Anordnung zur Fernsteuerung, insbesondere von Verbrauchern in Starkstromnetzen. In Starkstromnetzen wird vielfach eine Fernsteuerung von elektrischen Stromkreisen durch Signalübertragung gefordert. So ist es beispielsweise erwünseht, in Starkstromnetzen die Verbraucher grösserer Wärmemengen in Haushalt und Industrie von zentralen Stellen aus beliebig .ein- und ausschalten zu können.
Hiermit soll erreicht werden, dass .die Lei des Netzes stets voll ausge nutzt wird, indem bei Leistungsmangel, Stö- rung-en usiv. die nicht. lebens-,viehtige Bela- stun- willkürlich Lord schnell abgeschaltet werden kann, während die wertvollen Ver brancher, welche nicht- gestört werden dür fen, weiterhin versorgt werden.
Da für solche Zwecke bis zu den entfern ten und verhältnismässig kleinen Verbrau- ehern -etrennte Hilfsleitungen nicht zur Verfügung stehen, muss der Steuerbefehl zum Ein- und Ausschalten über die Starkstromlei tung, gegeben werden. Es ist bekannt., hierzu 'Mittelfrequenzen zu überlagern, welche durch besonders hierfür .empfindliche Relais bei den Abnehmern empfangen werden.
Es hat sieh aber gezeigt, da.ss die mittelfrequenten Lei stungen für eine zuverlässige. Durelrgabe von Steuerbefehlen verhältnismässig gross sein müssen, da. durch die verschiedenen Netzbe lastungen eine starke Dämpfung der aufge drückten mittelfrequenten Sehwinglingen ein tritt.. Insbesondere wirken hier \die vielen heute eingeschalteten Kondensatoren störend.
Anordnungen, bei denen die Mittelfrequenz- leistung mit besonderen Maschinen erzeugt und dem Netz aufgedrückt werden, sind daher wegen der erforderlichen grossen Leistung sehr teuer.
Gemäss der Erfindung werden zur Erzeu gung der mittelfrequenten Schwingungen kapazitive Verbraucher vorgesehen, die im vorbeschriebenen Takt vorübergehend zu- und abgeschaltet. werden. Dadurch entstehen ge dämpfte tonfrequente Schwingungszüge, die sich einzelnen Spannungshalbwellen des Netzes überlagern und im folgenden mit Tonfre- quenzimpulsen bezeichnet werden.
Das Zu schalten der Kondensatoren kann gTundsätz- lich zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der einzelnen Spannungshalbwellen erfol gen. Besonders charakteristisch werden diese gedämpften tonfrequenten Schwingungszüge, wenn man sie in oder in der Nähe des Span nungsmaximums beginnen lässt. Hierbei kann aber der Fall eintreten, dass die entstehenden Spannungsspitzen unangenehm hoch werden.
AUS diesem Grunde kann es vorteilhaft sein, die Schaltvorgänge, welche die tonfrequenten Üb.erlagerungsimpulse auslösen, so weit vor oder gegebenenfa:lls auch hinter das Maximum der Spannungshalbwellen zu legen, dass der Scheitelwert der durch die Überlagerung entstehenden Spannungsspitzen die normalen Weehselstromhalbwelllen nicht. wesentlich über schreitet.
Die Reihenfolge Lind die Abstände dieser Tonfrequenzimpulse können, ebenso wie bei den bisher bekannten Fernsteuerungen mit überlagerten -i#Iittelfrequenzimpulsen, so ge wählt werden, dass am Empfangsort mehrere unterschiedliche Befehle ausgeführt werden. Beispielsweise kann bei rascher Impulsfolge ein- und bei langsamer Impulsfolge ausge schaltet werden.
Es können auch für die Aus wahl verschiedener Empfänger Folgen von bestimmten Impulsgruppen gesendet werden usw., um beispielsweise beim Fernein- und -ausschalten von Verbrauchern die wichtigen von weniger wichtigen zu unterscheiden. Fer ner kann man z. B. die auf den positiven Halbwellen liegenden Schwingungen zum Einschalten, die auf den negativen. Halbwel len liegenden zum Aussehalten benutzen oder umgekehrt.
Vorteilhaft werden die Tonfrequetizini- pulse so in regelmässigem Abstand einzelnen Halbwellen der Netzspannung überlagert, dass sich eine unterhalb der Netzfrequenz liegende Impulsfolge, die sogenannte Impulsfolgefre- quenz, ergibt. Diese Impulsfolgefrequenz von beispielsweise 25 oder 16'2/3 Hz kann zur Bil- dung eines Zeichens eine bestimmte Zeit aus gesandt werden.
Die zur übertragenden Zei- ehen, auf welche die Empfangseinrichtungen ansprechen sollen, bestehen also aus einer unternetzfrequenten Folge von Tonfrequenz impulsen. Auf diese Weise erreicht man den Vorteil, dass man von allen Störungen, welche durch Oberwellen des Netzes hervorgerufen werden, vollkommen frei wird. Ein normales Netz enthält nämlich wohl eine mehr oder weniger grosse Anzahl von Oberwellen, dage gen keinerlei nennenswerte Störfrequenzen, die unterhalb der Netzfrequenz liegen.
Es lassen sich deshalb Empfangsapparate mit einer unterhalb der Netzfrequenz liegenden Impulsfrequenz, beispielsweise von 25 oder l62/3 Hz, zuverlässig fernsteuern.
Es lässt sich nicht nur eine Fernein- und -ausschaltung von irgendwelchen Geräten durchführen, sondern es lässt ;sich eine prak tisch beliebig grosse Anzahl von unterschied lichen Signalen und Steuerbefehlen übertra gen, indem beispielsweise die Übertragung mit einer bestimmten Impu lsfolgefrequenz be- gonnen und dann - gegebenenfalls nach Ein sehaItung einer Pause - mit einer andern Impulsfolgefrequenz weitergesandt. wird usw., so dass ein bestimmtes Signalbild entsteht.
Dabei kann in an sieh bekannter Weise auch die Länge der einzelnen Impulsfolgen, der dazwischenliegenden Pausen und die Reihen folge der verschiedenen Impulsfolgefrequen- zen variiert. werden.
Ein solcbes Sendeverfah- ren gibt wegen der grossen Störfreiheit auch die Möglichkeit, durch passend gewählte Signalzusammenstellungen, oder Impulsfolgen Fernsehreibmasehinen oder sonstige Geräte der Nachrichtentechnik über Starkstrom.l.ei- tungen zu betreiben.
Eine weitere Möglichkeit zur Vergrösse- rung der Zeielienzahl kann auch noch dadurch erreicht. werden, dass jedes Mal Vielfache dieser Zeielienfolgen gegeben werden. Da für die Durchführung der meisten über Stark stromnetze zu gebenden Befehle und Signale ,genügend Zeit zur Verfügung steht, braucht auf die Kürze der Übertrag2ingszeiten für die einzelnen Signale oder Kommandos kein be sonders grosser Wert gelegt zu werden.<B>Es</B> ist aus diesem Grunde möglich,
zur Bildung der Übertragungsgrössen auch eine grössere An zahl von aufeinanderfolgenden Einzelzeichen zu verwenden.
Ausserdem besteht die Möglichkeit, zur Bildung der verschiedenen übertragungswerte nicht nur jede zweite oder dritte usw. Halb welle der Netzfrequenz mit einem Signal impuls zii überlagern, sondern ma-n kann auch jeweils entsprechende Vielfache von Halbwellen mit. Signalimpulsen versehen. Ferner kann es vorteilhaft sein, die Signale durch eine nicht regelmässige Folge von Im pulsen zu kennzeichnen, indem z.
B. zwei Im pulse auf zwei aufeinanderfolgenden Halb wellen gegeben werden, dann eine Pause von einer Halbwelle eingelegt wird anschliessend drei Impulse auf .drei aufeinanderfolgende Iia.lbwellen überlagert erden, oder dass Viel faelie davon eine Nachricht darstellen.
Macht man mir Bedingung, dass bei jedem Zeichen am Empfangsort erst ein schwin g .ingsfähiges System aufgeschaukelt werden mul, das heisst., wenn man das Ansprechen der Empfangsapparate vorn Eintreffen einer miternetzfrequenten Impulsfolge während einer gewissen Mindestzeit abhängig macht, so bleiben einzelne Tonfrequenziinpulse, die ,
lureb Zuschalten von Kompensationskonden satoren. oder dergleichen im Netz evtl. auf treten können, auf die Fernsteueranordnung ohne störende Wirkung.
An Hand der Zeiehnuny werden ria.eh- stehend Ausführungsbeispiele der Erfindung noch näher erklärt.
In Fig-. 1 liefert der Generator 1 seine Leistun < - über die drei Phasenleitungen R, .8", 1' nach den Verbrauchern 2. Im Zuge dieser Leitungen liegen Drosseln 3 und hinter diesen Drosseln sind Kondensatoren 4 ange- sehaltet. Ferner sind Schaltmittel 5 vorge sehen, um diese Kondensatorbatterien einzu schalten.
Es entsteht dann ein Stromstoss und # -in schliessend eine mittelfrequente Sch ivin- gung, welche durch die Grösse der Drosselre 3 und der Kondensatoren 4 festgelegt ist und fleren Aussehen in bezug auf die Netzspan nung in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.
Aus Fig. 2 ist zu ersehen, wie beim Ein schalten der Kondensatoren im Spannungs maximum die Spannung zusammenbricht, dann durch die einsetzende Schwingung des Stromes über den ursprünglichen Wert weit hinausgeht und je nach der Dämpfung des Netzes sich mehr oder weniger schnell be- ruhigt.
Elan kann offensichtlich leicht, erreichen, dass diese mittelfrequente Schwingung das ehnfaehe der Netzfrequenz oder noch mehr erreicht, z. B. 600 IIz. Dementsprechend wird, bezogen auf die 50periodio,e Netzfrequenz, auch die Leistung der Kondensatoren ein ent- :;preeliend Vielfaches. Es ist somit ersichtlich, dass man schon mit verhä.ltnismässi- kleinen Kondensatoren sehr grosse Sendeleistungen erzielen kann.
Fig. 3 zeigt. ein Diagramm der Netzspan- ming,welcher nach je. zwei Perioden mittel frequente Spannungsspitzen überlagert sind, so dass sich eine Impulsfolgefrequenz von <B>162/s</B> Hz ergibt.. In Fig. 4 ist. der Beginn der Tonfrequenz impulse gegenüber dem --Maximum der Netz- sPannungshalbwelleni um den Betrag a, vor verlegt.
Der den einzelnen Tonfrequenzim- puls bildende gedämpfte Wellenzug liegt also im aufsteigenden Ast der einzelnen Halbwel len, so dass der Scheitelwert c der normalen Wechselstronnvelle nicht oder nicht wesent- licb, überschritten wird.
Dieses Verlagern des Einsatzpunktes in den aufsteigenden Ast der Weehselstroniwelle ist ohne weiteres möglich, da man ohnehin den Schalter, mit dem zur Erzeugung der Tonfrequenzimpulse Konden satoren an das Netz angeschaltet werden, im Maximum einer der nachfolgenden Span nungshalbwellen öffnen wird, denn in diesem Augenblick ist der Kondensatorstrom Null und der Kontakt findet leichte Schaltbedin gungen. Dadurch steht beim nä:
ehsten Zu schalten des Kondensators stets die dem Ab- seha.ltmoment entsprechende La.cliungsmenge auf dem Kondensator an, so da.ss selbst beim Schalten im Spannungsnulldurcligang eine tonfrequente Schwingung auftritt.
Die Mittel zum Anschalten. der Konden satoren 4 an das Netz R, S, T können in ver schiedener Weise ausgeführt werden. Bei- spielsweise lassen sieh - wie dargestellt - gi.tter- oder zündstiftgesteuerte Entladungs- gefässe veiivenden,
welche zum Stromdiueh- lass in beiden Richtungen entgegengesetzt par allel geschaltet sind und in an sich bekannter Weise durch Steuerung der Zündgitterspan- nung im geeigneten Augenblick geöffnet wer den.
In Fig. 1 ist gleichzeitig ein Beispiel für eine Anordnung zur Steuerung der Schalt gefässe 5 gezeigt. Die Batterie 6 oder eine sonstige Gleiehspannungsquelle liefert über die Sekundärwrieklung des Wandlers 7 die Gittervorspannung für die verschiedenen Ent ladungsgefässe 5. über diesen Wandler 7 wer den.
in .den Zündkreis im Augenblick des ge wollten Zuschaltens der Kondensatoren 4 ein oder mehrere Spannungsstösse induziert. Diese Spannungsstösse können von einem synchron unilaufenden Klotor 8 in Verbindung mit dem damit gekuppelten Synchronschalter 9 er- zeugt werden, weleher die Zündspannungs- quelle <B>1.0</B> zu den geeigneten Zeitpunkten, bei spielsweise in oder in der Nähe des Span- nllngsmaximums.,
während der betreffenden Halbwellen der Leitungsspannung an den Wandler 7 anschliesst-. Damit diese Zündim- puls?-. entsprechend der gewählten Impuls folge erzeugt werden, kann ein besonderes Im pulssteuergerät 11 vorhanden sein, welches wie durch den Schalter 12 angedeutet, -- die Zündimpulse während der Impulspausen un terdrückt. Diese Mittel zur Erzeugung der ge forderten Zündimpulse sind an sich bekannt und brauchen deshalb nicht näher beschrieben zu werden.
Um die beim Schalten von grösseren. Kapa zitäten vielfach auftretenden Schwierigkeiten zu umgehen, können .die Kondensatoren in mehrere kleinere Einheiten -unterteilt und die einzelnen Einheiten für sich durch besondere synchron gesteuerte mechanische oder elektri sche Schaltmittel in Parallelschaltiulg an- und abgeschaltet werden. Zur Vermeidung von Ausgleiehschwingungen können dabei in die Anschlussleitungen zu den einzelnen Einheiten Däm.pfimgsmittel in Form von kleinen Dros seln oder Widerständen gelegt werden.
Bei dem Ausfühlalngsbeispiel gemäss Fig. 5 ist statt der Induktivität der Drosseln (Fug.<B>1)</B> der induktive Spannungsabfall des Speisetransformators 13 verwendet. Mit dem Schalter 1-1 kann der Kondensator 15 einge schaltet werden. Dieser Kondensator 15 kann ein einzelner Kondensator sein oder auch eine Kondensatorbatterie. Durch die beiden Um sehalter 16, 17 lä.sst sieh der Kondensator bzw.
die Kondensatorbatterie 15 nacheinander zwi schen je zwei Phasen der Sta.rkstromleit.-ing <I>R, S, T</I> legen. Hierdurch vereinfacht sich der Aufwand für die Kondensatorbatterie -und auch für die zündstift- oder gittergesteuerten Entladungsgefässe 18, durch welche die end gültige Anschaltung der Kapazität bewerk stelligt wird.
Man kann dabei auch so vor gehen, da.ss die Steuerimpulse auf die einzel nen Phasen nacheinander gegeben werden, um zu erreichen, dass die nur zweiphasig ange- schlossenen Verbraucher mit. Sicherheit 11111- gesteuert werden.
Die Grösse der jeweils einzuschaltenden Kapazität 15 ist. so gewählt, dass sie der In- duktivität, der vorgeschalteten Drosseln 3 (Fug. 1<B>)</B> oder des Transformators 13 lFig. :5! <B>-</B> asst ist.. Wenn mehrere Transformatoren # inlep parallel geschaltet sind, so wird die. Kapazität 15 entsprechend geändert, so dass die Fre quenz der beim Zuschalten entstehenden Schwingung die gleiche bleibt.
Ebenso wie in andern Sehwingun gskreisen lässt sieh auch im vorliegenden Falle die Fre quenz der Sehaltsehwingiing durch Verände rung der Kapazität willkürlich ändern. Es kann daher die Kapazität 15 veränderlich ge macht werden, um andere Befehle geben z11 können. Vorteilhaft ist eine stufenweise Än derung durch Ausführung der Kapazität in Form einer Kondensatorenbatterie, von der einzelne Kondensatoren oder Einheiten zn- und abschaltbar sind.
Zur Sicherung und Kontrolle für die Durehführllng der gegebenen Schaltbefehle kann die Anordnung so getroffen werden, dass an einem oder mehreren entfernten Enden des Netzsystems jeweils ein Empfangsrelais vorgesehen ist, welches über einen getrennten Übertragungskanal, z.
B. eine Fernmeldean lage, den Empfang der durchgegebenen Be fehle nach der Steuerstelle rüekmeldet. Man hat dann die Gewissheit, dass alle Empfangs relais bei den Abnehmern den Steuerimpuls in ausreichender Höhe erhalten haben und dass sie - ihr einwandfreies Arbeiten voraus gesetzt - den gegebenen Befehl auch ausge führt haben. Erforderlichenfalls, das heisst. bei nicht rieht!; eintreffender Quittierung der gegebenen Befehle an den Kontrollstellen, kann der Steuerbefehl wiederholt. gegeben werden.