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Impulserzeuger für elektrische Zäune Die Erfindung bezieht sich auf
einen Impulserzeuger für elektrische Zäune, der an ein elektrisches Versorgungsnetz,
und zwar ein Wechselstromnetz b:zw. eine andere Wechselstromquelle angeschlossen.
werden, kann.
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Die bekannten. Impulserzeuger für diese Verwendung verteilen sich
in. der Hauptsache auf zwei Gruppen, und zwar einerseits auf Vorrichtungen mit einem
Kondensator, der vom Netz langsam aufgeladen und anschließend. bei seiner stoßartigen
Entladung, meist über einen Transformator, einen kurzdauernden Impuls erzeugt, und
andererseits auf Vorrichtungen, bei denen der Zaun stoßweise, d. h. für kurze Zeiträume
mit verhältnismäßig langen Zwischenräumen, über einen Transformator, mit dein geeignete
Sicherheitsmaßnahmen kombiniert sind, direkt an das Netz gekoppelt wird.
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Diese beiden Gruppen haben ihre Vorteile und ihre Nachteile. Die Apparate
der erstgenannten Gruppe, die Kondensatorapparate, sind vielleicht von einem idealen
Gesichtspunkt aus am vorteilhaftesten, da sie innerhalb der gegebenen Sicherheitsrahmen
in der Regel die kräftigsten Stöße liefern können, andererseits ist aber der notwendige
große Kondensator eine verhältnismäßig empfindliche Komponente. Die allgemeine Tendenz
scheint deshalb in Richtung nach der anderen
Hauptgruppe, den Transformatorapparaten,
zu gehen, obwohl die Stoßwirkung dieser Apparate etwas weniger wirksam ist.
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Die Erfindung bezweckt, einen Apparat herzustellen, der sozusagen
die Vorteile der beiden erwähnten Gruppen kombiniert. Die Erfindung nimmt als Ausgangspunkt
den Transformatorapparat und ist auf der Erkenntnis gegründet, daß es möglich ist,
mittels eines Apparates dieser Art einen Stoß zu erzeugen, der in seinem zeitlichen
Verlauf und seiner physiologischen Einwirkung ungefähr einer Kondensatorentladung
gleichkommt.
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Bei einem Impulserzeuger des Transformatortyps sind Organe erforderlich,
die die genannte stoßweise Ankopplung des Zauns an die Spannungsquelle über den
Transformator bewirken. Hierzu hat man verschiedene Schaltorgane benutzt, wie z.
B. Quecksilberschalter von umlaufender, schwingender oder thermischer Art. Allen
diesen Kopplungsmethoden ist gemeinsam, daß die Kontaktzeit und insbesondere deren
zeitliche Lage im Verhältnis zu den periodischen Variationen des Wechselstroms recht
unbestimmt ausfällt, weshalb es notwendig ist, die Kontaktzeit über einige Perioden
auszudehnen, damit jedesmal ein einigermaßen gleichartiger Stoß erhalten wird. Der
Stoß nimmt deshalb den Charakter eines kurzdauernden Wechselstroms an im Gegensatz
zu dem bei den Kondensatorapparaten erhaltenen schlagkräftigeren Entladungscharakter.
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Um diese Nachteile zu beheben, werden erfindungsgemäß Organe benutzt,
die die Zeitpunkte für den Anfang und den Abschluß jeder-stoßweisen Ankopplung der
Primärwicklung des Transformators an die Wechselspannungsquelle in Abhängigkeit
des augenblicklichen Wertes der aufgedrückten Wechselspannung festlegen.
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Da die genannten Organe von den periodischen Variationen der Wechselspannung
abhängig sind, wird die Durchkopplung des Zauns an die Wechselstromquelle in jedem
Stoß im gleichen Punkt der Periode des Wechselstroms eingeleitet. Man kann deshalb
bei einem Stoß von sehr begrenzter Dauer eine sehr konstante Stoßwirkung erhalten,
und zwar kann diese Dauer z. B. eine einzige Periode oder, nach einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, ungefähr eine Viertelperiode betragen.
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Mit besonderem Vorteil kann erfindungsgemäß im Primärkreis des Transformators
eine ionisierbare Entladungsröhre liegen, deren Steuergitter an einen vom Transformator
gesteuerten Zeitkonstantkreis gekoppelt ist. Der Stoß wird dann durch Ionisierung
der Entladungsröhre in der Nähe des Höchstwertes der Spannung eingeleitet, wonach
der Zeitkonstantkreis während des Stoßes für einige Zeit das Potential des Steuergitters
auf einen solchen Wert verschiebt, daß die Entladung in der Röhre sich nicht fortsetzen
kann, wenn der Momentanwert derWechselspannungunter dieIonisierungsspannung fällt,
und auch nicht wieder eingeleitet «-erden kann, bevor nicht das Gitter mit einer
vom Zeitkonstantkreis gesteuerten Verspätung wieder auf einem Spannungswert angelangt
ist, der dies zuläßt.
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Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung besteht
der Zeitkonstantkreis aus einem zwischen dem Gitter und der Kathode der Entladungsröhre
angeschlossenen Kondensator mit Ableitungswiderstand, wobei der Kondensator durch
eine Gleichrichterkopplung derart mit dem Primärkreis des Transformators gekoppelt
ist, daß er während des Verlaufes der Stöße aufgeladen wird.
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Für die genannte Gleichrichterkopplung können gegebenenfalls besondere
Gleichrichter, z. B. Trockengleichrichter, verwendet werden. Bei einer besonders
zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung können indessen solche besonderen Gleichrichter
dadurch vermieden werden, daß die Gitterkathodenstrecke der Entladungsröhre als
Gleichrichterelement der Gleichrichterkopplung benutzt wird.
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Hierdurch wird nicht nur eine Herabsetzung der erforderlichen Anzahl
von Komponenten des Impulserzeugers und dadurch eine Verminderung der Herstellungskosten
erzielt, sondern gleichzeitig der Vorteil gewonnen, daß die genaue Abstimmung des
Zeitkonstantkreises bedeutend einfacher durchgeführt werden kann, indem man die
Ableitung in dem Gleichrichter vermeidet, die bei der Verwendung von Trockengleichrichtern
unvermeidlich ist und einen keineswegs unbedeutenden Einfluß auf die Zeitkonstante
des Zeitkonstantkreises haben kann.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden,
in der die Fig. i und 2 Schaltungen für zwei verschiedene Ausführungsformen eines
Impulserzeugers nach der Erfindung darstellen.
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In Fig. i bezeichnet i die Primärwicklung eines Transformators, dessen
Sekundärwicklung 2 an einen elektrischen Zaun gekoppelt ist. Die Primärwicklung
i ist an Klemmen 3 und ,4 an eine Wechselstromquelle, z. B. ein Wechselstromnetz,
angeschlossen, und zwar durch die Anoden-Kathoden-Strecke einer ionisierbaren Elektronenröhre
5 mit Anode 6, Steuergitter 7 und Kathode B. An eine besondere Wicklung g des Transformators
sind zwei gegenüberstehende Ecken einer Graetz-Brücke io angeschlossen, während
zwischen dem anderen Paar gegenüberstehender Ecken der genannten Brücke ein Kondensator
i i liegt, welcher parallel zu einem Ableitungswiderstand 12, zwischen das Steuergitter
7 und die Kathode ä eingeschaltet ist.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Wenn an die Klemmen 3 und q. eine
Wechselspannung angeschlossen wird, wird die Röhre 5, deren Gitter 7 auf dem Kathodenpotential
liegt, nicht stromleitend sein, solange der Momentanwert der Wechselspannung nicht
eine gewisse Größe erreicht. Bis zu diesem Zeitpunkt fließt somit kein Strom durch
die Primärwicklung i des Transformators. Wenn der genannte Wert überschritten wird,
tritt eine Ionisierung der Entladungsröhre ein, so daß praktisch die ganze Netzspannung
über der Primärwicklung i
zu liegen kommt. Hierdurch wird über die
Wicklungg eine Spannung induziert, die über die Graetz-Brücke den Kondensator i
i aufladet, so daß das Gitter 7 ein negatives Potential erhält. Wenn der Momentanwert
der Netzspannung unter die Ionisierungsspannung der Röhre 5 fällt, wird die Röhre
gelöscht, und wegen des negativen Potentials des Gitters 7 kann sie nicht wieder
gezündet werden. Jetzt fängt der Kondensator i i an, sich über den Widerstand 12
langsam zu entladen, wodurch das Potential des Gitters 7 langsam ansteigt. Je näher
das Gitterpotential dem Wert Null kommt, desto näher kommt die Maximalspannung über
die Gitterkathodenstrecke der Röhre dazu, eine Ionisierung einleiten zu können.
Die größte Möglichkeit einer Ionisierung tritt während jeder Periode der aufgedrückten
Wechselspannung einmal ein, und zwar wenn die letztere ihren Höchstwert in der einen
Richtung aufweist, und wenn die Gitterspannung 7 auf einen gewissen Wert angelangt
ist, tritt deshalb gerade in dem genannten Punkt der Periode der Wechselspannung
eine Ionisierung ein. Die Primärwicklung i, über die in der Zwischenzeit praktisch
keine Spannung gelegen hat, empfängt nun wieder praktisch die ganze aufgedrückte
Netzspannung, und das beschriebene Spiel wiederholt sich, so daß die Ionisierung
aufhört und der Kreis der Primärwicklung i dadurch unterbrochen wird, wenn der Momentanwert
der Netzspannung unter die Ionisierungsspannung herabsinkt.
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Wie ersichtlich, erfolgt in der beschriebenen Weise eine stoßweise
Ankopplung der Primärwicklung i an die Spannungsquelle, indem jeder Stoß praktisch
beim Höchstwert der aufgedrückten Spannung eingeleitet wird und sich annähernd über
eine Viertelperiode erstreckt, während das Intervall zwischen den Stößen vom Zeitkonstantkreis
11, 12 bestimmt wird und deshalb nach Wunsch festgelegt werden kann. Jedesmal, wenn
der Kreis der Primärwicklung i, wie beschrieben, an das Netz gekoppelt wird, entsteht
in der Sekundärwicklung 2 ein Hochspannungsimpuls von Entladungscharakter.
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Insofern für die Entladungsröhre 5 eine kleine positive Spannung am
Gitter 7 erforderlich ist, damit bei der Höchstspannung zwischen der Kathode 8 und
der Anode 6 eine Zündung eintreten kann, kann man an der mit einem Kreuz 13 bezeichneten
Stelle eine kleine Wechselspannung einschalten, deren Phasenstellung derart gewählt
ist, daß sie das Potential des Gitters in der gleichen Phase wie derjenigen, wo
die Anode im Verhältnis zur Kathode positiv ist, in positiver Richtung verschiebt.
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Aus Sicherheitsgründen empfiehlt es sich, im Primärkreis des Transformators
eine Sicherung 1q. anzuordnen, die den Primärkreis unterbricht, falls der Strom
auf Grund irgendeines Fehlers der Vorrichtung wesentlich über eine halbe Periode
hinaus fortgesetzt wird. Die Sicherung kann z. B. derart bemessen «-erden, daß sie
in diesem Falle den Primärkreis nach zwei oder drei Perioden unterbricht. Diese
Unterbrechung soll stattfinden, selbst wenn der Sekundärkreis 2 offen ist. Andererseits
darf aber im normalen Betrieb der Vorrichtung keine Unterbrechung stattfinden, selbst
wenn die Sekundärwicklung 2 kurzgeschlossen ist. Falls nun zwischen dem Kurzschluß-
und dem Leerlaufstrom ein ungefähr normales Verhältnis besteht, kann es schwierig
sein, diese beiden Bedingungen zu vereinigen. Um diese Schwierigkeit zu beheben,
so daß die Einstellung der Sicherung 1q. weniger kritisch wird, wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, den Transformator derart auszuführen, daß der Unterschied zwischen
dem Leerlauf- und dem Kürzschlußstrom des Transformators verhältnismäßig klein ist.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist die Verwendung von besonderen
Gleichrichtern io nach Fig. i dadurch vermieden, daß die ionisierbare Elektrodenröhre
5 selbst als Gleichrichter benutzt wird. Abgesehen hiervon, werden in Fig.2 die
gleichen Schaltelemente benutzt wie in Fig. i, und diese sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Benutzung der ionisierbaren Elektrodenröhren 5 als Gleichrichter erfolgt
dadurch, daß der von dem Kondensator ii und dem Ableitungswiderstand 12 gebildete
Zeitkonstantkreis in Reihe mit der Transformatorwicklungg zwischen dem Steuergitter
7 der Röhre 5 und der Kathode 8 verbunden ist. Die Steuergitterkathodenstrecke wirkt
dadurch als ein Gleichrichter, der die gleiche Funktion wie die Graetz-Brücke io
in Fig. i ausübt, und die Wirkungsweise ist deshalb im wesentlichen wie für die
Ausführungsform nach Fig. i beschrieben. Nur wird in Fig. 2 mit Halbwellengleichrichtung
anstatt Vollwellenigleichrichtung gearbeitet, was indessen ohne Belang ist. Ferner
vermeidet man bei der Ausführungsform nach Fig. 2 die für die Periodizität nicht
unwesentliche, schwer zu kontrollierende Ableitung, die in den Trockengleichrichtern
der Graetz-Brücke in Fig. i stattfindet.
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Die besonderen Maßnahmen, die in Verbindung mit Fig. i beschrieben
sind, um die Zündung der Röhre unter schwierigen Verhältnissen zu sichern, um Sicherheit
gegen Berührungsgefahr zu schaffen und um eine möglichst zweckmäßige Dimensionierung
des Transformators herbeizuführen, können natürlich auch bei der Ausführungsform
nach Fig.2 Verwendung finden.