DE2144996A1 - Laststeuerempfänger - Google Patents

Laststeuerempfänger

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DE2144996A1 DE19712144996 DE2144996A DE2144996A1 DE 2144996 A1 DE2144996 A1 DE 2144996A1 DE 19712144996 DE19712144996 DE 19712144996 DE 2144996 A DE2144996 A DE 2144996A DE 2144996 A1 DE2144996 A1 DE 2144996A1
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Description

ME - 29 (193F - 1092)
1 A - 286
8. September 1971
MIISUBISHI DE]JKI KABUSHIKI KAISHA, Tokyo, Japan
laststeuerempfauger
Die Erfiuduug betrifft eitten Laststeuerempfäuger, mit welchem Belastungen, wie z. B. elektrische Heizgeräte für heißes Wasser von einer Zentralstation gesteuert werden können.
Es sind bereits Systeme zur zentralen Steuerung von Belastungen bekannt, welche von dem Verteilungsnetz (in der Hauptsache auf der Hiederspannungsseite) Gebrauch machen. Bei diesen Systemen wird das Steuersignal direkt zwischen zwei ITiederspannungs-Verteilungsleitungen übertragen. Demgemäß geht der größte Teil der Signalenergie in der Verbraucherlast verloren und somit ist die Signalleistung gering.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Laststeuerempfänger mit einer hohen Signalleistung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird ein Laststeuerempfänger geschaffen, bei dem die Belastungen, wie z. B. elektrische Heizgeräte für heißes Wasser zentral gesteuert werden können. Dies geschieht durch ein zusammengesetztes Verteilernetz, welches ein Paar Mess-Steuerleitungen mit einer Steuerleitung und mit einem Uull-Leiter oder Erdleiter eines Hiederspannungs-
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Verteilungsnetzes umfasst, wobei der Empfangsmechanismus mit diesem zusammengesetzten JJetz verbunden ist.
Der Empfangsmeehanismus, welcher zwischen den beiden leitungen des Mess-Steuernetzes oder zwischen einem Paar von Signalleitungen liegt, umfasst einen ersten und einen zweiten Schwingkreis mit einem Kondensator und einer Induktanz oder einem Transformator· Die Schwingkreise schwingen bei unterschiedlichen spezifischen Frequenzen. Ferner sind zwei Schaltelemente vorgesehen, welche zwischen den jffiederspannungs-Verteilungsleitungen liegen und welche unabhängig voneinander durch den ersten und den zweiten Schwingkreis betätigbar sind. Darüber hinaus ist ein Selbsthalterelais vorgesehen, welches durch Betätigung der Schaltelemente umgeschaltet werden kann, wodurch das Einschalten und das Ausschalten des Lastkreises gesteuert wird.
Die Laststeuereinric-htung, welche von dem zusammengesetzten Verteilernetz Gebrauch macht, umfasst eine automatische Messvorrichtung mit einer Messleitung eines zusammengesetzten Netzes für ein Messinstrument zum Messen der elektrischen Energie. Somit kann die laststeuereinrichtung mit einer automatischen Messvorrichtung verbunden werden, so daß der erfindungsgemäße Laststeuerempfänger im Vergleich zu verschiedenen herkömmlichen zentralisierten Laststeuergeräten wirtschaftlich arbeitet.
Bei dem erfindungsgemäßen Empfänger ist der Empfangsmechanismus für das Steuersignal elektrisch von den zwei Verteilerleitungen für die Zufuhr der elektrischen Kraft getrennt, so daß der Aufbau einfach ist· Darüber hinaus tritt ein Verlust nur in den verschiedenenütepfangsmechanismen zwischen dem zusammengesetzten Hetz auf. Demgemäß ist die Übertragungsleistung für das Signal recht hoch. Es genügt ein Mess-Steuerverstärker mit einer geringen Signalleistung
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und Störungen durch, ein Rauschen der Verbraucherbelastung werden vermieden. Hierdurch erzielt man eine große Zuverlässigkeit des Empfängers und die Spannungsfestigkeit des Empfängers kann herabgesetzt werden.
±Jei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Laststeuerempfänger Mess-Steuerleitungen .oder Signalleitungen neben Verteilerleitungen, sowie einen ersten und einen zweiten Schwingkreis mit je einem Kondensator und einer Induktanz oder einem Transformator', welche bei zwei verschiedenen spezifischen Frequenzen schwingen und welche zwischen den Kontroll-Leitungen oder Signalleitungen liegen. Ferner sind zwei Thyristoren zwischen den Niederspannungsverteilungsleitungen vorgesehen, welche unabhängig voneinander durch den ersten und den zweiten Schwingkreis betätigbar sind. Ferner ist ein Selbsthalterelais vorgesehen, welches den Kontaktmechanismus schaltet, welcher zwischen den Niederspannungsverteilungsleitungen liegt. Dies geschieht durch Betätigung der Thyristoren. Hierdurch, wird der Betrieb der Belastung, welche über den Kontaktmechanismus mit dem Hiederspannungsverteilungsnetz verbunden ist, gesteuert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststeuerempfängers;
Fig. 2 ein Sehaltdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststeuerempfängers;
Fig. 3 ein Sehaltdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststeuerempfängers und
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Fig, 4 ein Sehaltdiagramm einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Laststeuerempfängers.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Bauteile. Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Laststeuereinrichtung mit einem Empfangsrelais, wobei erfindungsgemäß die zusammengesetzten Verteilerleitungen oder die Verbundverteilerleitungen verwendet werden. Es sind ein Hochspannungsverteilungsnetz oder eine Hochspannungsverteilungsleitung 1, ein Transformator 2, ein zusammengesetztes Mederspannungsverteilungsnetz 4 mit einer Verbundleitung 3> einem neutralen Leiter oder Nullleiter 5 und mit einem Steuerleiter oder Pilotleiter 6 vorgesehen. Ferner ist ein Mess-Steuerverstärker 7 und eine Signalleitung 8 vorgesehen, sowie ein Mess-Steuerzentrum 9, ein Empfangsrelais 10, eine gesteuerte Belastung 11, ein Erdanschluß 12, ein Empfangsbedienungsmechanismus 13 für das Empfangsrelais 10 und ein Schalter 19·
Im folgenden soll die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung beschrieben werden. Das Steuersignal desMess-Steuerzentrums 9 wird durch die Signalleitung 8 auf den Mess-Steuerverstärker 7 übertragen. Der Mess-Steuerverstärker 7 überträgt oder erzeugt entweder ein Steuersignal der Frequenz f.. (EIU) oder ein Steuersignal der Frequenz fp (AUS) Mit diesen Signalen wird die zusammengesetzte Leitung 4 beaufschlagt. Die Signale werden erzeugt, je nachdem, ob . die gesteuerte Belastung Ϊ1 eingeschaltet (ElU") oder ausgeschaltet (AUS) werden soll. Das Signal wird von dem Empfangsmechanismus 13 des Empfangsrelais 10 aufgenommen und der Schalter 19 wird betätigt. Der Schalter 19 liegt zwischen zwei Leitungen, welche für die Zufuhr der elektrischen Spannung aus dem Mederspannungsnetz 3 vorgesehen sind. Dabei wird die gesteuerte Belastung 11 eingeschaltet oder ausgeschaltet. Es ist ein wesentliches Merkmal dieser Ausführungsform, daß als Signalübertragungs-
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leituag zwisehea dem Mess-Steuerverstärker 7 uad dem Laststeuerempfäager 10 eine zusammengesetzte Leituag verwendet wird, so daß der Empfaagsmechanismus des Laststeuerempfäagers 10 voa der elektrischen Kraftleituag elektrisch, getreaat ist·
Bei herkömmlichea Laststeuersystemen, "bei deaea eia Signal zwischea zwei Hiederspaaauagsverteiluagsleituagea zugeführt wurde, giag der größte l'eil der Sigaaleaergie durch die Yerbraucherbelastuag verloren. Bei dem erfiaduagsgemäßea System geht hingegea Sigaaleaergie lediglich ia dea verschiedeaea Empfaagsmechaaismen zwischea der zusammeagesetztea Leituag verlorea. Demgemäß ist die Sigaalübertraguagsleistuag sehr groß uad die Sigaalubertraguagsleistuag des Mess-Steuerverstärkers 7 kaaa kleia ausgelegt werden. Ferner ist der Eiafluss der G-eräuschbilduag durch die Verbraucherbelastuag geriag uad die Zuverlässigkeit des Empfäagers hoch. Auch kaaa hierdurch die Spaaauagsfestigkeit des Empfäagers herabgesetzt werdea.
Fig. 2 zeigt das Sehaltdiagramm des Empfaagsrelais 10, wobei 1S, 2S Aaschlüsse für die elektrische Kraftquelle bedeutea. 3S bezeichaet eiaea Sigaalaaschluß. Der Kraftquelleaaasehluß 1S ist mit dem aeutralea Leiter 5 des Niederspaaauagsnetzes 3 verbuadea uad der Kraftquelleaaaschluß 2S ist mit der eiae hohe Spaaauag aufweiseadea Leituagea des Niederspaaauagsaetzes 3 verbuadea. Der Sigaalaaschluß 3S ist über die Verbiaduagsleituag mit der Steuerleituag oder Pilotleituag 6 verbuadea. Die Lastaaschlüsse 1L, 2L siad mit eiaer Last verbuadea, wie z. B. mit eiaem elektrischea Heizgerät für heißes Wasser.
Feraer siad Eesoaaazkoadeasatorea 14, 24 vorgesehea, sowie Traasformatorea 15, 25, wobei der Traasformator 15 eiae primäre Wickluag 16 aufweist uad eiae Sekuadärwickluag 17 uad wobei der Iraasformator 25 eiae Primärwickluag 26 uad
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eine Sekundärwicklung 27 aufweist. Ferner sind Thyristoren 20, 29 vorgesehen, sowie Schutzwiderstände 18, 28 für die Steuerelektroden der Thyristoren 20 bzw. 29. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet ein Relais mit einem thermischen Antrieb, welches sich selbst hält (self-sustaining). Dieses Relais besteht aus Heizelementen 21, 23 und aus zwei Bimetallen, welche durch Aufheizen der Heizelemente 21, 23 deformiert werden. Ferner ist ein Schalter 19 vorgesehen, v/elcher bei Deformation der Bimetalle betätigt wird. Das Bimetall hat einen Totpunkt, wenn es sich durch Erhitzen mit den Heizelementen über einen spezifischen Bereich deformiert und seinen Zustand wechselt. Der Schalter 19 wird in dem neuen Zustand gehalten.
Im folgenden soll die Arbeitsweise des derart aufgebauten Laststeuerempfängers beschrieben werden. Das aus dem Resonanzkondensator 14 und dem Transformator 15 aufgebaute Schaltelementpaar bzw. das aus dem Resonanzkondensator 24 und dem , Transformator 25 aufgebaute Schaltelementpaar bildet einen in Reihe geschalteten Resonanzkreis, welcher durch das elektrische Steuersignal mit der Frequenz f1 bzw. f? in Schwingung versetzt wird, um die Belastung ein- oder ausschalten. Das von dem Mess-Steuerverstärker 7 auf Grund des Befehls des Mess-Steuerzentrums 9 bereitgestellte elektrische Signal wird durch die zusammengesetzte Leitung 4 dem Signalanschluß 3S des Empfängers 10 zugeführt, sowie dem Kraftanschluß 1S. Wenn die Frequenz des elektrischen Signals f.. ist, so gerät der in Reihe geschaltete Schwingkreis, bestehend aus dem Schwingkondensator 14 und der Primärwicklung 16 des Transformators 15 in Resonanz, wobei an den beiden Anschlüssen der Brimärwicklung 16 eine maximale Spannung erscheint, so daß auch an der Sekundärwicklung 17 eine Spannung induziert wird.
Mit dieser Spannung wird die Steuerelektrode des Thyristors 20 beaufschlagt, so daß der Shgrristor 20 betätigt wird.
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Demgemäß heizt das Heizelement 21 das Bimetall auf, so daß sich dieses deformiert und der Schalter 19 schaltet in. seine gestrichelte Lage am. Hierdurch wird der Kraftq.uellen.arischluß 1S mit dem Lastanschiuß 1L verbunden und dieser Zustand wird "beibehalten.
Somit wird die gesteuerte Belastung 11, welche mit den Lastanschlüssen 1L, 2L verbunden ist, wie z. B. ein Heizgerät für heißes Wasser, in Betrieb gesetzt.
Wenn das Signal mit der Frequenz f„ empfangen wird, so wird der in Reihe geschaltete Schwingkreis, bestehend aus dem Schwingkondensator 24 und der Primärwicklung 26 des Transformators 25 in Schwingung versetzt und die Spannung der Primärwicklung 26 induziert eine Spannung in der Sekundärwicklung und der Thyristor 29 wird durch diese Spannung betätigt. Somit wird der Schalter 19 in die mit einer ausgezogenen Linie dargestellte Position geschaltet und die Belastung wird abgeschaltet.
Wie bereits oben erläutert, betätigen die Resonanzkreis oder Schwingkreis 14, 15 die Steuerelektroden der Thyristoren. Hierdurch ist es möglich, ein Signal mit einer geringen Signalenergie zu "verwenden und der Empfänger kann einfach und klein dimensioniert aufgebaut und somit wirtschaftlich sein. Da in dem Empfänger ein Relais mit thermischem Antrieb verwendet wird, wird die Belastung nicht unmittelbar geöffnet oder geschlossen. Hierdurch wird vermieden, daß der Empfänger nicht etwa fälschlich durch ein Rauschen betätigt wird, selbst wenn der Thyristor auf Grund eines etwaigen Rauschens betätigt wird.
Die Pig. 3 zeigt eine Ausfuhrungsform mit einem elektromagnetisch betriebenen Relais von Wechselstromtyp, welches als Selbsthalterelais ausgebildet ist. Dieses wird anstelle des thermisch betätigten Relais für das Ein- und Aussehalten der Belastung verwendet. Ein weiteres Merkmal der Ausführungs-
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form gemäß Fig. 3, welches von. demjenigen gemäß der Fig. 2 verschieden, ist, besteht in den Zweirichtungsthyristoren 30 bzw. 39j welche als Schaltelemente verwendet werden und in dem elektromagnetisch betriebenen Relais 42, welches als Selbsthalterelais verwendet wird. Letzteres besteht aus Antriebsspulen 41, 43 und aus einem nicht dargestellten elektromagnetischen oder mechanischen Selbsthaltemechanismus, sowie aus dem Schalter 19·
Die Arbeitsweise des Empfängers gemäß Fig. 3 entspricht im wesentlichen der Arbeitsweise des Empfängers gemäß Fig. 2. Wenn das Signal mit der Frequenz f1 empfangen wird, so wird auf Grund der Spannung der Signalfrequenz f. in der Sekundärwicklung 17 eine Spannung induziert. Mit dieser Spannung wird die Steuerelektrode des Zweirichtungsthyristors 30 beaufschlagt, so daß der Zweirichtungsthyristor oder der antiparallel geschaltete Thyristor 30 betätigt wird.
Demgemäß gelangt Wechselstrom von dem Kraftquellenanschluß 2S zur Antriebsspule 41 des elektromagnetisch betätigten Selbsthalterelais 42 vom Wechselstromtyp. Der Schalter 19 schaltet aus der durch eine ausgezogene Linie dargestellten Position in die durch eine gestrichelte Linie dargestellte Position gemäß Fig. 3 um. Der Kraftquellenanschluß 1S wird mit dem Lastanschluß 1L verbunden. Der Schalter 19> welcher geschaltet wurde, wird im umgeschalteten Zustand gehalten, selbst nachdem das Signal f.. nicht mehr existiert. Dies geschieht auf Grund des in der Zeichnung nicht dargestellten Selbsthaltemechanismus des Selbsthalterelais 42. _
Die gesteuerte Last 11, welche mit den Lastanschlüssen 1L und 2L verbunden ist, wie z. B# ein Heizgerät für heißes Wasser, wird somit in Betrieb gesetzt. Wenn das Signal mit der Frequenz fg empfangen wird, so wird auf Grund der Spannung in der Primärwicklung 26 eine Spannung in der Sekundärwicklung 27 induziert und der antiparallel geschaltete Thyristor 39 wird durch diese Spannung betätigt und die Antriebsspule 43
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wird durch den Wechselstrom "beaufschlagt, so daß der Schalter 19 in. die durch eine ausgezogene Linie dargestellte Position geschaltet wird und die Last geöffnet wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Selbsthalterelais mit einem elektromagentischen Antrieb vom Wechselstromtyp verwendet. Es ist jedoch auch möglich, ein derartiges elektromagnetisch betätigtes Relais vom G-I eichst romtyp gemäß Fig. zu verwenden.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 62 ein Selbsthalterelais mit elektromagnetischem Antrieb vom Gleichstromtyp und die Bezugseichen 20 und 29 bezeichnen Thyristoren. Wenn das Signal mit der Frequenz f.. wie oben beschrieben empfangen wird, so wird in der Sekundärwicklung 15 des Transformators 15 eine Spannung induziert und der Thyristor 20 wird betätigt. Hierbei werden die Anode und die Kathode des Thyristors 20 jedoch nur mit den positiven Halbwellen des Wechselstroms beaufschlagt. Hierdurch wird die Antriebsspule 61 des elektromagnetisch betätigten Selbsthalterelais 62 vom G-leichstromtyp mit Gleichstrom angeregt, so daß der Schalter 19 in die gestrichelte Position umgeschaltet wird und die elektrische Kraftquelle über die Anschlüsse 2L und 1L mit der Last 11 verbunden wird.
Wenn das Signal der Frequenz fp empfangen wird, so wird die Antriebsspule 63 mit Gleichstrom angeregt, so daß der Schalter 19 in die ausgezogene Position umgeschaltet wird und die Belastung abgeschaltet wird.
Bei dem Empfangsrelais gemäß Fig. 2, welches ein thermisch angetriebenes Selbsthalterelais ist, ist die Umschaltzeit (die Zeit zwischen der Ankunft des Steuersignals am Empfangsrelais 10 bis zur Bewegung des Schalters 19) relativ lang, wie z. B. 30 bis 50 Sekunden. Die Umschaltzeit hängt dabei von der Umgebungstemperatur ab. Demgemäß ist es erforderlich,
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daß der Mess-Steuerverstärker 7 das Steuersignal während etwa 1 Minute abgibt.
Im lalle der elektromagnetisch angetriebenen Selbsthalterelais gemäß den Figuren 3 und 4 kann jedoch die ümsehaltzeit verkürzt ve?den. Diese Relais sind nur in geringfügiger Weise thermisch abhängig. Somit können diese Relais in Empfängern für Schnellumschaltung verwendet werden. Vorstehend wurden Empfänger beschrieben, welche erfindungsgemäß bei einem zusammengesetzten. Verteilernetz Anwendung finden können. Es muß jedoch betont werden, daß es möglich ist,-eine Steuerleitung anstelle eines zusammengesetzten Netzes zu verwenden.
Wenn erfindungsgemäß ein Empfänger verwendet wird, bei dem der Steuersignal-Empfangsmechanismus elektrisch von dem elektrischen Kraftnetz getrennt ist, so erzielt man eine wirtschaftliche und zuverlässige Laststeuerung im Verein mit einer automatischen Messung durch das zusammengesetzte Verteilernetz und es ist möglich, sowohl für die Steuerung als auch für die Messung oder Prüfung wirtschaftliche Anwendungen zu finden.
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Claims (6)

  1. 21U996
    - 11
    Patentansprüche
    Laststeuerempfänger mit einem Paar Mess-Steuerleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung als Nullleiter oder Erdleiter (5) verwendet wird und daß der zweite Leiter (6) für die Mess-Steuerung verwendet wird, wobei zwischen den Mess-Steuerleitungen (5»6) ein Empfangsmechanismus (13) liegt und wobei zwischen den niederspannungsleitungen (3,5) eine Steuereinrichtung (10) zum Umschalten eines Kontaktmechanismus (19) liegt, so daß eine derartige Umschaltung erfolgt, wenn der Empfangsmechanismus (13) ein Steuersignal empfängt, wobei die Betriebsweise einer Last (11), welche über den Kontaktmechanismus (19) an dem Niederspannungsverteilungsnetz (3,5) anliegt, steuerbar ist.
  2. 2. Laststeuerempfänger nach Anspruch 1, dadurch· gekennzeichnet, daß als erster Leiter (5) und als zweiter Leiter (6) des Hess-Steuernetzes ein Paar Signalleitungen dienen.
  3. 3. Laststeuerempfänger nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsmechanismus (13) einen ersten (14,15) und einen zweiten Schwingkreis (24,25) mit je einem Kondensator (14;24) und mit je einer Induktanz oder einem 'Transformator (15;25) umfasst, welche bei zwei verschiedenen spezifischen Frequenzen schwingen.
  4. 4· Laststeuerempfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (10) aus einem Paar Schaltelementen (20,29) besteht, welche zwischen den Niederspannungsverteilungsleitungen (3»5) liegen und unabhängig voneinander betätigt werden können, sowie aus einem Selbsthalterelais (22), dessen Kontaktmechanismus (19) mittels der beiden Schaltelemente (20,29) betätigbar ist.
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    _ 12 . 21U996
  5. 5· Laststeuerempfanger nacli Anspruch 4, dadurcli gekennzeichnet, daß als Schaltelement (20,29) ein Thyristor oder ein antiparallel geschalteter Thyristor dient.
  6. 6. Laststeüerempfanger nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Selbsthalterelais (22) ein thermisch betätigbares Selbsthalterelais dient.
    7» Laststeuerempfänger nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Selbsthalterelais (22) ein elektromagnetisch betätigbares Selbsthalterelais
    vom G-leichstromtyp oder vom Wechselstromtyp dient.
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    Leerseite
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