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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.