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Einrichtung zur Fernsteuerung von Schaltern elektrischer Energieverteilungsanlagen
Es sind bereits Fernsteuerungs- und Fernmeldeeinrichtungen bekannt, bei denen die
Stellungsänderung von Schaltern oder die willkürliche Beeinflussung von Schaltzuständen
vermittels Steuerschalter dadurch gemeldet bzw. vorgenommen wird, daß von den Schaltern
bzw. den Steuerschaltern über besondere Hilfskontaktapparate Relais betätigt werden,
die die eigentliche Fernmeldeuni Fernsteuerungsanlage zur übertragung der Meldung
bzw. des Kommandos anreizen. Bei fast allen bekannten Anordnungen ist für jede Schalterstellung
ein besonderes Relais vorgesehen, was namentlich bei größeren Schaltanlagen zu einer
erheblichen Verteuerung und außerdem zu einer Verminderung der Zuverlässigkeit der
Anlage führt. Man hat daher schon versucht, mit einem Relais für beide Schalterstellungen
auszukommen. Beispielsweise hat man ein Relais als Arbeitsrelais in den Ansprechkreis
der Fernmelde- und Fernsteuerungseinrichtung eingeschaltet, das je nach der Stellung
des Schalters bei Schaltänderungen zum Ansprechen oder Abfallen kommt. Diese Anordnung
ist aber für Apparate mit geringen Schaltzeiten, beispielsweise für Schntellschalter,
vollständig ungeeignet, ebenso für Umschalter, bei denen eine überlappung der Kontakte
eintreten kann.
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Nach der Erfindung werden die Nachteile der bekannten Anordnungen
in einfacher Weise- dadurch beseitigt, daß jedem Schaltteil, dessen Stellung ferngemeldet
werden soll oder dessen Stellungsänderung einen Schalt- oder Regelungsvorgang auslöst,
ein einziges Relais derart zugeordnet wird, daß die Anreizung einer Meldung bzw.
eines Kommandos auch dann noch sicher erfolgt, wenn die Schaltänderung sehr schnell
eintritt oder die Hilfskontakte des Schaltteiles, welcher bei einer Schaltänderung
die Meldung bzw. das Kommando veranlaßt, sich überdecken. Zweckmäßig wird hierbei
das Relais als Halterelais ausgebildet und mit wenigstens zwei Wicklungen versehen,
wobei die Anordnung vorteilhaft so getroffen ist, daß stets zwei Wicklungen bei
ihrer Erregung Felder verschiedener Richtung erzeugen. Hierdurch wird erreicht,
daß eine
Schaltänderung praktisch verzögerungsfrei erfolgen kann
bzw. daß auch die Hilfskontakte der Schaltteile bei ihrer Änderung sich überdecken
dürfen, ohne daß dadurch die Gefahr einer Unterdrückung einer Meldung eintreten
kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß auch bei zufälligem
Ausbleiben der Spannung keine Meldung unterdrückt wird, vielmehr wird in diesem
Falle automatisch die Meldung nachgeholt bzw. eine Meldung aller Schalterstellungen
nach der Zentrale gegeben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Anwendung
auf eine Fernmelde- und Fernsteuerungsanlage mit Synchronverteilern dargestellt
und im nachstehenden beschrieben. Die Zeichnung zeigt auf der linken Seite die Einrichtung
einer Unterstation und auf der rechten Seite die einer Zentralstation. Die beiden
Stationen sind durch die gemeinsame Fernleitung FL
miteinander verbunden.
Der Einfachheit halber aber sind in beiden Stationen im wesentlichen nur die Mittel
für je eine Schalteinheit dargestellt.
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Zum Antrieb der Synchronverteiler dienen die aus dem Wechselstromnetz
gespeisten Motoren 1V1 bzw. H'. Außer den Verteilerbürsten sitzen auf der Motorwelle
die Nutenscheiben N bzw. N', welche bewirken, daß der zugeordnete
Motor, nachdem er angelassen worden ist, auch nach Unterbrechung des Anlaßstromkreises
die Umdrehung vollendet und in der gezeichneten Ruhestellung zum Stillstand kommt.
Die Motoren werden durch die in Reihe liegenden Magnete A und A', deren Stromkreis
in der Unterstation geschlossen wird, gleichzeitig angelassen. Die Magnete heben
die Klinken F bzw. F' aus den \uten und schließen durch die -Kontakte R bzw. R'
die Speisestromkreise für die Motoren. Die Klinken halten darauf die Kontakte R
und R' unabhängig von den Magneten A und A' geschlossen, bis sie nach
Beendigung der Umdrehung wieder in die Nuten einfallen.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind im Ruhezustande, falls einmal
eine Schaltänderung herbeigeführt war, die Relais Hl usw., von denen in der Unterstation
ebensoviel vorhanden sind wie zu betätigende und zu überwachende Schalter, angesprochen.
Bei der gezeichneten Anordnung ist der Ölschalter 1, der durch seinen Kontaktapparat
Kt, dargestellt ist, in der »Aus«-Steliting, d.li. die »Aus;:-Kontakte werden durch
das leitende Segment, das in einer Scheibe aus Isoliermaterial eingesetzt ist, geschlossen,
ebenso die Kontakte 1a11 und 1a12 Lies Relais Hl, da von Plus über die »Aus«.Kantakte
des Kontaktapparates litt des ölgchalters die Wicklung des Relais Hl, den Kontakt
h12, .den Kontakt k nach dem Minuspol der Batterie B1 ein Stromweg iür die Wicklung
I des Halterelais Hl geschlossen ist. Ändert nun der Ölschalter seine Stellung,
d.h. wird er entweder von Hand oder durch einen Steuervorgang von der »Aus«-Stellung
in die »Ein«-Stellung gebracht, so werden die »Aus«-Kontakte geöffnet -arid die
»Ein«-K ontakte geschl ossen. Da nun die Wicklungen T und 11 des Halterelais Hl
entgegengesetzten Wicklungssinn und gleiche elektrische Werte haben, so wird durch
die Gegenamperewindungen der Wicklung II das Relais Hl sehr rasch zum Abfallen gebracht.
Die Kontakte hl' und 1t12 werden geöffnet und damit der Haltestromkreis für
das Relais Hl unterbrochen. Das Relais Hl kann also zunächst nicht wieder ansprechen.
Bei Unterbrechung des Stromes in .der ersten Haltewicklung wird das von ihr erzeugte
Feld durch Sekundärströme im Kern bzw. in einer besonderen Sekundärwicklung eine
Zeitlang aufrechterhalten, so daß die Einschaltung .der zweiten Spule auf jeden
Fall eine vorübergehende Aufhebung des Gesamtfeldes bewirkt. Die Verzögerung des
Feldes kann je nach der Schaltgeschwindigkeit des Schaltteiles so gewählt werden,
daß die günstigsten Bedingungen für den Abfall des Halterelais eingehalten werden.
Es ist offensichtlich, daß auch bei einer währenddes Schaltvorganges unter Umständen
auftretenden leitenden Verbindung der »Ein«- und »Aus«-Kontakte ein. Abfallen des
Halterelais erreicht wird., da in diesem Fall der Stromkreis beider einander entgegenwirkenden
Halterichtungen gleichzeitig geschlossen ist. .-Gleichzeitig mit der Aberregung,des
Halterelais Hl werden durch den Ruhekontakt h13, die Einschaltmagnete für die '!Motoren
117 und 117' über folgenden Stromlauf erregt: Erde, Batterie B1, Ruhekontakt 113,
Wicklung A, Fernleitung FL" Wicklung A, Erde. Die Einschaltmagnete A und
A' ziehen ihre An-ker A1 und Ai an und schließen an :den Kontakten R und'R'
die Stromzuführung für ,die Motoren 11,1 und M'. Die Motoren beginnen beide zu laufen.
Wenn nun die Arme L und L' auf den dritten Kontakt kommen, der der »Ein«-Stellung
des ölschalters zugeordnet ist, so entsteht kurzzeitig eine Verbindung von Plus
über die Einkontakte des Ülschalters, die Wicklung 1I :des Halterelais Hl, Kontakt
3 der Bahn V, Kontaktarm L, Fernleitung FL.,
Kontaktarm L', Kontakt
3@der Bahn V, Wicklung KR2' einer Kipprelaisanordnung KRi 1
KR2 nach Minus.
Hierdurch wird die Wicklung KR2' des Kipprelais und die Wicklung 11
des Halterelais
Hl erregt, und beide ziehen ihre Anker an. Durch das abermalige Anziehen
der
Anker h11 bzw. hie des Halterelais H1 entsteht nun ein .dauernder Stromreg für die
Wicklung II des Halterelais IIi. Gleichzeitig wird an dem Kontakt 1c13 der Stromweg
für die Einschaltmagneten A und A' unterbrochen. Die Verteilerbürsten werden nun
bis in die gezeichnete Stellung gedreht, wo der Speisestromkreis der Motoren durch
Einfallender Klinken in die Nutender Scheiben N bzw. N' unterbrochen wird. Durch
die Erregung der Wicklung KR..' des Kipprelais bekommt die Lampe Le1 Strom von Plus
über den Kontakt kY', die Lampe Le, nach Minus. Fällt nun nach einer Zeit der Ölschalter
infolge Überlastung oder aus anderen Gründen aus, so wird dieser Vorgang in ähnlicher
Weise wie der Einschaltvorgang durch das Aufflammen einer Lampe, in diesem Falle
La" gemeldet.
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Soll von der Zentralstation aus ein Schalter, beispielsweise der durch
seinen Kontaktapparat I(tl angedeutete, !ein- oder ausgeschaltet werden, so wird
sein Steuerschalter Stl ent-
weder in die »Aus«-Stellung oder in die »Ein«-Stellung
gebracht. Ist der ölschalter in der »Aus«-Stellung und soll eingeschaltet werden,
so, wird der Steuerschalter Stl durcheine Drehung von der »Aus«-Stellung in die
»Ein«-Stellung gebracht. Hierdurch wird die Wicklung I des Halterelais Hi unterbrochen,
-und die »Ein«-Kontakte werden geschlossen, so daß die Wicklung II kurzzeitig Strom
erhält. Da das Magnetfeld zunächst in der Wicklung I noch bestehen bleibt, außerdem
;gleich stark wie das Feld der Wicklung II und dieseln entgegengesetzt gerichtet
ist, so wird das Relais H; abfallen und seine Kontakte h'11 bzw. h'12 öffnen. Gleichzeitig
mit dem Abfallen der Anker wird der Ruhekontakt 1a'13 geschlossen, und es entsteht
ein Stromweg von Minus über den Kontakt h'13, den ersten Kontakt der Bahn V, den
Kontaktarm L', die Fernleitung FL2, den Kontaktarm L, den ersten Kontakt
der Bahn V, das Anlaßrelais An nach Plus. Das An-Relais, welches rasch anspricht,
aber mit Verzögerung abfällt, schließt seinen Kontakt an und schaltet die Einschaltmagneten
A und A' ein. Infolgedessen beginnen die Motoren M und M' zu laufen.
Gelangen hierbei die Kontaktarme L bzw. L' auf .den fünften Kontakt,
so wird über die Wicklung KR2 des Kipprelais KRIIKR2 folgender Stromweg geschlossen.:
Minuspol der BatterieB2, »Ein«-Kontakt des Steuerschalters St" Wicklung II des Halterelais
Hl', Kontakt 5 .der Bahn V', Kontaktarm L', Fernleitung FL" Kontaktarm
L,
Kontakt 5 der Bahn V, Wicklung-KRz nach Plus. Hierdurch wird das Relais
H1' und auch das Relais 1(R2 erregt. Diese Relais ziehen ihre Anker an. Das Halterelais
Hi hält sich wieder über dem Kontakt h'12. Das Relais KR2 schließt an seinem Anker
kr, einen Stromweg für die Betätigungsspule Btz : Vom Minuspol der Batterie
B1 über kr, Bt, nach Plus. Der Betä b-ungsmagnet Bt2 bewirkt die Einschaltung des
Ölschalters. Durch die. Stellungsänderung ,des Ölschalters wird das Relais H1 zum
Abfallen gebracht. H1 läßt über h13 die Verteiler von neuem an, und bei der nächsten
Umdrehung der Kontaktarme L und L' erhält die Zentralstation durch das Aufleuchten
der Lampe Le,, die Nachricht, daß der Ölschalter eingeschaltet ist.
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Durch Betätigun des Kontrollsch.altersKS wird dem Schaltbeamten in,der
Zentralstation die Möglichkeit :gegeben., die Stellungen aller Schalter der Außenstation
in .der Zentralstation zu kontrollieren. Bei Betätigung des Schalters KS, der für
alle Ölschalter oder nur für eine Gruppe von Ölschaltern gemeinsam sein kann, wird
ein Kontakt ks2 geschlossen, wodurch in der vorbeschriebenen Weise die beiden Motoren
111 und M' mittels des Anlaßrelais An angelassen werden. Gelangen die Arme
L bzw. L' dann auf den n-ten Kontakt der Bahn V und V', so spricht
das Kontrollrelais K in der Unterstation über folgenden Stromkreis an: Minuspol
der Batterie B2, Kontakt ksl, Kontakt na der Bahn V', Kontaktarm L', Fernleitung
FL", Kontaktarm L, Kontakt n der Bahn T,', Wicklung des Kontrollrelais K mach Plus.
Das Relais K spricht kurzzeitig an und unterbricht durch -seinen Ruhekontakt k kurzzeitig
die Stromzuführung für alle H-Relais der Unterstation. Hierdurch werden alle Halterelais
Hl, H2 usw. zum Abfallen gebracht. Der Umlauf .der Motoren 31
und 117' erfolgt
dann so lange, bis alle H-Relais nacheinander ihre Anker wieder angezogen haben.
Gleichzeitig damit erhält die Zentrale durch vorübergehendes Aufleuchten der einzelnen
Lampen die Meldung über die Stellungen aller Schalter .der Außenstation.. Hierauf
kommen die Motoren M und M' wieder zum Stillstand, und der Schalter
KS geht durch Federzug o-. dgl. selbsttätig wieder zurück, und zwar ist die Auslösezeit
so bemessen, -daß- -die Kontaktarme L und L' auf alle Fälle den dem
Kontrollvorgang zugeordneten Kontakt ryt vor dem Abfallen .des Schalters KS überstrichen
haben.
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Durch die Anwendung der Halterelais H1 usw. mit den im entgegengesetzten
Sinne gewickelten Spulen I und II wird es ermöglicht, die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Motoren und damit die Umlaufgeschwindigkeit der Kontaktarme L und L' zu erhöhen.
Die Halterelais H1 bzw. Hl' usw. können wie vorbeschrieben ausgeführt sein; werden
jedoch zweckmäßig noch mit besonderen feldverzögernden Einrichtungen versehen, beispielsweise
mit besonderen Sekundärwicklungen.
Die feldverzögernden-Einrichtungen
können nach Belieben einstellbar sein, in allen Fällen werden sie aber vorteilhaft
so dimensioniert, daß die Dauer der Feldverzögerung größer ist als die maximale
Dauer der Änderung der überwachenden Schaltteile. Hierdurch wird das bei einer Schaltänderung
entstehende Magnetfeld sicher durch das bei der Ausschaltung im ersten Augenblick
noch zurückbleibende Magnetfeld vernichtet. Anstatt den Wicklungssinn .der beiden
Haltewicklungen zu verändern, kann man auch so vorgehen, ,daß man die Richtung des
Ruhestromes für beide Wicklungen durch Anlegung ungleicher Polarität an die entsprechenden
Hilfskontakte des Schaltteiles wechselt. De, in diesem Falle jedoch an den aufeinanderfolgenden
Kontakten Spannungen entgegengesetzter Polarität auftreten, was bei Überdeckung
zweier Kontakte zu einem Kurzschluß führen würde, so ' ist diese Anordnung ohne
besondere Sicherheitsmaßnahmen nur dort zu verwenden, wo eine derartige überdec
.ung der Kontakte nicht auftreten kann. Dagegen bietet, wie bereits erwähnt,. die
Anordnung des Differentialrelais den Vorteil, daß auch die gleichzeitige Berührung
des leitenden Segmentes der »Ein«- und »Aus«-IZantakte keinerlei Störungen, wie
Kurzschluß u. dgl., herbeiführt, vielmehr wird das Halterelais auch -dann rasch
und zuverlässig zum Abfallen kommen. Aus diesem Grunde ist diese Anordnung auch
besonders geeignet zur Verwendung von Fernsteuerung- und Fernmeldeanlagen, bei welchen
die Stellung von Stufenschaltern, von unterteilten Spulen sowie die Stellung von
irgendwelchen Regelapparaten ferngemeldet werden soll. Auch für Anlagen, bei -denen
nicht die Stellung der einzelnen Schalter, sondern der Betriebszustand der verschiedenen
ebertragungslmnäle ferngemeldet wenden soll, ist die erfindungsgemäße Anordnung
von Vorteil. Die Einrichtung nach -der Erfindung ist übrigens für alle Fernschalt-
und Fernmeldeeinrichtungen, die durch eine Zustandsänderung in der fernzumeldenden
oder fernzusteuernden Anlage ausgelöst werden, anwendbar. Hierbei ist .es gleichgültig,
ob,die eigentliche Übertragung längs Fernleitungen erfolgt oder ab eine oder mehrere
Trägerfrequenzen zur Übertragung -der Meldung verwendet werden. Auch ist es gleichgültig,
nach welchem System die Feinmelde- und Fernsteuerungsanlage aufgebaut ist. Ebenso
ist die Anordnung ,gemäß der Erfindung nicht auf Feinmelde- und Fernsteuerungsanlagen
für elektrische Verteilungsanlagen beschränkt.