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Schaltungsanordnung für Anlagen, bei welchen Resonanzfernsteuerrelais
durch Wechselströme erregt werden, deren Frequenz ein von einem Steuerfrequenzgenerator
erzeugtes Frequenzband durchläuft Nach einem bekannten Vorschlag sollen die an ein
Verteilungsnetz angeschlossenen Elektrizitätszähler, Straßenbeleuchtungsanlagen
o. dgl. durch Stromimpulse netzfremder Frequenz, die von einer Zentrale aus in das
Verteilungsnetz eingeleitet werden, gesteuert werden.
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An die Leiter des Netzes sind Resonanzrelais angeschlossen, die im
allgemeinen aus einer Stahlzunge und einer Wicklung bestehen. Um die Netzströme
von dem Resonanzrelais fernzuhalten, kann der Wicklung noch ein mit der Wicklung
auf elektrische Resonanz abgestimmter Kondensator vorgeschaltet sein. Sobald die
Wicklung von einem Strom durchflossen wird, dessen Frequenz mit der Eigenschwingungszahl
der Stahlzunge übereinstimmt, wird die Feder zu Schwingungen angeregt. Die in der
Feder auf diese Weise aufgespeicherte mechanische Energie wird zur Betätigung eines
Schalters benutzt, durch den z. B. die Doppelzählwerke von Elektrizitätszählern
umgeschaltet oder die Straßenbeleuchtungsanlagen eingeschaltet werden. Durch die
Stromimpulse können aber auch Uhren oder andere Einrichtungen betätigt werden. Für
verschiedene Schaltvorgänge werden verschiedene Frequenzen, die im folgenden kurz
Schaltfrequenzen genannt werden, und auf diese Schaltfrequenzen abgestimmte Resonanzrelais
benötigt. Die Steuerenergie wird durch einen Generator mit veränderlicher Drehzahl
als sogenanntes Frequenzband erzeugt, aus dem die jeweils erforderliche Steuerfrequenz
durch sogenannte Resonanzwähler herausgesiebt wird.
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Als Resonanzwähler benutzt man im allgemeinen Resonanzrelais, die
über einen Handschalter mit dem Steuerfrequenzgenerator ver. bunden werden können
und die ihrerseits wieder einen Schalter betätigen, durch den der Steuerfrequenzgenerator
mit dem Netz verbunden wird, und zwar solange das jeweils eingeschaltete Wählerrelais
schwingt. Statt dessen kann aber auch der Steuerfrequenzgenerator ständig mit dem
Netz verbunden sein, und die Wählerrelais steuern einen in dem Erregerstromkreis
des Steuergenerators liegenden Schalter in der vorhergeschilderten Weise. In diesem
Falle müssen jedoch die Wählerrelais an einen mit dem Steuerfrequenzgenerator gekuppelten
Hilfsgenerator angeschlossen werden.
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Es hat sich aber gezeigt, daß in Fernsteueranlagen der geschilderten
Art, bei denen eine größere Anzahl von fabrikationsmäl3i:.g hergestellten Frequenzrelais
benutzt wird, häufig Störungen auftreten, weil die auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten
Relais nicht alle ansprechen, obgleich die ihnen zwgeordnete
Schaltfrequenz
dem Netz aufgedrückt wurde.. Dies -hat seinen Grund darin, daß aus fahrikatorischen
Gründen eine genaue Abstimmung der Relais untereinander nicht möglich ist.
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Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Energieübertragung
zwischen dem Steuerfrequenzgenerator und den zu erregenden Resonanzfernsteuerrelais
außerhalb eines bestimmten, die Steuernennfrequenz der Resonanzfernsteuerrelais
enthaltenden Teilfrequenzbandes oder mehrerer Teilfrequenzbänder auf Grund getrennter
Überwachung jeder der beiden Grenzen jedes Teilfrequenzbandes mittels je edles besonderen
Steuervorganges verhindert.
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Die Energieabgabe des Schaltstromerzeugers kann mit Hilfe zweier oder
mehrerer mechanischer oder elektrischer Schwingungssysteme beeinflußt werden. Man
kann beispielsweise zwei Schwingungssysteme benutzen, von welchen die Eigenfrequenz
des einen um mindestens drei Perioden unterhalb, die des anderen um den gleichen
Betrag oberhalb der Schaltfrequenz liegt. Durch geeignete Schaltvorrichtungen kann
man erreichen, daß der Schaltstromerzeuger an das Netz angeschaltet wird, wenn seine
Frequenz die Eigenfrequenz des tiefer abgestimmten Schwingungssystems überschreitet
und wieder abgeschaltet wird, sobald die Eigenfrequenz des höher abgestimmten Schwingungssystems
überschritten wird.
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Die Abbildungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In der Abb. i ist eine Einrichtung dargestellt, mit deren Hilfe der
Schaltstromerzeuger innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches selbsttätig an
das Netz angeschlossen wird. Es sei dabei angenommen, daß die Schaltfrequenz, auf
welche alle Relais, die gleichzeitig ansprechen sollen, abgestimmt sind, 3oo Hertz
beträgt. Die Frequenzen, innerhalb welcher der Schaltstromerzeuger mit dem Netz
verbunden sein soll, soll etwa zwischen 29o und 31o Hertz liegen.
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In Abb. i ist mit i der Schaltstromerzeuger bezeichnet, dessen Frequenz
in bekannter Weise verändert werden kann. Mit Hilfe der Leitung 2, 3 ist der Schaltstromerzeuger
i in bekannter Weise z. B. mit Hilfe geeigneter Transformatoren und Kondensatoren
mit dem 1 etz gekuppelt. Das Netz ist in der Abbildung nicht dargestellt.
In die Leitung 3 sind die Kontaktsysteme 4 und 5 eingeschaltet, die von den Hebeln
6 und 7 gesteuert werden. Diese Hebel werden von den abgestimmten Stahlzungen 8,
9, io und ii beeinflußt. Die Stahlzungen 8 und 9 bilden ein Paar von Schwingungssystemen,
deren Eigenfrequenz unterhalb der Schaltfrequenz, also unterhalb 300 Perioden
liegt und deren Eigenfrequenzen voneinander etwas abweichen. Die Zunge 8 ist beispielsweise
auf 287, die Zunge 9 auf 293 Hertz abgestimmt. Die Eigenfrequenz des Zungenpaares
io und ii liegt oberhalb der Schaltfrequenz, die Zunge io ist beispielsweise auf
307, die Zunge ii auf 313 Hertz abgestimmt. Die Hebel 6 und 7 besitzen
zwei Gleichgewichtslagen, in welchen sie ,mit Hilfe der Federn 12, 13 gehalten werden.
Jeder Hebel trägt zwei zu je einer Feder führende Ansätze, die derart gestaltet
sind, daß bei Erregung je einer Stahlzunge die Hebel 6 und 7 in eine bestimmte Lage
geführt werden. Die Ansätze sind derart ausgebildet, daß bei Erregung der Feder
8 das Kontaktsystem ¢ geöffnet, bei der Erregung der Feder 9 dagegen geschlossen
wird. Das Kontaktsystem 5 wird bei Erregung der Feder io geschlossen, bei Erregung
der Feder i i geöffnet. Zur Erregung der in bekä.nnter Weise polarisierten Federn-dient
das der Übersichtlichkeit halber gestrichelt angedeutete Magnetsystem 14, 15, dessen
Magnetwicklung an die Klemmen des Schaltstromerzeugers i angeschlossen ist.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Wird die Drehzahl bzw. Frequenz
des Schaltstromerzeugers gesteigert, so wird zuerst die Feder 8 erregt, das Kontaktsystem
4. bleibt also geöffnet. Wird die Frequenz weiter gesteigert, so wird bei 293 Perioden
die Feder 9 zu Eigenschwingungen angeregt, der Hebel 6 wird entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn verdreht und schließt den Kontakt des Systems 4. Es wird der Stromkreis
des Schaltstromerzeugers geschlossen. Der Strom fließt über das Kontaktsystem 4
und-das Kontaktsystem 5. Der Generator i gibt also Energie an das Netz ab. Bei weiterer
Steigerung -der Frequenz wird schließlich die Feder io erregt, das Kontaktsystem
5 bleibt geschlossen. Bei der Frequenz 313 wird die Feder i i erregt, der Hebel
7 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht und das Kontaktsystem 5 geöffnet. Damit wind
der Stromkreis des Schaltstromerzeugers i unterbrochen. Wird die Frequenz von einem
oberhalb 313 Perioden liegenden Wert allmählich gesenkt, so bleibt bei Erregung
der Feder i i das Kontaktsystem geöffnet. Wird die Feder io erregt, so wird das
Kontaktsystem geschlossen und mit ihm auch der Stromkreis des Schaltstromerzeugers
i. Wird die Feder 9 erregt, so tritt keine Änderung ein, da das Kontaktsystem 4
geschlossen ist. Ist die Frequenz bis auf 287 Hertz gesunken, so wird das Kontaktsystem
4 unter dem Einfluß der Feder 8 geöffnet und der Schaltstromerzeuger i vom Netz
abgetrennt. Um alle Relais sicher zu erregen, kann es zweckmäßig sein, die Frequenz
des Schaltstromerzeugers mehrmals über das durch die
beschriebene
Einrichtung festgelegte Frequenzbereich hinwegzuführen.
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Abb. 2 zeigt die Anordnung zweier Relais der oben beschriebenen Art.
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i ist der Schaltstromerzeuger, der mit Hilfe der Leitung 16, 17 und
der in der Abbildung nicht dargestellten Einrichtung mit dem Netz verbunden ist,
an welches das in der Abbildung schematisch angedeutete Resonanzrelais 18 angeschlossen
ist. Dieses Relais sei derart ausgebildet, daß es bei der Erregung mit etwa
300 Hertz eine mechanische Bewegung in der einen, bei der Erregung mit 400
Hertz eine Bewegung in der anderen Richtung ausführt. i9 und 2o sind zwei Schalteinrichtungen,
wie sie in Abb. i dargestellt sind. Die Schalteinrichtung i9 ist derart ausgeglichen,
daß sie innerhalb eines Frequenzbereiches von etwa 29o bis 31o Hertz die Verbindung
zwischen der Sammelschiene 21 und der Leitung 17 herstellt, während das Schaltsystem
2o diese Verbindung erst zwischen etwa 390 und q.lo Hertz schließt. 22 und
23 sind Schalter, die von Hand eingelegt werden, je nachdem mit welcher Frequenz
das Relais 18 erregt werden soll. 24 und 25 sind die schematisch angedeuteten Erregerspulen,
die vom Generator i erregt werden, sobald einer der beiden Schalter z2, 23 eingeschaltet
ist.
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Will man das Relais i8 mit der Frequenz 300 Perioden erregen,
so schließt man den Schalter 22 und steigert die Frequenz des Schaltstromerzeugers
i über 310 Perioden. Zwischen etwa 29o und 310 Perioden wird dann selbsttätig
der Schaltstromerzeuger an das Netz angeschlossen. Man kann dabei auch mehrmals
die Frequenz unter 29o Perioden senken und wieder steigern. Ist die Frequenz wieder
unter etwa 29o Perioden gefallen, so wird der Schalter geöffnet. Will man das Relais
mit 400 Perioden erregen, so schließt man .den Schalter 23 und verfährt in der gleichen
Weise.
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Will man mit Hilfe zweier Schwingungssysteme den Schaltstromerzeuger
innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches an das Netz anschalten, so kann man
die Einrichtung derart ausbilden, daß mit Hilfe einer Zunge, deren Eigenfrequenz
unter der Schaltfrequenz liegt, die Verbindung zwischen Netz und Schaltstromerzeuger
geschlossen, mit Hilfe einer Zunge, deren Eigenfrequenz über der Schaltfrequenz
liegt, dagegen geöffnet wird. Dabei ist es notwendig, durch einen besonderen Schalter
(z. B. Schleppschalter), der mit der Frequenzregeleinrichtung gekuppelt ist, dafür
zu sorgen, daß eine Verbindung zwischen Schaltstromerzeuger und Netz nur beim Steigern
der Frequenz möglich ist. Man kann diesen Vorgang auch umkehren, also bei höherer
Frequenz einschalten und bei niederer Frequenz abschalten. In diesem Falle muß der
Schaltstromerzeuger beim Steigern der Frequenz durch einen besonderen Schalter vom
-Netz abgetrennt werden.
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Anstatt mit Hilfe von Relais bei bestimmten Frequenzen die Verbindung
zwischen Schaltstromerzeuger und Netz zu öffnen bzw. zu schließen, kann es auch
zweckmäßig sein, die Verbindung mit dem Netz dauernd bestehen zu lassen, dagegen
aber die Erregung des Schaltstromerzeugers zu beeinflussen. Es ist dazu lediglich
notwendig, die Kontaktsvsteme 4 und 5 nach Abb. i in den Erregerstromkreis einzubauen.
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In den meisten Fällen sind an ein einziges Netz eine Reihe von Resonanzrelais
angeschlossen, die auf verschiedene Frequenzen abgestimmt sind und dazu dienen,
mehrere verschiedenartige Schaltvorgänge auszuführen: Soll eines dieser Relais oder
eine auf die gleiche Eigenfrequenz abgestimmte Relaisgruppe zum Ansprechen gebracht
werden, so wird das Netz mit einem _Wechselstrom gespeist. dessen Frequenz mit der
Eigenfrequenz der Relais übereinstimmt. Dieser Wechselstrom fließt auch durch die
Relais, die nicht ansprechen, sollen.
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Dies ist jedoch unschädlich, weil die Relais nicht in ihrer Eigenschwingungszahl
angeregt werden.