DE718474C

DE718474C - Verfahren zur elektrischen Fernsteuerung, Fernmeldung oder Fernmessung durch Verzerrug der Kurvenform einer Wechselspannung

Info

Publication number: DE718474C
Application number: DEZ23545D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Wilhelm Ziegenbein
Original assignee: WILHELM ZIEGENBEIN DR ING
Current assignee: WILHELM ZIEGENBEIN DR ING
Priority date: 1936-11-20
Filing date: 1936-11-20
Publication date: 1942-03-12

Description

Verfahren zur elektrischen Fernsteuerung; Fernmeldung oder Fernmessung durch Verzerrung der Kurvenform einer Wechselspannung Es ist bekannt, die Fernsteuerung von Apparaten der verschiedensten Art in der Weise vorzunehmen, daß einem vorhandenen Netz, das beispielsweise ein Starkstromnetz sein kann, .ein Wechselstrom höherer= Frequenz überlagert wird. Zur Aufnahme dieser meist tonfrequenten Wechselströme werden Resonanzrelais verwendet. Sind nun diese Resonanzrelais nicht genau auf die entsprechende überlagerungsfrequenz abgestimmt, was im Hinblick auf die Streuung bei der Fabrikation fast stets der Fall ist, so haben sie .eine Anschwingzeit, die um so länger ist, je größer die Abweichung von der gewünschten üherlagerungsfrequenz ist. Diese lange Anschwingzeit ist außerordentlich störend, vor allem dann, wenn die Aussendung von Kornmandos mittels kurzer Impulse erfolgt, weil dann- unter Umständen die Dauer eines Impulses kürzer ist als die Anschwingzeit der Resonanzrelais.
Demgegenüber werden bei der vorliegenden Erfindung Resonanzrelais grundsätzlich vermieden und statt dessen einfache Relais verwendet. Dies ist dadurch möglich; daß ein Verfahren zur elektrischen Fernsteuerung, Fernmeldung oder Fernmessung angewandt wird, bei dem die Kurvenform einer Wechselspannung verzerrt wird. Gemäß der Erfindung wird die Kurvenform so verzerrt, daß bei Gegeneinanderschaltung mit der um i 8 o° verschobenen gleichen Spannung gleicher Kurvenform eine Differenz der Augenblickswerte entsteht, die zur Hervorrufung von Fernwirkungen verwendet wird. Zweckmäßig wird die Kurvenverzerrung durch überlagerung geradzahliger Vielfacher der Netzfrequenz in vorbestimmter Phasenlage zur Netzspannung erzeugt. Da eine feste Spannung zur Verfügung steht, die je nach dem Grad der Überlagerung in der Höhe schwankt, ist das Verfahren auch zur Fernmessung bzw. Signalübertragung geeignet.
Es ist bereits ein Verfahren zur elektrischen Fernsteuerung,. Fernmessung oder Fernmeldung durch überlagerung fremder Frequenzen über ein mit ,einer Wechselspannung betriebenes Stromverteilungsnetz vorgeschlagen, bei dem der dem Netz zu überlagernde Fernsteuerstrom eine Wechselspannung niedrigerer Frequenz, vorzugsweise die halbe Netzfrequenz ist. Dabei wird der Spannungsunterschied, der durch den Unterschied der Kurvenform zwischen den verschiedenen Halbwellen der zusammengesetzten Spannung entsteht, zur Betätigung eines oder mehrerer Empfänger benutzt. Dieses Verfahren, das einen Unterschied zwischen dem Scheitelwert der positiven und der negativen Halbwellen zur Fernsteuerung @ oder Fernmessung benutzt, kann auf jede beliebige Art durchgeführt werden, die die Herstellung einer solchen Spannung und auch die willkürliche Beeinflussung des Unterschiedes der entgegengesetzten Scheitelwerte ermöglicht. So ist besonders die den Gegenstand der. vorliegenden Erfindung bildende Überlagerung geradzahliger Harmonischer möglich.
Die Abb. i zeigt ein Ausführungsbeispiel hierfür mit der zweiten Harmonischen. Der Wechselspannung (t7 des vorhandenenWechsel: stromnettes wird die zweite Harmonische gemäß der Kurve tzs überlagert. Durch Zusammensetzung entsteht die Spannung rrs, die verschieden große positive und negative Scheitelwerte besitzt.
Zur Vornahme einer Messung, Steuerung oder einer sonstigen Beeinflussung, durch die zusammengesetzte Spannung kann ,eine Schaltung dienen, die an anderer Stelle schon angegeben und in Abb. 2 der Erläuterung halber nochmals dargestellt ist. An den Punkten A und B eines Spartransformators liegt die Netzspannung U, die verzerrt wird, der also beispielsweise eine Spannung doppelter Frequenz in Serien- oder Parallelschaltung überlagert werden kann. Der Punkt C führt die gleiche, aber entgegengesetzte Spannung wie der Punkt A. Über die Ventile G,. und G... die zweckmäßig Trockengleichrichter sind, werden die Kondensatoren Cl und C@ aufgeladen. Der Kondensator C2 kann außerdem noch über das Ventil G3 aufgeladen werden. Die Punkte D und E besitzen normalerweise dasselbe Potential, nämlich den Scheitehvert der Betriebsspannung, d. h. eine zwischen den Punkten D und E angeschlossene Steuer-oder Meßeinrichtung führt normalerweise keinen Strom. Wird der Netzspannung U eine Spannung doppelter Frequenz nach Abb. i überlagert, so erhält der Punkt C und damit auch der Punkt E in jeder zweiten Periode größere Scheitelwerte, wodurch ein Strom zwischen den Punkten D und E fließt. Die Größe dieses Stroms oder die Spannung zwischen den Punkten D und E, die durch die Höhe der überlagerten Spannung doppelter Frequenz beeinflußt wird, kann für die Betätigung einer Empfangseinrichtung benutzt werden. Es kann dazu auch das Verhältnis der Spannung zwischen den Punkten D und E zur Netzspannung U verwendet «erden. Die weitere in Abb.2 dargestellte Einrichtung gestattet, durch Verschiebung der Phasenlage der überlagerten Spannung um iSo' zwischen den Punkten F und H eine Spannung zu erzeugen, die in derselben Weise wie die Spannung zwischen den Punkten D und E benutzt wird. Die durch die Überlagerung in jeder zweiten Periode im Punkt A auftretende Spannungserhöhung ruft zwischen den Punkten D und E keine Spannung hervor, da sie über die Gleichrichter G1 und G; beiden Punkten zugeführt wird. Erhält der Punkt C die erhöhte Spannung, so tritt aus demselben Grund zwischen den Punkten F und H keine Spannungserhöhung auf. Erhält beispielsweise der Punkt C die erhöhte Spannung, so laden sich die Kondensatoren C3 und C.1 auf diese Spannung auf. Die Zeitkonstante dieser Kondensatoren muß nötigenfalls durch Parallelschalten von Widerständen so bemessen werden, daß ihre Spannung bis zu dem Zeitpunkt, in dem der Punkt A wieder die erhöhte Spannung bekommt, ungefähr auf den Scheitelwert der Betriebsspannung gesunken ist. Dasselbe trifft sinngemäß auch für die Kondensatoren C1 und C. zu.
Die beiden angegebenen Phasenlagen können für je einen Steuer- oder Meßvorgang benutzt «-erden. So kann beispielsweise die Phasenlage, die eine über G. wirksame Spannungserhöhung im Punkt C bewirkt, zur Einleitung eines Steuervorganges benutzt werden und die Phasenlage, die eine über G1 wirksame Spannungserhöhung im Punkt A bewirkt, zur Beendigung dieses Vorganges. Die Phasenlage der überlagerten Spannung kann auch zur Regelung der Spannungen zwischen den Punkten D und E bzw. F und H benutzt werden. Ebenfalls ist es möglich, die Differenz zweier Größen, von denen jede die Phasenlage nach einer anderen Richtung zu ändern bestrebt ist, zu übertragen. wobei am Empfangsort ein Gerät benutzt wird, das diese Differenz anzeigt, das beispielsweise zum Ausdruck bringt, ob zwischen den Punkten D und E oder F und H eine Spannung herrscht. Es kann beispielsweise ein Instrument benutzt werden, bei dem eine Spannung. dis zwischen F und H auftritt, einen Ausschlag nach rechts hervorruft, und eine Spannung. die zwischen D und E auftritt, einen solchen nach links. Der Zeiger bleibt in der Ruhelage, wenn keine Verzerrung stattfindet.
Durch die Überlagerung der doppelten Frequenz über eine Wechselspannung mit beliebiger Phase kann auch dadurch eine Spannung hervorgerufen- werden, daß die überlagerte Spannung mit irgendeiner bekannten Einrichtung gegen die um i 8o" verschobene Spannung -gleicher Kurvenform geschaltet wird. Die Spannungen heben sich ohne überlagerte Spannung doppelter Fr-,-quenz- auf. Im Fallre der Überlagerung -tritt der Unterschied -der Augenblickswerte in Erscheinung. -- -Wenn. die Spannung doppelter Frequenz in einer Maschine erzeugt werden soll, so ist es erforderlich, die Frequenz dieserMaschine und ihre Phasenlage konstant zu halten. Nach der Erfindung rüstet man diese Maschine mit .einer .gekuppelten -Antriebsmaschine aus. Die letztere wird mit der Spannung synchronisiert, über die die Überlagerung stattfindet. Die Hilfsmaschine braucht nicht vollkommnen mechanisch von der Hauptmaschine getrennt zu sein, sondern es ist beispielsweise möglich, ein zweites Drehfeld auf denselben Rotor wirken zu lassen. Die Hilfsmaschine kann beispielsweise die 'halbe Zahl von Polpaaren besitzen wie die Hauptmaschine. Die Hauptmaschine ,erzeugt dann die doppelte Netzfrequenz.
Das geschilderte Verfahren zur Fernmessung; Fernmeldung oder Fernsteuerung ist durchaus nicht an Starkstromnetze gebunden. Es lassen sich vielmehr auch Spannungen kleiner Leistung -verwenden, die über eine besondere Leitung übertragen werden. Der Sender braucht nicht so eingerichtet zu sein, daß die Spannung höherer Frequenz in ihrer Höhe oder Phasenlage zur Spannung niedrigerer Frequenz geändert wird, sondern es kann dies auch mit, der Spannung niedrigerer Frequenz geschehen.
Soll ein Netzteil, der mit einem anderen gekuppelt ist, nicht von der überlagerten Hilfsspannung beeinflußt werden, so ist es nach der Erfindung möglich, diesem Netzteil .eine Spannung von der Frequenz der Hilfsspannung zu überlagern, die die Hilfsspannung praktisch aufhebt. .
Wie bereits erwähnt, lassen sich nach der Erfindung Impulse besonders vorteilhaft zur Übertragung verwenden. Außer der Impulsrichtung lassen sich die Impulszahl und -dauen in bekannter Weise zum selektiven Ansprechen einzelner Empfänger oder von Empfängergruppen verwenden. Zur Hervorrufung der .Impulse lassen sich gesteuerte Ventile verwenden. Hierdurch gelingt es, kurzzeitige Impulse hervorzurufen, die bei der Erfindung zum Ansprechen der Empfangsgeräte vollkommen ausreichend sind.
Die Verwendung der doppelten Betriebsfrequenz eines Starkstromnetzes, um durch Überlagern die Verzerrung nach der Erfindung hervorzurufen, hat den Vorteil, daß zur Erzeugung der überlagerungsfrequenz keine rotierenden Maschinen oder Stromrichter benötigt werden. Es ist möglich, mit den behannten ruhenden Frequenzverdopplern auszukommen:

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrischen - Fernsteuerung, Fernmeldung oder Fernmessung durch Verzerrung der Kurvenform einer Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenform so verzerrt wird, daß bei Gegeneinanderschaltung mit der um i8o° verschobenen gleichen Spannung gleicher Kurvenform eine Differenz der Augenblickswerte entsteht, die zur Hervorrufung von Fernwirkungen verwendet wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenverzerrung durch Überlagerung geradzahliger Vielfacher der Netzfrequenz in vorbestimmter Phasenlage zur Netzspannung erzeugt wird. 3. Verfahren nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung in einer Maschine erzeugt wird, die über eine zweite Maschine oder ein Getriebe und eine zweite Maschine mit der "Spannung gekuppelt ist, auf die sie einwirken soll. 4. Verfahren nach Anspruch i bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß nur Spannungen kleiner Leistung verwendet werden. 5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der Hilfsspannungen für einen Teil des Netzes dadurch aufgehoben wird, daß in i diesem Teil die Hilfsspannungen durch entsprechende entgegengesetzte aufgehoben werden. 6. Verfahren nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger die Wechselspannung, die verzerrt wird, und eine ihr entgegengesetzt gleiche Spannung über je ein Ventil je einen Kondensator aufladen und der Unterschied der Kondensatorspannungen, der bei der Überlagerung auftritt, zur Betätigung des Empfängers benutzt wird. 7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den vorhergehenden Ansprücheu, dadurch gekennzeichnet, daß i ein Kondensator über je ein Ventil durch die beiden entgegengesetzten Spannungen aufgeladen wird und der andere Kondensator nur von einer Spannung aufgeladen wird. . Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kondensatoren von den beiden entgegengesetzten Spannungen und zwei Kondensatoren von je einer der beiden entgegengesetzten Spannungen im gleichen Sinne aufgeladen werden und der Spannungsunterschied, der bei der Gegeneinanderschaltung der Spannung je eines Kondensators, der von zwei Spannungen aufgeladen wird, und der Spannung je eines Kondensators, der von einer Spannung aufgeladen wird, zur Betätigung je eines Empfängers verwendet wird. Einrichtung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzerrung impulsmäßig durchgeführt wird. io. Einrichtung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulszahl, Dauer oder Richtung zum selektiven Ansprechen einzelner Empfänger oder von Gruppen. derselben benutzt wird. i i. Einrichtung nach Anspruch i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzerrung der Kurvenform durch Ventile gesteuert wird.