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Fernsteuerungsanlage zur Erzeugung und Übertragung von die Fernsteuerung
von Resonanzrelais bewirkenden, insbesondere über Starkstromnetze überlagerten Steuerströmen
bestimmter Frequenz Es ist bekannt, Leitungsanlagen, insbesondere vorhandenen Starkstromnetzen,
mittelfrequente Wechselströme zu überlagern und diese auf Resonanzrelais wirren
zu lassen, um Arbeitsvorgänge auszuführen, z. B. Schalter, Uhren,Tarifzähler u.
dgl., zu steuern und dabei die benötigten mittelfrequenten Steuerströme. mittels
eines Generators zu erzeugen, der mit veränderlicher Drehzahl betrieben und jeweils
nur bei einer bestimmten Drehzahl, die der gewünschten Frequenz entspricht, durch
eine von besonderen Organen gesteuerte- Überwachungseinrichtung mit dem Netz gekuppelt
wird.
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Der Erfindung liegt eine diese Mittel enthaltende Anlage zugrunde.
Sie dient zur Erzeugnug und Übertragung der mittelfrequenten Steuerströme auf eine
Art und Weise, die eine neuzeitlichen Anforderungen entsprechende hohe Betriebssicherheit
und genauestes Arbeiten auch bei robustem Betrieb gewährleistet und sich ferner
durch eine große Anpassungsfähigkeit bei Änderungen und Erweiterungen des Steuerfrequenzfahrpl,ans
sowie durch Einfachheit und Übersichtlichkeit der Überlagerungszentrale auszeichnet.
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Der Mittelfrequenzgenerator ist fähig, ein kontinuierliches Frequenzband
zu erzeugen, daß alle geforderten Frequenzen für die zu überlagernden Steuerströme,
die Sendefrequenzen, enthält. Diese müssen gleichsam ausgesiebt werden. Das erfolgt
in der Form schmaler Teilfrequenzbänder. Die Arbeitsgenauigkeit ist um so größer,
erstens je schmäler diese Teilfrequenzbänder und zweitens j e schärfer die Konstanz
ihrer Lage ist. Die Steigerung der Arbeitsgenauigkeit läuft darauf hinaus, ein Bandenspektrum
mit größtmöglicher Annäherung in ein Linienspektrum, das dem praktisch unerreichbaren
Idealfall entspricht, zu überführen, dessen Einzellinien eine bei allen Betriebsbedingungen
gleiche Lage haben. Diese Aufgabe ist bisher nur unvollkommen gelöst worden. Infolgedessen
blieb das Bedürfnis nach einer genauer und betriebssicherer arbeitenden Anlage bestehen.
Diesem Bedürfnis will die Erfindung genügen. Zu diesem Zweck wirkt sie auf die den
Mittelfrequenzgenerator jeweils mit dem Netz kuppelnde Überwachungseinrichtung mit
anderen Steuermitteln ein, als es bisher in Vorschlag gebracht worden ist.
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Die Vortechnik verwendete als solche Steuermittel entweder eine Gruppe
von Resonanzrelais oder ein Kontakttachometer. Im erstgenannten Fall sind die eine
Gruppe bildenden
Resonanzrelais je auf eine der insgesamt geforderten
Sendefrequenzen abgestimmt und können wahlweise mit dem Stromkreis in Verbindung
gebracht werden der den Steuerstrom führt bzw. liefert. `" zweitgenannten Fall enthält
das Kont tachometer so viel Kontaktvorrichtungen, 21s, unterschiedliche Sendefrequenzen
gefordert werden. Sein drehbeweglicher Teil, der diese Kontaktvorrichtungen zu schließen
imstande ist, wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die der des Mittelfrequenzgenerators
proportional ist. Die Kontaktvorrichtungen können wahlweise in den Stromkreis eines
Relais geschaltet werden, das den Mittelfrequenzgenerator mit dem Netz zu kuppeln
vermag.
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Resonanzrelais besitzen eine merkliche Trägheit sowie eine lange Aufschaukelungsdauer.
Infolgedessen wird der Mittelfrequenzgenrator bei stetig sich ändernder Drehzahl
seines Läufers jeweils zu spät ans Netz gekuppelt. Man ist gezwungen, mit breiten
Frequenzbändern zu arbeiten, muß also eine vergleichsweise große Ungenauigkeit mit
all ihren Nachteilen in Kauf nehmen. Außerdem bedingt eine Änderung der einzelnen
Frequenzen des Frequenzbandes ein Auswechseln sämtlicher Resonanzrelais der Überwachungseinrichtung.
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Kontakttachometer sind stark temperaturabhängig, entwickeln nur ein
schwaches Drehmoment und geben infolgedessen nur unsicher Kontakt. Bei alledem ist
ihre Meßgenauigkeit gering. Sie vermögen also nicht die erforderliche Konstanz der
Lage schmaler Frequenzbänder bei allen gewöhnlichen Betriebsbedingungen zu gewährleisten
und sind für robuste Betriebe nicht anwendbar.
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Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß auf die nach Voraussetzung
vorhandene Überwachungsvorrichtung die Differenz der Geschwindigkeiten zweier Laufwerke
einwirkt, daß die Geschwindigkeit des einen Laufwerks jeweils der gewünschten Sendefrequenz
des Steuerstroms entspricht, also jeweils an sich konstant ist, und daß die Geschwindigkeit
des andren Laufwerks von der augenblicklichen Drehzahl des Mittelfrequenzgenerators
abhängt, also an sich veränderlich ist.
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Der Erfindungsgegenstand ist einer Anpassung an recht unterschiedliche
Steuerfrequenzfahrpläne fähig und arbeitet stets mit hoher Betriebssicherheit. Nach
der Erfindung kann die Überwachungseinrichtung den Netzkupplungsschalter schließen,
wenn die veränderliche Größe die jeweils konstante Größe überschreitet; sie kann
auch die Drehzahl des Mittelfrequenzgenerators herabsetzen, wenn die veränderliche
Größe die jeweils konstante Größe überschreitet, und entsprechend die Drehzahl des
Mittelfrequenzgenerators wieder steigern, wenn die veränderliche Größe infolge der
vorausgeganen Drehzahlverminderung die jeweils konnte Größe unterschreitet.
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Die Zeichnung ist das Schaltbild einer nach der Erfindung arbeitenden
Einrichtung. Bei dieser Einrichtung sind die veränderlichen Größengeschwindigkeiten,
die von Synchronmotoren erzeugt und mittels eines Differentialgetriebes verglichen
werden, dessen Planetenrad über eine Rutschkupplung mit der Überwachungsvorrichtung
verbunden ist, die eine besondere Kontaktvorrichtung zum Steuern des Relais für
den Netzkupplungsschalter, ferner eine Vorrichtung zum Kuppeln und Entkuppeln jener
Kontaktvorrichtung mit dem Differentialgetriebe und schließlich eine Rückzugsfeder
enthält. Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die Sendemöglichkeit dreier Steuerströme
unterschiedlicher Frequenz und weist demzufolge drei Synchronmotoren auf, die wahlweise
in ein Netz konstanter Niederfrequenz einschaltbar und mit dem einen Sonnenrad des
Differentialgetriebes über je ein Überholungsgetriebe finit untereinander verschiedenen
Übersetzungen verbunden sind. Zur Bildung jeder jeweils konstanten Geschwindigkeit
dient hier also ein besonderer Synchronmotor. Man kann jedoch, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen, die Einrichtung auch so treffen, daß alle jeweils konstanten
Geschwindigkeiten mittels nur eines Synchronmotors gebildet werden, der mit verschieden
übersetzenden Getrieben verbunden ist. Die Zahl der Übersetzungsgetriebe stimmt
dann mit der Anzahl der Sendefrequenzen überein. Die Getriebe sind wechselweise
mit der die Differenz der Drehgeschwindigkeiten bildenden Vorrichtung kuppelbar
und brauchen nicht unbedingt Umlaufrädergetriebe zu sein. Auch können an die Stelle
von Synchronmotoren andere Laufwerke treten, zumal die zu vergleichenden Größen
nicht zwingend Geschwindigkeiten sein müssen. Synchronmotoren arbeiten aber mit
einer hohen Betriebsicherheit, .da sie gut durchkonstruierte Maschinen und 'außerdem
temperaturunabhängig sind und verhältnismäßig starke Drehmomente entwickeln. Differentialgetriebe
sind ebenfalls nach jeder Richtung hin gut durchkonstruiert und arbeiten genau und
verläßlich bei zugleich geringem Raumbedarf. Bei derartigen Verkörperungen der Erfindung
brauchen nur die Übersetzungsgetriebe geändert zu werden, wenn der Steuerfrequenzfahrplan
umgestellt wird.
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Die Einrichtung nach dem Schaltschema setzt sich in der Hauptsache
aus einer Motorgeneratorgruppe
A, einer Drehzahlregeleinrichtung
B, einer Synchronmotorengruppe C und; einer Überwachungseinrichtung D zusammen.
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Die Motorgeneratorgruppe _A enthält einen Nebenschlußmotor i, mit
dein der Mittelfrequenzgenerator 2 und ein Niederfrequenzhilfsgenerator 3 gekuppelt
ist. Die vom Generator 2 erzeugten Mittelfrequenzströme werden über einen Kupplungsschalter
4 auf das zu überlagernde Starkstromnetz 5 übertragen. Der Hilfsgenerator 3 speist
einen mit einem Sonnenrad 7 eines Differentialgetriebes 8 gekuppelten selbstanlaufenden
Synchronmotor 9 bestimmter Übersetzung.
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Die Drehzahlregeleinrichtung weist einen Antriebsmotor i i mit einer
unterteilten Erregerwicklung 12, einen von diesem angetriebenen Drehwiderstand 13
und eine zwischen Motor i i und Drehwiderstand 13 eingeschaltete elektromagnetische
Kuppelvorrichtung 14 auf, die ein mit der Leitung 15 leitend verbundenes. Kuppelrelais
16, eine Entkupp-T!ungsfeder 17 und. eine Rwckzugfeder 18 enth;äl't.
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Drei selbstanlaufende Synchronmotoren 20, 2o', 2o" bilden die Gruppe
C mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, die hierbei entsprechend den drei
nach Voraussetzung benötigten Sendefrequenzen gewählt ,sind. Alle drei Synchronmotoren
20, 20', 2o" sind über je einen von Hand oder selbsttätig mittels einer Uhr bedienbaren
Schalter 21, 21', 21" an ein Niederfrequenznetz 22 zu schalten und über j e ein
Überholungsgetriebe 23, 23', 23" und ein weiteres Getriebe 24 mit dem Sonnenrad
25 -des Differentialgetriebes 8 gekuppelt. Die mit einer Klinke versehenen treibendenZahnräder
derÜberholungsgetriebe sind lose, die getriebenen Zahnräder fest auf der Welle 26
des Getriebes 24.
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Die Überwachungseinrichtung D setzt sich aus einer Kontaktvorrichtung
27, einer Umschaltkontaktvorrichtung 28, einem auf den Kupplungsschalter 4 einwirkenden,
von der Kontaktvorrichtung 27 und einer weiteren Kontaktvorrichtung 29 gesteuerten
Relais 30, einer elektromagnetischen Kuppelvorrichtung 31 und einer mit dem Planetenrad
32 des Differentialgetriebes 8 verbundenen Rutschkupplung 33 zusammen. Die Kuppelvorrichtung
31 enthält ein mit der Leitung 15 verbundenes Relais 34, eine Entkuhplungsfeder
35 und eine Rückzugsfeder 36.
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Die Schalter 21, 21', 21" für die Synchronmotoren 20, 20', 20" sind
mit dem die Leitung 15 an das Gleichstromnetz io an- und abschaltenden Schalter
37 derart gekuppelt, daß beim Ein- bzw. Ausschalten eines der Schalter 2i, 21',
21" auch der Schalter 37 ein- bzw. ausgeschaltet wird. Im Ruhezustand der Sendeanlage
sind die Synchronmotoren 2o, 2o', 2o" vom Wechselstromnetz 22 und die Leitung 15
vom Gleichstromnetz io abgeschaltet. Demzufolge sind der Motor i r der Drehzahlregeleinrichtung
B vom Drehwiderstand 13 und die Überwachungseinrichtung D vom Differentialgetriebe
8 entkuppelt. Weiterhin befindet sich der Kupplungsschalter 4 für die Verbindung
des Generators 2 mit dem zu überlagernden Netz 5 in der Ausschaltstellung. Der die
Kontaktvorrichtungen 27, 28 beeinflussende Steuerhebel 38 der Überwachungseinrichtung
D liegt auf dem Kontakt 39 auf, der mit der linken Seite der Erregerwicklung 12
des Motors i i der Regeleinrichtung B verbunden ist.
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Soll dem Netz 5 ein Steuerstrom bestimmter Frequenz überlagert werden,
so wird der für diese Frequenz zuständige Synchronmotor durch Schließen eines Schalters
in Gang gesetzt, wie es im Ausführungsbeispiel beim Schalter 21' dargestellt ist.
Gleichzeitig verbindet der Kupplungsschalter 37 die Leitung 15 mit dem Gleichstromnetz
io. Die Folge davon ist zunächst, daß die beiden Kupplungsrelais 16 und 34 der Regeleinrichtung
B und der Überwachungseinrichtung D erregt werden. Der Drehwiderstand 13 ist dann
mit dem Motor i i und der Steuerhebel 38 mit dem Planetenrad 32 des Differentialgetriebes
8 gekuppelt.
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Weiterhin erhalten der linke Teil der Erregerwicklung 12 des Motors
i i und die Erregerwicklung 4o des Motors i Strom, so daß die beiden Motoren i und
i i in Gang kommen. Der Drehwiderstand 13 wird demnach vom Motor i i allmählich
so verstellt, daß der Widerstand im Erregerkreis des Motors i zunimmt. Die Drehzahl
des Motors i und damit auch diejenige der Generatoren 2, 3 steigt daher. Da der
Generator 3 den Synchronmotor 9 speist, wird dieser entsprechend der zunehmenden
Frequenz zunehmend schneller laufen. Solange aber die vom Synchronmotor 2o' herrührende
Geschwindigkeit die des Synchronmotors 9 im Differentialgetriebe 8 übersteigt, wird,
wie aus der eingezeichneten Pfeilrichtung zu entnehmen ist, der Steuerhebel 38 der
Überwachungseinrichtung D gegen den Kontakt 39 gedrückt.
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Von dem Augenblick an, in dem die vom Synchronmotor g herrührende
Geschwindigkeit des Sonnenrads 7 des Differentialgetriebes 8 die vom Synchronmotor
2o' herrührende Geschwindigkeit des - Sonnenrads 25 überwiegt, wird das Planetenrad
32 in der umgekehrten " Richtung geschwenkt. Das Planetenrad 32 bewirkt dann, daß
der Steuerhebel 38 vom Kontakt 39 entfernt wird und sich dem Kontakt 41 nähert.
Auf dem Weg dahin schließt er die Kontaktvorrichtung 27
kurzzeitig.
Das Relais 30 wird dadurch erregt und der Kupplungsschalter ,4 geschlossen.
Der Selbsthaltekontakt 29 des Relais 3o bewirkt, daß der Kupplungsschalter beim
Öffnen der Kontaktvorrichtung 27 geschlossen bleibt. Jetzt erfolgt über den Kupplungsschalter
4 die Übertragung des die Fernsteuerung von Resonanzrelais bewirkenden Steuerstroms.
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Sobald der Steuerhebel 38 der Überwachungseinrichtung D den
Kontakt 41 berührt, -wird der während des Wanderns des Steuerhebels 38 zum Stillstand
gekommene Motor i i wieder in Gang gesetzt, aber, da jetzt der rechte Teil seiner
Erregerwicklung 12 eingeschaltet ist, in der entgegengesetzten Richtung als vorher.
Die Folg? davon ist, daß der Kontakthebel des Drehwiderstandes 13 zurückgedreht
wird. Es wird also im Stromkreis der Erregerwicklung 4o Widerstand ausgeschaltet
und daher die Drehzahl des Motors i herabgesetzt. Dadurch fällt auch die Drehzahl
des Generators 3 und ebenso die des Synchronmotors 9. Schließlich wird die Drehzahl
des Synchronmotors 9 so weit herabgesetzt sein, daß die Geschwindigkeit des Sonnenrads
25 die des Sonnenrads 7 des Differentialgetriebes 8 überwiegt. Das Planetenrad 32
und damit auch der Steuerhebel 38 werden dann wieder die Bewegungsrichtung wechseln.
Der Steuerhebel 38
verläßt deshalb wieder den Kontakt 41 und nähert sich dem
Kontakt 39. Wie man ohne weiteres erkennt, wird im weiteren Verlauf der Sendezeit
der Steuerhebel 38 sich zwischen den Kontakten 39 und 41 hin und her bewegen. Dem
Netz 5 wird dann nicht ein Steuerstrom ganz bestimmter Frequenz, sondern ein Frequenzbändchen
überlagert, durch das, erreicht wird, daß alle Resonanzrelais einer Ansprechgruppe
selbst dann zum Ansprechen kommen, wenn sie nicht ganz genau auf die Nennfrequenz
abgestimmt sind. Vorzugsweise wählt man die Übersetzungen der Synchronmotoren 2o,
?-o', 2ö' derart, daß der Steuerhebel 38 bereits kurz vor Erreichung der
Sendefrequenz vom Kontakt 39 nach dem Kontakt 41 zu wandern beginnt. Auf diese Weise
gelangt ein Frequenzbändchen zur Aussendung, bei dem die Sendenennfrequenz sowohl
unter- als auch überschritten wird.
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Will man den Sendevorgang unterbrechen, so werden der Schalter 21'
und der mit diesem gekuppelte Kupplungsschalter 37 in die Ausschaltstellung gebracht.
Die Kuppelrelais 16 und 34 werden dann entregt, so daß die Federn 17 und 35 ein
Entkuppeln zwischen Motor i i und Drehwiderstand 13 bzw. Steuerhebel 38 und Differentialgetriebe
8, und die Rückzugsfedern 18 und 36 ein Zurückführen der Regeleinrichtung bzw. Überwachungseinrichtung
in ihre Anfangsstellungen bewirken. Weiterhin bleiben auch der Motor i i und die
Motorgeneratoren 1, 2 stellen, und der Kupplungsschalter 4 schaltet sich wieder
aus. Die Sendeanlage ist dann für die Einleitung einer neuen Sendung vorbereitet.
Beim Schließen des Schalters 21 oder 21" wiederholt sich der beschriebene Vorgang
von neuem.
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Die Synchronmotoren 2o, 2o' 2o" des Ausführungsbeispiels können statt
aus einem Niederfrequenznetz22 auch aus einem Röhrengenerator gespeist werden.