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Einrichtung zur Fernsteuerung einer Mehrzahl verstellbarer Organe
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Fernsteuerung einer Mehrzahl verstellbarer
Organe über eine gemeinsame Fernleitung mit Hilfe von Steuerströmen v erschiedener
Frequenz. Die Erfindung ist z. B. für die Fernsteuerung der in einer elektrischen
Energieverteilungsanlage in größerer Zahl vorhandenen Schalter geeignet. Gemäß der
Erfindung werden an der Sendestation nach der Empfangsstation zur Auswahl der zu
steuernden Apparate lediglich die positiven oder negativen Halbwellen der Steuerfrequenz
übertragen, die je einem Paar auf gleiche Freqenz abgestimmten, mit Gleichrichtern
verschiedener Durchlaßrichtung versehenen Resonanzrelais zugeleitet werden. Die
auf die gleiche Frequenz abgestimmten Relais können dabei zur Verstellung desselben
Organs in der einen oder anderen Richtung dienen. Die zur Lieferung der Frequenzen
vorgesehenen Frequenzerzeuger werden zweckmäßig derart ausgebildet, da ß die Halbwellen
der von ihnen erzeugten Frequenzen eine spitzeKurvenforrn besitzen.
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Nun ist schon eine Einrichtung bekanntgeworden, bei der die positiven
oder negativen Halbwellen eines einem Wechselstromnetz entnommenen Wechselstromes
zur Unterscheidung verschiedener Signale benutzt werden. Dabei wird wahlweise während
der positiven oder negativen Halbwelle des Wechselstromes ein Hochfrequenzwellenzug
ausgesandt. der am Empfangsort eine von zwei Glühröhren zündet. Die Frequenz des
Hochfreqenzwellenzuges hat dabei auf die Auswahl keinen Einfluß. Die Kommandogabe
ist außerdem davon abhängig, daß sowohl am Sende- wie am Empfangsort eine phasengleiche
Netzspannung vorhanden ist. Bei Fortfall der Netzspannung, an einer der beiden Stellen
ist die Kommandoanlage unwirksam.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Bei der in Fig. i dargestellten Fernsteuereinrichtung sind jedem verstellbaren Organ
zwei Wählrelais, z. B. 13, 14 oder 17, 18, zugeordnet, die paarweise auf verschiedene
Frequenzen abgestimmt sind. Diese Wählrelais sprechen infolge Zwischenschaltung
von Gleichrichtern 15, 1C), 1g, 20 nur auf die positiven bzw. negativen Halbwellen
an. Auf diese Weise kann die Zahl der mit einer bestimmten Anzahl Frequenzen steuerbaren
Relais auf das Doppelte vermehrt werden. In der Hauptstelle befindet sich eine Wechselstromquelle
3, die beispielsweise ein Satz von Generatoren sein kann, die mit verschiedener,
aber konstanter
Geschwindigkeit über Zahnräder von einem mit konstanter
Geschwindigkeit umlaufenden :Motor angetrieben werden. Der eine Pol jedes Generators
ist mit der Leitung 2 v erbundeii, während die anderen Pole an die Samrn4lschienen
.I, 5 bzw. 6 angeschlossen sind. Die Wechselströme können auch auf irgendeine..'
andere geeignete Art und Weise erzeugt werden. Die Wählerschalter 7 und 8 sind normalerweise
offen. Wenn ein Steuervorgang vorgenommen werden soll, können sie die Verbindung
zwischen einer von den Sammelschienen mit der Leitung i herstellen. Die Kontaktarme
7 und 8 können über die Wählerkontakte hinwegbewegt werden, ohne sie zu berühren,
es sei denn, daß sie heruntergedrückt werden. Die Widerstände 9 und io sind zu dem
Zweck angeordnet, um die Verlustströme über die Wählerschalter 7 und 8 zu begrenzen.
In der Hauptstelle befinden sich ebenfalls Gleichrichter i i und 12, so daß die
Frequenzrelais 13 und 17 nur dann ansprechen können, wenn über den Wählerschalter
; die zugehörigen Frequenzen übermittelt werden, wi:hrend die Relais 14 und i8 nur
über den Schalter 8 erregt werden können. Wie im einzelnen die Kommandos und die
Rückmeldungen übermittelt «-erden, ist für dieses Ausführungsbeispiel unerheblich.
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In der Fig. -2 ist ein Frequenzrelais dargestellt, welches sich für
die eben beschriebene Einrichtung eignet. Eine Drahtspule 21 ist auf den Achsen
22 und 33 drehbar gelagert, zwischen den feststehenden Lagern 27
und 28. Die
Spule kann durch Luftspalte 29 und 30 eines Eletromagnets 23 und eines feststehenden
Ankers 24 hindurchschwingen. Die Spule kann sich auch frei durch den Luftspalt 31
und einen zweiten nicht dargestellten Luftspalt eines Elektromagnets 25 mit feststehendem
Anker 26 hindurchbewegen. Obgleich der besseren Deutlichkeit halber die Magnete
23 und 25 senkrecht zueinander stehen, ist es doch wünschenswert, den Winkel geringer
zu machen als 9o°. Die Spule 21 besteht aus einem oder mehreren elektrischen Leitern,
ähnlich wie die elektrischen Spulen eines Gleichstromvoltmessers. Die beiden Enden
der Spule sind an die Punkte 41, .I2 geführt. Die beiden Achsen, auf denen die Spule
befestigt ist, können zur Zuleitung dienen und werden dann isoliert gelagert. Eine
Spiralfeder ist an der Achse 22 einerseits und an den Elektromagnet.23 anderseits
befestigt. Wenn die Spule von Hand entgegengesetzt der Spiralfeder gedreht wird,
und zwar in den Luftspalt 31 hinein, und dann plötzlich losgelassen wird, wird sie
einige Zeit lang schwingen und dann schließlich in die gezeichnete Stellung zurückkehren.
Die Frequenz. dieser Schwingungen ist bestimmt durch die Abmessungen der Spule und
der Spiralfeder. Die Schwingspule stellt daher ein abgestimmtes System dar, ähnlich
.den Schwingspulen. bei Galvanometern. Die Spiralfeder kann auch durch andere geeignete
'littet ersetzt werden. Wenn bei 34. ein :Wechselstrom aufgedrückt wird, wird das
Relais 35 erregt, welches seinen Anker 36 entgegen der Feder 37 anzieht. Dadurch
wird Cin Erregerstromkreis von der Batterie 39 über den Anker 36 und den Kontakt
38 für die Spule 21 und für die Erregerspule q.o des Magnets 25 geschlossen. In
der Spule .I3 wird außerdem ein magnetischer Wechselfluß erzeugt. Da der. durch
die Spule 21 fließende Strom dem Wechselfeld in den Luftspalten 29 und 3o ausgesetzt
ist, versuchen die elektrodynamischen Kräfte die Spule 21 in Schwingung zu versetzen,
die die Frequenz des in der Spule .43 fließenden Wechselstromes haben. Nach dein
Resonanzprinzip jedoch wird die Spule 21 nur dann mit einer nennenswerten Amplitude
schwingen, wenn die Frequenz des V,'echselstro,nes dieselbe ist wie die natürliche
Frequenz der Schwingspule 21. Im Resonanzfall wird die Amplitude dieser Schwingung
so groß werden, daß die Spule 21 in den Luftspalt 31 hineinschwingt. Die Spule .Io
des Magnets 25 ist in einer solchen P.ichtung gewickelt, daß der magnetische Flul-
in den Luftspalten 31 und dem nicht dargestellten Luftspalt die stromführende Spule
21 anzieht, sobald letztere in die erwähnten Luftspalte hineinschwingt. Gleichzeitig
wird ein kleines Kontaktglied 46 gegen einen festen Kontakt 44 gedrückt und dadurch
ein Betätigungsstromkreis geschlossen. Wenn der Wechselstrom 34 unterbrochen wird,
wird das Relais 35 entregt, der Kontakt 36, 38 geöffnet und damit der Magnet
25 und die Spule 21 entregt, so daß das Frequenzrelais in die normale Ruhestellung
zurückgekehrt ist. D--r Elektroinagnet 25 kann auch ein Dauermagnet anstatt eines
Elektromagnets sein. Wenn die Spule 2i durch einen permanenten Magnet iingezogen
wird und wenn der Strom in der Spule 21 unterbrochen wird, verschwindet die elektrodynamische
Kraft, die auf die Leiter der Spule 2i ausgeübt wird, und die Spule 21 kehrt in
ihre normale gezeichnete Stellung zurück.
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Es ist klar, daß niemals ein positiver und ein negativer Impuls auf
derselben Leitung zur gleichen Zeit bestehen kann. flenn positive Impulse von einer
bestimmten Frequenz und negative Impulse von einer anderen Frequenz (Fig. i) auf
denselben Leiter aufgedrückt werden, so werden zu bestimmten Zeiten die positiven
und die negativen Impulse einander aufheben. Wenn jeder Impuls
von
einer sehr kurzen Dauer und von einer sehr spitzen Form ist, wie in der Fig. 3 dargestellt
ist, wird, nicht so oft dieser Fall eintreten, wie dann, wenn die Impulse von längerer
Dauer mit kurzen Unterbrechungen sind. Infolgedessen ist es wünschenswert, daß Teeine
Impulse aus einer gleichgerichteten Sinuswelle verwendet werden. In der Fig. q.
ist ein Generator dargestellt, der zur Erzeugung geeigneter Impulse dienen kann.
Er hat zwei kleine Pole mit sehr hoher Flußdichte, die so ausgebildet sind, daß
die gewünschte spitze Kurvenform erzielt wird. Während des größeren Teiles jeder
halben Uindreliung schneidet die Spule 51 keine Kraftlinien, und infolgedessen wird
keine elektromotorische Kraft erzeugt, während, wenn die Spule sich senkrecht zu
den Polen bewegt, sie eine große elektromotorische Kraft erzeugt. Sie ist mit ein-°m
Schleifring 53 und einem Koininutatorsegeinnt 5q. verbunden. Das Segment ist so
ini Verhältnis zu der Spule gelagert, daß, während eine positive elektromotorische
Kraft erzeugt wird, (las Segment sich unter der Bürste 55 bewegt, und während eine
negative elektroinotorische Kraft erzeugt wird, es sich unter der Bürste 5(i bewegt.
Der elektrische Kosttakt zwischen dem Segment und der Bürste wird (Tann geschlossen.
Er wird nur unterbrochen, während keine elektromotorische Kraft erzeugt wird.
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Wie schon in der Beschreü)un- der Fig. r erwähnt, fliel3t ein starleer
Strom von dem t\'ühlerschalter 88 zum Wählerschalter 7, wenn ein positiver Impuls
gleichzeitig mit einem negativen Impuls auf die Leitung i gegeben wird. Um eine
Schädigung der Wechselstroinquelle 3 zu verhindern, sind in der Abb, i Begrenzungswiderstände
9 und io angeordnet. In der Abi>. 5 ist eine Schaltung dargestellt, bei der dieser
dauernde Verlust vermieden ist und die Wechselstromquelle ausreichend geschützt
ist. Die Generatoren 61 und 02 übermitteln über Gleichrichter 70 und 71 polarisierte
Frequenzströme verschiedener Frequenzen. Die von dein Generator 61 kommenden Impulse
fließen durch eine Spule 66 auf der Primärseite eines Transformators 65, und die
von dein Generator 62 kommenden Impulse fließen durch eine neben der Spule 66 angeordnete
Spule 67. Die Spulen 66 und 67 haben denselben Wicklungssinn, so daß im Falle eines
Stromes von dein Generator 61 zum Generator 62 die Innpulse durch die Spulen 66
und 67 in Reihe fließen und einen starken Fluß in dem Transforinatorkern erzeugen.
Die Sekundärwicklung 68 des Transformators 65 ist mit einem Widerstand 69 verbunden.
Wenn ein starker pulsierender Strom in der Primärwicklung des Transformators 65
fließt, wird durch die Sekundärspule 68 und den Widerstand 69 ein starleer Strom
fließen. Der starke Sekundärstrom in der Spule 68 wiederum induziert eine starke
gegenelektromotorische Irraft in den Primärwicklungen 66 und 67 und begrenzt daher
den zirkulierenden Strom, was noch durch geeignete Bemessung des Transformators
65 unterstützt werden kann. Um den Spannungsabfall in den Primärwicklungen 66 und
67 unter normalen Bedingungen möglichst klein zu halten, wird die Magnetisierungscharakteristik
so gewählt werden, dal3 die Impulse von verhältnismäßig kleiner Kraft sind im Vergleich
zu derjenigen, auf «-elche sie durch den Widerstand der Leitungen 1, 2 begrenzt
werden, und daß sie einen Fluß erzeugen, der nicht höher ist als das untere Knie
der Magnetisierungskurven, wie sie in der Abb.6 dargestellt sind, wo der -Magnetisierungsstrom
durch 0-A dargestellt ist. Wenn die Größe des Magnetisierungsstromes, der durch
einen starken zirkulierenden Strom hervorgerufen wird, auf einen Wert 0-B angewachsen
ist, ist es klar, (1a13 durch den Verlauf der NIagiietisierungskun-ve der erzeugte
Fluß stärker anwächst als der Alagnetisierungsstrom. Der Strom durch die Sekundärwicklung
wächst daher, welche wiederum eine größere gegenelektromotorische Kraft in den Primärwicklungen
66, 67 erzeugt. Daher ist die gegenelektronnotorische Kraft in den Primärwicklungen
normalerweise sehr klein, aber wesentlich größer, wenn ein zirkulierender Strom
zwischen den Generatoren 61 und 62 fließt.