DE659810C - Verfahren zur Verhuetung von Frequenzabweichungen, insbesondere fuer Tonfrequenzmaschinensender in UEberlagerungsfernsteueranlagen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verhütung von Frequenzabweichungen, insbesondere für Tonfrequenzmaschinensender in Uberlagerungsfernsteueranlagen Die Erfindung bezieht sich auf Fernsteueranlagen, insbesondere auf mit Tonfrequenz arbeitendeüberlagerungsfernsteueranlagen, bei denen gewisse Frequenzbereiche innerhalb bestimmter Zeiten nach einem vorgegebenen Fahrplan durchlaufen werden müssen. Bei derartigen Fernsteueranlagen werden meist für die verschiedenen Schaltakte verschiedene Frequenzen verwendet, beispielsweise werden die Relais zur Einschaltung der Straßenbeleuchtung auf 317 Hertz, die Relais zur Ausschaltung auf 334 Hertz, die Relais zur Umschaltung von Tarifapparaten auf 367 Hertz usw. abgestimmt.
• Da sich in der' Massenfabrikation die Relais meist nicht genau auf die gewünschten Frequenzen einstellen lassen und auch während des Betriebs ihre Abstimmung bieispielsweise infolge von Temperatureinflüssen etwas ändern, werden nach bekannten Vorschlägen an Stelle einzelner Frequenzen kleine Frequenzbereiche, die beispielsweise 8 Hertz umfassen, überlagert, damit auch die etwas verstimmten Relais sicher ansprechen. Es muß aber hierbei dafür Sorge getragen werden, daß die zum Schutze gegen Störimpulse etwas träge eingestellten Relais genügend lange mit einer innerhalb ihres Ansprechhereiches liegenden Frequenz gespeist werden. Es darf also nach diesen Vorschlägen bei der Sendung der zu überlagernde Frequenzbereich nicht zu rasch durchlaufen werden. Andererseits muß, um unnötige Verlängerungen der Sendezeit zu vermeiden, auch ein zu langsames Durchlaufen dieses Bereiches verhütet werden. Am besten wird, wie bereits bekannt, die Sendefrequenz durch den zu überlagernden Frequenzbereich nach einem vorgegebenen, den besonderen Verhältnissen angepaßten Fr equenzfahrplan hindun chgesteuert.
• Neben den durch das Verhalten der Empfangsrelais bedingten Schwierigkeiten treten aber auch bei der Benutzung von Maschinensendern noch Schwierigkeiten hinsichtlich dien Einhaltung des Frequenzfahrplanes auf. Die Frequenz eines Maschinensenders hängt bekanntlich außer von der Fahrplanstenerung auch noch von anderen Einflüssen ab. Besonders störend wirken sich Belastungsschwankungen des Starkstromnetzes aus, weil der weitaus größere Teil der überlagerungsenergie nicht von den Empfangsrelais, sondern von den Starkstromverbrauchern aufgenommen wird und deshalb jede Zu- und Abschaltung dieser Verbraucher Belastungsstöße am Sendeaggregat hervorrufen. Bei zunehmender Belastung sinkt die Drehzahl des Aggregates und - damit die Frequenz unter den Fahrplanwert ab, bei abnehmender Belastung steigt sie über den Fahrplan-,vert an.. Insbesondere lassen sich starke Frequeni Schwankungen beim Einschalten des Steur: generators aufs Netz kaum vermeiden. Stösend wirken auch Spannüngs- und Frequenzschwankungen in der den Antriebsmotor speisenden Stromquelle; weil diese Drehzahlabweichungen des Motors zur Folge haben.
• Die Erfindung hat die Aufgabe, derartige Frequenzabweichüngen des Maschinensenders zu verhüten oder doch wenigstens auf ein zulässiges Maß einzuschränken.
• Erfindungsgemäß wird für den Sende= betrieb ein mit seiner Drehzahl von der elektrischen Belastung unabhängiger umlaufender Frequenzwandler verwendet, der entweder unmittelbar oder mittelbar über ein Synchronsendeaggregat die gewünschte überlagerungsfrequenz erzeugt.
• Einen für diesen Zweck brauchbaren Frequenzwandler erhält man beispielsweise dadurch, daß man in einem wicklungsfreien, lamellierten Ständer den Anker eines Umformers anordnet. Der Anker ist mit der einen Seite an eine Stromquelle, insbesondere an das zu überlagernde Netz selbst angeschlossen, seine andere Seite ist mit oder ohne Zwischenschaltung eines Synchronsendeäggre-Bates mit dem zu überlagernden Netz verbunden. Der Anker wird von .einem fahrplanmäßig gesteuerten Hilfsmotor aiagetrieben, so daß je nach der Drehzahl des Ankers der auf der einen Seite zugeführte Strom auf der anderen Seite in einen Strom höherer oder tieferer Frequenz umgewandelt wird. Da der Ständer wicklungslos ist, gibt ein solcher Frequenzwandler praktisch kein Drehmoment; der Hilfsmotor braucht also nur die Reibung des Ankers zu überwinden, die von Belastungsstößen des Netzes unabhängig ist.
• An Stelle eines umlaufenden Frequenzwandlers der beschriebenen Art kann auch ein Frequenzwandler treten; der beispielsweise aus einem feststehenden Kommutatör mit drehbaren Bürsten besteht; die vom fahrplanmäßig gesteuerten Hilfsmotor angetrieben sind. Die einzelnen Lamellen ?des Kommutators können beispielsweise an verschiedene Potentialpunkte einer Batterie oder an verschiedene Anzapfungen eines durch Gleichstrom gespeisten Spannungsteilers angeschlossen sein, vorzugsweise derart, daß sich bei dem Umlauf einer Bürste eine möglichst sinüsförmige Kurve für die abgenommene Spannung @ergibt. Auch bei diesem Wandler hat der die Bürsten antreibende Hilfsmotor lediglich die Bürstenreibung zu überwinden; die von der Netzbelastung unabhängig ist. Ist das zu überlagernde Netz ein Wechselstrom- oder Drehstromnetz und wird der Frequenzwändler aus diesem Netz gespeist; p, kann man auf ihn außer den fahrplan-`raBig gesteuerten Hilfsmotor - noch Mittel firn. Ausgleich von Frequenzschwankungen 'ls@ Starkstromnetzes -einwirken lassen, indem ,man beispielsweise den Wandler über ein Differentialgetriebe sowohl von dem Hilfsmotor als auch von einem an das Starkstromnetz angeschlossenen Synchronmotor antreiben läßt. Dadurch werden die Änderungen der Netzfrequenz durch entsprechende Drehzahländerungen ausgeglichen.
• Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden: i ist das zu überlagernde Drehstromnetz mit dem Starkstromaggregat 2, den durch 3 angedeuteten Starkstromverbrauchern und den. durch q. angedeuteten Empfangsrelais. In der Praxis ist natürlich die Zahl der Starkstromverbraucher und der Empfangsrelais bedeutend größer. über die aus regelbaren Induktivitäten und Kapazitäten bestehenden Leitkreise 5 ist der Tönfrequenzgenerator 6 n das Netz i angeschlossen. Der Generator 6 wird über das Vorgelege 7 von dem Synchronmotor 8 angetrieben, der an die Bürsten 9 des Kommutators io angeschlossen ist. Der Kommutator i o sitzt zusammen mit dem Läufer i i und dem Schleifringsatz i 2 auf der Welle 13; die Schleifringe sind an Anzapfungen der Gleichstromwicklung des Läufers i 1 angeschlossen. Der wicklungsfreie Ständer 14 bildet den Eisenrückschluß für den Läufer i i. Die Teile 9 bis 14 bilden zusammen den umlaufenden Frequenzwandler.
• Die Schleifringe 12 sind an das Starkstromnetz i angeschlossen; die Welle 13 ist mit dem :einen Teil 15 eines Differentialgetriebes verbunden, dessen zweiter Teil 16 in dem durch Pfeil angedeuteten Sinn durch den ans Netz i angeschlossenen Synchronmotor 18, der Teil 17 in entgegengesetztem Sinn von dem Motor i 9 angetrieben wird: Die Drehzahl des Motors i9 wird fahrplanmäßig mittels des Reglers 2o gesteuert, der gleichzeitig auch die Aufdrückkreise 5 auf die jeweilige Steuerfrequenz -einstellt.
• Die Wirkungsweise der Einrichtung soll an Hand des in Fig.2 dargestellten Schaubildes erläutert werden.
• Hier sind in Abhängigkeit von der Zeit t die Frequenzen v und f sowie die Drehzahlen n für die einzelnen Teile aufgetragen. Würde der umlaufende Frequenzwandler ausschließlich von dem Motor i 8 angetrieben, so würde er die Drehzahl rt2 haben. Die Drehzahl schwankt im gleichen Verhältnis wie dieFre-.j quenz v des Starkstromnetzes, Ist der mechanische Antrieb des Frequenzumformers dem Umlaufssinn des Läuferdrehfeldes i i entgegengesetzt, so würde das die Teile ii und 14 durchsetzende Feld relativ zum Ständer 14 stillstehen, und zwar auch dann, wenn die Frequenz v schwankt, weil diese Schwan* -kungen durch entsprechende Drehzahländerung des Synchronmotors 18 ausgeglichen werden.
• Mit iai ist die entsprechend dem Übersetzungsverhältnis auf die Welle 13 reduzierte Drehzahl des Hilfsmotors i9 bezeichnet. n ist die tatsächliche Drehzahl der Welle 13, die sich aus der Differenz von nl und n2 ergibt. f ist die an den Bürsten 9 auftretende Frequenz, die wegen der angegebenen Differentialschaltung von Schwankungen der Frequenz v praktisch unabhängig ist. Die Drehzahl des Synchronmotors 8 ist proportional der Frequenz/, ebenso die Drehzahl des Tonfrequenzgenerators 6, der eine beispielsweise zehnfach höhere Frequenz :erzeugt. Bei der Regelung der Drehzalri des Hilfsmotors i9 von dem Punkt 21 zum Punkt 22 ergibt also der Frequenzwandler 9 bis 14 etwa eine Frequenz von 2o bis 8o Hertz und der Tonfrequenzgenerator 6 eine Frequenz von beispielsweise 3oo bis 6oo Hertz.
• Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese Frequenz von Belastungsänderungen im Starkstromnetz sowie von Frequenz- und Spannungsänderungen in diesem Netz vollkommen unabhängig ist und eindeutig durch die Drehzahl des Hilfsmotors i9 vorgegeben werden kann.
• Im Schaltbild sind alle übrigen Teile derartiger Fernsteueranlagen, also z. B. sogenannte Resonanzwähler, die bei Erreichung einer bestimmten Frequenz den Steuergenerator aufs Netz schalten und nach Überschreitung einer gewissen Frequenz wieder abschalten usw., der Einfachheit halber weggelassen, ebenso alle Schalter und Anlasser für die einzelnen Apparate.
• Durch entsprechende Drehzahlregelung des Motors i 9 kann der Synchronmotor von. der Frequenz o an angelassen werden, @er ist jedoch in diesem Fall durch entsprechende Vorschaltwiderstände oder Zwischentransformatoren gegen zu hohe Ströme zu schützen. Unter Umständen kann man auch einen selbstanlaufenden Synchronmotor benutzen, oder man kann das Sendeaggregat durch einen Hilfsmotor anwerfen lassen. Derartige Anlaßverfahr en für Synchronmaschinen sind an sich bekannt und sollen deshalb nicht näher erläutert werden.
• Bei der Sendung wird beispielsweise folgendermaßen verfahren: Man läßt die Anlage bei unbelastetem Tonfrequenzgenerator etwa bis zu 25o Hertz hochlaufen, läßt dann den Generator auf einen Ersatzwiderstand arbeiten, der dem Tonfrequenzwiderstand des Netzes angepaßt ist.
• Hierauf wird die Frequenz beispielsweise bis 26o Hertz erhöht, dann wird der Ton-,frequenzgenerator,wie bekannt, selbsttätig von dem Ersatzwiderstand aufs Netz umgeschaltet und durchläuft in dieser Schaltung nach einem bestimmten Fahrplan den Frequenzbereich von 26o bis 27o Hertz. Bei 27o Hertz wird er wieder auf den Ersatzwiderstand umgelegt. Hierauf wird die Frequenz weiter erhöht bis beispielsweise 32o Hertz, dann wird der Generator wieder aufs Netz geschaltet und seine Frequenz fahrplanmäßig bis 33o Hertz erhöht, endlich wird er wieder auf den Ersatzwiderstand umgelegt usf. Stattdessen kann man auch den Tonfrequenzgenerator in an sich bekannter Weise urerregt ans Netz anschließen und ihn beispielsweise bis 26o Hertz hochlaufen lassen, dann die Erregung .einschalten und ihn bis 27o Hertz durchsteuern und hierauf die Erregung wieder abschalten usw. Auf diese Weise können dem Netz innerhalb ganz bestimmter Zeiten die gewünschten Frequenzbereiche derart überlagert werden, so daß auch etwas verstimmte Empfangsrelais mit Sicherheit ansprechen.
• Soll das 'überlagerte Netz durch einen abstimmbaren Sperrkreis, der räumlich der Sendestelle fernliegt, gegen ein Nachbarnetz abgesperrt werden, um beispielsweise den Abfluß der überlagerungsenergie 'in dieses Netz zu- verhüten, so wird der Sperrkreis nach dem gleichen Frequenzzeitfahrplän verstimmt wie der Sender. In diesem Fall bietet die Erfindung den besonderen Vorteil, daß beim Sender mit derselben Genauigkeit der Frequenzfahrplan eingehalten werden kann wie beim Sperrkreis.
• Das Differentialgetriebe 15 bis 17 und der Synchronmotor 18 der Fig, i kann wegfallen, wenn man bei der Regelung des Hilfsmotors 19 etwaige Frequenzschwankungen des Netzes i berücksichtigt, ihn also beispielsweise bei Frequenzanstieg entsprechend stärker erregt. Nach früheren Vorschlägen kann auch durch ein Vergleichswerk die vom Generator 6 bzw. vom Frequenzwandler an den Bürsten g abgegebene Istfrequenz mit einer fahrplanmäßig vorgegebenen Sollfrequenz verglichen werden, und das Vergleichswerk kann dann den Hilfsmotor i9. jeweils im Sinne :einer Verkleinerung dieser Differenz steuern.
• Eine weitere Antriebsart für den Freqwenzwandler ist in Fig. 3 dargestellt, in der durch 13 wieder die Welle des Frequenzwandlers angedeutet ist. Ein Einankerumformer 23, der fahrplangemäß auf der Gleichstromseite gesteuert wird, speist mit der Wechselstromseite den Läufer 24 einer Asynchronmaschine# deren Ständer 25 an dasselbe Netz angeschlossen ist wie die Schleifringe 12 des Frequenzwandlers. Was nach Fig. i der Drehzahldifferenz der Räder 16 und 17 des Differentialgetriebes entspricht, gilt analog für die Drehzahlverhältnisse der Drehfelder im Läufer 24: und Ständer25.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Verhütung von Frequenzabweichungen, insbesondere für Tonfrequenzmaschinensender inüberlagerungsfernsteueranlagen, bei denen gewisse Frequenzbereiche in bestimmten Zeiten nach einem vorgegebenen Fahrplan durchlaufen werden müssen, dadurch gekennzeichnet, daß ein finit seiner Drehzahl von der elektrischen Belastung unabhängiger umlaufender Fr equenzwändler (9 bis 14, Fig. i ) verwendet wird; der beispielsweise aus einem wicklungsfreien Ständer (14) und dem Anker (i i) eines Umformers besteht und der mit der einen Ankerseite (12) an -das zu überlagernde Netz (i) angeschlossen ist, während die ändere Ankerseite (9 und- io) entweder mit dein Antriebsmotor (8) des Tonfrequenzsend,eaggregates (6,8) oder unter Ausnutzung der an dieser Ankerseite erzeugten höheren Frequenzen als Steuerfrequenzen unmittelbar über die Aufdrückkreise (5) mit dem Netz verbunden ist. .
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, .dadurch gekennzeichnet, daß statt eines Ümlaufenden Freqüenzwandlers .ein aus -einem feststehenden Kommutator mit drehbaren, von einem fahrplanmäßig gesteuerten Hilfsmotor angetriebenen Bürsten bestehender Frequenzwandler verwendet wird, dessen Kommutatorlamellen an verschiedene Potentialpunkte einer Gleichstromquelle oder an verschiedene Anzapfungen eines durch Gleichstrom gespeisten Spannungsteilers angeschlossen sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speisung des Frequenzwandlers (9 bis --i4) durch ein mit Wechselstrom betriebenes Netz (i) zum Antrieb des Frequenzwandlers (9 bis 14) außer- einem- fahrplanmäßig gesteuerten Motor (i 9) noch zusätzliche Mittel zum Ausgleich von Frequenzschwankungen des Wechselstromnetzes verwendet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Frequenzwandle(9 bis 14) über ein Differentialgetriebe (15 bis 17) sowohl durch einen ans Wechselstromnetz angeschlossenen Synchronmotor (18) wie durch einen fahrplanmäßig gesteuerten Motor (i 9) antreiben läßt.
5. 5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (9 bis 14) Frequenzen in der Größenordnung der technischen Wechselstromfrequenz für den Antrieb eines Synchronmotors (8) (etwa 2o bis 8o Hertz) erzeugt, der gegebenenfalls unter Zwischenschaltungeiner entsprechenden Übersetzung (7) einen Überlagerungsgenerator (6) für Tonfrequenz (beispielsweise für Zoo bis 6oo Hertz) antreibt.
6. 6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der umlaufende Teil (i i ) des Frequenzwandlers (9 bis 14), der aus dem zu überlagernden Wechsel- oder Drehstromnetz gespeist wird, mit dem ersten Teil (15) ,eines Differentialgetriebes verbunden ist, dessen zweiter Teil (16) mit einem ans Netz angeschlossenen Synchronmotor (18) und dessen dritter Teil (17) mit einem fahrplanmäßig gesteuerten Hilfsmotor (i 9), z. B. einem regelbaren Gleichstrom-, Drehstromkommutatormotor :o. dgl. gekuppelt ist.
7. 7. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzwandler (9 bis 14, Fig. 3) mit einer elektrischen Maschine finit zwei gegeneinander umlaufenden Teilen (24, 25) verbünden ist, von denen der eine Teil (24) mit einer fährplanmäßig eingesteuerten Frequenz, der andere Teil (25) mit der gleichen Frequenz betrieben wird wie die Stromzuführungsseite des Frequenzwandlers, däß insbesondere der Frequenzwandler (9 bis 14) mit dem Läufer (24) eines Asynchronmotors verbunden ist, dessen einer Teil (24) mit einer fahrplanmäßig eingesteuerten Frequenz betrieben wird und dessen anderer Teil (25) gemeinsam mit der Stromzuführungsseite des Stromwandlers an das gleiche Wechsel- oder Drehstromnetz angeschlossen ist.