Überlagernngsfernstener anlage. Die Erfindung betrifft eine<B>Ü</B> berlage- rungsfernsteueranla,ge.
Durch die Erfindung sollen etwa folgende Aufgaben gelöst werden: Das Fernsteuer system eines Grossnetzes soll schrittweise aus gebaut werden können, und zwar so, dass auch der kleinste, fertiggebaute Teil möglichst so fort für sich betriebsfähig ist, und dass der ,-eitere Ausbau jederzeit wieder unterbrochen ,;-erden kann. ohne dabei die schon in Betrieb befindlichen Teile zu stören. Damit bei die sem etappenweisen Ausbau der Anlage auch die Finanzierung erleichtert wird, soll durch wegs mit kleinen Einheiten gearbeitet wer den, unter Verzicht auf grosse Zentralstatio nen.
Erfindungsgemäss sind die den Steuer- stromverbrauehern zunächst liegenden äussern Netzverzweigungen, die häufig auch als Netzmaschen bezeichnet werden, je für sich durch Sperrorgane gegen das übrige Netz ab- gesperrt und mit einem eigenen Sender ver sehen.
Unter -Netzverzweigungen sind dabei nicht etwa Hausinstallationen, sondern immer Teile eines Nabel- oder Freileitungsnetzes zu ver stehen.
Erwähnt sei schliesslich noch, dass diese Teile auch nicht immer nur eine einzige Ma sche zu umfassen brauchen. In besonderen Fällen können, wie später gezeigt wird, auch mehrere Maschen von einem Sender gespeist werden.
Als Sperrorgane können Sperrkreise die nen, die aus Kondensator und Drosselspule in Parallelschaltung bestehen.
Das Charakteristische der Erfindung be steht gegenüber bekannten Fernsteueranlagen darin, dass mit dem Sender bis in unmittel bare Nähe der Verbraucher herangerückt wird, dass jedem Sender nur ein im Vergleich zu dem Gesamtnetz kleines und gegen das Gesamtnetz abgesperrtes Gebiet zugeteilt wird, wobei die Absperrmittel auch die ein zelnen Sender gegeneinander schützen und voneinander unabhängig machen.
Dadurch ergeben sich die Vorteile, dass die Fernsteueranlage eines Grossnetzes be quem etappenweise ausgebaut und der Bau leicht finanziert werden kann, da ohne Stö rung der Energieverteilung im Starkstrom netz und des Überlagerungsbetriebes der schon fertigen Etappe der weitere Ausbau je nach vorhandenen Geldmitteln betrieben oder unterbrochen werden kann.
Ein ganz besonderer Vorteil der Erfin dung liegt auch darin, dass infolge des Her anrückens der Sender in unmittelbare Nähe der Steuerstromverbraucher bezw. der Emp fangsapparate die Spannungsabfälle für die Steuerenergie und somit die Verluste sehr weit herabgedrückt werden. Man kommt also mit einem Minimum an Überlagerungsspan- nung aus, erhält ferner den Vorteil, dass bei der fertig ausgebauten Anlage jedes Relais praktisch die gleiche Überlagerungsspannung hat, und dass beispielsweise für Glühlampen gefährliche Spannungssteigerungen an den dem Sender zunächst liegenden Punkten ver mieden werden.
Die Sender fallen dabei klein aus; man kann deshalb beispielsweise mit bil ligen Röhrensendern oder mit kleinen Ma schinensendern, die bequem in der Massen fabrikation hergestellt werden können, aus kommen. Auch die Absperrung ist mit klei nen, .billigen Einheiten durchführbar. Es fallen die bei Zentralabsperrvorrichtungen auftretenden Schwierigkeiten, äusserst geringe Verlust der Drosselspule und des Kondensa- tors, geringe Starkstromspannungsabfälle in der Drossel, und anderes fort, da ja die Dros sel des Absperrkreises nur verhältnismässig schwache Ströme führt und auch ein etwas höherer Spannungsabfall für den Starkstrom in Kauf genommen werden darf.
In Wechselstrom-Stadtnetzen werden häu fig die letzten Netzverzweigungen an Trans formatoren kleinerer Leistung angeschlossen, die im folgenden "Kleintransformatoren" ge nannt werden und die die Spannung der von der Zentrale kommenden Speiseleitung herab- setzen. Unter Umständen können nun die Kleintransformatoren mit ihrer Selbstinduk tion ganz oder teilweise die Sperreinrichtung für die überlagerten Steuerströme bilden, da ihre Streuindukti.vität wie eine in dem Lei tungszug eingeschaltete Drosselspule wirkt und deshalb den Durchgang der Steuerströme erschwert.
Diese Kleintransformatoren sind ferner in der Regel in Reklamesäulen, Schächten oder dergleichen untergebracht. In solchen Fällen empfiehlt es sich, auch die Klein senderanlagen, gegebenenfalls mit ihren Ab sperreinrichtungen, in diese Säulen oder Schächte einzubauen. Wegen des geringen Platzbedarfes der Kleinsender macht der Ein bau keine Schwierigkeiten.
Es ist nicht notwendig, da,ss das gesamte Netz in derartigen Etappen ausgebaut wird. sondern man kann die Überlagerung auf sol che Netzteile beschränken, bei denen diese Art des Fernsteuerbetriebes wirtschaftlich ist. Netzteile mit besonders grossen Verbrauchern, also Teile, deren Starkstromapparate sehr viel Überlagerungsenergie verzehren, wird man unter Umständen freilassen. Die erforder lichen Schaltungen können mit andern be kannten Mitteln, zum Beispiel mit besonderen Fernsteuerleitungen, Schaltuhren usw. aus geführt werden. Man ist also in der Lage, die Fernsteueranlage den besonderen Verhält rissen des Grossnetzes weitgehend anzupassen.
Was den Betrieb derartiger Anlagen be trifft, so kann man die Einzelsender mit Uhren steuern, falls die Schaltzeiten durch einen Fahrplan ein für alle Male festgelegt sind. Sollen jedoch auch zu beliebigen Zei ten Schaltungen ausgeführt werden, so kann man die Sender durch besondere Fernsteuer leitungen von einer Zentrale aus betätigen. Dazu können beispielsweise die zu den Klein transformatorstationen führenden Prüfkabel benutzt werden. Man kann aber auch die Kleinsender durch den .Speiseleitungen über lagerte Ströme steuern. In der Regel wird man jedoch mit einer Schaltuhr pro Klein sender auskommen können.
Der Betrieb der Sender wird dadurch we sentlich erleichtert, dass wegen der Absper rung die einzelnen Sender unabhängig von einander arbeiten können.
Die Überlagerung und Absperrung ist dann besonders einfach, wenn jedem Klein sender nur ein einziger Leitungsstrang zu geteilt werden kann. Der Strang kann sich innerhalb der Häuserblocks noch verästeln. Man kommt in diesem Falle mit einer ein zigen Sperreinrichtung aus.
Bilden die letz ten Ausläufer des Netzes Maschen, so kann man jede Masche für sich durch Einschal tung von Sperrkreisen, die die Netzfrequenz durchlassen, der Steuerfrequenz aber einen sehr hohen Widerstand entgegensetzen, von Nachbarleitern abtrennen, oder man kann auch die Masche durch Einschaltung eines solchen Sperrkreises für die überlagerte Ton frequenz "aufschneiden", so dass man wieder Einen einfachen Strang erhält, der durch wei tere Sperrkreise von den Nachbarleitungen abgetrennt werden kann.
Wie auch die Verhältnisse liegen mögen, es wird sich stets eine einfache Unterteilung durchführen lassen, die pro Kleinsender eine oder zwei Absperreinrichtungen erfordert. Bei besonders schwierigen Fällen kann man unter Umständen auch ein etwas grösseres, aus mehreren Maschen bestehendes Netzgebiet für sich abtrennen und durch einen Sender entsprechend grösserer Leistung überlagern.
Es besteht die Gefahr, dass ein einzelner, kleiner Netzzweig unbefugt durch Anschluss eines kleinen Senders gestört werden kann, dass also, zum Beispiel wenn Tarifapparate für Elektrizitätszähler durch die Fernsteuer- anlag e auf verschiedene Tarifstufen ein gesteuert werden, der Stromverbraucher durch Störsendung jeweils den für sich gün stigsten Tarif einstellen kann.
Diese Gefahr kann dadurch beseitigt wer den, dass nur in der Sendezeit die Absperr mittel wirksam gemacht werden, dass aber in den Sendepausen beispielsweise durch Über- brückung der Sperrkreise die Absperrung aufgehoben wird. Wenn nun in den .Sende- pausen der Versuch gemacht wird, die Emp- fangsrelais durch einen Störsender umzu schalten, so hängt an diesem Störsender das ganze übrige Netz, insbesondere auch die Speiseleitungen, die Zentralen usw.; sie wir ken praktisch wie ein Kurzschluss.
Der Stör sender ist nicht in der Lage, die zur Um schaltung erforderliche Steuerenergie aufzu bringen, eine Störung ist also ausgeschlossen.
Man kann sich aber auch so helfen, dass man in den Sendepausen die Netzleiter durch Zwischenschaltung eines oder mehrerer auf die Überlagerungsfrequenz abgestimmter Durchla,sskreise für diese Frequenzen prak tisch kurzschliesst. Ein solcher Durchlasskreis besteht beispielsweise aus einem mit einer Drosselspule in Reihe geschalteten Konden sator oder aus einem Kondensator allein. Welches dieser beiden Mittel man anwen den wird, hängt von den örtlichen Netzver hältnissen ab. In schwierigen Fällen wird man beide Mittel gemeinsam verwenden.
Die Sperrkreise und die Durchlasskreise werden dabei am besten für jeden gleinsenderbezirk getrennt gesteuert und geschaltet, damit diese Schaltungen mit dem Beginn und dem Ende der Sendung möglichst genau zusammenfal len. Überhaupt empfiehlt es sich, sämtliche Schaltungen und Steuerungen von der Klein senderanlage selbst ausführen zu lassen und alle Absperr- oder Durchlassvorrichtungen möglichst nahe an den Sender heranzurücken.
Die Anlage kann in bekannter Weise ent weder mit :Einzelfrequenzen arbeiten, die.bei- spielsweise durch Einschaltung von bestimm ten Schwingungskreisen erhalten werden; sie kann aber auch mit Frequenzbändern arbei ten, aus denen durch sogenannte Resonanz wähler jeweils die gewünschte Sendefrequenz herausgesiebt und dem Netzleiter überlagert wird.
Besonders einfache Sendeanlagen erhält man, wenn man beispielsweise wie beim Grammophon mit elektrischem Tonabnehmer, beim Tonfilm und ähnlichen Apparaten die Frequenz durch einen Klangbildträger er zeugt, der sich relativ zu einem Tonabneh mer bewegt. Jedoch können die Mittel zur Umformung des Wechselstromes in Schall wellen weggelassen werden.
Sollen Frequenzbänder erzeugt werden, aus denen je nach Bedarf die benötigten Steuerfrequenzen oder Steuerfrequenzbänd- chen durch sogenannte Resonanzwähler, Fil terkreise usw. ausgesiebt werden, so kann man Klangbildträger verwenden, die ein Klangbild mit gleitender Tonskala von der Ausdehnung der für die Fernsteuerzwecke benötigten Bandbreite haben.
Der Klangbild träger muss sich dabei mit gleichförmiger Geschwindigkeit bewegen. Statt dessen kann man aber auch einen Klangbildträger mit nicht gleitender Tonskala verwenden, dessen Geschwindigkeit sich jedoch entsprechend der Frequenzänderung ändert.
Man ist auch in der Lage, mehrphasige Tonfrequenzströme zu erzeugen, wie sie bei spielsweise zur Überlagerung von Drehstrom netzen vorgeschlagen wurden, wenn man auf dem Träger entweder phasenverschobene Klangbilder aufbringt, die je auf einen be sonderen Tonabnehmer wirken, oder wenn man bei Verwendung eines einzigen Klang bildes die Tonabnehmer entsprechend der Phasendifferenz gegeneinander versetzt.
Enthält das Klangbild eine gleitende Tonskala, so müssen in Abhängigkeit von der -Tonhöhe die Abstände der Tonnabnehmer um so kleiner gemacht werden, je höher der Ton ist. Zu diesem Zweck werden die Ton abnehmer mit einer Vorrichtung zur Regulie rung dieser Abstände verbunden, die selbst tätig bei zunehmender Tonhöhe die Abstände kleiner macht.
Sehr einfach ist es auch, mit derartigen Mitteln statt eines Frequenzbandes nur die einzelnen benötigten Frequenzen mit etwa um 2 % periodisch schwankender Tonhöhe herzustellen. So kann man beispielsweise auf demselben Klangbildträger nebeneinander die den einzelnen Frequenzen entsprechenden Klangbilder anbringen. Bei der Erzeugung der einzelnen Frequenzstufen braucht dann nur der Tonabnehmer jeweils auf das ent sprechende Klangbild unter Relativverschie bung gegen den Klangbildträger eingestellt zu werden.
Doch kann man die einzelnen Töne auch durch stufenweise Geschwindig keitsänderung für den Klangbildträger er zeugen.
Die periodische Schwankung der Tonhöhe um etwa f bis 2 % lässt sich durch verschie dene Mittel erreichen. So kann beispielsweise die Wellenlänge des Klangbildes in den an gegebenen Grenzen schwanken, oder man kann die Antriebsgeschwindigkeit für den Klangbildträger periodisch ändern und schliesslich kann man bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Klangbildträgers den Tonabnehmer hin- und herbewegen.
Die Tonfrequenzströme können je nach der Grösse des zu überlagernden Leitergebil des mehr oder weniger verstärkt werden. Zur Verstärkung können die bekannten Mittel, insbesondere Röhren oder Verstärkermaschi- nen, verwendet werden.
Man braucht die Tonfrequenzströme nicht selbst den Fern steuerleitungen zu überlagern, sondern man kann sie auch zur Modulation von Träger wellen mit höherer Frequenz oder zur Erzeu gung von Schwebungsfrequenzen verwenden und erst die modulierte Trägerwelle bezw. die Schwebungsfrequenzen den Empfangs apparaten zuführen.
Auf die vorgeschilderte Weise ist es mög lich, die benötigten Frequenzen ohne Zuhilfe nahme von Spezialmaschinen mittelst ein facher, auf dem Markt befindlicher Apparate ohne weiteres mit der erforderlichen Genauig keit zu erzeugen.
Auch kann man auf dem Klangbildträger unter Umständen ganze Fahrpläne für die Steuerfrequenzen aufbringen. So kann man zum Beispiel für Ein- und Ausschaltung der Strassenbeleuchtung einen besonderen Film oder eine besondere Grammophonplatte ver wenden, ebenso für Tarifschaltung für Uhren usw. Auch macht es keine Schwierigkeiten, gleichzeitig zwei oder mehrere Frequenzen zu senden, wenn man beispielsweise die Emp fangsapparate so einrichten will, dass sie nur bei gleichzeitigem Vorhandensein von zwei verschiedenen Frequenzen ansprechen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass man die Frequenz nicht gleichförmig zu ändern braucht, wie beispielsweise bei Ma schinensendern, bei Sendegeneratoren, die mit Drehzahlreglern arbeiten, sondern dass man die Frequenz nach einer Treppen-, Zickzack- oder Schlangenlinie sich ändern lassen kann. Auf diese Weise ist es möglich, das Verhält nis der Sendezeiten und Sendepausen beim Durchlaufen des Frequenzbandes auf die je weils günstigsten Werte einzustellen.
So kann man beispielsweise die einzelnen zu überlagernden Bandabschnitte rasch durch laufen lassen, um möglichst an Sendeenergie zu sparen, während man die zwischen den einzelnen Bandabschnitten vorhandenen Fre- quenzbandteile langsamer durchlaufen lässt, um einzelnen Regelapparaten genügend Zeit für etwaige Nachregelung zu lassen.
Es kann die Serien- oder die Parallelüber lagerung verwendet werden. Bei der Serien überlagerung lieb in bekannter Weise die Steuerstromquelle im Zuge eines Netzleiters, bei der Parallelüberlagerung ist sie zwischen die Netzleiter geschaltet. Bei der Serienüber lagerung empfiehlt es sich, den den Netzteil speisenden Kleintransformator wenigstens im Augenblick der Sendung mittelst eines Durehlasskreises zu überbrücken; .der Durch lasskreis kann in den Sendepausen gleich als Kurzschlussvorrichtung für etwaige Störsender arbeiten. Besonders bei Parallelüberlage rung kann der Kleintransformator allein oder unter Vor-, Parallel- oder Mischschaltung von kleinen Drosseln, Kondensatoren usw. als Sperrkreis benutzt werden.
Falls man den Absperr- und Durchlassvorrichtungen nicht an sich flache, für mehrere Frequenzen brauchbare Frequenzkurven gibt, müssen diese Vorrichtungen bei jeder Sendung in be kannter Weise abgestimmt werden. Die Ab stimmung kann die Sendeanlage ohne weite res mit übernehmen, indem zum Beispiel gleichzeitig der Generator bezw. der Gitter kreis eines Röhrensenders oder dergleichen und die Sperr- und Durchlassvorrichtungen abgestimmt werden.
Unter Umständen kann man eine oder mehrere der höheren Harmonischen der Stark stromspannung zur Fernsteuerung ausnutzen und dadurch für die betreffende Frequenz den Sender ersparen. Zu diesem Zweck wer den innerhalb der Sendepausen die einzelnen Leitungsstränge dureh Sperrkreise gegen die betreffende Harmonische abgesperrt und die Sperrung wird nur beider ,Sendung vorüber gehend aufgehoben.
In diesem Augenblick gelangt die betreffende Harmonische in den Netzteil und schaltet die Empfangsrelais; oder man kann die einzelnen Netzteile mit- telst Durchlasskreisen während der Sende pausen für die betreffende Harmonische kurz schliessen und die Sendung durch Aufhebung dieses Kurzschlusses bewirken.