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Frequenzrelais Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Frequenzrelais,
das insbesondere im Rahmen der Frequenzüberwachung, die zur Überwachung der Leistungsverhältnisse
in einem Netz, einer elektrischen Anlage od. dgl. dient, Anwendung finden soll.
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Das Verfahren der Frequenzüberwachung macht bekanntlich von der Tatsache
Gebrauch, daß eine Änderung der im Netz transportierten Leistung, wie sie im großen
Maße beispielsweise infolge eines Kurzschlusses auftritt, eine Änderung der Frequenz
der Netzspannung zur Folge hat. So sinkt beispielsweise im Falle eines Kurzschlusses
im Netz die Netzfrequenz ab, während bei einer zu großen in das Netz eingespeisten
Leistung die Netzfrequenz ansteigt. Man verwendet daher die Netzfrequenz als Meßgröße
für die Überwachung der Leistungsverhältnisse in einem Netz, und zwar beispielsweise
in der Weise, daß ein Signal oder ein Auslösebefehl gegeben wird, sobald die Frequenz
einen vorbestimmten Wert unter- oder überschreitet. Demgemäß unterscheidet man Frequenzrückgangsrelais
und Frequenzsteigerungsrelais.
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Es sind Frequenzrelais bekanntgeworden, die einen frequenzabhängigen
Schaltungsteil, beispielsweise einen Schwingkreis, enthalten und die den von der
Frequenz der diesem zugeführten Netzspannung abhängigen Phasenwinkel zwischen der
Spannung an dem frequenzabhängigen Schaltungsteil und dem Strom in dem frequenzabhängigen
Schaltungsteil zur Erzeugung eines Auslösekriteriums bzw. einer Signalgabe ausnutzen.
Hierzu enthalten die bekannten Frequenzrelais Anordnungen nach Art von Frequenzdiskriminatorschaltungen,
die den durch die jeweils vorliegende Abweichung der Netzfrequenz von ihrem Sollwert
bestimmten Phasenwinkel in eine entsprechende Amplitude ihrer Ausgangsspannung umsetzen,
die dann Drehspulrelais mit definierter Ansprechspannung zugeführt wird. Sobald
die Diskriminatorschaltung eine Ausgangsspannung erzeugt, deren Amplitude einer
vorbestimmten Frequenzabweichung zugeordnet ist, spricht das Drehspulrelais an bzw.
fällt es im Falle eines Frequenzrückgangsrelais ab und bewirkt dadurch die Befehls-
oder Signalgabe.
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Man hat durch Verwendung eines Frequenzsteigerungs- und eines Frequenzrückgangsrelais
auch bereits eine Frequenzüberwachung geschaffen, die anzeigt, ob die zu überwachende
Frequenz, d. h. im Falle der Leistungsüberwachung die Leistung, innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches liegt oder nicht.
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Die Genauigkeit dieser bekannten Anordnung hängt einerseits von der
Steilheit der Diskriminatorkennlinie, d. h. von der Änderung der Ausgangsspannung
des Diskriminators in Abhängigkeit von der von dem frequenzabhängigen Schaltungsteil
in Abhängigkeit von der Frequenz hervorgerufenen Änderung des Phasenwinkels zwischen
Spannung und Strom, und andererseits von der Genauigkeit und Konstanz des Ansprechwertes
des Drehspulrelais ab. Da die Diskriminatorkennlinie, falls man nicht großen technischen
Aufwand treibt, relativ flach verläuft und da außerdem bekanntlich der Ansprechwert
von Relais zahlreichen Einflüssen unterworfen ist, sind diese bekannten Frequenzrelais
mit einer gewissen Ungenauigkeit behaftet.
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Die Erfindung geht von einem Frequenzrelais der beschriebenen Art
aus, d. h. einem solchen, dessen Eingangsspannung einem frequenzabhängigen Schaltungsteil
zur Erzielung eines von der zu überwachenden Frequenz der Eingangsspannung abhängigen
Phasenwinkels zwischen Spannung und Strom zugeführt ist und das Mittel enthält,
die beim Auftreten einer eine vorbestimmte Abweichung von der Sollfrequenz kennzeichnenden,
zu überwachenden Frequenz eine Befehls- und/oder Signalgabe bewirken. Die bei dem
bekannten Frequenzrelais infolge der Umsetzung der jeweiligen Frequenzänderung in
eine ihr zugeordnete Amplitudenänderung auftretenden Schwierigkeiten und Nachteile
werden dadurch vermieden, daß erfindungsgemäß die Resonanzfrequenz des frequenzabhängigen
Schaltungsteiles gleich der die vorbestimmte Abweichung von der Sollfrequenz kennzeichnenden
Frequenz der Eingangspannung gewählt ist und daß die Mittel den beim Über- oder
Unterschreiten dieser Frequenz auftretenden Vorzeichenwechsel
des
Phasenwinkels zwischen Spannung und Strom ohne Herausziehung der Beträge dieser
Größen als Kriterium für die Befehls- und/ oder Signalgabe auswerten.
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Die Erfindung macht also von der Tatsache Gebrauch, daß, wie F i g.
1 erkennen läßt, beispielsweise bei einem aus der Induktivität L, dem Verlustwiderstand
R und der Kapazität C bestehenden Serienschwingkreis der Phasenwinkel (p von kapazitiven
Werten (pkap ausgehend mit steigender Frequenz bei Erreichen der Resonanzfrequenz
f 1 das Vorzeichen wechselt und induktive Werte Cpind annimmt. In dem in F i g.1
schematisch wiedergegebenen Diagramm, in dem der Verlauf des Phasenwinkels q9 in
Abhängigkeit von der Frequenz f der Spannung an dem Schwingkreis wiedergegeben ist,
bedeutet dies, daß bei Erreichen der Resonaüzfrequenz f 1 ein in seiner Steilheit
von der Güte des Schwingkreises abhängender Vorzeichensprung auftritt.
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Praktisch dasselbe Diagramm erhält man, wenn als frequenzabhängiger
Schaltungsteil statt eines Schwingkreises eine Quarzschaltung Verwendung findet.
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Der bei dem erfindungsgemäßen Frequenzrelais vorgesehene frequenzabhängige
Schaltungsteil soll so abgestimmt sein, daß seine Resonanzfrequenz gleich der Frequenz
der Eingangsspannung bei der vorbestimmten Frequenzabweichung gewählt ist. Ein Blick
auf F i g.1 zeigt, daß bei dieser Abstimmung des frequenzabhängigen Schaltungsteiles
der Vorzeichenwechsel des Phasenwinkels 99 in der Weise als Kriterium für
die Befehls- oder Signalgabe ausgewertet werden kann, daß die hierzu vorgesehenen
Mittel entweder nur bei kapazitiven Phasenwinkeln oder nur bei induktiven Phasenwinkeln
die Befehls- oder Signalgabe bewirken. Im ersten Fall erhält man ein Frequenzrückgangsrelais,
im zweiten Fall ein Frequenzsteigerungsrelais. Verständlicherweise kann bei einem
Frequenzrückgangsrelais auch das Unterschreiten der Frequenz f 1 durch Ausbleiben
des dann nur bei induktivem Phasenwinkel gegebenen Signals gekennzeichnet werden;
das Entsprechende läßt sich für ein Frequenzsteigerungsrelais angeben.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Frequenzrelais
soll im folgenden an Hand des unteren Teiles der F i g. 2 zusammen mit den Diagrammen
in F i g. 3 beschrieben werden. Wie F i g. 2 erkennen läßt, wird die Netzspannung
UN,
deren Frequenz zu überwachen ist, über den Transformator Tr sowohl dem
aus der Drossel D 1 und dem Kondensator C 1 bestehenden, auf die Frequenz
f 1 abgestimmten Serienschwingkreis als auch dem Widerstand R 3 zugeführt. Der obere
Teil der in F i g. 2 wiedergegebenen Schaltung interessiert im Augenblick nicht.
An dem Widerstand R 1 wird eine dem Strom in dem vorgeschalteten Schwingkreis proportionale
und mit ihm in Phase liegende Spannung U 1 abgegriffen und dem Impulsformer
J 1 zugeführt. Der Strom wird aus dem Schwingkreis mittels des Stromwandlers
W 1 ausgekoppelt. Der Impulsformer J 1 dient dazu, die sinusförmige Spannung
U 1 in
eine Rechteckspannung umzuwandeln, die am Ausgang c des Impulsformers
J1 abgegriffen und der Torschaltung T1 als Steuerspannung zugeführt wird.
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Während die Spannung U1 phasengleich mit dem Strom in dem vorgeschalteten
Schwingkreis ist, also eine von der jeweiligen Netzfrequenz abhängige Phase gegenüber
der Netzspannung UN aufweist, ist die an dem Widerstand R 3 abgegriffene
Spannung U3 bei jeder Netzfrequenz in Phase mit der Netzspannung UN. Die
Spannung U3 stellt die Eingangsspannung für den Impulsformer J 3 dar, der eine der
Spannung U3 phasengleiche Rechteckspannung an den Eingang a der Schaltung
D 1, die Schaltungsmittel mit differenzierender Wirkung enthält und daher
im folgenden Differenzierschaltung genannt wird, liefert. Statt einer Differenzierschaltung
könnte auch eine Schaltung zur Impulsverkürzung vorgesehen sein. Am Ausgang
b der Differenzierschaltung D 1
erscheint demgemäß eine Spannung, die
sich aus kurzen Impulsen zusammensetzt, die zeitlich mit den Nulldurchgängen der
vom Impulsformer J 3 abgegebenen Rechteckspannung und damit der Netzspannung
UN zusammenfallen.
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Die Diagramme in F i g. 3 stellen den zeitlichen Verlauf der verschiedenen
Spannungen an den einzelnen Punkten des Prinzipschaltbildes nach F i g. 2 dar. Man
erkennt, daß im Falle des Auftretens einer solchen Netzfrequenz, bei der der Phasenwinkel('
zwischen Spannung und Strom des aus der Drossel Drl und dem Kondensator C1 gebildeten
Serienschwingkreises kapazitiv ist, auch die von dem Impulsformer J1 über seinen
Ausgang c der Torschaltung T1 zugeführte Steuerspannung der durch die Kurve a wiedergegebenen
Spannung am Eingang der Differenzierschaltung D 1 um 90° voreilt (Kurve c 1), während
beim Auftreten einer Netzfrequenz, die einen induktiven Phasenwinkel 99 zur Folge
hat, die Phase der Steuerspannung für die Torschaltung T1 ebenfalls der Spannung
a um 90° nacheilt (Kurve 2 c). Dies hat, wie die Kurven d erkennen lassen, zur Folge,
daß im Falle eines kapazitiven Phasenwinkels nur die positiven Impulse und im Falle
eines induktiven Phasenwinkels nur die negativen Impulse von der Torschaltung T1
durchgelassen werden, wenn diese so ausgelegt ist, daß sie nur während der positiven
Halbwellen der vom Impulsformer J1 abgegebenen Steuerspannung für die in der Differenzierschaltung
D 1 erzeugten Impulse durchlässig ist.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in F i g. 3 alle sich auf kapazitive
Phasenwinkel beziehenden Kurven ausgezogen, die sich auf induktive Phasenwinkel
beziehenden Kurven dagegen gestrichelt wiedergegeben.
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Da die Torschaltung T1 in Abhängigkeit von dem jeweiligen Vorzeichen
des Phasenwinkels für die Impulse nur jeweils einer Polarität durchlässig ist, kann
an ihren Ausgang d eine schalterartige Einrichtung angeschlossen werden, die auf
Impulse einer Polarität anspricht. In dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2 ist in
Abweichung hiervon an den Ausgang d der Torschaltung T1 die Gleichrichteranordnung
G1 angeschaltet, die die von der Torschaltung durchgelassenen Impulse nur dann in
die nachgeschaltete Befehls- oder Signaleinrichtung B 1 gelangen läßt, wenn die
Impulse die der vorbestimmten Frequenzabweichung, bei der ein Befehl erzeugt werden
soll, zugeordnete Polarität besitzen. In diesem Falle gelangen, wie F i g. 3 zeigt,
an den Ausgang e der Gleichrichteranordnung G1 nur positive Impulse, und zwar nur
dann, wenn der Phasenwinkel kapazitiv ist, d. h., wenn die Frequenz unterhalb der
Frequenz f 1 bei der vorbestimmten Frequenzabweichung liegt (Kurve e 1). Im Falle
eines induktiven Phasenwinkels treten am Punkt e, wie die Kurve e2 erkennen läßt,
keine Impulse auf.
Die Befehls- oder Signaleinrichtung B 1 kann
beispielsweise einen monostabilen Multivibrator enthalten, der durch die positiven
Impulse angestoßen wird.
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Die Tatsache, daß bei diesem Frequenzrelais nur das jeweilige Vorzeichen
des Phasenwinkels, nicht aber eine Amplitudenbedingung zur Auslösung herangezogen
wird, macht die Anordnung in vorteilhafter Weise unanfällig gegen Schwankungen der
verschiedenen Spannungen. Das erfindungsgemäße Frequenzrelais läßt sich daher in
einem großen Bereich ohne Änderungen an Netzspannungen unterschiedlicher Amplitude
anlegen. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil im Falle eines Kurzschlusses
im allgemeinen ein größerer Spannungsrückgang auftritt und das Frequenzrelais gerade
dann genau anzeigen soll.
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Das erfindungsgemäße, vorzugsweise mit elekronischen Mitteln aufgebaute
Frequenzrelais kann in einfacher Weise so erweitert werden, daß es zur Überwachung
eines bestimmten Frequenzbereiches Anwendung finden kann. Hierzu ist, wie F i g.
4 zeigt, im Prinzip ein Frequenzrelais geeignet, daß zwei frequenzabhängige Schaltungsteile
enthält, von denen der eine auf die obere Grenzfrequenz f 1 des Frequenzbereiches
und der andere auf die untere Grenzfrequenz f 2 des Frequenzbereiches abgestimmt
ist. Dabei brauchen die beiden Grenzfrequenzen selbstverständlich nicht symmetrisch
zur Sollfrequenz fs der Netzfrequenz zu liegen, wie dies in F i g. 4 angenommen
ist. Man erkennt, daß ein derartiges Frequenzrelais, bei dem außer dem frequenzabhängigen
Schaltungsteil mit der gleich der Frequenz f 1 der Eingangsspannung UN bei
der vorbestimmten Frequenzabweichung gewählten Resonanzfrequenz ein weiterer frequenzabhängiger
Schaltungsteil an der Eingangsspannung UN liegt und bei dem die Resonanzfrequenz
dieses weiteren frequenzabhängigen Schaltungsteiles gleich der anderen Grenzfrequenz
f 2 des zu überwachenden Frequenzbereiches gewählt ist, drei verschiedene Auslösekriterien
bietet. In dem Bereich I unterhalb der Frequenz f 2, die sich beim Auftreten der
weiteren vorbestimmten Frequenzabweichung einstellt, sind die Phasenwinkel zwischen
Strom und Spannung sowohl an dem auf f 1 abgestimmten frequenzabhängigen Schaltungsteil
als auch an dem auf die Frequenz f 2 abgestimmten weiteren frequenzabhängigen Schaltungsteil
kapazitiv, während oberhalb der Frequenz f 1, d. h. im Bereich 11l, beide Phasenwinkel
induktiv sind. Der zu überwachende Frequenzbereich II wird in dem Frequenzrelais
dadurch charakterisiert, daß der frequenzabhängige Schaltungsteil einen kapazitiven
Phasenwinkel und der weitere frequenzabhängige Schaltungsteil einen induktiven Phasenwinkel
aufweist.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform für das nach diesem Prinzip arbeitende
erfindungsgemäße Frequenzrelais enthält demgemäß dem weiteren frequenzabhängigen
Schaltungsteil zugeordnete weitere Mittel zur Befehls- oder Signalgabe, die den
bei Gleichheit von zu überwachender Frequenz und Frequenz f 2 bei der vorbestimmten
Frequenzabweichung auftretenden Vorzeichenwechsel des Phasenwinkels zwischen Spannung
und Strom des weiteren frequenzabhängigen Schaltungsteiles ohne Heranziehung der
Beträge dieser Größen als Kriterium für die Befehls-oder Signalgabe auswerten; weiterhin
ist ein Schalter vorgesehen, dessen Eingänge mit den oben beschriebenen Mitteln
und den weiteren Mitteln zur Befehls-oder Signalgabe verbunden sind und der eine
Befehls-oder Signalgabe bewirkt, wenn der Phasenwinkel zwischen Spannung und Strom
des frequenzabhängigen Schaltungsteiles und der Phasenwinkel zwischen Spannung und
Strom des weiteren frequenzabhängigen Schaltungsteiles entgegengesetzte Vorzeichen
haben. In diesem Falle erfolgt die Befehls-und Signalgabe dann, wenn die zu überwachende
Frequenz innerhalb des durch die Frequenzen f 1 und f 2 begrenzten Frequenzbereiches
liegt. Verständlicherweise kann das im Bereich II gewonnene Kriterium auch dazu
dienen, die Befehls- oder Signalgabe nur dann zuzulassen oder vorzunehmen, wenn
die Netzfrequenz in einem der Bereiche 1 oder III liegt.
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An Hand des in F i g. 2. dargestellten Schaltungsbeispiels soll im
folgenden ein Frequenzrelais zur Überwachung eines Frequenzbereiches beschrieben
werden. Wie geschildert, läuft die Überwachung eines Frequenzbereiches auf die Überwachung
der Grenzfrequenzen f 1 und f 2 dieses Bereiches hinaus. Zur Überwachung der Frequenz
f 1 dient der bereits beschriebene Teil; für die Erzeugung eines Befehls oder Signals
in dem Fall, daß die Netzfrequenz den Wert f 2 annimmt, ist die im oberen Teil der
F i g. 2 wiedergegebene, bisher nicht berücksichtigte Anordnung, die weitgehend
mit der vorher beschriebenen Anordnung im unteren Teil der Figur übereinstimmt,
vorgesehen. Die hinsichtlich ihrer Frequenz zu überwachende Netzspannung
UN wird dem durch die Drossel Dr2 und den Kondensator C2 gebildeten Serienschwingkreis
als weiterem frequenzabhängigem Schaltungsteil zugeführt, dessen Strom mittels des
Stromwandlers W 2 ausgekoppelt und zwecks Erzeugung der stromproportionalen und
mit dem Strom gleichphasigen Spannung U 2 dem Widerstand R 2 zugeführt wird. Die
Spannung U 2 wird in bereits bekannter Weise in dem Impulsformer J2 in eine Rechteckspannung
umgeformt, die der Torschaltung T2 als Steuerspannung zugeführt wird. Die Torschaltung
T2 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenso wie die Torschaltung T 1 so ausgelegt,
daß sie die in der Differenzierschaltung D 2 aus der Rechteckspannung am Ausgang
des Impulsformers J3 erzeugten Impulse nur während der positiven Halbwellen der
steuernden Rechteckspannung durchläßt.
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Abweichend von der Anordnung im unteren Teil der F i g. 2 gelangt
die Rechteckspannung nach Verlassen des Impulsformers J 3 nicht direkt, sondern
über die zwischengeschaltete Phasenumkehrstufe P in die Differenzierschaltung D
2, so daß die von dieser an den Eingang der Torschaltung T2 abgegebenen Impulse
gegenphasig zu den Impulsen am Eingang der Torschaltung T1 liegen. Dies veranschaulichen
die entsprechenden Diagramme der F i g. 3. Am Eingang ä der Differenzierschaltung
D 2 liegt die durch die Kurve a' der F i g. 3 wiedergegebene Rechteckspannung,
die gegenphasig zu der Rechteckspannung a (oberste Kurve in F i g. 3) ist, so daß
auch die Impulse b' am Ausgang der Differenzierschaltung D 2 gegenphasig
zu den in der Kurve b der F i g. 3 dargestellten Impulsen am Ausgang der
Differenzierschaltung D 1 sind.
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Die von der Differenzierschaltung D 2 abgegebenen Impulse werden von
der Torschaltung T2 in der Weise durchgelassen, daß bei einem kapazitiven
Phasenwinkel
zwischen Spannung und Strom an dem durch die Drossel D 2 und den Kondensator C 2
gebildeten Serienschwingkreis (Kurve c'1 in F i g. 3) nur die negativen Impulse
an den Ausgang d' der Torschaltung T2 gelangen (Kurve d'1), während bei einem induktiven
Phasenwinkel, d. h. wenn die Netzfrequenz oberhalb der unteren Grenzfrequenz f 2
des zu überwachenden Frequenzbereiches liegt, gemäß Kurve d'2 nur die positiven
Impulse von der Torschaltung T2 durchgelassen werden.
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Die Gleichrichteranordnung G2, die in derselben Richtung wie die Gleichrichteranordnung
G1 gepolt ist, läßt nur diejenigen Impulse zum Punkt e' gelangen, die positive Polarität
haben, d. h., an den in diesem Ausführungsbeispiel als bistabile Kippstufe ausgebildeten
Schalter K gelangen von beiden Torschaltungen her nur Impulse mit positiver Polarität,
die aber infolge der durch die Phasenumkehrstufe P vorgenommenen Phasenverschiebung
zeitlich um 180° versetzt sind. Dadurch wird die Kippstufe K abwechselnd von ihren
beiden Eingängen her mit Impulsen gleicher Polarität angestoßen, so daß, falls die
vorgesehene Auslösebedingung erfüllt ist, d. h. die Frequenz innerhalb des zu überwachenden
Bereiches 1I liegt, am Ausgang g der Kippstufe K eine Rechteckspannung auftritt,
deren Frequenz gleich der jeweiligen Netzfrequenz ist. Diese Rechteckspannung kann
in einer zusätzlichen, in F i g. 2 mit Gl bezeichneten Gleichrichteranordnung gleichgerichtet
und der eigentlichen Auslösestufe A; beispielsweise einem Relais oder einer astabilen
Kippstufe, zwecks Befehls-und/oder Signalgabe zugeführt werden.
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Außer dieser gemeinsamen, dem Frequenzbereich II zugeordneten Auslösestufe
können aber in bereits beschriebener Weise auch getrennte Befehls- oder Signaleinrichtungen
B 1 und B 2 entweder unmittelbar oder über die Gleichrichteranordnungen
G 1 und G 2 an die Torschaltung T 1 und T 2 angeschlossen sein, so
daß jederzeit festgestellt werden kann, in welchem der drei Bereiche I, 1I, III
die Netzfrequenz gerade liegt. Die Einrichtungen B 1 und B 2 können, zweckmäßigerweise
unter Zwischenschaltung von Tiefpässen mit im Hinblick auf die Kippfrequenz der
Kippstufe K gewählter Grenzfrequenz, auch an die Kippstufe angeschaltet sein.
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Wie die Kurven in F i g. 3 erkennen lassen, erscheint bei dem beschriebenen
Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Frequenzrelais am Ausgang g der bistabilen
Kippstufe K nur dann ein Signal in Form einer Rechteckspannung, wenn die zu überwachende
Netzfrequenz innerhalb des durch die Frequenzen f 1 und f 2 gebildeten Frequenzbereiches
II liegt. Bei Frequenzen außerhalb des Bereiches II, also im Bereich I oder im Bereich
III, kann mittels der Impulse e 1 und e'2 über die Befehlseinrichtungen
B 1 und B 2 eine zusätzliche Information darüber gewonnen werden, in welchem
dieser beiden Bereiche die Frequenz gerade liegt.
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In F i g. 5 ist ein Schaltungsbeispiel für das in F i g. 2 im Blockschaltbild
wiedergegebene Frequenzrelais dargestellt. Dabei sind für identische Teile dieselben
Bezugszeichen verwendet worden. Man erkennt, daß das Frequenzrelais nach F i g.
5 keine zusätzliche Spannungsversorgung benötigt, da die erforderlichen Gleichspannungen
über die Gleichrichteranordnungen GR 1, GR 2 und GR 3 direkt im Frequenzrelais aus
der Netzspannung UN gewonnen werden. Der Transformator Tr besitzt entsprechend
den auftretendenden Netzspannungen verschiedene Anzapfungen. Auch die Drosseln Drl
und Dr2 haben Anzapfungen, durch die verschiedene Resonanzfrequenzen f 1 und f 2
eingestellt werden können. Statt dessen oder gleichzeitig können auch die Kondensatoren
C 1 und C 2 veränderbar ausgeführt sein. Vor die Widerstände R 1 und R 2 sind in
diesem Ausführungsbeispiel aus Dioden gebildete Spannungsbegrenzer S1 und S2 geschaltet.
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Die Impulsformer J 1, J 2 und J 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel
mit Transistoren bestückte Schmitt-Trigger, deren Aufbau und Wirkungsweise bekannt
sind, so daß an dieser Stelle darauf nicht eingegangen zu werden braucht.
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Auch die Phasenumkehrstufe P ist mit einem Transistor bestückt. Die
zur Differentiation der im Impulsformer J3 gewonnenen Rechteckspannung dienenden
Differenzierschaltungen sind aus der Kapazität CD 1 und dem Widerstand RD
1 bzw. der Kapazität CD 2 und dem Widerstand RD 2 aufgebaut. Die so gewonnenen Impulse
werden den aus Transistoren aufgebauten Torschaltungen T1 und T2 zugeführt und gelangen
über die in diesem Ausführungsbeispiel nur die negativen Impulse durchlassenden
Gleichrichter G 1 und G 2 an die beiden Eingänge der bistabilen Kippstufe K. Diese
erzeugt gemäß den Kurven in F i g. 3 bei einer Netzfrequenz innerhalb des Frequenzbereiches
1I eine Rechteckspatinung, die mittels des Isoliertransformators JT symmettiert
und nach Gleichrichtung in der Gleichrichteranordnung GI der Auslösestufe A zugeführt
wird. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die Auslösestufe als schaltendes Organ
das Relais R mit Kontakten t; gegebenenfalls könnte auch ein mit Röhren oder Transistoren
bestückter Schalter Verwendung finden.
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Man erkennt, daß dem Relais R Zeitkonstantenglieder mit Kondensatoren
C vorgeschaltet sind, die dafür sorgen sollen, daß beim plötzlichen Einschalten
bzw. Abschalten des Frequenzrelais keine fälschliche Befehls- oder Signalgabe erfolgt.
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Die Erfindung ist nicht auf das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. So können beispielsweise statt der Serienschwingkreise auch Parallelschwingkreise
oder Quarzschaltungen als frequenzabhängige Schaltungsteile Verwendung finden. Statt
eines bistabilen Multivibrators als gemeinsamer Schalter kann eine gemeinsame Relaisschaltung
vorgesehen sein. Gegebenenfalls erübrigen sich die Impulsformer. Die Spannung U
3 braucht nicht unbedingt gleichphasig mit der Netzspannung UN zu sein, wenn
geeignete Phasenverschiebungen auch bei den Spannungen UI und U2 vorgenommen werden.
Wichtig ist aber, daß die Spannung U3 bezüglich der Netzspannung UN eine
definierte Phasenlage hat. Weiterhin können die Torschaltungen so ausgelegt sein,
daß sie nur während der negativen oder nur entgegengesetzten Halbwellen ihrer Steuerspannungen
durchlässig sind, wobei gegebenenfalls die Gleichrichteranordnung G 1 und/oder G
2 umgepolt und die durch die Phasenumkehrstufe P erzielte Phasenverschiebung geändert
werden muß. Auch können die von beiden Torschaltungen durchgelassenen Impulse bei
geeigneter Wahl der Polarität auf denselben Eingang der Kippstufe K gegeben werden.
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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Frequenzrelais, dessen
Anwendung nicht auf die Frequenz- oder Leistungsüberwachung in. Netzen beschränkt
ist, liegt außer in seiner großen Genauigkeit
darin, daß, ausgehend
von dem eingangs beschriebenen Aufbau für die Überwachung nur einer vorbestimmten
Frequenzabweichung, in einfacher Weise nach dem Baukastenprinzip eine Erweiterung
zur Überwachung eines durch zwei Frequenzen begrenzten vorbestimmten Frequenzbereiches
möglich ist. Insbesondere bei Verwendung von mit Anzapfungen versehenen Drosseln
für die Schwingkreise können dabei identische Schaltungsgruppen Verwendung finden.