<Desc/Clms Page number 1>
Sperrkreis für Tonfrequenzen in einer Zentralfernsteueranlage Die Erfindung bezieht sich auf einen Sperrkreis für Tonfrequenzen, die in einer Zentralfernsteuer- anlage einem elektrischen Energieverteilnetz überlagert sind.
Zentralfernsteueranlagen, auch Rundsteueranlagen genannt, - dienen bekanntlich dazu, um von einer Kommandostelle aus über das elektrische Energiever- teilnetz Schaltbefehle an alle Verbraucherstellen des Netzes senden zu. können, sei es zur Tarifumsteuerung von Zählern, sei es zur Ein- und Ausschaltung von Verbrauchern, z. B. Boilern, Öfen, Strassenbeleuchtungen oder zur Steuerung von Ölschaltern usw. In bekannter Weise werden hierzu an der Kommandostelle von einem Sender tonfrequente Impulse dem Netz überlagert, und die zu steuernden Stellen weisen Empfänger auf, welche auf vorbestimmte Kommandos ansprechen, um die vorgesehenen Schaltfunktionen durchzuführen.
Unter den verschiedenen bekannten Zentralfernsteuersystemen beruhen die gebräuchlichsten auf dem Zeitintervallverfahren. Bei diesem werden einem Startimpuls zeitlich eine Folge von Befehlsimpulsen zugeordnet, die im allgemeinen durch einen Synchronwähler als Geber erzeugt wird, welcher in bekannter Weise von einem Tonfrequenzsen- der auf das zu steuernde Energieverteilnetz überlagert wird. Analog dazu sind die Empfänger mit der Netzfrequenz synchronlaufende Wähler, deren Wahlkontakte den Kontakten des Synchrongebers entsprechend zugeordnet sind.
Es erweist sich nun als notwendig, den Übertritt der dem Verteilnetz überlagerten Tonfrequenz zu bestimmten Netzteilen zu sperren, um den tonfrequenten Energieabfluss in diese Netzteile zu verhindern. Ferner soll vermieden werden, dass andere neben den eigentlichen Fernsteuerempfängern an das Verteilnetz angeschlossene und durch die Tonfrequenz beeinflussbare Geräte Tonfrequenzenergie erhalten, oder dass an das Netz an- geschlossene Schaltelemente, beispielsweise Phasenschieberkondensatoren, zu viel Tonfrequenzenergie absorbieren. In allen diesen Fällen werden als Sperrmittel Sperrkreise verwendet, die derart abgestimmt sind, dass sie für die betreffende Tonfrequenz einen sehr grossen Widerstand bilden.
Bei diesen bekannten Sperrkreisen wird demnach nur eine Frequenz wirksam gesperrt, was bisher auch genügte, da in den Rundsteueranlagen nur eine Tonfrequenz überlagert wird. Mit der zunehmenden Verbreitung von Rundsteueranlagen muss jedoch damit gerechnet werden, dass in den Verteilnetzen zwei verschiedene Frequenzen gleichzeitig auftreten können, nämlich dann, wenn in einem übergeordneten Netz für bestimmte Teilabschnitte seines Netzbereiches und in einem ihm untergeordneten Netz zwei verschiedene Tonfrequenzen überlagert werden. Es ergibt sich dann der Fall, dass in einem Netzsystem die Tonfrequenzen beider Rundsteueranlagen, und zwar der des über- und der des untergeordneten Netzes, auftreten.
Da die bekannten Sperrkreise, wie erwähnt, nur für eine Tonfrequenz wirksam sind, ist für die zweite Tonfrequenz keine Sperre wirksam, so dass sich diese ungehindert über das ganze Netz ausbreiten kann. Die Nachteile einer derart unkontrollierten Tonfrequenzausbreitung sind vorstehend schon erörtert worden, so dass sich nunmehr die Aufgabe ergibt, ein Sperrmittel zu entwickeln, das für zwei oder mehrere Frequenzen gleichzeitig selektiv wirksam ist.
Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass zu einem aus einer Induktivität und einer Kapazität bestehenden Parallelschwingkreis mindestens ein aus einer weiteren Induktivität sowie einer weiteren Kapazität bestehender Serieschwingkreis parallel geschaltet und auf eine Hilfsfrequenz f3 abgestimmt ist und diese Hilfsfrequenz f3 so gross gewählt ist,
dass die für die Abstimmung auf diese Hilfsfrequenz f3 not-
<Desc/Clms Page number 2>
wendigen Werte der Schaltungselemente des Serieschwingkreises zusammen mit den diesem Serieschwingkreis parallel geschalteten übrigen Schaltungselementen des Parallelschwingkreises für die Frequenzen f1 und f. einen Resonanzkreis bilden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert: Es zeigen: Fig. 1 einen Sperrkreis für die gleichzeitige selektive Sperrung von zwei Frequenzen und Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Netzsystems, das Sperrkreise nach der Fig. 1 aufweist.
Der in der Fig. 1 dargestellte Sperrkreis besteht aus einer Induktivität L1 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator Cl, die zusammen einen Parallelschwingkreis bilden. Parallel zu diesem ist ein Serieschwingkreis, bestehend aus einer Kapazität C.., und einer Induktivität L- Um zu erreichen, dass die Schaltungsanordnung gleichzeitig zwei Frequenzen f 1 und f_, selektiv sperrt, müssen die ihr zugehörigen Schaltungselemente L1, Cl, L', und C, in ihren Werten derart einander angeglichen sein,
dass die gesamte Schaltungsanordnung, also der Parallelschwingkreis L,/Cl zusammen mit dem ihm parallel geschalteten Serieschwingkreis L.., C2, auf die Frequenzen f l und f .2 abgestimmt sind.
Hierbei wird von folgender Überlegung ausgegangen: Es sei angenommen, dass die Tonfrequenz f. um den Faktor a grösser als die Tonfrequenz f1 sei, also f z = a - f l. Wird L1 als bekannt angenommen, so verbleiben als Unbekannte die Kapazitäten Cl, C., die Induktivität L, und eine Hilfsfrequenz f3, auf die der Serieschwingkreis L./C. abgestimmt werden muss.
Die Frequenz f3 ist zwar unbekannt, wird jedoch empirisch so gewählt, dass für die noch zu ermittelnden übrigen Schaltungselemente Cl, C, und L2 sich vernünftige Werte ergeben. Es sei weiter angenommen, dass die Frequenz f3 um einen Faktor b grösser als die Frequenz f1 sei, also f3 = bfl.
Im Resonanzfall gilt für den Serieschwingkreis L,,jC, mit der Hilfsfrequenz f3: co? - L2 - C2 = 1, da f3 = b - f1 ist, ergibt sich:
EMI2.61
EMI2.62
Um die weiteren unbekannten Werte zu erhalten, wird für f 1 folgende Bedingung aufgestellt:
EMI2.64
wird C3 eingesetzt, so ergibt sich:
EMI2.66
Für f. erhält man entsprechend:
EMI2.68
wird Cl, eingesetzt, so ergibt sich:
EMI2.70
bzw.
EMI2.71
Durch Auflösungen der Gleichungen für f1 bzw. f.@ wird die Unbekannte Cl eliminiert:
Aus der Gleichung
EMI2.75
und aus der Gleichung
EMI2.76
ergibt sich:
EMI2.77
daraus erhält man:
EMI2.78
Um Cl zu erhalten, wird L.= in die Formel von f l eingesetzt:
EMI2.83
<Desc/Clms Page number 3>
Durch diese mathematische Ableitung ist die eingangs erwähnte Erläuterung, unter welchen Bedingun- gen das Sperrglied zwei Frequenzen gleichzeitig selektiv sperrt, bewiesen worden, und es ist also möglich, mit den als bekannt angenommenen Grössen f l, f2, L1 und f3 die unbekannten Werte für Cl, C2 und L2 zu ermitteln.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird der Sperrkreis durch Parallelschaltung weiterer Serieschwingkreise, bestehend aus Kapazitäten und In- duktivitäten, zur gleichzeitigen selektiven Sperrung für mehr als nur für zwei Frequenzen vorgesehen.
Dazu ist erforderlich, die gegebenen Werte der Schaltungselemente eines bereits auf bestimmte Frequenzen abgestimmten Sperrkreises unter Berücksichtigung der noch weiteren zu sperrenden Frequenz und in bezug auf den jeder neu zu sperrenden Frequenz parallel zu schaltenden Serieschwingkreis neuerdings zu ermitteln.
Wird der beschriebene Sperrkreis bei Serieankopp- lungsschaltung der Tonfrequenz an ein Netz verwendet, so ist bemerkenswert, dass die Schaltungselemente des Ankopplungsschwingkreises gleichzeitig auch als Schaltungselemente für das Sperrglied herangezogen werden können. In diesem Falle müssen nach dem Parallelschalten eines Serieschwingkreises an den Ankopplungsschwingkreis die Schaltungselemente des letzteren entsprechend der vorstehenden mathematischen Ableitungen dimensioniert werden.
Dabei tritt dann anstelle der Induktivität L1 eine Streuinduktivi- tät L3 eines Ankopplungstransformators T, wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist.
Die praktische Anwendung des beschriebenen Sperrkreises ist in der Fig. 2 anhand einer schematischen Darstellung eines Netzsystems gezeigt. Darin ist mit 1 eine zentrale Energieerzeugungsanlage bezeichnet, von der Leitungen 2 bis 6 zu übergeordneten Energieverteilstellen führen, von denen die Leitung 5 näher dargestellt ist. Es ist angenommen, die Verteilstelle 7 versorge einerseits über Leitungen 8 bis 11 untergeordnete Energieverteilstellen 27, 23, die ihrerseits über Leitungen 12 bis 16 Energie an Einzelabnehmer liefern und anderseits beliefere die Ver- teilstelle 7 über Leitungen 17 bis 22 unmittelbar Einzelabnehmer mit Energie.
Die Energieverteilstelle 7 ist daher gegenüber ihren untergeordneten Verteilstellen die übergeordnete und gegenüber den von ihr unmittelbar belieferten Einzelabnehmern die untergeordnete Verteilstelle. Da üblicherweise bestimmte elektrische Einrichtungen der Einzelabnehmer von der untergeordneten Verteilstelle aus, der sie angehören, ferngesteuert werden, ergibt sich, dass in einem Energieversorgungsnetz zwei zentrale Fernsteuer-Kom- mandoanlagen mit jeweils unterschiedlicher Frequenz fl und f2 wirksam sind,
und zwar eine Kommandoanlage mit einer Frequenz fl für eine untergeordnete Energieverteilstelle 23 und eine andere Kommandoanlage mit einer Frequenz f2 für eine übergeordnete Energieverteilstelle 7. Die Ausbreitung der auf die Netze überlagerten Tonfrequenzen f i und f z ist für jede Frequenz durch entsprechende Richtungspfeile angedeutet. Wie daraus ersichtlich ist, breiten sich die Frequenzen f i, f 2 in den Netzen nach jeder Richtung hin aus, was in manchen Fällen unerwünscht, wenn nicht sogar störend ist.
Insbesondere bei der Verwendung von Phasenschieberkondensatoren kann, wenn diese nur für die für eine untergeordnete Ver- teilstelle überlagerte Tonfrequenz gesperrt sind, die Tonfrequenzenergie der übergeordneten Verteilstelle ungehindert zu den Phasenschieberkondensatoren gelangen und von diesen absorbiert werden. In allen jenen Fällen, in denen es also erforderlich ist, bestimmte Netzteile oder einzelne Einrichtungen für zwei Frequenzen zu sperren, sind nun Sperrkreise zur gleichzeitigen selektiven Sperrung von zwei Frequenzen f i und f 2 vorgesehen.
Im vorliegenden, schematisch dargestellten Netzsystem ist ein Sperrkreis 25 zwischen der über- und untergeordneten Energiever- teilstelle 7 und 23 in der Leitung 10 vorgesehen. Dadurch wird erreicht, dass die von der übergeordneten Verteilstelle 7 kommende Tonfrequenz f2 daran gehindert wird, in die untergeordnete Verteilstelle 23 abzufliessen, und anderseits wird die in der entsprechenden Verteilstelle 23 überlagerte Tonfrequenz f l davon abgehalten, in die übergeordnete Verteilstelle 7 überzutreten.
In einem anderen, hier nicht näher bezeichneten untergeordneten Netzteil sollen beispielsweise beide Frequenzen f, und f2 von einem Phasenschieberkon- densator 24 fern gehalten werden. Zu diesem Zwecke ist vor diesem ein Sperrkreis 26 gemäss der Erfindung in die Leitung 16 eingeschaltet.
In einer untergeordneten Verteilstelle 27 wird ein Sperrkreis 28 bei einer Serieeinspeisung der Tonfrequenz in das Netz gezeigt, wobei die Induktivität L1 des Parallelschwingkreises LijCi durch die Streuinduktivität L3 des Ankopplungstransformators T ersetzt ist. Bei diesem Sperrkreis tritt zwar die Tonfrequenz f l ungehindert in das Netz über, hingegen sind die weiteren Netzteile 12, 13 der untergeordneten Verteilstelle 27 gegen die eindringende Frequenz f2 gesperrt.
Die Sperrkreise 28 werden bei der Serieeinspeisung in allen jenen Fällen Verwendung finden, bei denen es in erster Linie nur darauf ankommt, die Frequenz f2 von einer untergeordneten Verteilstelle fernzuhalten.
Der grosse Vorteil des beschriebenen Sperrkreises gegenüber den bekannten Sperrmitteln ist darin zu sehen, dass er ohne wesentlichen Mehraufwand, nur durch geeignete Abstimmung der einzelnen Schaltungselemente, eine gleichzeitige selektive Sperrung für zwei Frequenzen bewirkt.
<Desc / Clms Page number 1>
Blocking circuit for audio frequencies in a central remote control system The invention relates to a blocking circuit for audio frequencies which are superimposed on an electrical energy distribution network in a central remote control system.
Central remote control systems, also called ripple control systems, are known to be used to send switching commands to all consumer points in the network from a command post via the electrical power distribution network. can, be it for tariff reversal of meters, be it for switching consumers on and off, e.g. B. boilers, ovens, street lights or to control oil switches, etc. In a known manner, audio-frequency pulses are superimposed on the network at the command post from a transmitter, and the positions to be controlled have receivers that respond to predetermined commands to perform the intended switching functions perform.
Among the various known central remote control systems, the most common ones are based on the time interval method. In this case, a sequence of command pulses is temporally assigned to a start pulse, which is generally generated by a synchronous selector as a transmitter, which is superimposed in a known manner by an audio frequency transmitter on the power distribution network to be controlled. Analogously to this, the receivers are voters that run synchronously with the network frequency and whose selection contacts are assigned accordingly to the contacts of the synchronizer.
It has now been shown to be necessary to block the transfer of the audio frequency superimposed on the distribution network to certain network parts in order to prevent the audio-frequency energy outflow into these network parts. Furthermore, it should be avoided that other devices connected to the distribution network in addition to the actual remote control receivers and that can be influenced by the audio frequency receive audio frequency energy, or that switching elements connected to the network, for example phase shifting capacitors, absorb too much audio frequency energy. In all these cases, blocking circuits are used as blocking means which are tuned in such a way that they form a very large resistance for the audio frequency in question.
In these known blocking circuits, only one frequency is blocked effectively, which was sufficient up to now, since only one audio frequency is superimposed in the ripple control systems. With the increasing spread of ripple control systems, however, it must be expected that two different frequencies can occur simultaneously in the distribution networks, namely when two different audio frequencies are superimposed in a higher-level network for certain subsections of its network area and in a subordinate network. The case then arises that the audio frequencies of both ripple control systems, namely those of the superordinate and that of the subordinate network, occur in a network system.
Since the known blocking circuits, as mentioned, are only effective for one audio frequency, no blocking is effective for the second audio frequency, so that it can spread unhindered over the entire network. The disadvantages of such an uncontrolled audio frequency propagation have already been discussed above, so that the task now arises of developing a blocking means which is selectively effective for two or more frequencies simultaneously.
According to the invention, this is achieved in that at least one series oscillating circuit consisting of a further inductance and a further capacitance is connected in parallel to a parallel resonant circuit consisting of an inductance and a capacitance and is tuned to an auxiliary frequency f3 and this auxiliary frequency f3 is selected to be so large that
that the necessary for tuning to this auxiliary frequency f3
<Desc / Clms Page number 2>
agile values of the circuit elements of the series resonant circuit together with the other circuit elements of the parallel resonant circuit connected in parallel to this series resonant circuit for the frequencies f1 and f. form a resonance circuit.
The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing: FIG. 1 shows a blocking circuit for the simultaneous selective blocking of two frequencies, and FIG. 2 is a schematic representation of a network system which has blocking circuits according to FIG. 1.
The blocking circuit shown in FIG. 1 consists of an inductance L1 and a capacitor C1 connected in parallel to it, which together form a parallel resonant circuit. Parallel to this is a series resonant circuit, consisting of a capacitance C .. and an inductance L- In order to achieve that the circuit arrangement selectively blocks two frequencies f 1 and f_, at the same time, the circuit elements L1, Cl, L ', and C, be so similar in their values,
that the entire circuit arrangement, that is to say the parallel resonant circuit L, / Cl together with the series resonant circuit L .., C2 connected in parallel to it, are tuned to the frequencies f l and f .2.
This is based on the following consideration: It is assumed that the audio frequency f. by the factor a larger than the audio frequency f1, i.e. f z = a - f l. If L1 is assumed to be known, the remaining unknowns are the capacitances Cl, C., the inductance L, and an auxiliary frequency f3, to which the series oscillating circuit L./C. must be coordinated.
The frequency f3 is unknown, but is chosen empirically so that reasonable values result for the remaining circuit elements C1, C, and L2 that are still to be determined. It is further assumed that the frequency f3 is greater than the frequency f1 by a factor b, i.e. f3 = bfl.
In the case of resonance, the following applies to the series resonant circuit L ,, jC, with the auxiliary frequency f3: co? - L2 - C2 = 1, since f3 = b - f1, we get:
EMI2.61
EMI2.62
In order to obtain the further unknown values, the following condition is set up for f 1:
EMI2.64
if C3 is used, the result is:
EMI2.66
For f. one obtains accordingly:
EMI2.68
if Cl, is used, the result is:
EMI2.70
or.
EMI2.71
By solving the equations for f1 and f. @, The unknown Cl is eliminated:
From the equation
EMI2.75
and from the equation
EMI2.76
surrendered:
EMI2.77
from this we get:
EMI2.78
To get Cl, insert L. = into the formula of f l:
EMI2.83
<Desc / Clms Page number 3>
By means of this mathematical derivation, the above-mentioned explanation of the conditions under which the blocking element selectively blocks two frequencies at the same time has been proven, and it is therefore possible to use the quantities fl, f2, L1 and f3 assumed to be known to determine the unknown values for Cl , C2 and L2 to be determined.
In a further embodiment, the blocking circuit is provided for simultaneous selective blocking for more than just two frequencies by connecting further series oscillating circuits in parallel, consisting of capacitors and inductances.
For this purpose, it is necessary to recently determine the given values of the circuit elements of a trap circuit already tuned to certain frequencies, taking into account the further frequency to be blocked and with respect to the series resonant circuit to be connected in parallel with each new frequency to be blocked.
If the described blocking circuit is used with a series coupling circuit of the audio frequency to a network, it is noteworthy that the circuit elements of the coupling oscillating circuit can also be used as circuit elements for the blocking element. In this case, after a series resonant circuit has been connected in parallel to the coupling resonant circuit, the circuit elements of the latter must be dimensioned according to the above mathematical derivations.
In this case, instead of the inductance L1, there is a leakage inductance L3 of a coupling transformer T, as can be seen from FIG.
The practical application of the trap circuit described is shown in FIG. 2 using a schematic representation of a network system. Therein, 1 denotes a central energy generation system, from which lines 2 to 6 lead to higher-level energy distribution points, of which line 5 is shown in more detail. It is assumed that the distribution point 7 supplies subordinate energy distribution points 27, 23 via lines 8 to 11, which in turn supply energy to individual consumers via lines 12 to 16 and, on the other hand, the distribution point 7 directly supplies individual consumers via lines 17 to 22.
The energy distribution point 7 is therefore the higher-level distribution point in relation to its subordinate distribution points and the subordinate distribution point in relation to the individual consumers directly supplied by it. Since certain electrical devices of the individual consumers are usually remotely controlled from the subordinate distribution point to which they belong, it results that two central remote control command systems with different frequencies fl and f2 are effective in a power supply network,
namely a command system with a frequency fl for a subordinate energy distribution point 23 and another command system with a frequency f2 for a higher-level energy distribution point 7. The propagation of the audio frequencies f i and f z superimposed on the networks is indicated for each frequency by corresponding directional arrows. As can be seen from this, the frequencies f i, f 2 propagate in the networks in every direction, which in some cases is undesirable, if not even disruptive.
In particular when using phase-shifting capacitors, if these are only blocked for the audio frequency superimposed for a subordinate distribution point, the audio-frequency energy of the superior distribution point can reach the phase-shifting capacitors unhindered and be absorbed by them. In all those cases in which it is necessary to block certain power supplies or individual devices for two frequencies, blocking circuits are now provided for the simultaneous selective blocking of two frequencies f i and f 2.
In the present, schematically illustrated network system, a blocking circuit 25 is provided between the superordinate and subordinate energy distribution points 7 and 23 in the line 10. This prevents the audio frequency f2 coming from the superordinate distribution point 7 from flowing into the subordinate distribution point 23, and on the other hand the superimposed audio frequency f l in the corresponding distribution point 23 is prevented from entering the higher-level distribution point 7.
In another subordinate power supply unit, not designated in any more detail here, both frequencies f 1 and f 2 are intended to be kept away from a phase shifter capacitor 24, for example. For this purpose, a blocking circuit 26 according to the invention is switched into line 16 upstream of this.
In a subordinate distribution point 27, a blocking circuit 28 is shown with a series feed of the audio frequency into the network, the inductance L1 of the parallel resonant circuit LijCi being replaced by the leakage inductance L3 of the coupling transformer T. In this blocking circuit, the audio frequency f l passes unhindered into the network, but the other network parts 12, 13 of the subordinate distribution point 27 are blocked against the penetrating frequency f2.
The blocking circuits 28 are used in the series feed in all those cases in which it is primarily only a matter of keeping the frequency f2 away from a subordinate distribution point.
The great advantage of the described blocking circuit compared to the known blocking means is that it effects a simultaneous selective blocking for two frequencies without significant additional effort, only by suitable coordination of the individual circuit elements.