DE505857C

DE505857C - Elektrische UEbertragung von Signalen o. dgl. mittels Wechselstroms von Sprechfrequenz Iaengs Kraftuebertragungsleitungen mit neutralem Leiter

Info

Publication number: DE505857C
Application number: DEB108187D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1922-02-02
Filing date: 1923-01-24
Publication date: 1930-08-26

Description

Elektrische Übertragung von Signalen o. dgl. mittels Wechselstroms von Sprechfrequenz längs Kraftübertragungsleitungen mit neutralem Leiter Die Erfindung bezweckt die elektrische Übertragung von Signalen o. dgl. entlang den zur Kraftübertragung dienenden Leitungen mit neutralem Leiter. Es wird hierbei für die Signalströme eine Frequenz benutzt, die etwa zwischen 5öo und 5000 Perioden pro Sekunde liegt, also innerhalb der sogenannten Sprechfrequenzen, und =die somit viel höher ist als die Niederfrequenz, die gewöhnlich für Kraftübertragungsleitungen benutzt wird und die meist 5o Perioden pro Sekunde nicht überschreitet.
Die Signale werden entlang dem neutralen Leiter gesandt, und die Empfangsrelais sind sämtlich zwischen dem neutralen Leiter und der Erde angeordnet. Ebenso ist die Wechselstromquelle für dieSignalfrequenzen zwischen den neutralen Leiter und die Erde gelegt. Dabei entstehen die Schwierigkeiten, daß die direkte Erdung des neutralen Punktes des Netzes aufrechterhalten bleiben muß, um das Niederspannungsnetz gegen Überspannungen zu schützen, und daß andererseits ein Kurzschluß der Signalstromquelle über diese Erdung verhütet werden muß. Diese Schwierigkeiten werden nun gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß zwischen den neutralen Punkt und die Erde eine Selbstinduktionsspule eingeschaltet ist, die so bemessen ist, daß ihre Reaktanz für die Netzfrequenz vernachlässigbar, aber für die Signalfrequenz sehr hoch ist. Diese Selbstinduktionsspule bildet somit eine fast direkte Erdung des neutralerf Punktes des Netzes für den niederfrequenten Starkstrom und isoliert gleichzeitig die Signalstromquelle genügend von der Erde. Gemäß einer weiteren Ausbilrlungsform der Erfindung ist ein Kondensator zu dieser Selbstinduktionsspule parallel gelegt, der eine derartige Kapazität hat, daß er mit ihr einen Schwingungskreis bildet, der für die Signalfrequenz einen hohen, für den Starkstrom aber einen äußerst geringen Widerstand darstellt.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung der Kern der Selbstinduktionsspule derart bemessen; daß er gesättigt ist, wenn ein Strom von hoher Intensität mit der Netzfrequenz die Verbindung zwischen dem neutralen Punkt i.md der Erde durchfließt. Dieser Fall tritt bei Störungen, beispielsweise beim Durchschlagen der Wicklungen des Netztransformators ein. Man sichert dadurch dem neutralen Punkte des Verteilungsnetzes ein Potential, das nahe an Null liegt und das im Verhältnis zu dem von einem Durchschlag herrührenden Potential zu vernachlässigen ist. Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Bei der Schaltung nach Fig. r speisen die drei Stromkreise eines Niederspannungsverteilungsnetzes mit niedriger Periodenzahl t die stromverbrauchenden Apparate 2, wie z. B. Lampen, Motoren usw. Der von den anderen Leitern isolierte neutrale Draht 3 ist mit der Erdung d. verbunden. In den Erdungsdraht ist eine Reaktanzspule 5 eingeschaltet, deren Impedanz für die Ströme des Verteilungsnetzes mit der niedrigen Periodenzahl praktisch gleich Null ist. An die Klemmen dieser Spulen werden die beiden Spulen einer Wechselstromquelle 6 gelegt. Diese Quelle erzeugt die Signalströme mit einer Frequenz zwischen Soo und 5ooo Perioden pro Sekunde (Sprechfrequenz), wobei der von den Klemmen der Wechselstromquelle abgezweigte, die Spule 5 durchfließende Strom sehr schwach ist.
Auf der anderen Seite des neutralen Drahtes, beispielsweise bei dem Stromempfänger, ist im neutralen Leiter ein Empfangsapparat 7 eingeschaltet, der ein Relais oder eine sonstige Einrichtung darstellen kann und auf die Signalfrequenz anspricht. Hinter dem Empfangsapparat ist dann der neutrale Leiter wieder geerdet, so daß eine besondere Drahtverbindung für die Signalströme gespart bleibt.
Parallel zu der Induktionsspule 5 ist nun ein Kondensator 8 geschaltet, dessen Kapazität derart bemessen ist, daß er mit der Induktionsspule 5 einen Schwingungskreis bildet, der für den Strom der Signalfrequenz einen hohen Widerstand darstellt. Hierbei kann man auch den Kondensator mit einer unabhängigen Zusatzwicklung verbinden. Die Selbstinduktionsspule S dagegen ist so bemessen, daß ihre Reaktanz für die Netzfrequenz vernachlässigt werden kann, .dagegen für die Signalfrequenz sehr hoch wird. Die Spule bildet daher eine praktisch freie Erdung des neutralen Punktes des Netzes im Hinblick auf die Netzströme und isoliert gleichzeitig die Wechselstromquelle 6 genügend von der Erde. Der Kern der Reaktanzspule wird _ so bemessen, daß er gesättigt ist, wenn ein starker Strom mit Netzfrequenz zwischen der Erde und dem neutralen Draht fließt. Dieser Fall tritt beispielsweise dann ein, wenn der neutrale Punkt infolge Durchschlagens der Isolierung des Netztransformators an Hochspannung gelegt ist. Dann nimmt das Potential an den Klemmen der Selbstinduktionsspule 5 einen sehr hohen Wert an, obgleich die Reaktanz an sich gering ist. Dann wird infolge der Sättigung des Kernes der Selbstinduktionskoeffizient praktisch gleich Null, und die Spule verhält sich wie ein Ohmscher Widerstand, so daß das Potential an ihren Klemmen praktisch auf Null verringert wird.
Damit der neutrale Draht im normalen Betriebe nicht an die Erde gelegt ist, kann man vor die Wicklung des Empfangsapparates 7 einen Kondensator 9 von geeigneter Kapazität einschalten, der bei richtiger Bemessung die Impedanz der Wicklung für die Frequenz der Signalströme kompensiert. Dadurch werden auch die Verluste infolge schlechter Isolierung wesentlich verringert.
Die Schaltung nach Fig. 2 zeigt ein Gleichstromnetz mit neutralem Leiter, der gewöhnlich von Erde isoliert ist. Mit diesem neutralen Leiter wird an einem Punkte des Netzes entweder direkt oder unter Zwischenschaltung eines Kondensators der eine Pol einer Wechselstrornquelle 6 von Signalfrequenz verbunden, während ihr anderer Pol frei an die Erde gelebt wird. Von diesem neutralen Leiter 3 wird dann an der Empfangsstelle ein Draht abgezweigt, der, wie oben beschrieben, über die Wicklung des Empfangsapparates 7 zur Erde 4 führt, gegebenenfalls unter Vorschaltung eines Kondensators g.
Man kann so alle Empfangsapparate betätigen, welche an einem beliebigen Punkte des Netzes zwischen dem neutralen Leiter und der Erde liegen. Man kann ferner alle elektromagnetischen Resonanzerscheinungen benutzen, indem man die Periodenzahl der Signalstromquelle bestimmt oder indem man die Impedanz des gesamten Signalstromkreises durch Hinzufügung von Kapazitäten oder Reaktanzen ändert, die passend verbunden werden.
Durch Beeinflussung der Signalfrequenz in allmählicher oder stuf enweiserÄnderung kann man ein aufeinanderfolgendes Ansprechen der Empfangsapparate statt eines gleichzeitigen Ansprechens erzielen. Man kann auch in diesem Falle und innerhalb gewisser Grenzen Empfangsapparate benutzen, die stark syntonisiert sind, insbesondere bei mechanischer Resonanz. Man kann schließlich die Empfangsapparate derart betätigen, daß sie nur dann ansprechen, wenn die benutzte Signalstromquelle gleichzeitig zwei oder selbst mehrere Ströme von verschiedener Frequenz aussendet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: z. Elektrische Übertragung von Signalen o..dgl. mittels Wechselstroms von Sprechfrequenz längsKraftübertragungsleitungen mit neutralem Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den neutralen Punkt (3) und die Erde (q.) eine Selbstinduktionsspule (5) eingeschaltet ist, die derart bemessen ist, daß sie die Erdung des neutralen Punktes für die Netzströme aufrechterhält und gleichzeitig den Durchtritt des Signalstromes verhindert.
2. Elektrische f.Tbertragung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sperrung einSchwingungskreis, bestehend aus einer Selbstinduktionsspule (5) und einer zu ihr parallel liegenden Kapazität (8), dient, der die Signalstromfrequenz nicht durchläßt.
3. Elektrische t;lbertragung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der Selbstinduktionsspule (5) derart bemessen ist, daß er gesättigt ist, wenn eine hohe Stromintensität von Netzfrequenz durch Störungen die Verbindung zwischen dem neutralen Punkt (3) und der Erde (.a.) durchfließt.