DE2459978A1 - Einrichtung zur parallelankopplung fuer tonfrequenz-rundsteuersendeanlagen in bandfilterausfuehrung - Google Patents

Einrichtung zur parallelankopplung fuer tonfrequenz-rundsteuersendeanlagen in bandfilterausfuehrung

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Description

I*a it· ι- .· a η «ä 11 e
Dr. I. . ■ -r
IXpL-lnp. '. - -■ ■: -.Ί·ιογ
Dr. TI:, ι'-.,π It D ? >.-( - · h e u O O
-^ »>■-, >..·- * Tel. 47 51 5.1
f LANDJS & GYR J LANDIS & GYR AG CH-6301 Zug, Schweiz
Einrichtung zur Parallelankopplung für Tonfrequenz-Rundsteuersen'deanlagen in Bandfilterausführung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Parallelankopplung für Tonfrequenz-Rundsteuersendeanlagen in Bandfilterausführung, wobei das Bandfilter aus zwei im wesentlichen auf eine von Netzharmonischen freie Tonfrequenz abgestimmten, miteinander magnetisch gekoppelten, galvanisch getrennten Resonanzkreisen besteht, von denen der netzseitige als Serien-Resonanzkreis ausgebildet ist.
Einleitung
Rundsteueranlagen dienen dazu, von einer Kommandostelle aus über das elektrische Versorgungsnetz Schaltbefehle an alle Verbraucherstellen des Netzes zu senden, sei es zur Ein- oder Ausschaltung von Verbrauchern oder zur anderweitigen Steuerung von Schaltern. Hierzu werden in der Kommandostelle tonfrequente Impulse in das Netz eingespeist und die zu steuernden Verbraucher weisen Empfänger auf, die auf vorbestimmte Kommandos ansprechen und die befohlenen Schaltfunk- . tionen ausführen. *
·/■ PA 1829
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ORIGINAL INSPECTED
Zur selektiven üebertragung der Tonfrequenz auf das auszusteuernde Netz und zur galvanischen Trennung des Netzes vom Tongenerator dienen Ankopplungsfilter, die grundsätzlich als Serienankopplung oder Parallelankopplung geschaltet sein können. Die Art der Ankopplung richtet sich nach der verwendeten Tonfrequenz, sofern nicht zusätzliche Massnahmen getroffen werden. In der Regel wird für Tonfrequenzen über etwa 300 Hz eine Parallelankopplung eingesetzt.
Stand der Technik
Bekannte Parallelankopplungen für Tonfrequenz-Rundsteuersendeanlagen bestehen für jede Phase je aus einem netzseitigen Serienkreis, der vom Tongenerator in der Sendeanlage über einen Transformator (Isoliertransformator) mit der Tonfrequenzenergie beliefert wird. Solche, vom technischen Aufwand her gesehen, einfache Ankopplungen befriedigen indes nicht, da sie bedeutende Netzrückwirkungen auf die Tongeneratorseite zur Folge haben. Es wurde deshalb vorgeschlagen, diese schädlichen Einflüsse durch einen tongenercTforseitig parallel zur Primärwicklung des Isoliertransformators geschalteten Reaktanzzweipol, vorzugsweise in Form eines auf die Netzfrequenz abgestimmten Serienkreises mit vorzugsweise zusätzlich parallel dazu angeordneter für die Tonfrequenz kompensierender Kapazität zu vermindern, wie dies bei der Serienkopplung üblich ist.
Bei einer weiterent bekannten Parallelankopplung werden aus ähnlichen Gründen zwei Serien-Resonanzkreise, einer auf der Netzseite und einer auf der Tongeneratorseite verwendet, deren Reaktanzdrosseln miteinander transformatorisch, vorzugsweise überkritisch gekoppelt, aber galvanisch getrennt waren. Es wurde damit eine bemerkenswerte Sicherheit gegenüber Netzrückwirkungen auf den Tongenerator, zusammen mit vergrösserter Bandbreite, eine Anhebung der dem Netz aufgeprägten Tonfrequenzspannung in der Umgebung der Resonanzfrequenz, grössere
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Dämpfung der Grundschwingung und benachbarter Harmonischer der Netzfrequenz bei netzgeführter Tonfrequenz und eine passive Schutzwirkung bei offenem Tastschutz des Tongenerators erzielt. Diese Schaltung bot sich daher besonders im Zusammenhang mit der Verwendung von lastgeführten statischen Wechselrichtern im Tongenerator an.
Aufgabenstellung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Einrichtung zur Parallelankopplung für Tonfrequenz-Rundsteuersendeanlagen der eingangs genannten Art mit' kleinem Aufwand zu schaffen, die unter Beibehaltung der vorgehend genannten Vorteile eine grössere Unabhängigkeit gegen durch Aenderungen der Netzimpedanz, vornehmlich gegen durch extreme Lastschaltungen oder Veränderungen im Schaltzustand des Netzes bedingte Tonfrequenz-Spannungsänderungen aufweist.
Kennzeichen der Erfindung
Die Erfindungsaufgabe wird dadurch gelöst, dass die Kapazität des tongeneratorseitigen Resonanzkreises des eisenlosen Kopplungstransformators parallel zum Tongenerator und zur Kopplungsinduktivität geschaltet ist.
Beschreibung der Zeichnungsfiguren ·
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher dargelegt. Darin bedeuten;· Fig. 1 ein Schema einer Parallelankopplung Fig. 2 ein Ersatzschaltbild von Fig. 1
In der in Fig. 1 der Einfachheit halber einphasig gezeichneten Parallelankopplung bedeutet 1 den Tongenerator, der grund-
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sätzlich beliebiger Art sein kann. Er speist einen Vierpol in Gestalt eines Parallel-Resonanzkreises mit der Induktivität L. und der Kapazität C1 einesteils direkt, anderenteils über einen Zweipol in Form eines Serien-Resonanzkreises mit der
Induktivität L und der Kapazität C . Die Induktivität L-1 des SSj
Parallel-Resonanzkreises stellt die Primärwicklung eines eisenlosen Kopplungstransformators mit der Sekundärwicklung Lp dar. Diese ist zur Parallelankopplung an das auszusteuernde Netz mit einer Kapazität Cp in Reihe geschaltet. Die Impedanz des auszusteuernden Netzes wird durch den Widerstand 2 dargestellt.
In der Ersatzschaltung nach Fig. 2 für eine Einrichtung nach dem Schema der Fig. 1 ist mit U1 die Ausgangsspannung des Tongenerators und mit I1 der entsprechende Strom bezeichnet. C und L sind die Ersatzimpedanzen des tongeneratorseitigen Serien-Resonanzkreises mit dem zugehörigen Verlustwiderstand R in der einen Zuleitung zum Vierpol des aus den Impedanzen C1, L1-M, dem Verlustwiderstand R1, der Gegeninduktivität M, den Impedanzen Cp, Lp-M mit dem dazugehörigen Verlustwiderstand Rp bestehenden Vierpols. U2 ist die an der Netzlast 2 abfallende Tonfrequenzspannung. Die Erweiterung und Anwendung auf den Dreiphasenbetrieb versteht sich von selbst.
Wirkungsweise der Schaltung
Bei Verwendung eines Tonfrequenzgenerators des elektrodynamischen, rotierenden Typs oder eines statischen, zwangskommutierten Wechselrichters sind die Schwingkreise C , L , C1, L1, Cp und Lp der Figur 1 auf die Tonfrequenz abgestimmt. Der Strom I1 erzeugt an der Kapazität C1 des Vierpols die Eingangsleerlaufspannung U (siehe Fig. 2) und an der nicht zu vernachlässigenden Gegeninduktivität M der Induktivitäten L1 und Lp des Ersatzschemas der Fig. 2 der Zeichnung die Ausgangsleerlaufspannung U , wenn der Tongenerator in Betrieb und auf die Resonanzkreise durchgeschaltet ist. Aufgrund der
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Impedanzverhältnisse infolge des Parqllekreises C.., L1 fliesst in diesem ein, wesentlich grösserer, als der. in der Netzimpedanz 2- fliessenden Strom -I . Dadurch wird die Ausgangsleerlaufspannung U- , die-an der Gegeninduktivität M auftritt, nur unwesentlich durch-die Netzimpedan.z .2 . beeinflusst. Die Gegeninduktivität M kann durch die Bemessung bedeutend.kleiner.als, die Induktivität Lp des netzseitigen Serienresonanzkreises C~-, Lp gehalten werden.. Somit-wird der Verlauf der an.der Netzimpedanz 2.auftretenden Spannung Up in erster Linie durch den Spannungsabfall am Verlustwiderstand Rp dieses,Serien-Resonanzkreises bestimmt. Durch eine geeignete Wahl der Induktivität Lp und deren Güte kann dieser Spannungsabfall an Rp sehr gering gehalten werden. .-;.--. ■
Die ,Gesamtimpedanz X des tongeneratorseitigen Serien-Resonanzkreises und die Gesamtimpedanz X. des Parallel-Resonapzkreises müssen bei,lastgeführten Wechselrichtern in einem be-.· stimmten Verhältnis stehen. Dieses, soll in den Grenzen ■
X = 0,3 X bis 1 X. liegen.
s ρ ρ
Die Resultate von Berechnungen und praktische Versuche haben % erwiesen, dass auch im.Serien-Resonanzkreis, selber die Impe- ■ danzen aufeinander abgestimmt sein müssen. Eine untere Grenze, für die einwandfreie Funktion des lastgeführten Wechselrichters hat sich bei einem Verhältnis von
X : X. : X- = 1 : 2 : 3 S Ls s
ergeben. Eine wirtschaftliche Grenze für optimale Ergebnisse, liegt bei ■ . . . :.-. .·"· . .. : -, ■ ■ ...-. ;,
Xc : X. " -. Xn =1 : 3 : 4 ' · ■-
Der tongeneratorseitige Serien-Resonanzkreis C . L kann bei der Verwendung von rotierenden Umformern oder von Zwangs- ·' kommutierten Wechselrichtern auch durch eine einzelne Serienkdpazität C ersetzt werden. Gegebenenfalls kann auch jeder ' tongeneratorseitige Serieh-Resonanzkreis ganz entfallen.
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Bei Verwendung von lastgeführten Wechselrichtern im Tongenerator können die einzelnen Resonanzkreise C , L und/oder C1 L1, derart verstimmt werden, dass deren resultierende Impedanz für die verwendete Tonfrequenz kapazitiv wird. Dadurch kann unter allen statischen und dynamischen Netzbedingungen ein sicheres Arbeiten der lastgeführten Wechselrichter sichergestellt werden. · . , ■ ■ :
Die Anwendung einer Kapazität parallel zur tongeneratorseitigen Wicklung ist bei einem Parallelankopplungstransformator bekannt, dessen netzseitige Wicklung mittels einer Serienkapazität an das Netz gekoppelt ist. Diese besondere Ausfuhr *"' rungsart betrifft jedoch einen Tongenerator, dessen Transformator einen Eisenkern aufweist und dessen tongeneratorsei-r ■ tige Wicklung ein integraler Bestandteil des statischen Tongenerators bildet, wobei zudem die erzeugte Tonfrequenz durch Vervielfachen der Netzfrequenz entsteht. Beim Parallelankopplungskreis nach dem vorliegenden Erfindungsgegenstand besteht dagegen keine Integration in den Tongenerator. Es kann ein beliebiger Tongenerator mit diesem Ankopplungskreis versehen werden.
Vorteile
Der vorstehend beschriebene Parallelankopplungskreis erlaubt praktisch eine vollständige Rückwirkungsfreiheit des Tongenerators von der Netzseite her., unabhängig von den im Netz auftretenden Veränderungen. Es können Tongeneratoren beliebiger Herkunft mit dessen Hilfe an das Netz angepasst werden. Der Ankopplungskreis erlaubt durch einfache Verstimmung auch das einwandfreie Arbeiten, von lastgeführten, statischen Wechselrichter-Tongeneratoren.
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Claims (7)

  1. PATENTANSPRUECHE
    \. Iy Einrichtung zur Parallelankopplung für Tonfrequenz-Rundsteuersendeanlagen in Bandfilterausführung, wobei das Bandfilter aus zwei im wesentlichen auf eine von Netzharmonischen freie Tonfrequenz abgestimmten, miteinander magnetisch gekoppelten, galvanisch getrennten Resonanzkreisen besteht, von denen der netzseitige als Serien-Resonanzkreis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des tongeneratorseitigen Resonanzkreises des eisenlosen Kopplungstransformators parallel zum Tongenerator und zur Kopplungsinduktivität geschaltet ist.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass schen den Tongenerator und den
    eine Kapazität geschaltet ist.
    zwischen den Tongenerator und den Parallel—Resonanzkreis C.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Tongenerator und den Parallel-Resonanzkreis C1 L. ein Serien-Resonanzkreis C L geschaltet ist.
    5 S
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch .gekennzeichnet, dass die Impedanz der Serien-Kapazität oder des Serien-Resonanzkreises C L bei Verwendung von lastgeführten Wechselrichtern zu derjenigen des Parallel-Resonanzkreises X im Verhältnis
    X = O,3 X bis X steht, s pp
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  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1 und den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen des Serien-Resonanzkreises zwischen dem Parallel-Resonanzkreis und dem Tongenerator Impedanzverhältnisse zwischen
    X : X, : X0 = 1 : 2 : 3 und
    S S
    X : X. : X_ =1:3:4 s s s
    aufweisen.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallel-Resonanzkreis und/oder die zwischen diesem und dem Tongenerator in Reihe geschalteten Impedanzen bei Verwendung von elektrodynamischen rotierenden Tongeneratoren oder von zwangskommutierten Wechselrichtern auf die Tonfrequenz abgestimmt sind.
  7. 7. Einrichtung nach dem Anspruch 1 und einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallel-Resonanzkreis und/oder die zwischen diesem und dem Tongenerator in Reihe geschalteten Impedanzen bei Verwendung von lastgeführten Wechselrichtern im Tongenerator derart leicht verstimmt sind, dass deren resultierende Impedanz für die verwendete Tonfrequenz kapazitiv wird.
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