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Schaltungsanordnung für Telegrafenanlagen zum Tasten von Wechselstrom
Es ist bekannt, zur Tastung von Wechselstrom Netzwerke zu verwenden, bei denen (vgl.
Fig. z) im Längs- und Querzug je zwei Gleichrichter r, z und 3, 4 in Reihe geschaltet
sind, deren Vorspannung durch Betätigung eines an eine Gleichstromquelle 5 angeschlossenen
Tasters 6 in ihrer Richtung geändert werden kann. Hierdurch ändert sich die Dämpfung
des zwischen den Klemmen a, b, c
und d liegenden Netzwerkes in so weiten Grenzen,
etwa von einer Durchlaßdämpfung bp < o,2 Neper auf eine Sperrdämpfung bs > 4
Neper, daß der Vierpol bei geringem Widerstand der Längsgleichrichter und hohem
Widerstand der Quergleichrichter für den Wechselstrom durchlässig ist, bei großem
Widerstand der Längsgleichrichter und kleinem Widerstand der Quergleichrichter dagegen
den Wechselstrom sperrt. Diese bekannte Anordnung weist den Nachteil auf, daß bei
Abschaltung der Steuerstromquelle 5 bei dem an die Fernleitung 7 angeschlossenen
Empfangsrelais ro Ströme auftreten, deren Größe etwa in der Mitte zwischen den beim
Durchlaß ID und der Sperrung Is der Tastanordnung auftretenden Strömen liegt. Im
Empfangsrelais werden somit Ströme in der Größenordnung seiner Ansprechstromstärke
auftreten. Dadurch ist die Lage des Ankers des Empfangsrelais nicht mehr eindeutig
festgelegt. Bei Schwankungen der Restdämpfung der Leitung 7 wird daher das Empfangsrelais
zo hin und her pendeln und in der Empfangsstation den Empfang telegrafischer Zeichen
vortäuschen.
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Die Abschaltung der Stromquelle 5 wird üblicherweise in den Telegrafenämtern
vorgenommen, falls längere Pausen in der Nachrichteniiberinittlung
eintreten.
d. h. insbesondere w:ibrend der Nacht.
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Die Eri-ndung betrifft eilte Anordnung, durch die der obenerwähnte
Nachteil vermieden und erreicht wird, daß bei Abschaltung der Steuerspannung (Steuerspannung:
Null) die Diiinpiuiig bo der Tastanordnung entweder nur in geriligein Maße voll
der Durchlaßdä mpfung bl, oder nur in geringem Maße voll der Sperrdämpfung b5 abweicht,
so daß das Empfangsrelais auch bei Änderungen der Leitungsdäinl>fung (Restdämpfung)
in einer eindeutigen Lage verharrt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Widerstand der
iiii Längszug der Tastanordnung liegenden Gleichrichter weitgehend verschieden voll
dein Widerstand der im (tterzug liegeirden Gleichrichter gewählt wird.
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Es empfiehlt ;ich, den Wert der Nulldämpfung b, so zu wählen, daß
die Bedingung 3 Neper < b, < 3 bj, erfüllt ist. Bei diesen
Werten von b, läßt sich erreichen, daß auch bei den auf Fernmeldeleitungen auftretenden
üblichen Pegelschwankungen das Empfangsrelais beim Nultwert der Steuerspannung in
der durch den letzten vorhergehenden Stromstoß bestimmten Lage angezogen oder abgeiallen
bleibt.
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Die Verschiedenheit der Widerstandswerte der ini Längs- und Querzug
liegenden Gleichrichter, für die insbesondere Trockengleichrichter verwendet werden,
läßt sich auf mannigfache Weise erreichen. Entweder werden ini Längszug mehrere
Gleichrichter parallel oder im Querzug mehrere Gleichrichter in Reibe oder umgekehrt
geschaltet, oder es werden diese beiden Schaltungen vereinigt verwendet.
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Besonders zweckmäßig ist es, die im Längs-und Querzug angeordneten
Gleichrichter mit verschiedenem Übersetzungsverhältnis an den Eingangsübertrager
der Tastschaltung anzuschließen. Das Übersetzungsverhältnis bewirkt dabei, daß sich
in bezug auf die Gesamtdämpfung des Netzwerkes die Widerstände im Längs- und Querzug
im quadratischen Verhältnis des Windungsverhältnisses andern. Hierdurch werden die
Werte für b, in starkem Maße entweder den Durchlaß- oder den Sperrdänipfungs-,verten
angenähert.
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Werden die Steuerspannungen in den beiden Richtungen in der üblichen
Weise der gleichen Gleichstromquelle entnommen, so ist es ferner zweckmäßig, durch
Anordnung von Widerständen, die zu der Stromquelle in Reihe oder parallel liegen
und an verschiedenen Stellen abgegriffen werden, den in dem Längs- und Querzug liegenden
verschiedenen Gleichrichterkonibinationen die Steuerspannung in solcher Größe zuzuführen,
daß für jeden einzelnen Gleichrichter die Steuerspannung einen günstigen Wert erhält;
dieser Wert hängt von der Kennlinie des Gleichrichters ab.
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Statt der Reihen- oder Parallelschaltung voll Gleichrichtern im Längs-
oder Querzug kann auch eine Brückenschaltung nach Art der so genannten Graetzschen
Schaltung verwendet «-erden, bei der in der einen Diagonale die @Steuerspantiung,
in der anderen Diagonale die zu steuernde Spannung liegen. Diese Anordnung hat den
Vorteil, daß, obwohl eitle Mehrzahl von Gleichrichtern vorhanden ist, sich diese
für die Trägerfrequenz nur als ein einziger Gleichrichter auswirken.
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Durch die Anordnung gemäß der Erfindung wird nicht nur erreicht, daß
bei Doppelstrombetrieb bei vollständiger Abschaltung der Steuerspannungsquellen
durch die damit bewirkte Pegelschwankung in der Empfangsstation keine telegrafischen
Zeichen vorgetäuscht werden. Die Anordnung gemäß der Erfindung kann vielmehr auch
ohne weiteres für den Einfachstrornbetrieb verwendet werden, wenn malt die Sendetaste
an den Mittelpunkt der Steuerspannungsquelle anschließt. In diesem Falle liegen
die Sendetaste und die eine Hälfte der Steuerspannungsquelle in Reibe. in dem Taststronikreis.
Ist die Taste geöffnet, so liegt all den Zuführungsklemmen der Tastanordnung die
Steuerspannung Null. Die Dämpfung bei der Steuerspannung Null ist dann den Tastpausen
zugeordnet. Entspricht die Ruhedämpfung etwa der Durchlaßdämpfung, so wird bei geöffneter
Taste der Wechselstrom ini Ausgangskreis vorhanden sein. Wird die Taste geschlossen
und die Batterie so gepolt, daß sich die Sperrdämpfung einstellt, so handelt es
sich um Einfachruhestronibetrieb. Entspricht dagegen die Ruhedämpfung etwa der Sperrdämpfung,
so wird bei geöffneter Taste keine Wechselspannung in den Ausgangskreis gelangen
können. Wird die Taste geschlossen und die Batterie so gepolt, daß sich die Durchlaßdämpfung
einstellt, so liegt Einfacharbeitsstrombetrieb vor.
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Man hat zwar schon bei der Wechselstromtelegrafie durch besondere
Kunstschaltungen polarisierte Senderelais mit Einfachstrom betrieben. Dabei ergaben
sich jedoch folgende Nachteile: Es war eine Kompensationswicklung und ein besonderer
Kompensationsstrom erforderlich, dessen Größe genau eingestellt werden mußte; die
Ansprechzeiten bei der Umlage des Relaisankers aus der Nullage waren verschieden;
es traten Prellungen bei den Relais auf, d. h. der Anker hob nochmals ab, nachdem
er bereits angelegen hatte; es war eine größere Umschlagzeit vorhanden, die in weiten
Grenzen streute; die mechanische bzw. magnetische Neutralstellung des Relais ging
bei starker kurzzeitiger und langer einseitiger
Belastung verloren,
so daß das Relais mit der Zeit nicht mehr neutral war, und schließlich war die Telegrafiergeschwindigkeit
bei Kontaktrelais infolge der Massenträgheit begrenzt.. Alle diese Mängel wirkten
sich als zusätzliche Verzerrungen der Tel°-grafierzeichen aus.
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Durch die Sendetastschaltung nach der Erfindung werden diese Nachteile
vermieden. Es treten keine zusätzlichen Verzerrungen auf, und die Sendetastschaltung
läßt sich ohne jeden Nachteil und ohne irgendwelche Änderungen auch mit Einfachstrom
betreiben Insbesondere wird die Telegrafiergeschwindigkeit bei der Sendetastschaltung
nach der Erfindung nicht begrenzt, da die Anordnung gemäß der Erfindung trägheitslos
arbeitet.
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Die Erfindung sei an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Fig. i zeigt die bereits .erwähnte bekannte Anordnung. Bei ihr liegen sowohl
im Längszug als auch im Querzug je zwei Gleichrichter i, 2 und 3, q.. Je nach der
Lage der Sendetaste 6 sind die Gleichrichter im Längs- oder Querzug durchlässig.
Infolgedessen treten am Empfangsrelais Sttöme 1D bzw. IS auf, wobei der Strom in
der Durchlaßrichtung ID sehr viel größer ist als der Strom in der Sperrrichtung
IS. Sowohl die Ansprechstromstärke als auch die Abfallstromstärke des Empfangsrelais
liegt etwa im Bereich der halben Stromstärke 1D, wie durch die Geraden i i" und
i ib in Fig. 2 angedeutet. Als Abszisse ist in Fig. 2 die Zeit t aufgetragen und
als Abschnitt darauf die Dauer .einer Pause t.-t, zwischen zwei telegrafischen Zeichen.
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Wird nun z. B. für den Nachtbetrieb die Steuerspannungsquelle 5 auf
dem Sendeamt abgeschaltet, z. B. durch Öffnen des Schalters 9, so haben die im Quer-
und Längszug liegenden Gleichrichter den gleichen Widerstand. Es wird also der Strom
im Netzwerk etwa zur Hälfte über den Querkreis und zur Hälfte über den Längskreis
fließen. Da der Gesamtstrom, wie auch bei allen nachfolgenden Beispielen vorausgesetzt
werden soll, praktisch dadurch konstant gehalten wird, daß der mit der Wechselstromquelle
13 und der Primärwicklung 1q. des Eingangsübertragers in Rehe liegende Widerstand
15 etwa hundertmal so groß bemessen ist wie der Widerstand des Netzwerkes
einschließlich der Belastung der Fernleitung, die in der Größenordnung von etwa
ioo Ohm liegt, ist der in dem Stromkreis 13, 14, 15 fließende Strom
I, des Generators 13 praktisch unabhängig von der Belastung des Übertragers
22. Es ist daher, wie oben ausgeführt, bei einer Schaltung nach Fig. i der nach
Öffnen des Schalters 9 am Empfänger auftretende Strom etwa halb so groß wie der
Durchlaßstrom ID. Dieser nach Öffnen des Schalters 9 fließende Strom ist in Fig.
2 durch die Gerade 16 dargestellt, die in den Bereich zwischen Ansprech- bzw. Abfallstromstärke
des Empfangsrelais fällt. Aus Fig. 2 ist ohne weiteres zu erkennen, daß bei Schwankungen
der Leitungsdämpfung und bei den dadurch bedingten Schwankungen des Stromes der
Strom 16 den Bereich der Ansprech- und Abfallgrenze I I" bzw. i ib, des Relais leicht
über- oder unterschreitet, so daß das Empfangsrelais zu pendeln beginnt und der
Empfang telegrafischer Zeichen vorgetäuscht wird. Die Erfindung zeigt Mittel, durch
die die Stromstärke im Empfangsrelais bei der Steuerspannung Null so weit auf höhere
oder niedrigere Werte verschoben werden kann, daß sie genügend weit außerhalb der
Ansprech- bzw. Abfallgrenze des Empfangsrelais, z. B. entsprechend den Geraden 17
oder 18, zu liegen kommt.
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Ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung zeigt Fig. 3. Dort
sind die in dem Längszug liegenden Gleichrichter i und 2 durch vier parallel geschaltete
Gleichrichter gleicher Größe, wie die Gleichrichter 3 und ,4, ersetzt. Infolgedessen
wird nunmehr bei der Steuerspannung Null der Strom nur zu 1/' im Querkreis, dagegen
zu 4/5 im Längskreis fließen, so daß am Empfangsrelais io ein Strom auftritt, der
8o°/, des Stromes ID beträgt und somit weit außerhalb der Abfallgrenze des Relais
liegt.
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In analoger `''eise sind in Fig. ,4 im Querkreis mehrere, z. B. drei,
Gleichrichter in Reihe geschaltet. Infolgedessen ist der Strom, wenn die Steuerspannung
Null ist, Io = 1/4 von ID, wie durch die Gerade 18 in Fig.2 angedeutet. Diese Stromstärke
liegt genügend weit unterhalb der Ansprechgrenze des Empfangsrelais, so daß die
Lage des Ankers des Empfangsrelais beim Strom I" die gleiche ist wie beim Sperrstrom
1s.
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Um die durch die Anordnungen nach Fig. 3 und d. erzielten Wirkungen
zu erhöhen, kann man auch beide Schaltungen vereinigen und sowohl im Längszug parallel
als auch im Querzug in Reihe geschaltete Gleichrichter verwenden. Umgekehrt können
auch die in Reihe geschalteten Gleichrichter im Längszug und die parallel geschalteten
Gleichrichter im Querzug angeordnet sein.
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Um den durch die Reihen- bzw. Parallelschaltung mehrerer Gleichrichter
bedingten Aufwand herabzusetzen, empfiehlt es sich, eine Anordnung gemäß Fig. 5
zu verwenden, bei der die quer und längs geschalteten Gleichrichter in verschiedenem
Verhältnis zur Primärwicklung des Übertragers 22 angekoppelt sind. Der besondere
Vorteil der Verschiedenheit des Übersetzungsverhältnisses ist der, daß sich der
Widerstand der Gleichrichter in
bezu- auf die -'#,troniverteiluiig
mit (lern Übersetzungsverhältnis quadratisch ändert. Die Anordnung geniiil.i Fig.
; entspricht in ihrer Wirkungsweise etwa der nach Fig.3 oder 4, w iilireiid die
Anordnung nach Fig. 6 die uma kehrten Dänipftingsverhältnisse aufweist. Bei
der Anordnung nach Fig. 5 sind Widerstände 23. -24, 25 in den Steuerkreis
gelegt. Sie sind so bemessen. claß in beiden Wicklungshälften des Ausgangstransformator;
gleiche, aber entgegengesetzt gerichtete Ströme fließen, die sich aufheben, und
daß durch den Steuerstrom, der die Gleichrichter der einen Richtung durcliliissig
macht, infolge des Spannungsabfalles des Steuerstromes an den Widerständen >> bzw.
23 und 2.f die negative Sperrspannung für das übrige Gleichrichterpaar erhöht wird.
Der Kondensator 26 dient zur wechselstrominäßigen Ü berbriickung der Widerstände
-= 3 7111d 2.1.
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Fig. 7 -neigt eine Sendetastschaltung. bei der die im Oberkreis liegenden
Gleichrichter 3, -durch vier in Brückenschaltung liegende Gleichrichter 27. 2S,
29. 30 ersetzt sind. Sowohl für den steuernden als auch den gestetterten
Strom, die an den Diagonalpunkten zu- und abgeführt werden, ist der Widerstand der
aus den vier Gleichrichtern bestehenden Kombination für die Trägerfrequenz gleich
(lern Widerstand eines einzelnen Gleichrichters. Die \Tebenschlul3wirkung dieses
Quergleichrichters ist bei der Anordnung nach Fig. ; noch dadurch erhöht, daß der
zu steuernde Strom über eine besondere Wicklung, deren Übersetzungsverhältnis i
: io beträgt. an die Primärseite des Eingangsübertragers angekoppelt ist, während
die Längsgleichrichter an einer dritten Wicklung des Eingangsübertragers liegen,
deren übersetzUtlgsverhältnis i : 2 beträgt. Das Übersetzungsverhältnis de: Ausgangsübertragers
3'
beträgt 2 : i. Die Widerstände 3a, 33, 3-1, 35 und 36 sind wiederum so
bemessen, daß die Steuergleichspannung an jedem einzelnen Gleichrichter den gleichen
Wert aufweist.
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Fis. S zeigt schließlich eine Anordnung, bei der die Graetzachaltun-
der Gleichrichter :iiclit im Otter-, sondern im Längszu- der "Castenanorelntlng
anaeorchiet ist.