komplizierte Fre- quenzregeleinrichtungen am Sender.
Die Betriebsart, mit fallender Frequen z- charakteristik zu senden, ist besonders für Fernsteueranlagen mit ferngesteuerten Sperr kreisen, die den Übertritt der Steuerströme in Nachbarnetze verhindern sollen und durch Änderung der Kapazität jeweils auf die Sendefrequenz abgestimmt werden, vorteil haft. Solche ferngesteuerte Sperrkreise wer den nach einem älteren Vorschlag durch ein Zeitwerk, das durch Sendung einer bestimm ten Vorfrequenz in Gang gesetzt wird, ent sprechend der jeweiligen Sendefrequenz ab gestimmt und kehren nach jedem Sendevor gang selbsttätig zur Abstimmung auf diese Vorfrequenz zurück.
Bei der angegebenen Betriebsart kann nun die Vorfrequenz in den höchsten Punkt des Frequenzbereiches ver- legt werden. Nun ist aber bei der höchsten Frequenz nach einem bekannten Gesetz die Kapazität des Sperrkreises am kleinsten. Arbeitet man mit mehreren parallel geschal teten Kondensatoren, so bleibt in den Sende pausen nur immer der kleinste Kondensator oder nur ein Teil der Kondensatoren ein geschaltet. Es braucht also nur dieser Teil so stark isoliert zu werden, dass er Über spannungen, Wanderwellen oder dergleichen auf die Dauer standhält. Der Rest darf aus wesentlich billigeren Kondensatoren bestehen.
Es wird also bei dieser Betriebsart die Sper- anlage wesentlich verbilligt.