DE738528C - Anordnung zur Fernsteuerung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Fernsteuerung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Fernsteuerung über elektrische Verieilernetze. Eine derartige Fernsteuerung ,kann für viele Zwecke Verwendung finden, @z. B. zum Zünden und Löschen der Straßenbeleuchtung,. zum Ein- und Ausschalten verschiedener Verbraucher, zur Umschaltung von Zählwerken in elektrischen, Zählern für verschiedene Tarife oder für Flugalarm. Eine derartige Fernsteuerung einer Mehrzahl von an eirl elektrisches Verteilernetz angeschlossenen Empfängern wird durch einen oder mehrere in das Netz eingeschaltete Seniler erzielt. Die Erfindung bezieht sich besonders auf Fernsteuerung über Wechselstromnetze, kann aber auch bei Gleichstromnetzen, Verwendung finden -Die Fernsteuerung über derartige Netze kann auf zwei grundsätzlich verschiedenen Wegen erreicht werden, nämlich einmal durch Veränderungen im Charakter des Netzstromes und zum zweiten durch übertragung mittels besonderer überlagerter, gewöhnlicher tonfrequenter Signalströme, die dann auf frequenzempfindliche Empfänger wirken. Die Veränderungen im Charakter des Netzstromes können z. B. bestehen in kurzzeitigen Unterbrechungen in einer Phase, Erhöhungen der Spannung, Modulierung der Netzfrequenz oder Verschieben -einer Spannung in einer Phase.
• Bei einer anderen bekannten. Methode werden Gleichstromimpulse ausgesandt. .Bei der Signalgabe wird eine Gleichstromquelle von 6 bis 12 V in die Erdleitung eines Wechselstromnetzes eingeschaltet. Im Empfänger wird der Gleichstrom mittels einer Drossel ausgesiebt und kann ein Relais beeinflussen. Zwar wird bei der Signalgebung die Netzspannung erhöht, die Empfänger werden aber nicht durch diese, sondern nur durch die überlagerte, ausgesiebte Signalspannung beeinflußt.
• Bei der Erfindung wird die Fernsteuerung durch eine Spannungserhöhung des Stromes im Netz erreicht. Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, bei der die Amplitude der Netzspannung im Zusammenwirken mit der Spannungserhöhung die Empfänger beein: flußt. Hierdurch brauchen die Empfänger für den Charakter der Spannungserhöhung, z. B. für die Unterschiede in der Frequenz zwischen der Netzspannung und der aufgedrücktem Spannung, nicht empfindlich sein. Eine derartige Fernsteuerung ist aber infolge der Unterschiede im Spannungsabfall in verschiedenen Punkten des Verteilernetzes mit gewissen Schwierigkeiten verbunden. Will man individuell eingestellte Empfänger, die sehr teuer werden müssen, vermeiden, so ist es notwendig, die Spannungserhöhung ziemlich hoch zu wählen, damit die Empfänger in den verschiedenen Punkten sicher ansprechen.
• Zur Betätigung von .Schaltrelais ist es zwar bekannt, die eine Halbperiode einer Spannung durch Einschaltung von Ventilen zu verzerren. Bei diesen bekannten Anordnungen wird jedoch die Betätigung nicht durch eine Erhöhung der Spannungsamplitude, sondern durch den Unterschied der beiden Halbperioden erzielt. Gemäß der Erfindung kann man allzu hohe Effektivwerte der Spannung dadurch vermeiden, daß die Erhöhung der Netzspannungsamplitude auf den für die Empfänger erforderlichen Wert ohne eine entsprechende Erhöhung des Effektivwertes der Netzspannung erfolgt.
• Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Fig. i und 2 zeigen schematisch, wie eine Erhöhung der Netzspannung in einem Wechselstromnetz mittels einer Gleichspannung bzw. einer Wechselspannung ermöglicht werden kann.
• Fig. 3 bis 6 stellen Schaltungen verschiedener Senderformen dar, und Fig. 7 zeigt ein Beispiel für eine Anordnung zur Übertragung von Fernsteuersignalen von einer Hauptstation über das Hochspannungsnetz bis zu einem Verteilungsumspanner und über diesen Umspanner hinaus.
• Die notwendige Spannungserhöhung kann, wie eingangs erwähnt, durch Gleich- oder Wechselspannung erreicht werden. Bei der Verwendung einer positiven Gleichspannung V (s. Fig. i) erhält man eine Verschiebung der ganzen Wechselspannungskurve in positiver Richtung, so daß die positiven Amplituden erhöht und die negativen vermindert werden. Bei der Verwendung einer Wechselspannung, entsprechend der dritten Harmonischen der Grundfrequenz, erhält man eine Verzerrung der Spannungskurve; das Bild der resultierenden Spannung zeigt Fig. 2.
• Bei Wechselstromnetzen mit einer Phasennennspanrnung von 127 V muß man bei normalem Betrieb mit Spannungen in verschiedenem Punkten rechnen, die zwischen 115 bis 140 V liegen, d. h. Spannungsamplituden zwischen 163 und 198 V. Um in den Empfängern einen gewissen Spielraum zu haben, muß die Erhöhung der Spannungsamplitude mindestens Zoo bis 163 = 37 V, d. h. 2o °% betragen.
• Bei den in Fig. i und 2 gezeigten Arten der Spannungserhöhung und bei der Erhöhung der Spannung in Gleichstromnetzen mittels einer Wechselspannung entspricht indessen eine verhältnismäßig starke Erhöhung der Spanungsamplitude einer nur mäßigen Erhöhung des Effektiv«#ertes. Dies geht daraus hervor, daß bei einer Effektivspannung der Grundwelle = Ei und einer Effektivspannung der Erhöhung = E3 die sich ergebende Effektivspannung E _ E,2 -f- F_ 3z ist.

  Bei E, - o,2o # E, wird also E =,o: # E1

  - E3 = 0,30 # E, - - E - 1,04 # E, und

  - E3 = 0,40 # Ei - - E =,o8 # El.

  Man, erhält also 2,4 oder 8 0% Erhöhung der Effektivspannung bei 20, 30 oder 40 0/0 Erhöhung der Spannungsamplitude.
• Die obengenannte notwendige Erhöhung der Spannungsamplitude von 2o 0% ergibt also eine Erhöhung der Effektivspannung von nur 2 0/0. In gewissen Fällen kann. jedoch eine Amplitudenerhöhung von 35 °/o notwendig sein, was den Phasenspannungsgrenzen i io bis 15O V entspricht, in welchem Falle die, Erhöhung der Effektivspannung etwa 6 0; o wird.
• Eine sehr einfache Art, in einem Wechselstromnetz die Spannungsamplitude zu erhöhen, besteht darin, eine Gleichstromquelle in die Erdleitung einzuschalten, wie Fig.3 zeigt. Auf dem Verbindungswege zwischen dem Sternpunkt an der Sekundärseite eines Verteilungsumspanners Td und Erde ist ein mittels einer Kontaktanordnung r kurzgeschlossener Widerstand W normal eingeschaltet. Bei der Signalgebung wird die Kontaktanordnung r in die Signallage überführt, wobei der Kurzschluß über W unterbrochen und eine Gleichstromquelle B parallel zu W eingeschaltet wird. Die Amplitudenwerte der Phasenspannungen werden hierbei, wie in Fig. z gezeigt, erhöht. Diese Art der Spannungserhöhung, die sehr einfach ist, da die Gleichspannungsquelle aus einem gewöhnlichen Autoakkumulator bestehen kann, kann leider bei.-Netzen nicht verwendet werden, die eine nennenswerte induktive Bielastung zwischen Phase und Erde enthalten, da der Gleichstrom in, den induktiven Belastungen abgeleitet wird. In einem derartigen Falle ist es zweckmäßiger, die im folgenden, beschriebenen Wege zur Erhöhung der Netzsp@annungsamplitude zu beschreiten.
• Nach Fig. 4 und 5 wird die Spannungserhöhung durch eine Überlagerung der dritten Harmonischem der Grundwelle erreicht. An der Niederspannungsseite eines Verteilungsumspanners Td sollen Fernsteuerungssignale mit Hiffe von Spannungserhöhung ausgesandt werden. Zu diesem Zweck >ist zwischen dem Sternpunkt und Erde an der Sekundärseite des Umspanners Td die eine Wicklung eines kleinen SignaItransformators T f eingeschaltet. Drei Spulen S können mittels eines dreipoligen, Schalters K an die Phasen z, 2, 3, an der Sekundärseite des Umspanners Td angeschlossen werden. Die Spulen sind. zusammengeschaltet und über die zweite Wicklung des Transformators T f mit dem Sternpunkt von Td verbunden. Die Spulen sind: so bemessen, daß der Strom darin beim Anschließen an das. Netz mittels des Schalters K eine annähernde Sättigung in den, Eisenkernen hervorruft. Hierbei entsteht ein Strom der dritten Harmonischen der Netzfrequenz zwischen den Sternpunkten der Spulenanordnung und des Umspanners Td. Es wird also eine Spannung dieser Harmonischen der zweiten in die Erdleitung eingeschalteten Wicklung des Transformators T f aufgedrückt, wodurch die Amplitude der Phasenspannung erhöht und an das Netz angeschlossene amplitudernempfindliche,Empfänger beeinflußt werden. Die Phasenspannungen werden hierbei verzerrt und erhalten das in Fig. 2 veranschaulichte Aussehen. Der Transformator T f kann auch durch eine einfache Spule ersetzt werden; der Sternpunkt der Spulen S wird dann; unmittelbar an die Erdleitung angeschlossen.
• Die Sättigung im den Eisenkernen der Spulen S kann auch durch Gleichstrom in Transduktoren erzielt werden, wie in Fig. 5 veranschaulicht. Eine Gleichrichterbrücke List mit der eineu Diagonale zwischen dem Phasen .2 und 3 angeschlossen. Die andere Diagonale ist im Ruhezustand über einen Ruhekontakt r1 eines Relais R und eine besondere Wicklung M des Signaltransformators Tf geschlossen. Das Relais R unterbricht bei Signalgebung den Kontakt r, und schließt den Kontakt r2, wobei die Wicklung M abgeschaltet und statt dessen die Gleichstromwicklungen der Transduktoren D eingeschaltet werden. Hierbei wird eine Sättigung in, den Transduktoren erzielt; es wird so grundsätzlich die gleiche Wirkung erreicht wie bei der Schaltung in Fig. q.. Im Ruhezustand, d. h. wenn keine Signale ausgesandt werden und das Relais R unmagnetisiert ist, fließt ein Strom durch die Wicklung M. Der Eisenkern des Tranformators T f wird hierbei gesättigt, und die Impedanz der Wicklung in der Erdleitung wird auf einen mäßigem Wert vermindert. Es. ist indessen nicht immer notwendig, eine derartige S:ätt@gimgswicklung zu verwenden, da die Impedanz auch in anderer Weisse für die normale Netzfrequenz niedrig gehalten werden kann.
• Eine andere Möglichkeit, den Amplitudenwert der Wechselspannung ohne eine entsprechende Erhöhung des Effektivwertes zu erhöhen, ist iw Fig. 6 veranschaulicht. Die Anschlu.ßklemmen a, b des Schaltbildes können zwischen zwei Phasen oder zwischen einer Phase und Erde angeschlossen werden. An die Klemmern a und bist eine Spannungsanzapfung bzw. der eine Endpunkt der Wicklung eines Spartransformators Ts angeschlossen. Die ganze Transformatorwicklung ist durch- einen Kondensator. C (von beispielsweise etwa ro bis, 2o,uF) in Reihe mit einem Widerstand Ws überbrückt. An dem Anschlußpunkt von Ws und C und: an der Eingangsklemme a liegt eine Glimmlampe Gs. Die Gebilde sind so bemessen, daß eine Halbperiode der Netzspannung, beispielsweise eine positive Halbperiode, in folgender Weise verläuft: Wenn die Spannung zwischen a und b mit einem gewissen Wert ansteigt, steigt die Spannung über den ganzen Transformator Ts (d. h. auch über C) mit einem höheren Wert. Wenn der Unterschied zwischen den beiden Spannungen die Zündspannung der Glimmlampe Gs Überschreitet, zündet diese und schließt die Verbindung zwischen der Klemme a und dem Kondensator C, der sich entlädt und einen Entladungsstromstoß in das Netz aussendet. Der Spitzenwert des Spannungstoßes: ist hierbei die Spannung über C im Spannungsaugenblick, vermindert um die Brennspannung der Glimmlampe Gs. Der Vorgang wird bei jeder im Beispiel positiven Halbperiode wiederholt und ruft in dieser Weise eine Erhöhung der Amplitude der Netzspannung hervor, die im Netz angeschlossene amplitudenempfindliche Empfänger beeinflußt. - Zur Verzerrung der sinusförmigen Wechselspannung kann auch eine Gleichrichterschaltung in Frage kommen. In einem Beispiel einer derartigen Schaltung werden die Spulen S in Fig. 4 durch Gleichrichterelemente (beispielsweise Kupferoxydgleichrichter) ersetzt, denen je ein Kondensator parallel geschaltet ist. Die GleichrichterschaItung wird über einen Kondensator an T f angeschlossen. Die Spannung über diesen letzteren, die denselben Verlauf hat wie die gleichgerichtete Drehspannung, aber symmetrisch im Verhältnis zu der Nullspannung liegt, wird den Phasenspannungen überlagert und ruft die gewünschte Erhöhung der Amplitude hervor.
• Es ist auch möglich, eine geeignete Verzerrung der Spannungskurve mit Hilfe eines gittergesteuerten Drehstromquecksilbergleichrichters: zu erreichen, der an das Netz über einen Kopplungstransformator angeschlossen ist. Die aufgedrückte Spannung wird einerseits vom Sternpunkt an der Sekundärseite des Kopplungstransformators und andererseits von der Kathode des Gleichrichters zugeführt. Man erhält hierbei eine sägezahnförmige Kurve.
• Um eine Zentralsendung überein, größere Netz zu ermöglichen, z. B. zum Fliegeralarm in einem größeren Luftschutzgebiete, kann es erforderlich sein, den zentralen Sender an einer Hauptumspannerstation im Kraftnetz. anzuschließen. Hierbei müssen die Signale an einem Verteilungsumspanner (zur Herabsetzung der Spannung auf 22o V) vorübergeführt werden, was gemäß der Erfindung beispielsweise mittels einer übertragungsschaltung gemäß Fig.7 erzielt werden kann.
• In der Hauptstation werden von der Sekundärseite eines Hochspannungsumspanners Tla Spannungserhöhungssignale in Form der dritten Harmonischen mittels einer Anordnung ausgesandt, die in der Figur mit o bezeichnet ist und die gemäß Fig. q., 5 oder 6 ausgeführt werden kann. Wenn die Effektivspannung an der Hochspannungsleitung beim Aussenden der Signale über den Signaltransformator T f erhöht wird, wird ein an der Primärseite eines Verteilungsumspanners angeschlossener amplitudenempfindlicher Empfänger beeinflußt. Dieser besteht aus einem zwischen einer Phase und Erde angeschlossenen Transformator T f einer in, dem Sekundärkreis des Transformators angeschlossenen Reihenschaltung einer Glimmlampe G und einem Relais R (das dem Relais mit derselben Bezeichnung in Fig. 4 entspricht). Sobald die Spannungsamplitude über die Glimmlampe beim Signal die Zündspannung überschreitet, fließt ein Strom durch die Lampe G und das Relais R, wodurchdieGleichstromwicklungenderTransduktoren D über den Kontakt r., Strom erhalten und ein Signal an das Niederspannungsnetz hinausgeht.
• Die oben beschriebenen Schaltungen beziehen sich auf Wechselstromnetze. Es ist aber zur Signalgebung gemäß der Erfindung auch möglich, die Spannungsamplitude eine Gleichstromnetzes ohne entsprechende Erhöhung des Effektivwertes mittels einer Wechselspannung zu erhöhen. Der Sender besteht hierbei aus einem geeigneten Wechselstromgenerator, der in die Erdleitung eines Dreileiternetzes eingeschaltet wird. Die Empfänger können von derselben Art sein «>ie in den oben beschriebenen Beispielen.
• Die beschriebenen Schaltungen sind nur als Ausführungsbeispiele für die Möglichkeiten innerhalb des Rahmens der Erfindung zu betrachten, die Amplitude der Netzspannung auf einen für amplitudenempfindliche Empfänger erforderlichen Wert ohne eine entsprechende Erhöhung des Effektivwertes der Spannung zu erhöhen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Fernsteuerung über elektrische Verteilungsnetze durch Beeinflussung amplitudenempfindlicher Empfänger durch Erhöhung der Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhung der Netzspannungsamplitude auf den für die Empfänger erforderlichen. Wert ohne eine entsprechende Erhöhung des Effektivwertes der Netzspannung erfolgt. -;, . Anordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch solche Empfänger, welche ausschließlich für die resultierende Amplitude der normalen Netzspannung und der vom Sender herrührenden Spannungserhöhung, und nicht für den Charakter (beispielsweise Frequenz) der Spannungserhöhung empfindlich sind. 3. Anordnung nach Anspruch i bei einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einer Gleichspannungsquelle mit verhältnismäßig hoher Spannung (beispielsweise 4o V) besteht, welche beim Senden der Signale in die Nulleitung eingeschaltet wird. 4. Anordnung nach Anspruch i bei einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einer Einrichtung zurÜberlagerungderdritten Harmonischen der Netzfrequenz auf eine oder mehrere Phasen der Hauptspannungen besteht. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine sterngeschaltete Drehstromdrossel, die so bemessen ist, daß ihr Eisenkern beim Anschluß an die Drehstromleitung annähernd gesättigt wird, mit dem Sternpunkt an den Nullpunkt eines Kraftleitungsumspanners über eine Kopplung mit der Nulleitung, insbesondere eine Spule oder einen Transformator, angeschlossen ist. 6. Anordnung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß eine sterngeschaltete Drehstromdrossel, die so bemessen ist, daß ihr Eisenkern beim Anschluß der Drossel an die Drehstromleitung nicht gesättigt ist, mit Gleichstromwicklungen zur Sättigung des Eisenkerns versehen ist, die bei der Signalgebung über einen Signalgeber an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden. 7. Anordnung nach Anspruch: 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber im Ruhezustand eine besondere Gleichstromwicklung m einen an die Nulleitung angeschlossenen Signaltransformator einschaltet. 8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle aus einer Gleichrichterbrücke besteht, deren eine Diagonale zwischen; zwei Phasen der Drehstromleitung angeschlossen ist. g. Anordnung nach Anspruch i bei einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einer zwischen zwei Phasen oder eine Phase und die Nullleitung eingeschalteten T'ransformatoränordnung zur Heraufsetzung der Spannung, einer daran angeschlossenen Vorrichtung zum Aufladen eines Kondensators mit der heraufgesetzten Spannung und insbesondere einer Glimmlampe besteht, welche die heraufgesetzte Spannung (um die Brennspannung der Glimmlampe vermindert) in Form eines Kondensatorentladungsstoßes auf das Netz überträgt. io. Anordnung nach Anspruch i bei einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender aus einer an dem Verteilungsnetz anschließbaren Drehstromgleichrichterschaltung besteht, die mit ihrem Nullpunkt an den Nullpunkt eines Umspanners über eine Kopplung mit der Nulleitung kapazitiv angeschlossen; ist. i i. Anordnung nach Anspruch io, dädurch gekennzeichnet, daß die Geichrichterschaltung in jeder Phase einen Gleichrichter mit parallel geschaltetem Kondensator enthält. 12. Anordnung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung einen gittergesteuerten Quecksilberdampfgleichrichter enthält. 13. Anordnung nach Anspruch i bei einem Gleichstromnetz mit zwei oder drei Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Leiter, beispielsweise dem Nulleiter, eine Wechselspannungsquelle eingeschaltet ist. 1q.. Anordnung nach Anspruch a, gekennzeichnet durch eine übertragungsanordnung zur übertragung der Signale zwischen zwei durch Umspanner oder Schalter getrennten Leitungsteilen aus einem an den einen Leitungsteil angeschlossenen, Empfänger mit einer Glimmlampe und einem Relais in Reihe damit und einem an den anderen Leitungsteil angeschlossenen, vom Relais gesteuerten Sender zur Erhöhung der Netzspannungsamplitude.