DE1241530B - Rundsteuersender - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H02j

H04b;H04j;H04q
Deutschem.: 21d2-44

Nummer: 1241530

Aktenzeichen: L 44623 VIII b/21 d2

Anmeldetag: 13. April 1963

Auslegetag: 1. Juni 1967

Es sind in der Rundsteuertechnik zahlreiche Verfahren und Einrichtungen bekannt, um eine tonfrequente Steuerfrequenz zu erzeugen und diese den Starkstromnetzen zu überlagern.

Die Steuerfrequenzen werden bei den bekannten Anordnungen im allgemeinen mit Hilfe eines Generators erzeugt, der ein geschlossenes Bauelement darstellt. Solche Generatoren sind z. B. motorangetriebene Frequenzumformergruppen, Funkengeneratoren oder elektronische Sender. Die Ausgänge ίο solcher Generatoren speisen in der Regel die Starkstromnetze über ein Kopplungsglied, welches ein lineares Netzwerk beliebiger Art sein kann.

Bei allen diesen bekannten Einrichtungen können Generator und Kopplungsglied funktionell eindeutig aufgetrennt werden.

Es sind auch Rundsteuersender bekannt, bei denen diese Auftrennung jedoch nicht möglich ist, da bei ihnen die Mittel für die Erzeugung und für die Übertragung der Steuerfrequenz zu einer funktioneilen Einheit verschmolzen sind. Derartige Einrichtungen sind z. B. Transformatoren, bei denen durch Arbeiten im nicht linearen Teil der Magnetisierungskurve höhere Harmonische der Grundwelle erzeugt und als Steuerfrequenzen benutzt werden. Rundsteuersender letzterer Art haben den Vorteil, daß sie einen verhältnismäßig geringen Aufwand erfordern. Diese Rundsteuersender haben aber auch Nachteile, da sie z. B. verhältnismäßig viel Blindleistung aus dem Netz aufnehmen und unerwünschte Parasitspektren erzeugen können.

Es ist weiterhin bekannt, als Rundsteuersender zur Erzeugung einer Tonfrequenz und zu deren Überlagerung auf das Wechselstrom-Energieverteilungsnetz einen linearen passiven Vierpol in Form eines Schwingkreises zu benutzen, der mit einem periodisch im Takt der Grundwelle des Netzes betätigten Schaltorgan zusammenarbeitet. Bei dem bekannten Rundsteuersender liegt die Induktivität des Schwingkreises in Reihe mit einer Netzleitung und kann z. B. durch die Streuinduktivitäi eines Netztransformators gebildet werden. Die Kapazität des Schwingkreises liegt in Reihe mit dem Schaltorgan zwischen zwei Netzleitungen bzw. zwischen einer Netzleitung und dem Spannungsmittelpunkt. Induktivität und Kapazität des Schwingkreises liegen somit bei geschlossenem Schaltorgan in Reihe an der Netzspannung, d. h., der Schwingkreis ist ein Reihenschwingkreis. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß der Schwingkreis in den Pausen, in denen er nicht geschlossen ist, keine Energie an das Netz abgeben kann, so daß damit nur ganz kurze Tonfrequenzimpulse erzeugt werden Rundsteuersender

Anmelder:

Landis & Gyr A. G., Zug (Schweiz)

Vertreter:

Dr.-Ing. A. Schulze, Patentanwalt,

Berlin 31, Jenaer Str. 14

Als Erfinder benannt:
Rudolf Faessler, Zug (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 25. März 1963 (3755)

können. Außerdem gehen in die Abstimmung des Schwingkreises die Netz-Induktivitäten und -Kapazitäten mit ein, die sich mit dem jeweiligen Schaltzustand des Netzes ändern.

Die Erfindung benutzt zur Erzeugung einer Tonfrequenzspannung und zu deren Überlagerung auf das Wechselstrom-Energieverteilungsnetz ebenfalls ein als linearer passiver Vierpol ausgebildetes Kopplungsglied, dessen Frequenzcharakteristik mindestens einen Pol aufweist und das mit einem periodisch im Takt der Grundwelle des Netzes geschalteten Schaltorgan zusammenarbeitet. Bei der Anordnung nach der Erfindung werden die zuvor geschilderten Nachteile jedoch dadurch behoben, daß das Kopplungsglied ein auf eine Harmonische der Netzfrequenz abgestimmter Parallelschwingkreis ist, der durch das Schaltorgan periodisch an eine Wechselspannung mit Netzfrequenz angeschaltet wird, so daß er zu einer quasistationären Schwingung entsprechend seiner Resonanzfrequenz angefacht wird, die eine feste Phasenlage zu der Netzwechselspannung hat.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Rundsteuersender in emphasiger Ausführung,

Fig. 2 einen Rundsteuersender mit einem Gleichrichterventil,

F i g. 3 ein Diagramm zu F i g. 1, 4 oder 6,

709 588/153

Claims (4)

F i g. 4 einen Rundsteuersender mit zwei antiparallel geschalteten Gleichrichterventilen, F i g. 5 ein Diagramm zu F i g. 1, 4 oder 6 und F i g. 6 einen Rundsteuersender mit einem Parallelankopplungsglied. Die F i g. 1 zeigt die einfachste einphasige schematische Darstellung eines solchen Rundsteuersenders. Das Kopplungsglied besteht aus einer Kapazität C und einer dazu parallelgeschalteten Induktivität L, wobei letztere als Transformator ausgebildet ist, dessen Sekundärseite in Reihe mit dem Starkstromnetz liegt. Die Grundwelle wird dem Starkstromnetz entnommen und an Klemmen P, O gelegt. Der aus der Kapazität C und der Induktivität L gebildete Parallelschwingkeis wird für die gewünschte Steuerfrequenz dimensioniert. Diese kann z. B. die 3. oder 4. Harmonische der Grundwelle sein. Durch periodisches Schließen eines Schalters S wird im Ankopplungskreis eine entsprechende Schwingung angefacht. In der Praxis wird die periodische Zuschaltung der Grundwelle zweckmäßigerweise mit Hilfe eines steuerbaren Gleichrichterventils V, wie in der F i g. 2 dargestellt, bewerkstelligt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, das steuerbare Gleichrichterventil so zu steuern, daß die periodische Zuschaltung der Grundwelle in einer bestimmten Phasenlage der letzteren erfolgt, so, daß das Ventil vor der nächstfolgenden Steuerung sich selbsttätig sperrt, wobei die Zuschaltung der Grundwelle mindestens einmal während einer Periode der Grundwelle und innerhalb der Zeitspanne einer Viertelperiode der Grundwelle vor einem Nulldurchgang erfolgt. Für die Erzeugung einer Steuerschwingung von vierfacher Frequenz der Grundwelle beträgt der Stromflußwinkel α etwa 45°. Man verwendet dabei zweckmäßig, wie in der F i g. 4 dargestellt, eine Antiparallelschaltung von zwei steuerbaren Gleichrichterventilen V1 und V2. Die Funktion dieser Einrichtung ist sinngemäß die gleiche wie diejenige des Rundsteuersenders gemäß F i g. 2 und geht aus der F i g. 5 hervor. Wie in F i g. 4 gezeigt, wird bei der Antiparallelschaltung der Kopplungstransformator des Ankopplungsgliedes über eine Induktivität Ln in der Mitte der Primärwicklung angezapft. Für die Erzeugung einer Steuerschwingung der dreifachen Frequenz der Grundwelle beträgt der Stromflußwinkel « etwa 60°, wie F i g. 3 für die Schaltungen nach F i g. 1,4 oder 6 zeigt. Selbstverständlich braucht der Parallelschwingkreis nicht, wie in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellt, in Reihenankopplung angekoppelt zu sein. Das gleiche gilt sinngemäß auch für Kopplungsglieder beliebiger Art, wie sie in der Rundsteuertechnik bekannt sind, so z.B. für Parallelankopplungsglieder. Ein solches Beispiel zeigt Fig. 6 mit einem Parallelankopplungsglied, das als induktiv gekoppelter Doppelschwingkreis L1, C1; L2, C2 aufgebaut ist. Die Gleichrichterventile werden in bekannter Weise mittels Phasenglieder durch die Grundwelle in gewünschter Weise gesteuert. ffo Als Gleichrichterventile eignen sich besonders steuerbare Gasentladungsrohre oder steuerbare Halbleiter-Gleichrichterelemente. Der beschriebene Rundsteuersender hat den Vorteil, daß er im Vergleich zu den bekannten Sendeeinrichtungen nur einen kleinen Aufwand erfordert. Da die erzeugte tonfrequente Steuerschwingung in einer festen Relation zur Netzgrundwelle steht, können ohne weiteres mehrere derartige Rundsteuersender in einem galvanisch vermaschten Starkstromnetz zum Einsatz gebracht werden. Da in den verschiedenen Teilen eines vermaschten Starkstromnetzes die gleiche Grundwelle vorhanden ist, weist auch die tonfrequente Signalüberlagerung synchrone Frequenz und koinzidente Phase auf. Der beschriebene Rundsteuersender kann auch mehrphasig, vorzugsweise dreiphasig, ausgeführt sein. Patentansprüche:

1. Rundsteuersender zur Erzeugung einer Tonfrequenzspannung und zu deren Überlagerung auf ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz mittels eines als linearer passiver Vierpol ausgebildeten Kopplungsgliedes, dessen Frequenzcharakteristik mindestens einen Pol aufweist und das mit einem periodisch im Takt der Grundwelle des Netzes geschalteten Schaltorgan zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopplungsglied ein auf eine Harmonische der Netzfrequenz abgestimmter Parallelschwingkreis (L, C) ist, der durch das Schaltorgan (S) periodisch an eine Wechselspannung mit Netzfrequenz angeschaltet wird, so daß er zu einer quasistationären Schwingung entsprechend seiner Resonanzfrequenz angefacht wird, die eine feste Phasenlage zu der Netzwechselspannung hat.

2. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Zuschaltung der Netzfrequenz-Wechselspannung mindestens einmal während einer Periode dieser Wechselspannung und innerhalb der Zeitspanne einer Viertelperiode dieser Wechselspannung vor einem Nulldurchgang erfolgt.

3. Rundsteuersender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (S) ein steuerbares Gasentladungsrohr oder ein steuerbares Halbleiterelement (V) ist.

4. Rundsteuersender nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (S) aus zwei steuerbaren Gleichrichtern (V₁, K₂) in Antiparallelschaltung besteht, die je auf eine Halbwicklung eines im Mittelpunkt angezapften Transformators (L) arbeiten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 686 021;
schweizerische Patentschriften Nr. 161159,
419;
»Feinwerktechnik«, 1958, H. 12, S. 428 bis 431

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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