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Einrichtung zur wahlweisen Fernsteuerung von einer Mehrzahl von Apparaten
und Schaltvorrichtungen Es sind bereits Einrichtungen zur Fernsteuerung von Apparaten
und Schaltvorrichtungen bekanntgeworden, bei denen sättigungsfähige Eisenkernvorrichtungen
mit je einer Scheinwiderstandswicklung ausgerüstet worden sind. Derartige Einrichtungen
arbeiteten in der Weise, daß durch Änderung des Scheinwiderstandes mit Hilfe der
Scheinwiderstandswicklung die zu steuernden Apparate bzw. Schaltvorrichtungen unter
Zuhilfenahme einer lokalen Energiequelle beeinflußt wurden. Der Nachteil derartiger
Anordnungen besteht jedoch darin, daß, wenn es sich um eine Vielzahl von zu steuernden
Apparaten bzw. Schaltvorrichtungen handelt, auch eine große Zahl von Leitungen notwendig
werden, da jeder einzelnen sättigungsfähigen Eisenkernvorrichtung mit der entsprechenden
Scheinwiderstandswicklung der Steuerstrom gesondert zugeführt werden muß. Es sind
ferner Anlagen bekanntgeworden, bei denen die Eisenkernvorr ichtungen nach Art einer
Wheatstoneschen Brücke geschaltet waren. Dabei handelte es sich immer um einen einzigen
Arbeitsstromkreis, der vier Eisenkernvorrichtungen besaß. Jede dieser Eisenkernvorrichtungen
wurde dann von einem Entladungsgefäß über eine Vormagnetisierungswicklung beeinflußt.
Bei dieser Anordnung erfolgt eine Beeinflussung der zu steuernden Apparate bzw.
Schaltvorrichtungen bei jederAbweichungdes Ruhestromes in den Entladungsgefäßen.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, derartige Anordnungen zu verbessern
und eine Steuerung einer Mehrzahl von Apparaten bzw. Schaltvorrichtungen unter Verwendung
einer sehr geringen Leitungszahl von -der Steuerstelle bis zur steuernden Stelle
durchzuführen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede der Eisenkernvorrichtungen
mehrere in entgegengesetztem Sinne von Gleichströmen durchflossene Vormagnetisierungswicklungen
besitzt, die aen Scheinwiderstand der Scheinwiderstandswicklung bestimmen und deren
Windungsverhältnis für jede der Eisenkernvorrichtungen verschieden ist. Zur wahlweisen
Steuerung werden dann von einer Gebestelle aus gegeneinander veränderliche Gleichströme
zu den Vormagnetisierungswicklüngen aller Eisenkernvorrichtungen übertragen. Es
ist auch möglich, die Übertragung durch Wechselstrom durchzuführen und diesen vor
der Beeinflussung der sättigungsfähigen Eisenkernvorrichtungengleichzurichten, so
daß in jedem Falle die Vormagnetisierungswicklungen von Gleichstrom durchflossen
sind. Eine solche Anordnung hat den Vorteil gegenüber den bekannten Anordnungen,
daß die Steuerung einer Vielzahl von Apparaten bzw. Schaltvorrichtungen unter Verwendung
von zwei bzw. drei Leitungen zwischen Geberstelle und Empfangsstelle durchgeführt
werden kann.
Die erfindungsgemäßeEinrichtung kann füt die verschiedensten
Arten von Steuervorgängen Verwendung finden. So ist es z. B. möglich, Kraftwerksanlagen
fernzusteuern, indem die Ein- und Ausschaltung von ferngesteuerten Schaltern mit
Hilfe wenigerVerbindungsleitungen und unter ausschließlicher Verwendung ruhender
Teile unter Vermeidung von Relaisschaltungen und den dadurch bedingten Kontaktstörungen
möglich ist. Ferner können mit dieser Anordnung auch Signalanlagen ferngesteuert
werden. So ist es beispielsweise möglich, Etagenbeleuchtungen in Abhängigkeit von
den Bewegungen eines Fahrstuhles fernzusteuern; es können die Zeigerstellungen von
Meßinstrumenten auf diese Weise fernübertragen werden; es können Eisenbahnsignale
ferngesteuert werden u. dgl. Die Vorteile, die die erfindungsgemäße Einrichtung
gegenüber den bekannten Einrichtungen ergibt, sind bei allen Fernübertragungsanlagen
diegleichen undbestehen darin, daß mit einem geringen Leitungsaufwand lediglich
mit ruhenden Schaltelementen, die keinem Verschleiß unterworfen sind, eine Fernübertragung
ermöglicht wird. Als Steuerströme selbstkönnen verhältnismäßig kleine Ströme Verwendung
finden, so daß zur Übertragung das in der Fernmeldetechnik üblicheLeitungsnetzbenutzt
werden kann.
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Erfindungsgemäß wird der Scheinwiderstand der zur Steuerung der Apparate
bzw. Schaltvorrichtungen dienenden Scheinwiderständswicklungen der sättigungsfähigen
Eisenkernviorrichtungen durch mehrere in entgegengesetztemSinnevonGleichstrom durchflossene
Vormagnetisierungswicklungen bestimmt, deren Wicklungsverhältnis -für jede der Eisenkernvorrichtungen
verschieden ist. Durch die besonders gewählte Anordnung werden den Vormagnetisierungswicklungen
aller Eisenkernvorrichtungen gleichzeitig gegeneinander veränderliche, durch eine
örtliche oder Fernsteuerungseinrichtung geregelte Gleichströme zugeführt.
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Wird nun das Verhältnis der Gleichströme in den Vormagnetisierungswicklungen
in einer bestimmten Richtung geändert, so werden sich bei einem bestimmten Verhältnis
in einer der Eisenkernvorrichtungen die Vormagnetisierungen, die durch die beiden
Vormagnetisierungswicklungen dieser Vorrichtung hervorgerufen werden, gerade kompensieren,
so daß die Scheinwiderstandswicklung dieser `' Vorrichtung einenHöchstwert annimmt,
wähsend die Vormägnetisierung der übrigenEisenkernvorrichtungen einen bestimmten
Betrag beibehält. Durch Änderung des Verhältnisses der Gleichströme kann jeweils
eine andere Eisenkernvorrichtung entmagnetisiertwerden. Die dabei erzeugten Änderungen
des Schein-Widerstandes der Scheinwiderständswicklungen dienen zum Steuern der Apparate
bzw. Schaltvorrichtungen.
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Die beiden in ihrem Verhältnis zueinander veränderlichen Gleichströme
können entweder unmittelbar von der fernen Gebestelle aus zur Empfangsstelle übertragen
werden; es können jedoch zur Übertragung auch Wechselströme oder Kombinationen von
Gleichströmen und Wechselströmen benutzt werden, wobei die Wechselströme auf der
Empfangsseite zunächst gleichgerichtet werden. Zur Steuerung kann dabei die Änderung
der Stromstärke, der Spannung oder der Frequenz dienen; wobei in jedem Falle auf
der Empfangsseite diese Änderungen in eine Änderung des Verhältnisses zweier Gleichströme
zueinander umgesetzt werden.
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Wenn als SignalströrneWechselströme verwendet werden, kann deren Stärke
in umgekehrterRichtung verändert werden, und die dadurch erzeugten veränderlichen
Gleichströme können die endgültig beabsichtigte Wirkung an den zu steuernden Einrichtungen
hervorbringen. Statt zweier veränderlicher Wechselströme von gleichbleibender Frequenz
können auch nur gegenseitige Frequenzänderungen von Wechselströmen verwendet werden.
In beiden Fällen wird schließlich z. B. unter Benutzung von Gleichrichtern ein Gleichstrom
erzeugt, dessen Stärke von den Frequenzen abhängig ist und welcher die Steuerwirkung
hervorbringt. Andererseits kann ein Gleichstrom und ein Wechselstrom derart benutzt
werden, daß die beabsichtigte Steuerwirkung von dem eingestellten Stärkeverhältnis
zwischen dem Gleichstrom und dem' Wechselstrom abhängt. Die letztere Arbeitsweise
bietet den Vorteil, daß beide Stromarten über einen einzigen Stromkreis übertragen
werden können.
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Für die obenerwähnten Zwecke wird erfindungsgemäß vorzugsweise eine
neue Bewicklungsart der Eisenkerne gewählt. Es können jedoch auch Relais, Elektronenapparate
o. dgl. Vorrichtungen angewendet werden. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann für
verschiedene elektrische Signal- und Überwachungszwecke benutzt werden, z. B. für
die attfeinanderfolgendeEinschaltung der Etagenbeleuchtung während der Hub- oder
SenkbewegungvonFahrstühlen, für Ferndruck-und Fernmeßapparate, Eisenbahnsignalanlagen,
VorrichtungenzurÄnderung desÜbersetzungsverhältnisses von Stufentransformatoren
usw.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher .erläutert.
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Fig. z zeigt eine schematische Ansicht der Einrichtung zur Steuerung
von vier Kreisen über drei Drahtleitungen durch umkehrbar veränderliche Gleichströme.
Fig.
2 zeigt eine Abänderung der Ausführungsform nach Fig. i, bei welcher dieselbe Steuerungswirkung
mittels veränderlicher Gleich- und Wechselströme über zwei Drahtleitungen erreicht
wird.
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Fig. 3 zeigt eine weitere abgeänderte AusführungderErfindung, beiwelcherdiedoppelte
Zahl von Stromkreisen durch Umkehrung der Polarität eines Gleichstroms überwacht
werden kann.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i ist ein durch Wechselstrom gespeister
Steuerstromkreis i für die Steuerung von vier elektrischen Stromverbrauchern io,
2o, 3o und 40 vorgesehen. Diese vier Stromverbraucher können z. B. durch Signallampen
oder durch die wirksamen Stromkreise von elektrischen Stromschließern, Stromunterbrechern
. usw. oder von elektrischen Motoren usw. gebildet werden. Der empfangende Steuerstromkreis
i hat Anschlußklemmen 3 und 4 für die Stromquelle 2 und außerdem Anschlußklemmen
i i, 21, 31 und 41, mit denen je einer .der Stromverbraucher 10, 20,
30 und 4o verbunden ist. Die übrigenAnschlußklemrnensind inüblicher Weise
mit der Anschlußklemme der Stromquelle 2 verbunden.
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Der Stromkreis i enthält eine Mehrzahl von sättigungsfähigen Eisenkernen
12, 22, 32 und 42, welche Reaktanzwicklungen 13, 23, 33 und 43 sowie Sättigungswicklungen
14, 24, 34 und 44. haben. Die Reaktanzwicklungen liegen in Hintereinanderschaltung
mit den Strornverbrauchern. Die Sättigungswicklungen werden mit Gleichstrom von
Gleichrichtern 15, 25"35 und 45 gespeist. Der Stromkreis i enthält ferner sättigungsfähige
Eisenkerne 16, 26, 36 und 46, welche Reaktanzwicklungen 17, 27, 37
und47 sowie
Sättigungswicklungen 18, ig, 28, 29, 38, 39 und 48, 49 tragen. Die vier Reaktanzwicklungen
17, 27, 37 'und 47 liegen in Hintereinanderschaltung an- den Anschlußklemmen 3 und
4 und werden dementsprechend von Wechselströmen der Stromquelle2 erregt. Parallel
mit jeder der Reaktanzwicklungen sind die Wechselstrom- oder Eingangsseiten derGleichrichter15,25,
35 und45 angeschlossen. Jeder dieser Gleichrichter wird entsprechend der Wechselspannung
in der zugehörigen Reaktanzwicklung mit Wechselstrom gespeist.
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Die Sättigungswicklungen jeder der vier Eisenkerne 16, 26, 36 und
46 sind in zwei Gruppen zerlegt, deren gleichliegende Wicklungen in einem gemeinsamen
Stromkreis hintereinanderliegen. Dementsprechend sind die Sättigungswicklungen 18,
28, 38 und 48 in Serie an die Anschlußkleminen 5 und 6 und die Sättigungswicklungen
i9, 29, 39 und 49 an die Anschlußklemmen 7 und 8 geschaltet. Die Sättigungswicklungen
18, 28, 38 und 48 sowie entsprechend 19, 29, 39 und 49 liegen in Gegeneinanderschaltung.Dementsprechend
wird z.B. in dem Eisenkern 16 der resultierende Effekt durch die Differenz zwischen
der Erregung durch den in der Wicklung 18 und den in der Wicklung ig fließenden
Strom bestimmt. Eine ähnlicheWirkung tritt bei denEisenkernen26, 36 und 46 ein.
Das Verhältnis der Windungszahlen der beiden gegeneinandergeschalteten Sättigungswicklungen
jedes derEisenkerne 16, 26, 36 und 46 ist jeweils verschieden. Diese Verschiedenheit
ist ein wesentliches Merkmal der in Fig. i dargestellten Ausführungsform.
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Der die Sättigungswicklungen 18, 28; 38. und 48 enthaltende Stromkreis
wird unmittelbar durch den Strom gespeist, der den Anschlußklemmen 5 und 6 zugeführt
wird. In gleicher Weise wird der die Wicklungen ig, 29, 39 und 49 enthaltende Stromkreis
durch den zu den Anschlußklemmen 7 und 8 geleiteten Strom gespeist. Alle vier Klemmen
5 bis 8 liegen an derselben Stromquelle. Der Stromkreis i kann bei dieser Anordnung
durch Veränderung der relativen Größen der Gleichstromerregungen in Abhängigkeit
von den an die Klemmen 5 und 6 bzw. 7 und 8 angelegten Strömen wahlweise gesteuert
werden. Das Verhältnis zwischen diesen beiden Gleichströmen kann entsprechend dem
jeweiligen Zwecke auf verschiedene Weise verändert werden. Wenn es sich z. B. um
ein von der Sendestation aus von Hand oder mechanisch gesteuertes System handelt,
dann können die beiden Ströme im entgegengesetzten Sinne geändert werden. Wenn dagegen
nur die Stärke einer einzelnen Komponente, z. B. eines Stromes oder einer Spannung,
verändert werden soll, so kann der eine der Gleichströme verändert werden, während
der andere im wesentlichen konstant erhalten wird. Durch den Ausdruck im wesentlichen
konstant ist gemeint; daß der zweite Strom nur in Übereinstimmung mit der Spannung
seiner Stromquelle veränderlich ist.
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Angenommen sei z. B., die Gesamtsumme derWindungen jedes Eisenkernesbetrage
iooo, dann sind bei der Vierkreissteuerung dieWindungen der einzelnen Spulen wie
folgt zu wählen Spule 18 zu Zoo Windungen, Spule ig zu 8oo Windungen, Spule 28 zu
400 Windungen, Spule 29 zu 6oo Windungen, Spule 38 zu 6oo Windungen, Spule
39 zit 400 Windungen, Spule 48 zu 8oo und Spule 49 zu 200 Windungen. Die
Verhältnisse dieser Windungszahlen werden durch die folgende einfache Beziehung
geregelt: Wenn va Verbrauchsstromkreise zu steuern sind, so wird der Anteil der
Windungen von der Gesämtwindungszahl bei dem ersten Eisenkern, z. B. 16 in Fig.
1
für die erste Spüle und
für die zweite Spule sein. In gleicher Weise wird die Gesamtwindungszahl bei dem
zweiten Eisenkern im Verhältnis von
und usf. geteilt. Die Windungen des letzten oder iz-ten Eisenkernes werden in dem
Verhältnis von
und
aufgeteilt. Der Zweck dieser Aufteilung ergibt sich aus dem Nachstehenden Die Sättigungswicklungen,
welche an die Klemmen 5 und 6 bzw. 7 und 8 angeschlossen sind, werden; wie bereits
erwähnt, gegeneinandergeschaltet: Demzufolge besteht für jeden der Eisenkerne nur
ein einziges Stromverhältnis, welches bedingt durch die jeweilige Windungszahl der
beiden gegeneinandergeschalteten Spulen sich gleichbleibt, so daß, die entgegengesetzte
Erregung sich aufhebt, wenn das Stromverhältnis dem Windungsverhältnis reziprok
ist. Für alle anderen Stromverhältnisse wird die eine oder die ändere Spule den
überwiegenden Einfluß haben, so daß wirksame Sättigungsamperewindungen übrigbleiben.
Da das Windungsverhältnis bei jedem der vier Eisenkerne 16, 26, 36 und 46
ein verschiedenes ist; so folgt, daß ein entsprechend der obigen Bedingung für einen
der Eisenkerne gewähltes Stromverhältnis diese Bedingung nicht gleichzeitig auch
bei einem anderen Eisenkern erfüllen kann. Dieses Stromverhältnis kann nun so eingeregelt
werden, daß in einem gegebenen Zeitpunkt einer der Eisenkerne ungesättigt ist, während
alle übrigen Eisenkerne gesättigt werden. Da das Windungsverhältnis bei den vierschiedenenEisenkernen
verschieden ist, ist für jeden der Eisenkerne ein verschiedenes Stromverhältnis
erforderlich, um eine gleiche und entgegengesetzte Erregung zu erzielen bzw. um
die Sättigung zu verhindern.
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Der Stromkreis r ist so gewählt, daß ein ungesättigter Zustand irgendeines
der Eisenkerne 16, 26, 36 und 46 das Aufleuchten der entsprechenden Signallampe
z o, 20, 30 oder 40 zur Folge hat. Die Reaktanzwicklungen 17, 27, 37 und
¢7 der Eisenkerne 16, 26, 36 und 46 sind alle inbezug auf dieStromquelle
-q hintereinandergeschaltet; es wird daher in jeder Reaktanzwicklung ein Spannungsabfall
auftreten, der im Verhältnis zu dem effektiven Wert ihrer Impedanz steht. Wenn alle
Eisenkerne ungesättigt sind oder wenn alle von ihnen im gleichen Maße gesättigt
sind, so wird auch der Spannungsabfall in jeder der Wicklungen r7, 27, 37
und 47 der gleiche sein. Dieser Zustand tritt jedoch nur dann ein, wenn die Einrichtung
nicht durch ein Steuerungssignal betätigt ist und die an die Klemmen 5 und 6 bzw.
7 und 8 angeschlossenen Stromkreise nicht durch Gleichstrom erregt sind.
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Wenn der Stromkreis z durch die beiden Verhältnisströme gesteuert
wird, so sind alle Eisenkerne mit Ausnahme eines einzigen gesättigt. Demgemäß ist
die effektive Impedanz derReaktanzwicklungen dergesättigtenEisenkerne niedrig, aber
die Impedanz der einen Wicklung des ungesättigten Eisenkernes ist viel größer. Demzufolge
ist der Spannungsabfall in den hintereinändergeschalteten Wicklungen 17, a7, 37
und 47 nicht gleichmäßig zerteilt, sondern liegt im wesentlichen an den Klemmen
des ungesättigten Eisenkernes, während er an den übrigen Eisenkernen unbeaehtlich
klein ist.
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Die Gleichrichter z5, 25, 35 und 45, welche jeweils parallel mit den
Wicklungen 17, 27,
37 und 47 geschaltet sind, werden entsprechend dem obigen
Spannungsabfall stromdurchflossen bzw. erregt. Wenn also einer der Eisenkerne 16,
26, 36 und 46 ungesättigt ist, wird der zugehörige Gleichrichter entsprechend
dem gesteigerten Spannungsabfall strömdurchflossen bzw. erregt sein; die übrigen
Gleichrichter dagegen bleiben unwirksam. Je ein Gleichrichter 15,:25, 35 und q:5
speist eine der Wicklungen 1q:, 24, 34 und 44 der Eisenkerne 12, 22, 32 und 42,
welche ihrerseits die Speisung der Lampen to, 20, 30 und q:0 steuern. Wenn
das Verhältnis der den Klemmen 5 und 6 bzw. 7 und 8 zugeführten Ströme so eingestellt
ist, dann brennt die zugehörige Lampe mit ihrer höchsten Leuchtkraft, während alle
anderen Lampen nicht oder ungenügend gespeist werden, um sichtbar leuchten zu können.
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Die Steuerung kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden. Wenn z.
B: das Verhältnis der beiden Ströme- gleichförmig von einem Extrem zum anderen verändert
wird, so kommt nacheinander die Lampe 1o, 20, 30 undqözumAufleuchtenundErlöschen.
Selbstverständlich kann die gleiche Wirkung auch bei einer größeren Anzahl von Lampen
auf gleichem Wege erzielt werden. Die Höchstzahl der Steuerstromkreise hängt z.
B. von der Bauart der verwendeten Apparate oder davon ab, ob das System unterbrochen
oder nicht unterbrochen arbeitet. Es können wenigstens zwanzig Verbraucherstromkreise
in der beschriebenenWeisebequem gesteüertwerden; die mögliche Höchstzahl ist jedoch
noch wesentlich größer.
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Diebeschriebeneaufeinanderfolgende Steuerang kommt am vorteilhaftesten
in Verbindung mit automatischen Steuerungssystemen zur Anwendung; z. B. können bei
unterteilten Eisenkernw icklungen die einzelnen Wicklungsabschnitte in Übereinstimmung
mit der Änderung oder Steigerung des Verbraucherstromes
nacheinander
gewechselt bzw. ein- und ausgeschaltet werden. Andererseits sind für viele Steuerungszwecke
besondere Wähleinrichtungen vorzuziehen, wobei statt der Änderung der Stromverhältnisse
über den ganzen Bereich vorbestimmte Stromverhältnisse gewählt werden können. Eine
einfache und wirksame Anordnung für diesen Zweck ist in Fig. i dargestellt, bei
welcher die an die Klemmen 5 und 6bzw.7und8 angeschlossenen Sättigungsstromkreise
über die Leitungen 5 1 und 52bzw. 52 und 53 gespeist werden. In der von der
Empfangsstation meist entfernt liegenden Sendestationwird eineAnordnungvorgesehen,
welche aus der Stromquelle 9 Gleichstrom erhält und bei der in den Leitungen 54
52 und 53 im Verhältnis zueinander veränderliche Spannungen herrschen. Dementsprechend
ist die Leitung 5 i an den positiven Pol der Stromquelle 9, die Leitung 53 an den
negativen Pol dieser Stromquelle angeschlossen, während die Leitung 52 mittels der-
Schalter ioo, 200, 300 und 4oo an eine der Stufen eines Ohmschen Widerstandes
54 angeschlossen werden kann. Wo vier Verbraucherstromkreise zu steuern sind, erhält
der . ganze Widerstand 54 fünf unter sich gleiche Abteilungen, so daß vier gleichmäßig
steigende Widerstandsstufen entstehen, durch welche über die Schalter 10o, 200,
300 und 4.00 in den Leitungen 5 i und 52 bzw. 52 und 53 verschiedene Spannungen
erzeugtwerden können, während andererseits die Spannung zwischen den Leitungen 51
und 53 urigeändert bleibt. Die Unterteilung des. Widerstandes 54 kann den Widerständen
der Leitungen 54 52, 53 und der Sättigungswicklungen der Eisenkerne 16, 26, 36 und
46 angepaßt werden, so daß genau dasgewünschteStromverhältnis geschaffen wird. Das
Schließen des Schalters ioo verursacht in denWicklungen i 8 undig Ströme, welche
zu den jeweiligen Windungszahlen im umgekehrten Verhältnis stehen, wodurch der Eisenkern
16 ungesättigt bleibt, während die Eisenkerne26, 36 und 46 gesättigt sind, so daß
nur die Lampe ioo aufleuchtet. In gleicher Weise bewirkt das wahlweise Schließen
der Schalter 200, 300 oder 4oo das Aufleuchten der Lampen 20, 30 oder 40.
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Wenn es gewünscht wird, den Steuerstromkreis i durch einen veränderlichen
und einen konstanten Strom zu speisen, so können die Klemmen 5 und 6 über die Leitungen
51 und 53 mit der Stromquelle 9 verbunden werden, so daß sie einen gleichbleibenden
Strom erhalten, und die Klemmen 7 und 8 können veränderlichenStrom erhalten, indem
dieKlemme 7 über die Leitung 51 mit der Stromquelle 9, die Klemme 8 dagegen
mit den Schaltern des Widerstandes 54 verbunden wird. Bei dieser Anordnung kann
die Windungszahl der Wicklungen 18, 28, 38 und 48, welche konstanten Stromführen,
für jedenEisenkernverschieden sein, und die Windungszahlen der Wicklungen 19, 29,
39 und 49, welche veränderlichen Strom. führen, können durchweg einander gleich
sein. In der Zeichnung ist für jede Wicklung i 7, 27, 37 und 47 nur ein Gleichrichter
angegeben, und nur ein, Eisenkern steuert die Verbraucherstromkreise 1o, 20,
30 und 4o. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, zwei oder mehrere solcher
Gleichrichbeneisenkernkombinationen anzuordnen, welche statt der dargestellten einstufigen
eine vielstufige magnetische Verstärkeranordnung bilden. Durch eine derartigeAnordnung
können Verbraucher größerer Leistungsfähigkeit gesteuert werden, oder diese Verbraucher
können mit geringeren Steuerströmen überwacht werden, so daß die erforderliche Steuerleistung
in den bei Verteilungsnetzen üblichen Grenzen gehalten werden kann.
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Die Fig.2 zeigt eine abgeänderte Ausführung der Erfindung, bei welcher
für die Steuerung an Stelle der bisherigen drei Leitungen nur zwei erforderlich
sind. Der Steuerstromkreis i kann dem in Fig. i gezeigten gleich sein, und die inneren
Verbindungen sind daher in der Fig.2 fortgelasseij. Fig.2 zeigt nur die Stromquelle
2, die Verbraucherstromkreise 10, :20, 30 und 40 sowie die Anschlußstellen
14, 5, 6, 7, 8 und i i, 2i, 3 1 und 41 gemäß Fig. i. Auch bei dieser Anlage
ist in der Sendestation einOhmscherWiderstand54vorgesehen, welchem vier Schalter
100,100, 200, 200, 3o0 und 40o zugeordnet sind. Dieser Ohmsche Widerstand wird aber
nicht wie bisher mit Gleichstrom,sondern durch eine Wechselstromquelle go gespeist.
Statt der unmittelbaren Verbindung dieser Schalter mit den zu der Empfangsstation
führenden Leitungen sind zwei Eisenkerne 55 und 550 vorgesehen, von denen
der erstere eine Primärwicklung 56 und der letztere eine Primärwicklung 56o besitzt.
Die zugehörigen Sekundärwicklungen sind mit 57 und 57o bezeichnet. Der abgestufte
bzw. in Abteilungen zerlegte Ohmsche Widerstand 54 und die vierSchalter ioo, 200,
300 und 4oo sind an die beiden Primärwicklungen 56 und 56o, wie dargestellt,
angeschlossen, so daß die beiden Eisenkerne 55 und 550 je für sich, entsprechend
dem durch die Schalterstellungen bedingten Spannungsverhältnis, erregt werden. Die
beiden Leitungen 58 und 59 werden in einem Abhängigkeitsverhältnis voneinander durch
die Eisenkerne 55 und 550 in der nachstehend beschriebenen Weise gespeist.
Der Gleichrichter 6o wird durch die Sekundärwicklung 57 des Eisenkernes 55 gespeist,
und der gleichgerichtete Strom wird über die Drosselspule 61 den Leitungen 58 und
59 zugeführt. Die Sekundärwicklung 57o des Eisenkeines
550 ist
über einen Kondensator 62 an die Leitungen 58 und 59 angeschlossen. -Dieser
Kondensator verhütet den Eintritt des gleichgerichteten Stromes in die Wicklung
570, während die Drosselspule 61 den aus der Wicklung 570 kommenden Wechselstrom
von dem Gleichrichter 6o fernhält. Durch diese Anordnung wird den Leitungen 58 und
59 eine Gleichstromspannung und eine Wechselstromspannung aufgedrückt; wobei das
Verhältnis der ersteren zur letzteren durch entsprechende Einstellung der Schalter
Zoo, 200, 300 und 4oo geregelt werden kann.
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Die beiden Leitungen 58 und 59 führen unmittelbar zu den beiden Klemmen
5 und 6. Die zu Fig. i erwähnten Sättigungsspulen 18, 28, 38 und 48, welche zwischen
den beiden Klemmen 5 und 6 liegen; sind für die Aufnahme von Gleichstrom gewickelt
und setzen dem Wechselstrom eine hohe Impedanz entgegen. Infolgedessen verursacht
die von dem Eisenkern 55o den Leitungen 58 und 59 aufgedrückte Wechselspannung keinen
beachtlichen Wechselstrom in dem an den Kleminen 5 und 6 liegenden Stromkreis. Die
Sättigungswicklungen 18, 28, 38 und 48 werden mir durch die Gleichstromkomponente
durchflossen, welche den beiden Leitungen 58 und 59 aufgedrückt ist.
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In- der Empfangsstation i ist ein Gleichrichter 63 angeordnet, der
in Serie mit einem den Gleichstrom sperrenden Kondensator 64 liegt und ebenfalls
durch"die Leitungen 58 und 59 mit Wechselstrom gespeist wird: Der den Gleichrichter
63 verlassende Gleichstrom wird den Klemmen 7 und 8 zugeführt, an welche die Sättigungswicklungen
19, 29, 39 und 49 (Fig. i) angeschlossen sind. Da der Gleichrichter 63 ausschließlich
mit der Wechselstromkomponente der durch die Leitungen 58 und 59 gelieferten gemischten
Gleich- und Wechselstromenergie gespeist wird, so werden die Wicklungen 19, 29,
39 und 49 ausschließlich proportional der Wechselstromkomponente erregt. Die Wicklungen
18,:28, 38 und 48 werden also durch Gleichstrom erregt, der dein Wechselstrom entspricht,
welcher dem Eisenkern 55 zugeführt ist, und die Sättigungswicklungen 19, 29, 39
und 49 werden mit Gleichstromerregt, der demjenigen Wechselstrom entspricht, welcher
dem Eisenkern 550
zugeführt wird. Die Anordnung der Schalter des Ohmschen
Widerstandes 54 kann so gewählt werden, daß, wenn ein Schalter geschlossen ist,
die übrigen offen sind und daß die Gleichströme, welche den Wicklungen 18, 28; 38
und 48 einerseits und den Wicklungen 19, 29, 39 und 49 andererseits zugeführt werden,
sich wie 4 zu i verhalten. Die Wirkung in der Empfangsstation i in Fig. 2 wird also
genau dieselbe sein, wie sie sich bei der Aus-Führung nach Big. i ergibt, wenn dort
einer der Schaltergeschlossen ist. Bei geschlossenem Schalter ioo leuchtet die Lampe
io hell, während die übrigen Lampen nicht leuchten. In ähnlicher Weise können die
übrigen Lampen durch Schließen des zugeordneten Schalters zurr Leuchten gebracht
werden. Auch hier können die in Fig. 2 dargestellten Vorrichtungen vervielfacht
und demgemäß kann eine entsprechend größere Anzahl von Stromkreisen gesteuert werden.
Hierbei kann ferner die Leitung 58 sämtlichen solchen zusätzlichenVorrichtungengemeinsam
sein; dementsprechend ist jedem-zusätzlichen Satz von Vorrichtungen eine zusätzliche
Leitung zuzuordnen.
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Big. 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, die besonders für Fernsteuerung
oder Überwachung, wie sie z. B. bei größeren miteinander verbundenen Kraftanlagen
üblich ist, bestimmt ist. Im allgemeinen besteht die Aufgabe solcher Überwachungssysteme
darin, die Unterbrechungsschalter zu steuern, wobei für jeden Schalter eine Schließ-
und eine üffnungs-Bewegung notwendig ist. Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsart
der Erfindung ermöglicht die Steuerung dieser Bewegungen für irgendeine gegebene
Anzahl von Unter-Brechungsschaltern, ohne daß die Anzahl der Apparate in dem Steuerstromkreis
i verdoppelt zu' werden braucht. Die Gesamtanordnung innerhalb des Stromkreises
i, welche für die Anlage gemäß der Fig. 3 nötig ist, kann der in den Fig. i und
:2 dargestellten gleich sein; sie dient aber hier zum Steuern von vier Stromunterbrechern.
An Stelle der vorerwähnten Signallampen sind nunmehr an die Klemmen 11, 21, 31 und
41 Wicklungspaare ioA-ioB, 2oA-2oB, 3öA-3oB und 4oA-4oBangeschlosseir, welchediewirksamen
Wicklungen von Schließ- und Auslöserelais darstellen, die mit den vier Stromunter-Brechern
verbunden sind. Letztere sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Mit io A, 2o A,
30,4 und 40 A sind die Schließspulen und reit iö B, 2o B, 30B und 40B sind die Öffnungsspulen
bezeichnet. Die einen Enden jedes Wicklungspaares sind miteinander verbunden und
zu einer gemeinsamen Klemme 11, 21, 31 und 41 des Steuerstromkreises i geführt.
Die anderenEndenderSchließspülensindzu einem gemeinsamen Leiter 65A und die anderen
Enden der Öffnungsspülen zu einem gemeinsamen Leiter 65 B geführt. Die Apparate
der Sendestation können denen bei der Ausführung ,nach Fig.2 angenommenen gleich
sein, aber Fig. 3 zeigt als Beispiel eine abweichende Steuerungsart für ein ausgehendes
Signal, welche in manchenFällenvorzuziehen ist, weil dabei die Zahl der Kontakte
u. dgl. Vorrichtungen auf ein Minimum vermindert wird.
In Fig. 3
arbeiten der Gleichrichter 6o, die Drosselspule 6i und der Kondensator 6a genau
so wie bei der Ausführung nach Fig. 2 und haben auch denselben Zweck. An Stelle
des abgestuften bzw. in Abteilungen zerlegten Widerstandes 5q., der zugehörigen
Schalter und der Eisenkerne 55 und. 55o wird eine Anordnung und Arbeitsweise gewählt,
bei welchen der Gleichrichter 6o und die Leitungen 58, 59 finit zwei Wechselspannungen
gespeist werden, deren gegenseitige Stärke regelbar ist. Hierzu ist ein veränderlicher
Ausgangsregler 66 vorgesehen, welcher z. B. durch eine elektromagnetische Vorrichtung
mit gegeneinander drehbarer primärer und sekundärer Wicklung gebildet werden kann.
Der Regler 66 hat zwei Klemmen 67, die an einer Wechselstromquelle 9o liegen. Die
Klemmen 67 können im Innern des Apparates an einer Einphasenstatorwicklung angeschlossen
werden, wie sie bei den bekannten Einphaseninduktionsreglern angewendet wird. Der
Regler 66hat zweiweitere Klemmenpaare 68 und 69, welche an zwei Einphasenrotorwicklungenangeschlossen
reinkönnen, welche ähnlich den beweglichen Wicklungen des Induktionsreglers sind.
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Die Wicklung, welche an den beiden Klemmen 68 liegt, kann z. B. um
9o elektrische Grade gegenüber der an dem Kle"mmenpaar69 liegenden Wicklung verschwenkt
werden. Wenn die Statorwicklung einer solchen Anordnung an eine sich gleichbleibende
Wechselstromspannung gelegt ist, die über das Klemmenpaar 67 geliefert wird, so
werden zwei sekundäre Wechselstromspannungen erzeugt, welche an den Klemmenpaaren
68 und 69 in Erscheinung treten und welche im umgekehrten Sinne durch Drehung der
mit dem Rotor des Reglers gekuppelten Welle 70 verändert werden können. Wenn z.
B. die Welle 70 so gedreht wird, daß die an den Klemmenpaaren 68 und 67 liegenden
Wicklungen in eine konaxiale Lage kommen, so wird ein Höchstwert der Spannung an
den Klemmen 68 und ein Mindestwert an den Klemmen 69 auftreten. Wenn andererseits
die Welle 7o so um go' gedreht wird, daß die an den Klemmenpaaren 67 und 69 liegenden
Wicklungen in gegensleitige konaxiale Lage kommen, so wird an dem Klemmenpaar 69
ein Höchstwert an Spannung-und an dem Klemmenpaar 68 ein Mindestwert erzeugt. Wenn
die Welle schließlich auf die Mitte zwischen den beiden vorstehend angegebenen Endstellungen
eingestellt wird, so erscheinen gleiche Spannungen an den Klemmenpaaren 68 und 69.
-Es kann also durch Drehen der Welle 7o jedes beliebige Verhältnis zwischen diesen
beiden Spannungen hergestellt werden. , Bei der Schaltung nach Fig.2 waren die Drosseln
55 und 56 zu dem Zweck vorgesehen, eine elektrische Trennung der Wechselstromspannungen
zu bewirken, die dem Gleichrichter 6o und über den Kondensator 62 den Leitungen
58 und 59 zugeführt wurden. Beidem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind jedoch die
an den Klemmenpaaren 68 und 69 liegenden Wicklungen, obwohl sie elektrisch zusammenwirken,
nicht miteinander leitend verbunden. Auf der Welle 7o ist ein Hebel 71 befestigt,
welcher über eine Rastenplatte 72 hin und her bewegt werden kann, so daß er in den
vier Stellungen 10i, toi, 301 und 4oi feststellbar ist. Diese Hebelstellungen
sind so gewählt, daß das Verhältnis der Spannungen an den Klemmenpaaren 68 und 69
genau mit den Spannungen übereinstimmt, welche in Fig. 2 den Wicklungen 56 und 56o
aufgedrückt werden, wenn die Schalter 10o, 200, 300 und q.oo geschlossen
sind. Der Vorteil, den der Regler 66 gegenüber dem unterteilten tViderstand 5¢ (Fig.
2) zeigt, besteht darin, daß er keine Kontakte oder freiliegenden elektrischen Verbindungen
besitzt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist ferner ein Umschalter 73 vorgesehen,
durch welchen der Anschluß an die Leitungen 58 und 59 umgekehrt werden kann. Der
Schalter 73 hat mit der Leitung 58 verbundene Kontakte 74 A und 7q.B sowie mit der
Leitung 59 verbundene Korntakte 75 A und 75 B. Durch Umlegen des' Schalters
73 wird die. Polarität des den Leitungen 58 und 59 zugeführten Stromes gewechselt,
was jedoch für den über den Kondensator 62 den Leitungen zugeführten Wechselstrom
ohne Bedeutung ist. Diese Umschaltung dient vielmehr dazu, wahlweise in irgendeinem
bestimmten Stromunterbrecher eine Schließ- oder eine Auslösewirkung hervorzubringen.
Wenn z. B. der Schalter 73 sich auf den mit dem Index A bezeichneten Kontakten befindet,
so ist die Polarität der Leitungen 58 und 59 eine solche, daß eine Schließbewegung
erzeugt wird. Wenn dagegen der Schalter auf den mit dem Index B bezeichneten Kontakten
steht, so wird durch die Umkehrung der Polarität eine Auslösebewegung des ausgewählten
Stromunterbrechers erzeugt.
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Diese Wirkung wird bei dem Steuerstromkreis i in folgender Weise erzielt:
Der Gleichrichter63 und der Kondensator 64 sind zu den Klemmen 7 und 8 und den Leitungen
58 und 59 genau so in elektrische. Beziehung gebracht, wie es Fig. 2 zeigt, und
haben auch die gleichen Aufgaben. Die relative Polarität der Spannungen, welche
in den beiden Wicklungsgruppen 18, 28, 38 und 48 und i9, z9, 39 und q:9 (Fig. i)
auftreten, bleibt, da diese Wicklungen stets entgegengesetzte Magnetisierungen erzeugen,
urverwechselt bzw. urgeändert. Das Umschalten des Schalters 73 hat also keine Wirkung
auf den gleichgerichteten
Strom an den Klemmen 7 und B. Die Polarität
dieser Spannung bleibt in fester übereinstimmung mit den Austrittsverbindungen des
Gleichrichters 63. Die Polarität des Gleichstromes in den Leitungen 58 und 59 ist
umkehrbar entsprechend der Stellung des Schalters 73. Die Umkehrung der Polarität
darf jedoch aus den oben angegebenen Gründen nicht auf die Klemmen 5 und 6 übertragen
werden. Deshalb ist in Fig. 3 ein zusätzlicher Gleichrichter 76 vorgesehen, der
seinen Strom an die Klemmen 5 und 6 abgibt und seinerseits über die Drosselspule
61o durch die Leitungen 58 und 59 gespeist wird: Durch die Drosselspule 61o wird
die Wechselspannung' aus den Leitungen 58 und 59 von dem Gleichrichter 76 ferngehalten.
Der Gleichrichter 76 wird durch die Gleichstromkomponente des in den Leitungen 58
und 59 vorhandenen Gesamtstromes gespeist. Infolge des Umschaltens des Schalters
73 wird auch die Polarität dieser Gleichstromkomponente umgekehrt. Durch
den Gleichrichter 76 wird den Klemmen 5 und 6 ein seine Polarität nicht ändernder
Gleichstrom zugeführt, ganz unabhängig von der Stellung des Schalters 73. Um in
der Empfangsstation feststellen zu können, ob an der Sendestation die Polarität
der Gleichstromkomponente umgewechselt worden ist, sind in die beiden Abzweige des
Gleichrichters 76 Relais 77 A und 77 B mit Wicklungen 78A und
78 B und Kontaktpaaren 78 A und 78 B eingeschaltet. Wenn der Schalter
73 sich in der Stellung A befindet, bewirkt der Gleichrichter 76, daß Gleichstrom
in der Wicklung 78 A fließt, während die Wicklung 78B stromlos bleibt. Demgemäß
schließt das Relais 77A die Kontakte 79A. Wenn dagegen der Schalter 73 in die Stellung
B gebracht wird, so fließt Gleichstrom aus dem Gleichrichter 76 in der Wicklung
78 B, und das Relais 77 B schließt die Kontakte 79B. Diese der Schalterstellung
entsprechende Relaisbetätigung erfolgt ohne jegliche Beeinflussung des Steuerkreises
i.
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DieLeitung65 A erhält Strom über die Kontakte 79A, sobald das Relais
77A anzieht. An dieser Leitung sind sämtliche Schließwicklungen angeschlossen' 'Wenn
der Schalter 73 umgelegt wird und das Relais 77 B anzieht; erhält die Leitung
65 B Strom über die Kontakte 79 B; an diese Leitung sind alle Öffnungs-oder
Auslösewicklungen angeschlossen. Wenn also z. B. der Regler 66 in die Stellung ioi
gebracht wird, so wird der an den Klemmen 5 und 6 auftretende Strom viermal so stark
sein als der an den Klemmen 7 und 8, so,. däß entweder die Schließwicklung ioA oder
die Auslösewicklung ioB entsprechend der Schalterstellung stromdurchflossen wird.
Wenn der Schalter 73 z. B. in die durch den Index A gekennzeichnete Stellung gebracht
wird, so findet stets ein Stromdurchgang durch die Schließwicklung statt. In der
Stellung B bekommt die Auslösewicklung Strom.
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Selbstverständlich können mehrere solcher Stromkreise miteinander
kombiniert werden. In verzweigten fernliegenden Anlagen ist -es z. B. üblich, Rückmeldeeinrichtungen
für die durchgeführte Fernsteuerung vorzusehen. In Verbindung mit dem Steuerstromkreis
i kann daher eine Übermittlungsanlage vorgesehen werden, welche z. B. im wesentlichen
der in Fig. z gezeigten gleicht. Diese Übermittlungsanlage wird in einer an sich
bekannten Weise durch auf den Stromunterbrechern angebrachte Hilfskontakte betätigt.
In der Nähe der z. B. in der S endestelle vorgesehenen Übermittlungsanlage läßt
sich ein zusätzlicher Steuerstromkreis i anordnen, der seinerseits durch den entfernten
Sendeapparat gesteuert wird. Dieser kann genau der Anordnung entsprechen, welche
in Fig.3 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß z. B. grüne und rote Signallampen an
Stelle der Schließ- bzw. Auslösew icklung ioA bzw. ioB usw, angeordnet werden. Bei
einer solchen Gesamtanordnung wird jede Steuerwirkung der Sendestelle zurückgemeldet.
Für die Betätigung zweier solcher Gesamtanordnungen in dieser Weise sind nur drei
Leitungen erforderlich, deren eine den beiden Sendeleitungen gemeinsam ist, während
die dritte zur Leitung des ankommenden Stromes dient.
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Bei beiden Ausführungsformen nach Fig. und 3 können die zugehörigen
Wechselstromquellen durch Synchron- oder Asynchronmaschinen gebildet werden, und
die beiden zu je einer Anlage gehörigen Maschinen können gleiche oder verschiedene
Frequenz haben. Eine öder beide Stromquellen können die übliche Netzfrequenz oder
auch eine höhere Frequenz haben, wobei Frequenzen von 500 und darüber anwendbar
sind. Jehöherdie Frequenz, desto niedriger sind die Kosten für die Drosselspulen
und Kondensatoren. Statt der Kontakte und bewegten Teile können weitere sättigungsfähige
Eisenkerne gegebenenfalls mit Gleichrichtern angewendet werden. Ferner können statt
zweier Gleichströme oder zweier Wechselströme, deren Stärke im umgekehrten Verhältnis
geregelt wird, oder einer Wechselstromwirkung und einer Gleichstromwirkung zwei
Wechselstromfrequenzen angewendet werden, die sich in gleicher Weise ändern lassen.
Diese verschieden frequenten Ströme können in an sich bekannter Weise in Gleichströme
von den Frequenzen entsprechender Leistung umgewandelt werden.