-
Fernspeisesystem für ein BreitbandnachrichtenkabelTne'tz
-
Die Erfindung betrifft ein Fernspeisesystem für ein stark verzweigtes
Breitbandnachrichtenkabelnetz für die Übertragung mehrerer Signale, vorzugsweise
Fernsehsignale, mit bezüglich der übertragenen Signale in Serie geschalteter Leitungsverstärker
als Verbraucher und Fernspeisung der Verbraucher von einem Speisepunkt aus. Derartige
Breitbandnachrichtenkabelnetze werden beispielsweise in Städten zur Versorgung der
Haushalte mit einer Vielzahl von Fernsehprogrammen und gegebenenfalls auch anderen
Informationsdiensten eingerichtet, sie sind deshalb über eine größere Fläche stark
verzweigt. Wegen der Breitbandigkeit der übertragenen Signale und auch infolge'der
Notwendigkeit von Verzweigungen ist die Verstärkerfeldlänge verhältnismäßig gering,
sie beträgt beispielsweise 250 m, so daß schon bei verhältnismäßig kleinen Netzen
viele Leitungsverstärker eingesetzt werden müssen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein derartiges Breitbandnachrichtenkabelnetz
ein möglichst einfaches, wirtschaftliches und betriebssicheres Fernspeisesystem
anzugeben.
-
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Fernspeisung
erdsymmetrisch über ein doppeladriges Kabel mit Wechselspannung von etwa 950 V erfolgt
und die Verbraucher über untereinander gleiche geregelte Stromversorgungseinrichtungen
parallel an das doppeladrige Kabel angeschlossen sind, wobei die Fernspeisewechselspannung
durch Transformation der Netzwechselspannung von 220 V erzeugt und diese mittels
eines transformatoris chen Spannungskons tanthalters konstantgehalten wird.
-
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Figuren 1-3 naher beschrieben
und erläutert werden.
-
Es zeigen: Fig.1 das Schema eines stark verzweigten Breitbandnachrichtenkabelnetzes.
-
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel für den Aufbau des erfindungsgemäßen
Fernspeisesystems.
-
Fig.3 ein Ausführungsbeispiel für eine geregelte Stromversorgungseinrichtung.
-
In Fig.1 ist in vereinfachter Darstellung eine Möglichkeit für die
Struktur eines Kabelnetzes in einem als quadratisch angenommenen Gebiet von etwa
3 x 3 km Fläche gezeigt. Bei einer Verstärkerfeldlänge von etwa 250 Metern sind
dabei etwa 145 Leitungsverstärker V zu versorgen. Im Beispiel werden sie von der
Fernspeiseeinrichtung A über einen diagonal verlaufenden Hauptstrang mit Seitenästen
versorgt. Die längste Verbindung zur Fernspeiseeinrichtung A haben die Verstärker
Vx, Vy und Vz. Es sind auch andere Netzkonfigurationen nöglich.
-
Weitere Einzelheiten zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Fernspeisesystems in Fig.2. Die Fernspeiseeinrichtung A ist eingangsseitig über
den Schalter S1 mit dem Netz (220 V Wechsel) verbunden, an ihrem Ausgang ist der
Hauptstrang mit seinen weiteren Verzweigungen angeschlossen, dabei sind die Enden
der Sekundärwicklung des Transformators mit den beiden Leitern des Kabels und die
Mittelanzapfung mit dem Kabelmantel und mit Erde verbunden. Die ;iderstände R symbolisieren
die ohmschen Leitungswiderstände der Fernspeiseleitungen zwischen den einzelnen
Verstärkern.
-
Als zur Fernspeiseeinrichtung A gehörig ist noch eine Überwachungseinrichtung
Ue eingezeichnet, die auf den Schalter S1 wirkt. An der Fernspeiseleitung ist über
den Trennschalter S2 ein Seitenast mit den Stromversorgungseinrichtungen VS angeschlossen,
die mit deren Ausgangsklemmen verbundenen Leitungsverstärker sind aus Gründen.der
Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet. Mittels dieses Schalters S2 können diese
Stromversorgungseinrichtungen
VS frei bzw. auf Erde geschaltet
werden.
-
Der transformatorische Spannungskonstanthalter RT dient zum Ausgleich
der Netzspannungsschwankungen, so daß die Spannung am Eingang des Hochspannungstransformators
T auf t 1% konstant ist. Ein transformatorischer Spannungskonstanthalter besteht
im wesentlichen aus einem durch einen Stellmotor gesteuerten Drehtransformator und
einer Regelschaltung. Solche Konstanthalter sind handelsüblich, sie sind robust
und zuverlässig, die Ausregelzeit ist ausreichend, weil die Netzspannung sich nur
langsam ändert. ic der Überwachungsvorrichtung Ue ist es überdies möglich, zu prüfen,
ob die Konstanz von 1% der Ausgangsspannung eingehalten wird.
-
Am Ausgang des Transformators T steht die auf 950 V hinauftransformierte
Pernspeisewechselspannung zur Verfügung. Die Stromwandler WD am Ausgang sind ebenfalls
mit der Überwachungseinrichtung Ue verbunden und ermöglichen es, zu prüfen, ob die
ausgangsseitigen Ströme symmetrisch sind. Auch Prüfung auf Kurzschluß ist möglich,
in diesem Fall steuert die Überwachungseinrichtung den Schalter S1 und trennt die
Fernspeiseeinrichtung vom Netz. Die Eingrenzung bzw. Ortung von Kabelkurzschlüssen
kann dann beispielsweise durch Einspeinen einer veränderbaren Niederspannung erfolgen,
die hierzu nötigen Einrichtungen sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht eingezeichnet.
-
Bei Anwendung der Erfindung ist auch bei einer Vielzahl von zu speisenden
Verbrauchern wegen der geringen Strombelastung nur ein kleiner Leiterquerschnitt
erforderlich. Durch die hohe benutzte Fernspeisewechselspannung von etwa 950 V ist
die durch den Spannungsabfall längs der Leistung hervorgerufene prozentuale Spannungsänderung
bei den letztgespeisten Verstärkern verhältnismäßig gering. Trotz des hohen Wertes
von 950 V brauchen die Anforderungen an die Isolation aber nicht sehr hoch sein,
so daß ein handelsübliches doppeladriges
1-kV-Starkstromkabel verwendet
werden kann. Bei einem derartigen Kabel ist zu beachten, daß die Spannung gegen
Ader zwar 1 kV betragen darf, daß aber zwischen einer Ader und Erde nur eine Spannung
von 600 V zulässig ist. Auch bei den Sicherungen am Eingang der Stromversorgungseinrichtungen
bei den Verbrauchern genügt die gegenüber der Ausführung für 1 kV einfachere und
billigere Ausführung für 500 V Wegen des Spannungsabfalls infolge des ohmschen Widerstandes
der Leitung fällt die Spannung von etwa 950 V am Ausgang der Fernspeiseeinrichtung
A bis auf etwa 840 V am Verstarker Vx ab. Diesgilt bei einer Verstärkerleistung
von etwa 2 12 W und einem Leiterquerschnitt des Hauptstranges von 4 mm und des Seitenstrsnges
von 2,5 mm2. Durch die Anwendung der Erfindung genügt es daher, die Stromversorgungseinrichtungen
so auszulegen, daß sie einen Bereich von etwa 610 V bis 950 V auszuregeln gestatten.
Solche Stromvnersorgungseinricntungen sind noch recht einfach aufzubauen, so daß
es wirtschaftlich möglich ist, eine für alle (Verbraucher) des Netzes gleiche Stromversorgungseinrichtung
zu verwenden, die überdies ohne nachträgliche Einstellmaßnahmen oder Umschaltungen
am 6einsatzort auskommt. Wäre es notwendig, einen größeren Bereich auszuregeln,
so würde man unterschiedliche Stromversorgungseinrichtungstypen und höhere Verluste
in Kauf nehmen müssen.
-
Ein Beispiel für eine einfache Stromversorgung ist in Fig.3 gezeigt.
Die Fernspeisespannung liegt an der Primärseite 11 des Transformators T an, an der
ausgangsseitigen Wicklung W3 wird die zur Speisung de-s Verbrauchers benötigte Spannung
abgenommen, an der Wicklung W2 eine Hilfsspannung zum Betrieb der Regeleinrichtung.
Die Gleichrichtung dieser Spannungen erfolgt mittels der Dioden Dl bis D8, die Kondensatoren
C1 und C2 dienen zur Siebung. Die Regeleinrichtung besteht im wesentlichen aus einem
Transistor T1 im Längsweg, einem TransistorT2 und dem Transistor T3 als Regelverstärker.
mittels eines Spannungsteilers aus den beiden Widerständen R5 und R6 parallel zur
Ausgangsspannung ist der Transistor T3 an die
zu überwachende Spannung
angeschlossen. Die Referenzspannung wird mittels der Z-Diode D9 und dem in Serie
dazu liegenden Widerstand R4 erzeugt. Der Ausgang.des Regelverstärkers steuert die
Basis des Transistors T1 an. Zwischen dem Emitter des Transistors T1 und der Ausgangsklemme
ist ein Widerstand R3 angeordnet, dem die Basis-Emitter-Strecke des Transistors
T2 parallel liegt. Sein Kollektor ist mit der Basis des Transistors Tl verbunden.
Auf diese Weise ist die Schaltung kurzschlußfest. Die Anwendung einer Hilfsspannung
für die Regeleinrichtung bietet hier den großen Vorteil, daß der Bängstransistor
Tl voll ausgesteuert werden kann und somit die Schaltung außerordentlich verlustarm
arbeitet.
-
Die Hilfsspannung ist etwas größer als die Ausgangs spannung.
-
Mittels der Zenerdiode D10 wird die Betriebsspannung des Transistors
T3, die an R2 anliegt, stabilisiert.
-
Lee r e ite