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Einrichtung zur Selbstabstimmung eines mit einem Abstimmwerk ausgerüsteten
Sperrkreises für Fernsteueranlagen Bei Fernsteueranlagen, insbesondere bei Überlagerungsfernsteueranlagen,
bei denen einem Starkstromnetz tonfrequente Steuerströme aufgedrückt werden, müssen
mitunter einzelne Leitungen, Generatoren, Transformatoren o. dgl. gegen die Steuerströme
abgesperrt werden, weil beispielsweise ein bestimmter Leitungszug nicht überlagert
werden soll oder ein an die Leitung angeschlossener Generator, Transfdrmator o.
dgl. zu viel Steuerenergie entziehen würde. Zur Absperrung kann man einen aus einer
Parallelschaltung von Induktivität und Kapazität bestehenden Sperrkreis verwenden,
der auf die überlagerte Frequenz abgestimmt ist. Wenn nur eine Steuerfrequenz verwendet
wird, kann der Sperrkreis ohne Schwierigkeiten fest auf diese Frequenz abgestimmt
werden. Wird dagegen mit verschiedenen Steuerfrequenzen gearbeitet, so muß der Sperrkreis
auf die einzelnen Steuerfrequenzen abgestimmt werden. Ist der Sperrkreis in der
Fernsteuerzentrale angeordnet, so kann er gleichzeitig mit dem Sender auf die jeweilige
Frequenz eingestellt werden. Ist er dagegen räumlich vom Sender getrennt, dann muß
er über besondere Leitungen oder über die Leitungen des Starkstromnetzes ferngesteuert
werden. Es sind schon verschiedene Fernsteuerarten für derartige Sperrkreise vorgeschlagen
worden. Bei der einen Fernsteuerart wird die Abstimmvorrichtung des Sperrkreises,
der in, den Betriebspausen sich selbsttätig auf eine bestimmte Vorfrequenz abstimmt,
durch einen Vorfrequenzimpuls in Gang gesetzt und läuft dann synchron mit einer
Einstellvorrichtung für die Sendefrequenz. Die Sendefrequenz stimmt dann mit der
Abstimmfrequenz des Sperrkreises überein. Man muß aber mit der Sendung stets so
lange warten, bis durch die synchron laufenden Geräte die gewünschte Frequenz bereitgestellt
wird. Nach einem anderen Vorschlag sind an der Absperrstelle auf die verschiedenen
Steuerfrequenzen abgestimmte Resonanzorgane vorhanden, von denen jedes Organ beim
Eintreffen eines Steuerstroms mit einer seiner Abstimmung entsprechenden Frequenz
den Sperrkreis auf diese Frequenz einstellt und für die Dauer der Sendung auf dieser
Frequenz hält. Bei dieser Ausführungsart müssen an der Sperrstelle ebenso viele
Resonanzorgane, Schaltschütze u. dgl. angeordnet sein, als Steuerfrequenzen vorhanden
sind. Alle diese Fernsteuereinrichtungen für Sperrkreise sind zwar in der Lage,
die Abstimmvorrichtung des Sperrkreises bei den einzelnen Frequenzen in bestimmte
Stellungen zu bringen, können aber nicht überwachen, ob die Abstimmfrequenz des
Sperrkreises tatsächlich mit der gesendeten Frequenz übereinstimmt. Sie arbeiten
deshalb nur dann richtig, wenn jeder Stellung der Abstimmvorrichtung eine ganz bestimmte
Abstimmung des Sperrkreises zugeordnet ist und wenn diese Abstimmung dauernd unverändert
bleibt. Nun können sich aber die Selbstinduktion und Kapazität des Sperrkreises
im Laufe der Zeit ändern, weil sich beispielsweise
einzelne Teile
der Drosselspule oder des Kondensators verlagern oder die Konstante des Kondensato-dielektrikums
Veränderungen unterworfen ist. Auch Temperatureinflüsse können die Abstimmung verändern.
Da ferner der Sperrkreis im Zuge der Starkstromleitung eingeschaltet ist und seine
Drosselspule auch vom Starkstrom durchflossen wird, kann sich die Selbstinduktion
der Drossel auch in Abhängigkeit von der Starkstrombelastung ändern.
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Die Erfindung vermeidet die obengenan.nten Schwierigkeiten bei der
Fernsteuerung von Sperrkreisen. Erfindungsgemäß wird das Abstimmwerk des Sperrkreises
von einer Vorrichtung gesteuert, die in Abhängigkeit von den Steuerstromverhältnissen
im induktiven und kapazitiven Stromzweig des Sperrkreises betätigt wird. Sie setzt
und hält das Abstimmwerk in Gang, wenn beim Eintreffen des Steuerstroms die Abstimmung
des Sperrkreises von der Steuerfrequenz abweicht, wenn also beispielsweise die Steuerströme
im induktiven und kapazitiven Zweig nicht gleich sind, setzt aber des Abstimmwerk
still, sobald der Sperrkreis in Reson ar_z mit der Steuerfrequenz ist, sobald also
beispielsweise die Steuerströme in beiden Zweigen gleich groß sind.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden. Fig.
i zeigt eine Schaltung, bei der die Abstimmvorrichtung in stets gleichem Drehsinne
besiegt wird, während die Schaltung nach Fig. 2 eine Drehung in beiden Richtungen
ermöglicht.
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In dem Zug des Netzleiters i (Fig. i) liegt die Drosselspule 2 und
parallel dazu die Kondensato_-gruppe 3. BeiZweileiteranlagernbraucht nur in den
einen Leiter ein solcher Sperrkreis eingeschaltet zu werden; bei Dreileiteranlagen,
also z. B. bei Drehstromnetzen, müssen mindestens zwei Leitungen solche Sperrkreise
enthalten.
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Die einzelnen Kondensatoren der Gruppe 3 können durch die Schaltwalze
4 in kleinerer oder größerer Anzahl parallel geschaltet werden. 5 ist ein Transformator
mit zwei Primärwicklungen 51, 52, die als Differentialwicklung wirken, und
einer Sekundärwicklung 53. Die eine Wicklung 51 ist mit dem kapazitiven, die andere
Wicklung 52 mit dem induktiven Stromzweig des Sperrkreises gekoppelt. Im Ausführungsbeispiel
ist die Kopplung induktiv; sie kann statt dessen auch galvanisch oder kapazitiv
sein. Durch die auf die Starkstromfrequenz, also beispielsweise auf 5o Hertz, abgestimmten
Sperrkreise 6 sind die Wicklungen 51, 52 gegen Beeinflussung durch den Starkstrom
des Leiters i geschützt. Die Wicklung 53 speist über den durch 54 angedeuteten Gleichrichter
ein Schaltrelais 7, das einen Schalter 8 für den Stromkreis des Hilfsmotors g und
das Nullrelais io betätigt. Der Stromkreis wird über einen Gleichrichter i i aus
dem Wechselstromnetz gespeist. Das Nullrelais io steuert einen mit dem Sperrad ioo
zusammenarbeitenden Sperrarm ioi, der durch eine Feder fo-, in die Sperrstellung
gedrängt wird.
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Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen: In der gezeichneten Stellung
der Schaltwalze 4. ist der Sperrkreis 2, 3 auf die niedrigste Steuerfrequenz, beispielsweise
auf 27o Hertz, eingestellt. Wird dem Leiter i nur.. ein Steuerstrom; von dieser
Frequenz überlagert, dann sind die Ströme in dem induktiven und kapazitiven Zweig
des. Sperrkreises gleich,' die Differentialwicklungen 51 und 52 erhalten demgemäß
gleich große, aber entgegengesetzt magnetisierende Ströme von 27o Hertz. Die Wicklung
53 ist infolgedessen stromlos, das Relais 7 wird nicht betätigt. Die Schaltwalze
4. bleibt in der gezeichneten Stellung. WL -d jetzt nun beispielsweise die Frequenz
39o Hertz gesendet, dann ist bei der gezeichneten Stellung der Schaltwalze 4 der
durch den kapazitiven Zweig des Sperrkreises fließende Steuerstrom größer als der
des induktiven Zweiges. Die Wicklung 51 wirkt infolgedessen stärker mag@aetisierend
als die Wicklung 52. Die Wicklung 53 wird entsprechend der Differenz dieser Magnetisierung
induziert und erregt das Relais 7, das den Schalter 8 schließt. Dadurch wird der
Motor 9 und das Nullrelais io eingeschaltet, das nun den Sperrarm ioi von den Zähnen
des Sperrades ioo entfernt und dadurch die Schaltwalze 4 freigibt. Der Motor 9 dreht
nun diese Walze im Sinne des eingezeichneten Pfeils und schaltet nacheinander die
Kondensatoren 301, 302 usw. ab. Ist nun beispielsweise bei Abschaltung der
Kondensatoren 3oi bis 303 der Sperrkreis auf 39o Hertz abgestimmt, dann sind
die Steuerströme in dem induktiven und kapazitiven Zweig des Sperrkreises gleich,
die Magnetisierungen der Wicklungen 51 und 52 heben sich gegenseitig auf, die Wicldung
53 wird spannungslos, das Relais ,7 erhält keinen Strom mehr und der Schalter 8
kehrt in die geöffnete Stellung zurück. Dadurch wird der Motor 9 stillgesetzt und
die Schaltwalze 4 vom Relais io mittels der Teile ioo, ioi,gesperrt.
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Entsprechendes gilt, wenn andere Steuerfrequenzen gesendet werden.
Stets wird der Sperrkreis so lange verstimmt, bis er mit dem Steuerstrom in Resonanz
ist.
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Damit nicht die höheren Harmonischen die Selbstabstimmung des Sperrkreises
stören, können in die Stromkreise der Wicklungen 5 i und 52 außer den auf 5o Hertz
abgestimmten Sperrkreisen 6 auch noch auf die höheren Harmonischen des Netzes abgestimmte
Sperrkreise oder andere Absperrmittel eingeschaltet werden. Zwecks Vermeidung von
Stößen kann man zwischen dem Motor a und dem Sperrad foo irgendeine nachgiebige
Kupplung anbringen.
Es macht keine Schwierigkeiten, die Trägheit
der Einrichiui-.g derart klein zu halten, daß der Sperrk: eis in i Sekunde oder
in Bruchteilen derselben jeweils auf die Steuerfrequer_z abgestimmt wird.
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In Fig. 2 sind die der Fig. i entsprechenden Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Mit dem induktiven Zweig des Sperrkreises. ist über eine
die Netzfrequenz und die höheren Harmonischen abschirmende Sperrschaltung der Tra!isformator
55 gekoppelt, der die Wickhing 75 eines polarisierten Relais 70 über einen
Gleichrichter 54 speist. In derselben Weise ist über die Sperrschaltung 6 mit dem
kapazitiven Zweig der Transformator 56 gekoppelt, der über einen Gleichrichter 54
die andere Wicldung 76 des Relais 7o speist. Der bewegliche Kontakt 8o des Relais
7o ist über die Feldwicklung 19o des Motors 9 sowie über einen Schalter 13 mit der
Mitte 14 eines Spannungsteilers 15 verbunden, der über einen Gleichrichter an einer
Wechselspannung liegt. Der Schalter 13 sowie der Schalter 12 für den Ankerkreis
des Motors werden von dem Nullrelais io gesteuert. Die feststehenden Kontakte 81
und 82 des Relais 7o sind mit den beiden Enden des Spannungsteilers 15 verbunden.
Das Schütz 12 steuert den Ankerstromkreis des Motors 9, der wie vorher mit der Schaltwalze
4 und dem Sperrad Zoo gekuppelt ist. Das den Sperrhebel ioi steuernde Nullrelais
io ist über einen Gleichrichter 54 an in Differentialschaltung liegende Tertiärwicklungen
der Transformatoren 55, 56 angeschlossen. Die Schaltwalze ,4 steuert eine Gruppe
3io von Schaltschützen. Die Erregerwicklung des einen Schaltschützes ist mit 311
bezeichnet. Das Schütz betätigt den Schalter 321 für den Kondensator 301. Entsprechendes
gilt für die übrigen Kondensatoren 302, 303 usw.
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In der gezeichneten Stellung sind alle Kondensatoren eingeschaltet,
der Sperrkreis ist auf die tiefste Frequenz von beispielsweise 270 Hertz
abgestimmt. Wird dem Leiter i ein Steuerstrom von dieser Frequenz überlagert, dann
ist das Relais io spannungslos, und die Magnetkräfte der Wicklung 75 und 76 halten
sich das Gleichgewicht, die Scheibe Zoo ist gesperrt, die Schalter i2 und 13 sind
geöffnet. Wird nun ein Steuerstrom von beispielsweise 39o Hertz gesendet, dann überwiegt
wieder der Steuerstromanteil im kapazitiven Zweig den des induktiven Zweiges; infolgedessen
ist auch die Magnetkraft der mit dem kapazitiven Zweig gekoppelten M'icklung 76
größer als die der Wicklung 75, die mit dem induktiven Zweig gekoppelt ist. Der
bewegliche Kontakt 8o wird infolgedessen auf den Kontakt 82 umgelegt. Dadurch wird
die Erregerwicklung igo des Motors 9 in einem bestimmten Sinne eingeschaltet. Gleichzeitig
erhält das Nullrelais 1o einen Differenzstrom, rückt den Sperrhebel ioi aus und
schließt die Schalter 1-a und i3. Der Motor 9 dreht nun die Schaltwalze im Sinne
des eingezeichneten Pfeils und schaltet über die Schütze 310 stufenweise die einzelnen
Kondensatoren 301, 3002 usw. ab. Ist beispiel""vreise nach Abschaltung der
Koridensato;-en301 bis 3o3 der Sperrkreis 2, 3 auf 39o Hertz abgestimmt, dann wird
das Relais io stromlos, die Scheibe ioo wird gesperrt und die Schalter 12 und i3
werden geöffnet. Der Kontakt 8o des Relais 70 kehrt in die neutrale Mittelstellung
zurück.
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In derselben V'eise arbeitet die Abstimmvorrichtung, wenn ei_ie noch
höhez-e Frequenz von beispielsweise 4.8o Hertz gese:idet wird. Es werden dann fo_-tgesetzt
weitere Koii d.3risatoren abgeschaltet, bis die gewünschte Abstimmung erreicht ist.
Wird abenach Erreichen der Abstimmstellung für 390 Hertz eine niedrigere
Frequenz, beispielsweise 270 Fler tz, gesendet, dann wird die Schaltwalze
4. im entgegengesetzten Sinne gedreht, und zwar aus folgendem Grunde: Der Strom
im induktiven Zweig überwiegt jetzt den des kapazitiven Zweiges. Infolgedessen wird
der Kontakt 8o des polarisierten Relais 7o auf den Kontakt 81 umgelegt, und die
Wicklung 19o des Motor s vwird jetzt im entgegengesetzten Sinne erregt. Das Relais
io schließt wieder die Schalter 12, 13 und entsperrt das Rad ioo. Die Schaltwalze
läuft jetzt in einem dem eingezeichneten Pfeil entgegengesetzten Sinn; es werden
mehr und mehr Kondensatoren hinzugeschaltet. Nach Zuschaltung der, Kondensatoren
303 bis 301 ist der Sperrkreis 2, 3 auf 27o Hertz abgestimmt; damit gelangen alle
Tei'_.e wieder in die gezeichnete Stellung.
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Die Erfindung bietet u. a. folgende Vorteile: Beim Senden eines Steuerstroms
wird nicht wie bisher lediglich die Abstimmvorrichtung des Sperrkreises in eine
bestimmte Stellung gebracht, sondern es wird die Abstimmung des Sperrkreises selbst
überwacht, und die im Laufe der Zeit auftretenden oder durch Temperatur- bzw. Starkstrombelasiungsschwankungen
bedingten Änderungen der Induktivitäten und Kapazitäten werden dabei selbsttätig
berücksichtigt. Man braucht infolgedessen bei der Auswahl der Kondensator en und
Drosselspulen nicht auf eine weitgehende Unveränderlichkeit ihrer Induktivität bzw.
Kapazität zu achten, sondern kann auch Apparate verwenden, deren Konstanten sich
willkürlich ändern, Voraussetzung ist dabei nur, daß der Steuerfrequenzbereich nicht
außerhalb des Abstimmbereiches des Sperrkreises fällt. Nachdem es auf eine Unveränderlichkeit
der Selbstinduktion der Absperrdrossel nicht mehr ankommt, kann man als Drossel
auch die für die Starkstromübertragung oder -regeleng verwendeten Zusatztransformatoren
benutzen.
Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, daß jede Steuerfrequenz
praktisch jederzeit gesendet werden kann, da sich der Sperrkreis bei Beginn der
Sendung unverzüglich auf die entsprechende Frequenz abstimmt.
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Da alle mit rascher Selbststeuerung arbeitenden Apparate Neigung zum
Pendeln haben, können auch bei der Ausführung nach Fig. i und 2 Perdelungen der
Abstimmung auftreten, falls die Abstimmeinrichtung mit zu geringer Trägheit arbeitet.
Man kann diese Pendelungen bzw. ihre Amplituden schon dadurch vermindern, daß man
an Stelle der stufenweisen Abstimmung eine stetige Abstimmung verwendet. Doch können
zur Unterdrückung der Pendelungen auch die sonst bei selbsttätigen Reglern üblichen.
Mittel (Dämpfung, Zeitverzögerung, Rückführung) zur Erzwingung einer aperiodischen
Regelung verwendet werden.
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Soll innerhalb eines größeren Frequenzbereiches geregelt werden, so
empfiehlt es sich, die Kapazitäten und Induktivitäten auf beide Sperrkreiszweige
derart aufzuteilen und bei der Abstimmung beide Zweige derart zu regeln, daß bei
allen Frequenzstufen gleiche Frequenzänderungen annähernd gleiche Abweichungen der
Steuerströme in den beiden Zweigen hervorrufen, damit die Steuerrelais immer gleichartig
ansprechen und mit gleicher Genauigkeit abstimmen.