DE1488190A1 - Rundsteuersender - Google Patents

Description

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LANDIS & GYR AG, ZUG (Schweiz)

Rundsteueraender

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rundsteuersender zur Ueberlagerung einer tonfrequenten Signalspannung auf ein Wechsele tr om-Energi evert eilungsnet ζ .

Ein Rundsteuersender besteht im v/esentlichen aus einen Tonfrequenzgenerator und einem Ankopplungsglied, z.B. einem Transformator, über den die Tonfrequenzenergie in das zu überlagernde Energieverteilungsnetz eingespeist wird, sowie aus einem Steuerteil für die Durchschaltung der abzugebenden Tonfrequenzimpulse, der sogenannten Rundsteuerbefehle. Das Befehlsprogramm

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wird dem Steuerteil des Rundsteuersenders von einem Kommandogerät eingegeben.

Je nach Art einer Rundsteueranlage ist der Tonfrequenzgenerator ein rotierender Maschinensatz oder ein elektronischer, sogenannter statischer Generator.

Gegenüber rotierenden Generatoren sind statische Tonfrequenzerzeuger einer geringeren Abnutzung unterworfen und erfordern daher weniger Wartung. Mit statischen Generatoren ausgerüstete
Rundsteuersender besitzen zudem den Vorteil einer sehr raschen Sendebereitschaft.

Als statische Tonfrequenzerzeuger eignen sich sogenannte Mutatoren, die in verschiedenen Ausführungsarten bekannt sind. Neuerdings ermöglicht die Verwendung von steuerbaren Siliziumgleichrichtern eine Vereinfachung und Verbesserung solcher Mutatoren.

Steuerbare Siliziumgleichrichter grosser Leistung sind relativ teuer und können bei Ueberlastung zerstört werden. Solche Ueberlastungen treten in Mutatorschaltungen unter anderem infolge von nicht einwandfreier Punktion der an sich sehr kritischen Kommutierung oder von ungewollten, meist von Schaltüberspannungen in den Steuerteil eingestreuten Spannungsspitzen hervorgerufenen
Frühzündungen auf. Bei bekannten statischen Rundsteuersendern
sind daher umfangreiche Massnahmen zur Erzielung eines, störungsfreien Betriebes getroffen. Bei schwacher Belastung eines Muta-

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tors steigt die Spannung über den Stromtoren stark an, was zu deren Zerstörung führen kann. Um dies zu verhüten, wird dem Ausgang des Mutators meistens eine Vorbelastung zugeschaltet, was andererseits eine Verschlechterung des Wirkungsgrades zur Folge hat. Auf einen Rundsteuersender, der ja bekanntlich an ein öffentliches Energieversorgungsnetz angekoppelt ist, wirken zahlreiche aus dem Netz einlaufende Störgrössen ein. Im Hinblick auf die von einem Rundsteuersender verlangte Betriebssicherheit besitzen statische Sender daher einen sehr komplizierten Aufbau. Mit der Anzahl der in einer solchen Einrichtung erforderlichen Schaltungselemente steigt jedoch wiederum die Störungsanfälligkeit.

Aus der vorstehend geschilderten technischen Situation erwächst die Aufgabe, einen statischen Rundsteuersender von grosser Leistung aus möglichst wenigen, bewährten Schaltungselementen aufzubauen und diese so zu gruppieren, dass eine optimale Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Als Lösung dieser Aufgabe wird ein statischer Rundsteuersender zur Ueberlagerung von Tonfrequenzsignalen auf ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz, mit über eine Zündschaltung steuerbaren, einem Ausgangstransformator der Leistungsstufe zugeordneten Stromtoren sowie mit Sicherheitseinrichtungen für deren Schutz vorgeschlagen, der die folgenden in ihrerKonbination fü. die vorliegende Erfindung kennzeichnenden Merkmale a) bis d) aufweist:

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a) die steuerbaren Stromtore der Leistungsstufe sind in Antiparallelschaltung in einem unmittelbar mit Wechselspannung gespeisten Stromkreis angeordnet,

Id) mindestens eine Wicklung des Ausgangstransformators ist Bestandteil eines einen Leistungskondensator enthaltenden Schwingkreises, dessen Resonanzfrequenz mit der Rundsteuer-Tonfrequenz identisch ist,

c) die Sicherheitseinrichtungen sind dem Stromkreis der Leistungsstufe und den Zündelektroden der Stromtore unmittelbar zugeordnet,

d) der Zündschaltung, welche die gleiche Arbeitsfrequenz aufweist wie das Energieverteilungsnetz, ist ein als Schaltorgan für diese ausgebildeter Signalumsetzer zugeordnet.

Einzelheiten des hier definierten Rundsteuersenders gehen aus den im folgenden an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor.

Es zeigen: Pig. 1 ein Schaltbild,
Pig. 2 ein Diagramm und Pig. 3 und 4 Varianten von Schaltungsteilen.

Im Schaltbild der Pig. 1 , das einen statischen Rundsteuersender zeigt,-ist ein mit Tonfrequenzsignalen zu überlagerndes Energieverteilungsnetz 1, im weiteren kurz Netz genannt, ledig-

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lieh symbolisch angedeutet. Zur Ankopplung des Rundsteuersenders an das Netz 1 dient ein Ankopplungsglied, das im vorliegenden Beispiel als Ausgangstransformator 2 mit einer Primärwicklung 3» einer Sekundärwicklung 4 und einem Eisenkern 5 ausgebildet ist. Die Ankopplung kann als Reihen- oder Parallelankopplung ausgeführt sein; entsprechende Schaltungsarten sind in der Rundsteuertechnik bekannt.

In der Regel ist das Netz 1 ein Drehstromsystem, das auf der Niederspannungsseite Phasenleiter R, S, T und einen Nulleiter 0 aufweist, deren Zugehörigkeit zum Netz 1 durch eine gestrichelte Linie 6 angedeutet ist. Die alphabetische Reihenfolge der Phasenbezeichnungen R, S und T gibt bekanntlich die Phasenfolge der verketteten Spannungen an.

Die Primärwicklung 3 des Ausgangstransformators 2 besitzt zwei Wicklungsenden 7 und 8, zwei Anzapfungen 9 und 10 sowie eine Mittelanzapfung 11, die über eine Nullschiene 12 unmittelbar mit dem Nulleiter 0 in Verbindung steht. An die Wicklungsenden 7 und 8 ist ein Leistungskondensator 13 angeschlossen, während von den Anzapfungen 9 und 10 Stromschienen 14 und 15 über steuerbare Stromtore 16 und 17 sowie über flinke Schmelzsicherungen 18 und 19 zu einem Verbindungspunkt 20 und von diesem als gemeinsame Stromschiene 21 über eine Drosselspule 22 zum Phasenleiter R geführt sind. Die durch die Stromschienen 14, 15 und 21 sowie die Nullschiene 12 verbundenen Schaltungselemente stellen die in der Figur durch grössere Strichbreite hervorgehobene

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Leistungsstufe des Rundsteuersenders dar.

Eine Zündschaltung für die vorzugsweise als Halbleiterbauelemente, z.B. als Siliziumgleiclirichter, ausgebildeten steuerbaren Stromtore 16 und 17 weist einen Triggertransformator 23 auf, dessen Primärwicklung 24 einerseits in einem Schaltungspunkt 25 an die Nullschiene 12 und andererseits über einen regelbaren Phasenschieber 26 und eine Zuleitung 27 an den Phasenleiter S angeschlossen ist. Der Phasenschieber 26 besteht im einfachsten Fall aus einem Kondensator 28 und einem veränderbaren Widerstand 29·

Ein durch eine Steuerelektrode 30 und eine Hauptelektrode (Kathode) 31 des steuerbaren Stromtores 16 gebildeter Zündkreis ist, allenfalls über einen Widerstand 32, an eine Zündwicklung 33 des Triggertransformators 23 angeschlossen. Parallel zum Zündkreis 30, 31 liegen ein Schutzkondensator 34 und eine Begrenzerdiode 35. Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 36 und eines Kondensators 37 ist dem Leistungsstrompfad des steuerbaren Stromtores 16 parallel geschaltet.

In schaltungstechnisch gleicher Art wie dem Stromtor 16 sind dem Stromtor 17 und dessen Steuerelektrode 38 ein Widerstand 39» eine Zündwicklung 40, ein Schutzkondensator 41 und eine Begrenzerdiode 42 sowie eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 43 und einem Kondensator 44 zugeordnet. Als Ueberspannungsableiter befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt 20

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und dem Schaltungspunkt 25 ein Selenventil 45, das z.B. aus zwei gegeneinander geschalteten Zenerdioden besteht.

Der bisher beschriebenen Schaltung ist ein Signalumsetzer 46 zugeordnet, dessen Signaleingang durch ein polarisiertes Eingangsrelais 47 mit einem Signalkontakt 48 gebildet wird. Der Signalkontakt 48 liegt in einem vom Phasenleiter R zum Schaltungspunkt 25 führenden Leitungszug 49 elektrisch in Reihe mit einem ersten Umschaltkontakt 50 eines als Nockenschalter ausgebildeten Zeitgebers 51 und dessen Antriebsorgan 52, dem ein Schaltschütz 53 parallel geschaltet ist. Der Zeitgeber 51 besitzt einen zweiten Umschaltkontakt 54, der über einen Widerstand 55 über den Leitungszug 49 unmittelbar mit dem Phasenleiter R in Verbindung steht, während von der elektrischen Verbindung des Signalkontaktes 48 zum ersten Umschaltkontakt 50 ein zu dem unmittelbar mit der Nullschiene 12 in Verbindung stehenden Teil des Leitungszuges 49 führender Strompfad 56 abgezweigt ist, der die Reihenschaltung eines HiIfskontaktes 57 des Schaltschützes 53 und der Erregerwicklung eines Tastrelais 58 enthält.

Das Schaltschütz 53 besitzt zwei in den Stromschienen 14 und der Leißtungsstufe angeordnete Trennkontakte 59 und 60, sowie einen Schaltkontakt 61 in der Zuleitung 27 vom Phasenleiter S zum Phasenschieber 26 der Zündschaltung.

Dem Tastrelais 58 sind zwei Ruhekontakte 62 und 63 zugeordnet,

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deren erster der Zündwicklung 33 und deren zweiter der Zündwicklung 40 des Triggertransformators 23 parallel geschaltet ist.

Auf in der Nullschiene 12 und in den Stromschienen 14 und 15 angedeutete Klemmen 64, 65 und 66 wird bei der Besprechung der Fig. 3 Bezug genommen.

In der Pig. 1 sind alle Kontakte in ihrer Ruhelage gezeichnet. Zur Inbetriebsetzung des Rundsteuersenders wird das Eingangsrelais 47 durch einen -Startimpuls erregt. Dabei schliesst sich der Signalkontakt 48 und legt die Spannung der Phase R an das Antriebsorgan 52, das z.B. ein Synchronmotor ist, und an das Schaltschütz 53. Beim Anlauf des Antriebsorganes 52 wird der erste Umschaltkontakt 50 des Zeitgebers 51 geöffnet und der zweite Umschaltkontakt 54 für eine vom Zeitgeber 51 bestimmte Zeitdauer geschlossen, so dass das Antriebsorgan 52 und das Schaltschütz 53 über den Widerstand 55 erregt bleiben, wenn der Startimpuls abgeklungen und der Signalkontakt 48 wieder geöffnet ist.

Beim Erregen des Schaltschützes 53 haben sich die diesem zugehörigen Trennkontakte 59 und 60 sowie der Schaltkontakt 61 und der Hilfskontakt 57 geschlossen. Damit liegt Wechselspannung am Triggertransformator 23 und an den Hauptelektroden der Stromtore 16 und 17. Die Dauer des erwähnten Startimpulses ist um die Anzugsverzögerungszeit des Schaltschützes 53 länger als die

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Zeitdauer eines vom Rundsteuersender abgegebenen Tonfrequenzimpulses, der den Start der im Netz 1 vorhandenen, bekannten Rundsteuerempfänger veranlasst. Mithin wird während der Dauer des Startimpu3ses auch das Tastrelais 58 erregt, welches dabei seine Ruhekontakte 62 und 63 öffnet und dadurch die Spannung der Zündwicklungen 33 und 40 an den Elektroden des Zündkreises der Stromtore 16 und 17 freigibt.

Me Zündschaltung bewirkt nun, ähnlich wie bei bekannten Motorsteuerungen, eine sogenannte Zündwinkelsteuerung der Stromtore 16 und 17, so dass diese, wenn sie von einer Halbwelle der Netzwechselspannung in Durchlassrichtung vorgepolt sind, einen nach Betrag und Dauer vom Zündwinkel abhängigen Ladestromstoss auf den Leistungskondensator 13 gelangen lassen. Jedes der Stromtore 16 bzw. 17 löscht bei jedem auf den Zündzeitpunkt folgenden Nulldurchgang der Netzwechselspannung selbsttätig.

Aus dem Schaltbild der Fig. 1 ist ersichtlich, dass bei allen positiven Halbwellen der Netzwechselspannung das eine, und bei allen negativen Halbwellen das andere Stromtor während einer durch den Zündwinkel vorgegebenen Zeitdauer leitend ist, und dass infolge der gewählten Gegentaktschaltung jeder der dabei entstehenden Ladestromstösse den Leistungskondensator 13 mit der gleichen Polarität auflädt.

Die Induktivität des Ausgangstransformators 2 bildet zusammen mit der Kapazität des Leistungskondensators 13 ein schwingungs-

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fähiges System, dessen Eigenschwingungszahl zur Frequenz der Netzwechsolspannung harmonisch ist. Beispielsweise beträgt die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 3>13 das Vierfache der Netzfrequenz; ist die Fetzfrequenz dabei 50 Hz, so entsteht über der Sekundärwicklung 4 des Ausgangstransformators 2 eine Tonfrequenzspannung mit einer Frequenz von 200 Hz. Diese dient zur Uebertragung der Rundsteuersignale und erfährt dabei eine Dämpfung durch die angeschlossene Netzlast. Bei hoher Güte des Schwingkreises 3,13 ist die Leerlaufdämpfung gering; auch gelingt es durch geeignete Auslegung des Ausgangstransformators 2, eine Verstimmung des Schwingkreises 3»13 fast vollständig zu vermeiden, wenn das Netz 1 kapazitiv oder induktiv zurückwirkt.

Das Diagramm der Fig. 2 veranschaulicht die hier beschriebenen Zusammenhänge. In der Fig. 2 bedeutet f eine Grundwelle der Netzwechselspannung mit der Frequenz f , während ein Wellenzug f die Rundsteuer-Signalspannung mit der Tonfrequenz f dar-

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stellt. Auf der Zeitachse Z des Diagrammes ist der schon erwähnte Zündwinkel mit w bezeichnet? entsprechend deuten schraffierte Flächen 67 bzw. 68 in der Grundwelle f den leitenden Zustand der Stromtore 16 bzw. 17 an.

Man sieht aus der Fig. 2, dass bei f = 4 f der Schwingkreis 3,13 in der ersten Halbwelle jeder zweiten Periode der Tonfrequenzspannung f_s neu angestossen wird und die an sich geringfügige Dämpfung nur in wenigen auf einen Anstoss folgenden Halbwellen der Tonfrequenzspannung wirksam werden kann. Auch

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lässt sich aus der Fig. 2 ablesen, dass der Zündwinkel w im vorliegenden Beispiel 135 "beträgt. Bei einer Phasenverschiebung von 120 zwischen den Spannungen in den Phasenleitern R und S (Fig. 1) sind demnach vom Phasenschieber 26 noch 15° Nacheilung zu erzeugen. Analoge Ueberlegungen gelten für Rundsteuer-Signalspannungen, deren Frequenz f ein anderes Vielfaches der Netzfrequenz f beträgt.

Mit der Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 lassen sich vorzugsweise solche Tonfrequenzspannungen erzeugen, deren Frequenzen f_s ein geradzahliges Vielfaches der Netzfrequenz f_n betragen und die wegen des bekannten Oberwellenspektrums eines Energieverteilungsnetzes besonders gut als Rundsteuer-Signalspannungen geeignet sind. Zur Erzeugung von ungeradzaliligen Vielfachen der Netzfrequenz f_n dient andererseits mit Vorteil die Schaltungsvariante nach der Fig. 3·

In der Fig. 3> in der für gleiche Teile wie in der Fig. 1 gleiche Bezugszahlen verwendet sind, bedeutet wiederum 2 den Ausgangstransformator mit seiner Primärwicklung 3, der Sekundärwicklung 4 und dem Eisenkern 5. Ebenfalls ist der Leistungskondensator 13 zu erkennen, der hier in Reihe mit einer Spule 69 an den Wicklungsenden 7 und 8 liegt und mit dieser einen über ,die Primärwicklung 3 geschlossenen Reihenschwingkreis bildet. Bei Wegfall der Spule 69 und entsprechender Auslegung kann der Leistungskondensator 13 natürlich auch mig der Primärwicklung einen Parallelschwingkreis bilden. Die Wicklungsenden 7, 8 der

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Primärwicklung 3 sind auf Klemmen 70 und 71 geführt; mit der Klemme 71 ist eine weitere Klemme 72 unmittelbar verbunden.

Die beschriebene Schaltungsanordnung nach der Fig. 3 kann an die Stelle des in der Fig.1 gezeichneten Ausgangstransformators 2 und des Leistungskondensators 13 gesetzt werden. Zu diesem Zweck sind die drei Verbindungen zu den Anzapfungen 9, und 11 an den Klemmen 64, 65 und 66 abzutrennen. Die Schaltungsvariante nach der Pig. 3 wird sodann an die Nullschiene und an die Stromschienen 14 und 15 (Fig. 1) durch Verbinden der Klemmen 64 und 70, 65 und 72 sowie 66 und 71 angeschlossen.

Bei den im obigen mitgeteilten Einzelheiten über die Wirkung der Schaltungsanordnungen nach den Pig. 1 bzw. 1 und 3 wurde davon ausgegangen, dass am Eingangsrelais 47 ein Startimpuls anliegt, und es ist nunmehr einzusehen, dass dieser Startimpuls die Aussendung eines Rundsteuersignales in Porm einer Tonfrequenzspannung in das Netz 1 zur Folge hat.

Der Zeitgeber 51 hält sich und damit auch das Schaltschütz für die Dauer der Durchgabe eines vollständigen Rundsteuer-Befehlspx'ogrammes erregt. Nach dem Abklingen des Startimpulses öffnet das Eingangsrelais 47 den Signalkontakt 48, wobei das Tastrelais 58 abfällt und seine Ruhekontakte 62 und 63 schliesst. Damit wird eine weitere Zündung der Stromtore 16 und 17 verhindert, so da3s die Tonfrequenzspannung im Ausgangstransformator 2 abklingt.

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Treffen nun innerhalb eines Befehlsprogr amines Befehlsimpulse am Eingangsrelais 47 ein, so bewirken diese vermittels des Signalkontaktes 48, des Tastrelais 58 und der Ruhekontakte und 63 eine erneute Oefinung des Stromtore 16 und 17, so dass diese Befehlsimpulse in der bereits beschriebenen Weise als Tonfrequenzimpulse in das Netz 1 eingespeist werden.

Einige sehr einfache Massnahmen dienen dem Schutz der Stromtore 16 und 17 vor Ueberlastungen und vor Rückwirkungen des Netzes 1 auf den Rundsteuersender.

Unerwünschte Stromspitzen werden durch die Drossel 22 aufgefangen! diese wirkt als Siebglied, wodurch die Ausbildung einer sinusförmigen Tonfrequenzspannung begünstigt wird.

Die superflinken Sicherungen 18 und 19 schalten unzulässige Ueberströme in der Leistungsstufe ab.

Schnelle Spannungsänderungen an den Stromtoren 16 und 17, die z.B. beim Schliessen der Trennkontakte 59, 60 oder bei kurzer Netzunterbrechung und Wiedereinschaltung während einer Rundsteuersendung entstehen, werden durch die RC-Glieder 36, 37 bzw. 43) 44 aufgefangen, während die Schutzkondensatoren 34 bzw. 41 die Zündkreise (z.B. 30, 31) der Stromtore 16 und 17 vor eingestreuten Hochfrequenzspannungen schützen. Die Begrenzerdioden 35 bzw. 42 dienen als Ableiter für Rückwärtsspannungen in den Zündkreisen der Stromtore 16 bzw. 17·

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Die Freigabe bzw. Sperrung der von den Zündwicklungen 33 und 40 gelieferten Zündspannung durch die Ruhekontakte 62 und 63 bietet den Vorteil einer prellungsfreien und kontaktpotentialfreien Zuschaltung, so dass definierte Zündwinkel w erzielt werden. Natürlich ist eine rein elektronische Ausbildung des Tastrelais 58 und seiner Kontakte möglich, wobei rein elektronische Schaltkontakte allenfalls auch als Arbeitskontakte entsprechend eingesetzt sein können.

Zum weiteren Schütze der Stromtore 16 und 17 dient das Selenventil 45; im übrigen ist der Rundsteuersender mit Ausnahme des Signalumsetzers 46 in Sendepausen mittels der Trennkontakte 59 und 60 und des Schaltkontaktes 61 von den speisenden Phasenleitern R und S abgetrennt.

TJm zu vermeiden, dass bei Kurzschlüssen im Netz 1 in die Primärwicklung 3 des Auegangstransformators 2 Ueberspannungen induziert werden, was bei Reihenankopplung des Rundsteuersenders der Fall sein kann, wird der Eisenkern 5 in der Nähe der magnetischen Sättigung betrieben.

Die Schaltungsart der Primärwicklung 3 in Verbindung mit dem Leistungskondensator 13 und den Anzapfungen 9> 10, 11 ermöglicht eine günstige Dimonsionierung des Leistungskondensators 13.

Es ist denkbar, dem Ausgangstransformator 2 mit Leistungskondensator 13 an den Klemmen 64, 65 und 66 eine gleichartige

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Einheit parallel zu schalten, wenn die Ausgangsleistung erhöht werden soll und die übrige Dimensioniurung der Leistungsstufe dies zulässt.

Von besonderer Bedeutung ist die Möglichkeit, mehrere Rundsteuersender der beschriebenen Art an verschiedenen Speisepunkten simultan auf das gleiche Netz 1 arbeiten zu lassen, da solche Rundsteuersender die Rundsteuerenergie zwangsläufig synchron und phasengleich einspeisen. Damit lässt sich eine Abflachung der Signalpegelvertei.lung über dem gesamten Rundsteuerbezirk gewinnen.

Selbstverständlich kann der im vorliegenden Beispiel einhpasig beschriebene ,Rundsteuersender sowohl auf der Speiseseite (R, S, T, 0) als auch im Ankopplungsglied (2) mehrphasig ausgeführt sein; die grundsätzliche Wirkungsweise bleibt dabei die gleich*

An die Stelle des im Beispiel der Fig. 1 als Relaisschaltung mit dem polarisierten Eingangsrelais 47 ausgeführten Signalumsetzers 46 kann auch ein Signalumsetzer nach der Fig. 4 treten, wobei die geschilderten vorteilhaften Eigenschaften des Rundsteuersenders in vollem Masse erhalten bleiben.

Man denke sich zunächst den Leitungszug 49 (Fig. 1) vom Phasenleiter R und vom Schaltungspunkt 25 abgetrennt und den Signalumsetzer 46 samt den Ruhekontakten 62 und 63 aus der Schaltung nach der Fig. 1 entfernt. Ferner ist die Zuleitung 27 vom

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Phasenleiter S abzuklemmen und an eine Ausgangsklemme 73 des Signalumsetzers nach der Fig. 4 anzuschliessen,. während eine Nullklemme 74 desselben mit dem Schaltungspunkt 25 (Fig. 1) und eine Phasenklemme 75 mit dem Phasenleiter S verbunden werden muss.

Der Signalumsetzer nach der Fig. 4 enthält zunächst einige Teile, die bereits in der Fig. 1 nach Anordnung und Wirkung besprochen worden und daher in der Fig. 4 gleichartig benannt, zur Unterscheidung jedoch mit anderen Bezugszahlen versehen sind. Man erkennt einen Zeitgeber 76 mit Antriebsorgan 77 und Umschaltkontakten 78 und 79, und ausserdem ein Schaltschütz 80, dem nunmehr die ursprünglich dom-Schaltschütz 53 angehörigen Kontakte 59» 60 und 61 (Fig. 1) in gleicher Weise und unter Beibehaltung ihrer bisherigen Funktion zugeordnet sind. Ebenfalls ist ein Widerstand 81 im Haltestromkreis des Zeitgebers 76 zu erkennen.

Der Umschaltkontakt 78 ist an eine Leitung 82 angeschlossen, welche mit der Ausgangsklemme 73 unmittelbar in Verbindung steht, während von der Phasenklemme 75 eine Spannungsschiene 83 ausgeht, die allenfalls einen Widerstand 84 enthalten kann.

Der Signalumsetzer nach der Fig. 4 ist im wesentlichen eine Ventilschaltung mit magnetischen Uebertragungsgliedern, nämlich einem Eingangsübertrager 85 und einem weiteren Uebertrager 86, deren Ferritkerne 87 bzw. 88 eine Rechteckcharakteristik aufweisen.

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Eine Primärwicklung 89 dos Eingangsübortragers 85 dient als Gleichstrom-Signaleingang analog zum Eingang des polarisierten Relais 47 der Fig. 1, während eine Sekundärwicklung 90 mit einer ersten Klemme 91 über einen Widerstand 92 mit der Leitung 82 und mit einer zweiten Klemme 93 über einen zweiten Widerstand 94 und eine Diode 95 mit der Spannungsschiene 83 verbunden ist. Zwischen der zweiten Klemme 93 und der Leitung 82 liegt ausserdem ein Kondensator 96. Eine Primärwicklung 97 des weiteren Uebertragers 86 ist in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter 98, dessen Steuerelektrode 99 mit der ersten Klemme 91 des Eingangsübertragers 85 in Verbindung steht, an die Leitung 82 und die Spannungsschiene 83 angeschlossen.

Eine Sekundärwicklung 100 des weiteren Uebertragers 86 weist eine obere Klemme 101, von der ein Strompfad über einen Widerstand 102 und eine Diode 103 zur Leitung 82 führt, und eine untere Klemme 104 auf, die über einen Widerstand 105 mit der Spannungsschiene 83 und von dieser über einen Kondensator 106 mit der oberen Klemme 101 verbunden ist.

Elektrisch zwischen der Spannungsschiene 83 und der Leitung 82 liegt ein weiterer steuerbarer Gleichrichter 107, dessen Zündelektrode 108 an die untere Klemme 104 angeschlossen ist. Ferner verbindet ein Ueberspannungsableiter 109, z.B. eine Zenerdiode, die Spannungsschiene 83 mit der Leitung 82.

Die zuletzt beschriebene Ventilschaltung setzt an der Primärwicklung 89 des Eingangsübertragers 85 auftretende Gleichstrom-11.2.64/PP/eb

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Impulse, also z.B. den Startimpuls und die Befehlsimpulse des (nicht gezeichneten)Kommandogerätes der Rundsteueranlage, in Wechselstromimpulse praktisch gleicher Zeitdauer um. Die Wechselstromfrequenz ist dabei mit der Frequenz f des die Ventilschaltung über den Phasenleiter S speisenden Netzes identisch.

Solange an der Primärwicklung 89 keine Signalspannung anliegt, sind die beiden Ferritkerne 87 und 88 infolge des positiven Durchlassstromes der Dioden 95 und 103 zunächst gesättigt. Die Spannung an den Widerständen 92 und 105 wird dabei durch geeignete Wahl der Spannungsteilung so niedrig gehalten, dass die steuerbaren Gleichrichter 98 und 107 nicht zünden.

Beim Auftreten eines Gleichstromsignales über der Primärwicklung 89 wird der Ferritkern 87 während der Sperrperiode der Diode 95 entsättigt und dadurch die Sekundärwicklung 90 hochohmig. Zu Beginn -der nächstfolgenden Durchlassperiode der Diode 95 entsteht daher über der Sekundärwicklung 90 eine hohe Spannung, welche den Kondensator 96 auflädt, bis der Ferritkern 87 wiederum gesättigt ist, worauf sich der Kondensator 96 über die Sekundärwicklung 90 entlädt und dabei über dem Widerstand 92 einen so grossen Spannungsabfall hervorruft, dass der steuerbare Gleichrichter 98 gezündet wird und während der positiven Halbwelle der speisenden Wechselspannung Strom führt. Dieser Strom durch den steuerbaren Gleichrichter 98 löst am Uebertrager 86 und an den diesem zugeordneten Schaltungselemen-

ten die gleiche Wirkung aus, wie das Eingangsgleichstromsignal

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am Eingangsübertrager 85· Mithin ist jeder der beiden steuerbaren Gleichrichter 98 und 107 während der entsprechenden Halbwellen der speisenden Wechselspannung durchlässig, solange ein Gleichstrom-Eingangssignal, also ein Befehlsimpuls, an der Primärwicklung 89 anliegt. Dabei wird der Triggertransformator 23 (Pig· 1) erregt, und die Zündung der steuerbaren Stromtore 16 und 17 setzt ein. Der weitere Punktionsablauf ist der gleiche, wie unter der Fig. 1 bereits erläutert.

Eine elektronische Ausführung des Signalumsetzers lässt sich, wie aus dem gezeigten Beispiel hervorgeht, mit Hilfe von magnetischen Uebertragungsgliedern verhaltnismässig einfach und betriebssicher gestalten. Die Anwendung einer derartigen Ventilschaltung bei einem Rundsteuersender der hier beschriebenen Art bringt überdies den Vorteil einer wesentlichen Raumeinsparung mit sich.

Die insgesamt beschriebene Einrichtung eignet sich auch als Tonfrequenzerzeuger für andere Anwendungsgebiete, z.B. zur Speisung von Tonfrequenzmotoren für den Antrieb von Spezialwerkzeugen, für Induktionsheizungen u.s.w.

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Claims (1)

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   PATENTANSPRUECHE

   Statischer Rundsteuersender zur Ueberlagerung von Tonfrequenzsignalen auf ein Wechselstrom-Energieverteilungsnetz mit über eine Zündschaltung steuerbaren, einem Ausgangstransformator der Leistungsstufe zugeordneten Stromtoren sowie mit Sicherheitseinrichtungen für deren Schutz, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale a) bis d):

   a) die steuerbaren Stromtore (16, 17) der Leistungsstufe sind in Antiparallolschaltung in einen unuittelbar mit Wechselspannung gespeisten Stromkreis angeordnet,

   b) mindestens eine Wicklung (3) des Ausgangstransformators (2) ist Bestandteil eines einen Leistungskondensator (13) enthaltenden Schwingkreises (3, 13; 3, 13, 69), dessen Resonanzfrequenz mit der Rundsteuer-Tonfrequenz identisch ist,

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   c) die Sicherheitseinrichtungen (18, 19» 22, 59 > 60, 34 "bis 37, 41 bis 45) sind dem Stromkreis (14, 15, 21) der Leistungsstufe und den Zündelektroden (30, 38) der Stromtore (16, 17) unmittelbar zugeordnet,

   d) der Zündschaltung, welche die gleiche Arbeitsfrequenz
   aufweist wie das Energieverteilungsnetz (1), ist ein als Schaltorgan für diese ausgebildeter Signalumsetzer (46;
   73 bis 109) zugeordnet.

   2. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Stromtore (16, 17) Halbleiterbauelemente sind.

   3. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Primärwicklung (3) des Ausgangstransformators (2) drei Anzapfungen (9» 10, 11) aufweist, deren mittlere (11) mit dem Nulleiter (0) und deren beide anderen

   (9 bzw. 10) über je eines der Stromtore (16 bzw. 17) mit
   einem Phasenleiter (R) eines Drehstromnetzes (R, S, T, 0)
   verbunden sind.

   4. Rundsteuersendor nach Ansprüchen 1 und 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungskondensator (13) an die
   Wicklungsenden (7, 8) des Ausgangstransformators (2) angeschlossen ist.

   5. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-11.2.64 /PP/eb 809901/0531 BAD

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   net, dass der Schwingkreis (3» 13> 69) ein Reihenschwingkreis ist.

   6. Rundsteuersender nach Ansprüchen 1 und 3> dadurch gekennzeichnet, dass in jedem ein Stromtor (16; 17) der Leistungsstufe enthaltenden Strompfad ein Trennkontakt (59»60) angeordnet ist.

   7· Rundsteuersender nach Ansprüchen 1 und 3> dadurch gekennzeichnet, dass in der gemeinsamen Stromschiene (21) vom Phasenleiter (R) zu den Stromtoren (16, 17) eine Drosselspule (22) angeordnet ist.

   8. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit jedem der Stromtore (16; 17) der Leistungsstufe eine Sicherung (18; 19) in Reihe geschaltet ist.

   9· Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zündkreis (z.B. 30, 31) eines jeden der Stromtore (16; 17) ein Schutzkondensator (34; 41) parallel geschaltet ist.

   10. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zündkreis (z.B. 30, 31) eines jeden der Stromtore (16; 17) eine Begrenzerdiode (35; 42) parallel geschaltet ist.

   11. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-11.2.64/BT/eb 80990 1/053 1

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   net, dass der Ausgangstransformator (2) elektrisch so bemessen ist, dass beim Auftreten eines Ueberstromes in der Sekundärwicklung (4) des Ausgangstransformators (2) magnetische Sättigung des Eisenkernes (5) eintritt.

   12. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündschaltung aus einem Triggertransformator (23) mit einer an den Nulleiter (0) und an einen regelbaren Phasenschieber (26) angeschlossenen Primärwicklung (24) besteht, der sekundärseitig für jedes der Stromtore (16; 17) eine Zündwicklung (335 40) aufweist.

   13· Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalumsetzer aus einer Relaisschaltung mit einem Eingangsrelais (47), einem Schaltschütz (53), einem Tastrelais (58) und einem Zeitgeber (51) besteht.

   14. Rundsteuersender nach Ansprüchen 1, 3> 12 und 13> dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenschieber (26) an einen zweiten Phasenleiter (S) des Drehstromnetzes (R, S, T, 0) angeschlossen ist und die Zündwicklungen (33, 40) durch je einen Ruhekontakt (62; 63) des Tastrelais (58) überbrückt sind.

   15. Rundsteuersender nach Ansprüchen 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalumsetzer aus einer Ventilschaltung mit steuerbaren Gleichrichtern (98; 107), magnetischen

   11.2.64/FP/eb 809901/0531 ■■·/·■

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   TJebertragungsgliedern (85, 86), einem Schaltschütz (80) und einem Zeitgeber (76) besteht.

   16. Rundsteuersender nach Ansprüchen 1 und 15» dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Uebertragungsglieder (85; 86) Ferritkerne (87, 88) mit Rechteckcharakteristik aufweisen.

   17. Rundsteuersender nach Ansprüchen 1, 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilschaltung einen Eingangsübertrager (85) enthält, dessen Primärwicklung (89) als Gleichstrom-Signaleingang dient und dessen Sekundärwicklung (90) einerseits mit einer ersten Klemme (91) über einen Widerstand (92) mit einer Leitung (82) und andererseits mit einer zweiten Klemme (93) über einen zweiten Widerstand (94) und eine Diode (95) mit einer an einen zweiten Phasenleiter (S) des Drehstromnetzes (R, S, T, 0) angeschlossenen Spannungsschiene (83) verbunden ist, während zwischen der Leitung (82) und der zweiten Klemme (93) ein Kondensator (.96) liegt, und dass die Primärwicklung (97) eines weiteren Uebertragers (86) in Reihe mit einem steuerbaren Gleichrichter (98), dessen Steuerelektrode (99) mit der ersten Klemme (91) des Eingangsübertragers (85) verbunden ist, an die Leitung (82) und die Spannungsschiene (83) angeschlossen ist, wobei die eine obere Klemme (101) und eine untere Klemme (104) aufweisende Sekundärwicklung (100) des zweiten Uebertragers (86) in Reihe mit einem Widerstand (105) eben-

   BAD ORIGINAL 11.2.64/FP/cb 809901/0531 *^A

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   falls an der Spannungsschiene (83) und über eine mit der oberen Klemme (101) verbundenen Reihenschaltung eines weiteren Widerstandes (102) und einer Diode (103) an die Leitung (82) angeschlossen ist, während ausserdem ein weiterer steuerbarer Gleichrichter (107) zwischen der Leitung (82) und der Spannungsschiene (83) liegt und dessen Zündelektrode (108) mit der unteren Klemme (104) in Verbindung steht, und dass ferner die Leitung (82) über einen Ueberspannungsableiter (109) mit der Spannungsschiene (83) verbunden ist.

   18. Rundsteuersender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rundsteuer-Tonfrequenz zur Netzfrequenz harmonisch ist und mit dieser in einer festen Phasenbeziehung steht.

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