CH303419A - Anordnung zur Fernsteuerung, insbesondere von Verbrauchern in Starkstromnetzen. - Google Patents

Description

  Anordnung zur Fernsteuerung, insbesondere von Verbrauchern in Starkstromnetzen.    In Starkstromnetzen wird vielfach eine       Fernsteuerung    von elektrischen     Stromkreisen     durch Signalübertragung gefordert. So ist es  beispielsweise     erwünseht,    in     Starkstromnetzen     die Verbraucher grösserer     Wärmemengen    in  Haushalt und Industrie von zentralen Stellen  aus beliebig .ein- und ausschalten zu können.

    Hiermit soll erreicht werden, dass .die Lei  des Netzes stets voll ausge  nutzt wird, indem bei     Leistungsmangel,        Stö-          rung-en        usiv.    die nicht.     lebens-,viehtige        Bela-          stun-    willkürlich     Lord    schnell abgeschaltet  werden kann, während die wertvollen Ver  brancher, welche nicht- gestört werden dür  fen, weiterhin     versorgt    werden.  



  Da für solche Zwecke bis     zu    den entfern  ten und verhältnismässig kleinen     Verbrau-          ehern        -etrennte    Hilfsleitungen nicht zur  Verfügung stehen, muss der Steuerbefehl zum  Ein- und Ausschalten über die Starkstromlei  tung,     gegeben    werden. Es ist     bekannt.,    hierzu       'Mittelfrequenzen    zu     überlagern,    welche durch  besonders hierfür .empfindliche Relais bei den  Abnehmern     empfangen    werden.

   Es hat sieh  aber     gezeigt,        da.ss    die mittelfrequenten Lei  stungen für eine     zuverlässige.        Durelrgabe    von  Steuerbefehlen     verhältnismässig    gross sein  müssen, da. durch die verschiedenen Netzbe  lastungen eine starke Dämpfung der aufge  drückten     mittelfrequenten        Sehwinglingen    ein  tritt.. Insbesondere     wirken    hier \die vielen  heute eingeschalteten Kondensatoren störend.

    Anordnungen, bei denen die Mittelfrequenz-         leistung    mit besonderen Maschinen erzeugt  und dem Netz     aufgedrückt    werden, sind daher  wegen der     erforderlichen    grossen Leistung  sehr teuer.  



  Gemäss der     Erfindung    werden zur Erzeu  gung der mittelfrequenten     Schwingungen          kapazitive    Verbraucher vorgesehen, die im       vorbeschriebenen    Takt     vorübergehend    zu- und  abgeschaltet. werden. Dadurch entstehen ge  dämpfte tonfrequente     Schwingungszüge,    die  sich     einzelnen        Spannungshalbwellen        des    Netzes  überlagern und im folgenden mit     Tonfre-          quenzimpulsen    bezeichnet werden.

   Das Zu  schalten der Kondensatoren kann     gTundsätz-          lich    zu jedem beliebigen     Zeitpunkt    während  der einzelnen     Spannungshalbwellen    erfol  gen. Besonders     charakteristisch    werden diese  gedämpften     tonfrequenten        Schwingungszüge,     wenn man sie in oder in der Nähe des Span  nungsmaximums beginnen lässt. Hierbei kann  aber der Fall eintreten, dass die entstehenden  Spannungsspitzen unangenehm hoch werden.

    AUS diesem Grunde kann es vorteilhaft sein,  die     Schaltvorgänge,    welche die tonfrequenten       Üb.erlagerungsimpulse    auslösen, so weit vor  oder     gegebenenfa:lls    auch hinter das Maximum  der     Spannungshalbwellen    zu legen, dass der  Scheitelwert der durch die     Überlagerung     entstehenden Spannungsspitzen die     normalen          Weehselstromhalbwelllen    nicht.     wesentlich    über  schreitet.  



  Die Reihenfolge Lind die Abstände dieser       Tonfrequenzimpulse    können,     ebenso    wie bei      den bisher bekannten     Fernsteuerungen    mit       überlagerten        -i#Iittelfrequenzimpulsen,    so ge  wählt werden, dass am     Empfangsort    mehrere  unterschiedliche Befehle     ausgeführt    werden.       Beispielsweise    kann bei rascher Impulsfolge  ein- und bei langsamer     Impulsfolge    ausge  schaltet werden.

   Es können auch für die Aus  wahl verschiedener Empfänger Folgen von  bestimmten Impulsgruppen gesendet werden  usw., um     beispielsweise    beim     Fernein-    und       -ausschalten    von Verbrauchern die wichtigen  von weniger wichtigen zu unterscheiden. Fer  ner kann man z. B. die auf den positiven  Halbwellen liegenden     Schwingungen    zum       Einschalten,    die auf den negativen. Halbwel  len liegenden zum     Aussehalten    benutzen  oder     umgekehrt.     



  Vorteilhaft werden die     Tonfrequetizini-          pulse    so in     regelmässigem    Abstand einzelnen  Halbwellen der     Netzspannung    überlagert, dass  sich eine unterhalb der     Netzfrequenz    liegende  Impulsfolge, die sogenannte     Impulsfolgefre-          quenz,    ergibt. Diese     Impulsfolgefrequenz    von       beispielsweise    25     oder        16'2/3    Hz kann zur     Bil-          dung    eines Zeichens eine bestimmte Zeit aus  gesandt werden.

   Die zur     übertragenden        Zei-          ehen,    auf welche die Empfangseinrichtungen  ansprechen     sollen,    bestehen     also    aus einer       unternetzfrequenten    Folge von Tonfrequenz  impulsen. Auf diese Weise     erreicht    man den  Vorteil, dass man von allen Störungen, welche  durch Oberwellen des Netzes hervorgerufen  werden, vollkommen frei     wird.    Ein normales  Netz enthält nämlich wohl eine mehr oder  weniger grosse Anzahl von Oberwellen, dage  gen keinerlei     nennenswerte    Störfrequenzen,  die unterhalb der     Netzfrequenz    liegen.

   Es  lassen sich deshalb Empfangsapparate mit  einer unterhalb der Netzfrequenz liegenden       Impulsfrequenz,        beispielsweise    von 25 oder  l62/3 Hz, zuverlässig fernsteuern.  



  Es lässt sich nicht nur eine     Fernein-    und       -ausschaltung    von irgendwelchen Geräten  durchführen, sondern es lässt     ;sich    eine prak  tisch beliebig grosse Anzahl von unterschied  lichen Signalen und Steuerbefehlen übertra  gen, indem beispielsweise die Übertragung  mit einer bestimmten     Impu        lsfolgefrequenz    be-         gonnen    und dann -     gegebenenfalls    nach Ein  sehaItung einer Pause - mit einer andern       Impulsfolgefrequenz        weitergesandt.    wird     usw.,     so dass ein bestimmtes     Signalbild    entsteht.

    Dabei kann in an sieh bekannter Weise     auch     die Länge der     einzelnen        Impulsfolgen,    der  dazwischenliegenden Pausen und die Reihen  folge der verschiedenen     Impulsfolgefrequen-          zen    variiert. werden.

   Ein     solcbes        Sendeverfah-          ren    gibt wegen der grossen Störfreiheit auch  die     Möglichkeit,    durch passend gewählte       Signalzusammenstellungen,    oder     Impulsfolgen          Fernsehreibmasehinen    oder sonstige Geräte  der Nachrichtentechnik über     Starkstrom.l.ei-          tungen    zu betreiben.  



  Eine weitere Möglichkeit zur     Vergrösse-          rung    der     Zeielienzahl    kann auch noch     dadurch     erreicht. werden, dass jedes Mal Vielfache  dieser     Zeielienfolgen    gegeben     werden.    Da für  die Durchführung der meisten über Stark  stromnetze zu gebenden Befehle und Signale       ,genügend    Zeit zur     Verfügung    steht, braucht  auf die Kürze der     Übertrag2ingszeiten    für die  einzelnen Signale oder Kommandos kein be  sonders grosser     Wert    gelegt zu werden.<B>Es</B> ist  aus diesem Grunde möglich,

   zur Bildung der       Übertragungsgrössen    auch eine grössere An  zahl von     aufeinanderfolgenden    Einzelzeichen  zu verwenden.  



       Ausserdem    besteht die     Möglichkeit,    zur  Bildung der verschiedenen     übertragungswerte     nicht nur jede zweite oder dritte usw. Halb  welle der Netzfrequenz mit einem Signal  impuls     zii        überlagern,    sondern     ma-n    kann  auch jeweils     entsprechende    Vielfache von  Halbwellen mit. Signalimpulsen versehen.  Ferner kann es vorteilhaft sein, die     Signale     durch eine nicht regelmässige Folge von Im  pulsen zu kennzeichnen, indem z.

   B. zwei Im  pulse auf zwei     aufeinanderfolgenden    Halb  wellen gegeben werden, dann eine Pause von  einer Halbwelle eingelegt     wird    anschliessend  drei Impulse auf .drei     aufeinanderfolgende          Iia.lbwellen    überlagert  erden, oder dass Viel  faelie davon eine Nachricht darstellen.  



  Macht man     mir        Bedingung,    dass bei jedem  Zeichen am     Empfangsort    erst ein schwin  g     .ingsfähiges        System    aufgeschaukelt werden           mul,    das heisst., wenn man das     Ansprechen     der     Empfangsapparate        vorn    Eintreffen einer       miternetzfrequenten    Impulsfolge während       einer    gewissen     Mindestzeit    abhängig macht,  so bleiben einzelne     Tonfrequenziinpulse,    die       ,

  lureb    Zuschalten von Kompensationskonden  satoren. oder dergleichen im Netz     evtl.    auf  treten können, auf die     Fernsteueranordnung          ohne    störende Wirkung.  



  An     Hand    der     Zeiehnuny    werden     ria.eh-          stehend        Ausführungsbeispiele    der Erfindung  noch näher erklärt.  



  In     Fig-.    1 liefert der Generator 1 seine       Leistun < -    über die drei Phasenleitungen R,       .8",    1' nach den Verbrauchern 2. Im Zuge  dieser Leitungen liegen Drosseln 3 und hinter  diesen Drosseln sind Kondensatoren 4     ange-          sehaltet.    Ferner sind Schaltmittel 5 vorge  sehen, um diese     Kondensatorbatterien    einzu  schalten.

   Es entsteht dann ein Stromstoss und       #        -in    schliessend eine     mittelfrequente    Sch     ivin-          gung,    welche durch die Grösse der     Drosselre    3  und der Kondensatoren 4 festgelegt ist und       fleren    Aussehen in bezug auf die Netzspan  nung in den     Fig.    2 bis 4 dargestellt ist.  



       Aus        Fig.    2 ist zu ersehen, wie beim Ein  schalten der Kondensatoren im Spannungs  maximum die     Spannung    zusammenbricht,  dann durch die einsetzende Schwingung des  Stromes über den ursprünglichen Wert weit       hinausgeht    und je nach der Dämpfung des  Netzes sich mehr oder weniger schnell     be-          ruhigt.     



  Elan     kann    offensichtlich leicht, erreichen,  dass diese mittelfrequente     Schwingung    das       ehnfaehe    der Netzfrequenz oder noch mehr  erreicht, z. B. 600     IIz.    Dementsprechend wird,       bezogen    auf die     50periodio,e        Netzfrequenz,     auch die Leistung der Kondensatoren ein     ent-          :;preeliend    Vielfaches. Es ist somit ersichtlich,  dass man schon mit     verhä.ltnismässi-    kleinen  Kondensatoren sehr grosse Sendeleistungen  erzielen kann.  



       Fig.    3 zeigt. ein Diagramm der     Netzspan-          ming,welcher    nach je. zwei Perioden mittel  frequente Spannungsspitzen überlagert sind,  so dass sich eine     Impulsfolgefrequenz    von  <B>162/s</B> Hz ergibt..    In     Fig.    4 ist. der Beginn der Tonfrequenz  impulse gegenüber dem --Maximum der     Netz-          sPannungshalbwelleni    um den Betrag     a,    vor  verlegt.

   Der den einzelnen     Tonfrequenzim-          puls    bildende gedämpfte     Wellenzug    liegt also  im     aufsteigenden    Ast der einzelnen Halbwel  len, so     dass    der Scheitelwert c der normalen       Wechselstronnvelle    nicht oder nicht     wesent-          licb,    überschritten wird.

   Dieses Verlagern des  Einsatzpunktes in den aufsteigenden Ast der       Weehselstroniwelle        ist    ohne weiteres möglich,  da man ohnehin den Schalter, mit dem     zur     Erzeugung der     Tonfrequenzimpulse    Konden  satoren an das Netz angeschaltet werden, im  Maximum einer der nachfolgenden Span  nungshalbwellen öffnen wird, denn in diesem  Augenblick ist der     Kondensatorstrom    Null  und der Kontakt findet leichte Schaltbedin  gungen.     Dadurch    steht beim     nä:

  ehsten    Zu  schalten des     Kondensators    stets die dem     Ab-          seha.ltmoment    entsprechende     La.cliungsmenge     auf dem Kondensator an, so     da.ss    selbst beim  Schalten im     Spannungsnulldurcligang    eine       tonfrequente        Schwingung    auftritt.  



  Die Mittel zum Anschalten. der Konden  satoren 4 an das Netz R,     S,    T können in ver  schiedener Weise ausgeführt werden.     Bei-          spielsweise    lassen sieh - wie dargestellt     -          gi.tter-    oder     zündstiftgesteuerte        Entladungs-          gefässe        veiivenden,

      welche zum     Stromdiueh-          lass    in beiden Richtungen entgegengesetzt par  allel geschaltet sind und in an sich bekannter  Weise durch     Steuerung    der     Zündgitterspan-          nung    im geeigneten Augenblick geöffnet wer  den.  



  In     Fig.    1 ist gleichzeitig ein Beispiel     für     eine Anordnung zur Steuerung der Schalt  gefässe 5 gezeigt. Die Batterie 6 oder eine  sonstige     Gleiehspannungsquelle    liefert     über     die     Sekundärwrieklung    des     Wandlers    7 die       Gittervorspannung    für die verschiedenen Ent  ladungsgefässe 5. über diesen     Wandler    7 wer  den.

   in .den     Zündkreis    im Augenblick des ge  wollten     Zuschaltens    der Kondensatoren 4 ein  oder mehrere     Spannungsstösse        induziert.    Diese  Spannungsstösse können von einem     synchron          unilaufenden    Klotor 8 in Verbindung mit dem  damit     gekuppelten    Synchronschalter 9 er-      zeugt werden,     weleher    die     Zündspannungs-          quelle   <B>1.0</B> zu den geeigneten Zeitpunkten, bei  spielsweise in oder in der Nähe des     Span-          nllngsmaximums.,

      während der betreffenden  Halbwellen der     Leitungsspannung    an den  Wandler 7 anschliesst-. Damit diese     Zündim-          puls?-.    entsprechend der gewählten Impuls  folge     erzeugt    werden, kann ein besonderes Im  pulssteuergerät 11 vorhanden sein, welches   wie durch den Schalter 12 angedeutet, -- die  Zündimpulse während der Impulspausen un  terdrückt. Diese Mittel zur Erzeugung der ge  forderten     Zündimpulse    sind an sich bekannt  und brauchen deshalb nicht näher beschrieben       zu    werden.  



  Um die beim Schalten von grösseren. Kapa  zitäten vielfach auftretenden Schwierigkeiten  zu umgehen, können .die Kondensatoren in  mehrere kleinere Einheiten     -unterteilt    und die  einzelnen Einheiten für sich durch besondere  synchron     gesteuerte    mechanische oder elektri  sche Schaltmittel in     Parallelschaltiulg    an- und  abgeschaltet werden. Zur Vermeidung von       Ausgleiehschwingungen    können dabei in die       Anschlussleitungen        zu    den     einzelnen    Einheiten       Däm.pfimgsmittel    in Form von kleinen Dros  seln oder Widerständen     gelegt    werden.  



  Bei dem     Ausfühlalngsbeispiel    gemäss     Fig.    5  ist statt der     Induktivität    der Drosseln  (Fug.<B>1)</B> der     induktive        Spannungsabfall    des  Speisetransformators 13     verwendet.    Mit dem  Schalter     1-1    kann der Kondensator 15 einge  schaltet werden. Dieser Kondensator 15 kann  ein einzelner     Kondensator    sein oder auch eine       Kondensatorbatterie.    Durch die beiden Um  sehalter 16, 17     lä.sst    sieh der Kondensator bzw.

    die     Kondensatorbatterie    15 nacheinander zwi  schen je     zwei    Phasen der     Sta.rkstromleit.-ing     <I>R, S, T</I> legen. Hierdurch vereinfacht sich der       Aufwand    für die     Kondensatorbatterie        -und          auch    für die     zündstift-    oder gittergesteuerten  Entladungsgefässe 18, durch welche die end  gültige     Anschaltung    der Kapazität bewerk  stelligt wird.

   Man kann dabei auch so vor  gehen,     da.ss    die     Steuerimpulse    auf die einzel  nen Phasen nacheinander gegeben werden, um  zu     erreichen,    dass die     nur    zweiphasig ange-         schlossenen    Verbraucher mit. Sicherheit     11111-          gesteuert    werden.  



  Die Grösse der jeweils einzuschaltenden  Kapazität 15     ist.    so gewählt, dass sie der     In-          duktivität,    der vorgeschalteten Drosseln 3  (Fug. 1<B>)</B> oder des     Transformators    13     lFig.        :5!     <B>-</B> asst ist..     Wenn    mehrere Transformatoren       #        inlep     parallel     geschaltet    sind, so wird die. Kapazität  15 entsprechend geändert, so dass die Fre  quenz der beim Zuschalten entstehenden  Schwingung die gleiche bleibt.  



  Ebenso wie in andern     Sehwingun        gskreisen     lässt sieh auch im vorliegenden Falle die Fre  quenz der     Sehaltsehwingiing    durch Verände  rung der Kapazität willkürlich ändern. Es  kann daher die Kapazität 15     veränderlich    ge  macht werden, um andere Befehle geben     z11     können. Vorteilhaft ist eine     stufenweise    Än  derung durch Ausführung der Kapazität in  Form einer     Kondensatorenbatterie,    von der  einzelne     Kondensatoren    oder Einheiten     zn-          und        abschaltbar    sind.  



  Zur Sicherung und Kontrolle     für    die       Durehführllng    der     gegebenen    Schaltbefehle       kann    die Anordnung so getroffen werden, dass  an einem oder mehreren entfernten Enden  des Netzsystems jeweils ein Empfangsrelais  vorgesehen ist, welches über einen getrennten       Übertragungskanal,    z.

   B. eine Fernmeldean  lage, den Empfang der durchgegebenen Be  fehle nach der Steuerstelle     rüekmeldet.    Man  hat dann die     Gewissheit,    dass alle Empfangs  relais bei den Abnehmern den Steuerimpuls  in ausreichender Höhe erhalten haben und  dass sie - ihr einwandfreies Arbeiten voraus  gesetzt - den gegebenen Befehl auch ausge  führt haben.     Erforderlichenfalls,    das heisst. bei  nicht     rieht!;    eintreffender     Quittierung    der  gegebenen Befehle an den Kontrollstellen,       kann    der Steuerbefehl wiederholt.     gegeben     werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Anordnung zur Fernsteuerung mittels Signalen, welche auf Starkstromleitungen durch Überlagerung von Schwinglangen auf gedrückt sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Geberstelle kapazitive Verbraucher angeordnet sind, die in einem v orgesehriebe- neu Takt vorübergehend zu- und abgeschaltet werden, so dass gedämpfte tonfrequente Schwingungszüge entstehen, die einzelnen Spannungshalbwellen des Netztes überlagert sind. UNTERANSPRÜ CHE 1.

   Anordnung nach Patentanspruch, da- durcb. gekennzeichnet, da.ss in die Starkstrom- leitungen vor der Anschaltstelle für die Kon densatoren Induktivitäten eingeschaltet sind, die zusammen mit den Kondensatoren die Tonfrequenz bestimmen. 2. Anordnung nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass die vorgeschalte- ien Induktivitäten Drosseln sind. 3.

   Anordnung nach Unteranspruch 1, da- dureh gekennzeichnet, dass die vorgeschalte ten Induktivitäten die Induktivitäten von Speisetransformatoren sind. 4. Anordnung nach Patentanspruch, ge kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, welche das Anschalten der Kondensatoren an die Starkstromleitung wenigstens annähernd ini Netzspannungsmaximum bewirkt.

   a <B>5 .</B> Anordnung nach Patent.arL-,priieh, ge- kennzeichnet durch eine Steuereinrichtung, welche das Anschalten der Kondensatoren an die Starkstromleitung so weit vom Maximum Gier Netzspannungshalbwellen entfernt be wirkt, dass :die Amplituden der überlagerten Tonfrequenzsehwingimgen das Maximum der Net7spanniuigshalbwellen höchstenfalls un wesentlich überschreiten. 6.

   Anordnung nach Unteranspruch 5, da durch gekennzeichnet, dass das Absichalten des Sendekondensators jeweils im Maximum der auf die mit einem Tonfrequenzschwin- gungszug überlagerte Halbwelle folgenden Spannungshalbwelle erfolgt. 7. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass als Anschaltmittel Entladungsgefässe dienen. B. Anordnung nach Unteranspruch 7, da durch gekennzeichnet, dass die Entladungs- --efässe gittergesteuert sind. 9.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass nur ein Konden sator und eine Ansehalteinrichtimg vorhan- den ist, und dass diese mit gilfe mindestens eines Umschalters an die einzelnen Phasen des Starkstromnetzes anschaltbar sind. 10. Anordnung nach Unteranspruch 8, da.: durch gekennzeichnet., dass zum An- und.

   Ab sehalten der Kondensatoren für die Erzeu gung der Steuerimpulse mechanische Schalt- einrichtungen verwendet sind. 11. nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass Synchronschal ter verwendet sind. 12. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren in kleinere Einheiten unterteilt und diese durch synchron gesteuerte Schaltmittel in Parallelschaltung für sich an- und abschalt bar sind. 13.

   Anordnung nach Unteranspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den An- sehlussleitungen zu den einzelnen Einheiten Dämpfungsmittel angeordnet sind. 14. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die gedämpften tonfrequenten Sehwingiuigszüge mit einer unterhalb der Netzfrequenz liegenden Folge frequenz einzelner Halbwellen der Netzfre quenz überlagert sind.

   15. Anordnung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den positiven Halbwellen liegenden Tonfrequenz- impulse mir Übermittlung eines Schaltbefehls, die auf den negativen Halbwellen liegenden Tonfrequenzimpulse zur Durchgabe des Ge genbefehls verwendet sind. 16.

   Anordnung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Geberein richtung für mindestens zwei verschiedene, unterhalb,der Netzfrequenz liegende Impuls folgefrequenzen ausgebildet ist und dass letz tere zur Zusammenstellung von Signalen mit benutzt sind. 17. Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um eine unregelmässige Folge von Ton- frequenzschwingungszügen als Steuersignäl auszusenden. 18.

   Anordnung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass an den Enden der Starkstromnetzteile, an welche zu steuernde Empfangseinrichtungen angeschlossen sind, besondere Kontrollempfangsgeräte vorhanden sind, welche eine Rückmeldung der der Lei tung aufgedrückten Schaltbefehle über einen getrennten Übertragung- kanal bewirken.