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Elektrische Uhrenanlage Es sind durch Synchronmotor angetriebene Nebenuhren
bekannt, bei denen durch ein kurzes einmaliges Signal der Hauptuhr der Beginn und
der Ablauf eines Korrekturvorganges bestimmt wird. Stimmt die Zeitangabe der Nebenuhr
mit der der Hauptuhr überein, so ist dieser Korrekturvorgang für die Nebenuhr wirkungslos.
Geht jedoch die Nebenuhr vor oder nach, so wird sie durch den Korrekturvorgang richtig
gestellt. Normalerweise werden zur Übertragung der Korrektursignale besondere Leitungen
verwendet. Die Erfindung zeigt nun, wie man ohne diese besonderen Leitungen auskommt.
Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß Erzeugungs- und Übertragungsmittel für vom
Antriebsstrom der Nebenuhrmotoren abweichende Korrektursignale derart vorgesehen,
daß die Korrektursignale für die Nebenuhren über diejenige Leitung übertragen werden,
welche die Spannung zum Antrieb der Synchronmotoren führt, und zwar vorzugsweise
in bekannter Weise mit einer Frequenz, die von der normalen Netzfrequenz verschieden
ist. Gemäß zweckmäßiger Ausführung der Erfindung ist der Sender des Korrektursignals
mit der Hauptuhr verbunden und wird von dieser gesteuert, während der Empfänger
mit der Nebenuhr in Verbindung steht und diese korrigiert.
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Andere Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Ansprüchen ersichtlich
und in der Beschreibung an Hand der Zeichnungen erläutert.
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Fig. r, a, 3, q. und 5 zeigen Anwendungen des Röhrenselbstüberwachungs-
und Signalsystems; Fig. d ist ein Schaltbild des Senders und der Hauptuhr; Fig.7
und 8 sind Schaltbilder der Empfängerkreise für die Nebenuhren bzw. Signalvorrichtungen.
Nach
Fig. i befindet sich ein Abwärtstransformator ii zwischen dem Verteilernetz i2 und
dem örtlichen Versorgungsnetz 2; das Versorgungsnetz speist übliche Stromverbraucher,
wie Lampen 13 und Motoren 14. Eine Hauptuhr i bekannter Bauart ist mit einer Stromquelle
3 verbunden; diese OOuelle kann auch das örtliche Stromnetz sein. Die Hauptuhr hat
nockenbetätigte Kontakte, die zu bestimmten Zeiten geschlossen werden, um über Leitungen
4 einen Sender 5 zu erregen, der mit einer Stromquelle-7 verbunden ist, die ebenfalls
das örtliche Stromnetz sein kann. Wenn der Sender erregt wird, gibt er über ein
Kupplungsglied 6 ein Hochfrequenzsignal auf das örtliche Netz.
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Signalgeräte 8 und 9 und Nebenuhren io, die mit einem abgestimmten
Empfänger verbunden sind, sind an das örtliche Netz geschaltet. Bei Empfang des
Signals durch ihre jeweiligen Empfänger werden entweder die Nebenuhren gleichgestellt
oder die Signalgeräte erregt. Die Nebenuhren enthalten mechanische Zeitverzögerungsmittel,
die verhindern, daß die Korrektur der Nebenuhr durch kurze Störimpulse eingeleitet
wird und die diese Korrektur nur auf längere Impulse hin ermöglichen. Der Empfangskreis
der Signalgeräte enthält ebenfalls eine Zeitverzögerung, die nachstehend noch beschrieben
wird.
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Die Fig. 2 und -6 zeigen ein Dreiphasensystem in Sternschaltung mit
geerdetem Nulleiter. Hauptuhr und Sender erhalten Strom durch Leitungen 3 bzw. 7,
die an einer Phase und an Erde liegen. Der Sender (Fig. 6) enthält einen Gleichrichter,
einen Schwingungserzeuger und einen Gegentaktverstärker. Der Zweiweggleichrichter
42 wird vom Dreiphasensystem 38 über den Kontakt 32 A und den Transformator 48,
der eine weitere Wicklung 43 für die Röhrenheizung enthält, gespeist. Ein Filterkreis
44, bestehend aus Kondensatoren 46 und Widerständen 47, glättet den pulsierenden
Gleichstrom. Die Gleichspannung wirkt über den Widerstand 5o und Relaiskontakt 36A
auf die Anode der Schwingungserzeugerröhre 52 und auf das Schirmgitter der Verstärkerröhren
58 ein. Die Anoden der Verstärkerröhren 58 erhalten ihre Gleichspannung über Widerstände
59 zur Unterdrückung. von Störschwingungen und die Primärwicklung des Ausgangstransformators
61. , Der Schwingungserzeuger, eine Abänderung des Hartley-Typs, enthält eine Pentode,
die Primärwicklung eines Kopplungstransformators 55 und den Abstimmkondensator 51.
Die Frequenz des Senders kann durch Schließen eines der Relaiskontakte 33
A, 34A oder 35 A, wodurch die Kondensatoren 51 A, 51 B oder 51 C eingeschaltet
werden, geändert werden. Der Widerstand 53 im Gitterkreis dient zur Stabilisierung
der Frequenz, während der Widerstand 54 im Kathodenkreis die Gittervorspannung liefert.
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Der Schwingungserzeugerausgang ist über einen Transformator 55 mit
der Verstärkerstufe von vier Endröhren 58 gekoppelt, die im Gegentakt parallel arbeiten.
Die Vorspannung für die Verstärkerröhren entsteht am Widerstand 56 mit Parallelkondensator
57, während der Kondensator 49 einen Nebenschluß zu den Schirmgittern darstellt.
Im Senderausgang liegt der durch den Kondensator 6o abgestimmte Ausgangstransformator
61, der durch das Kopplungsglied 6, bestehend aus Kopplungskondensatoren 63 und
Sicherheitswiderständen 62, und über den Schalter 39 mit dem örtlichen Dreiphasennetz
38 verbunden ist.
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Der Sender wird auf folgende Weise gesteuert: Die Hauptuhrbestandteile,
einschließlich des Synchronmotors 15 und des Aufzugmotors 16 für die Gangreserve,
erhalten Strom direkt vom Netz über einen Transformator 17, dessen Primärwicklung
zwischen einer Phase und Erde liegt. Das Relais 32, das den Sendertrafo 48 einschaltet,
wird durch den Kontakt 22 erregt, der durch den Nocken 24 mindestens 2 Minuten vor
der gewünschten Sendung eines Signals geschlossen wird, so daß die Heizung der Röhren
-eingeschaltet wird und diese sich erwärmen können, bevor der Sender in Tätigkeit
tritt. Der Nocken 24 schließt auch den Kontakt 21, der diejenige Minute auswählt,
in der das Signal gesendet werden soll, so daß beim nächsten Schließen des Kontaktes
2o durch den Nocken 23 das Oszillatortastrelais 36 erregt wird und der Sender arbeitet.
Der Kontakt 20 wird 4 Sekunden lang in jeder Minute geschlossen; so lange wird auch
das Signal gesendet. Die Gleichstellung der Uhren findet etwa einmal je Stunde statt,
und der Korrekturbereich reicht von ungefähr 59 Minuten zu langsam bis 55 Sekunden
zu schnell: Normalerweise ist dieser Korrekturbereich ausreichend; in besonderen
Fällen können aber die Nebenuhren durch irgendwelche Fehler bis zu ii Stunden abweichen.
Dann kann das Gleichstellen durch Drehen des Schalters 26 auf »Schnell« erfolgen.
Wenn der Kontakt 18 geschlossen ist, wird das Relais 25 erregt; dadurch werden die
Kontakte 21 und 22 parallel geschaltet. Der Sender sendet dann das Korrektursignal
einmal in der Minute, wenn der Kontakt 21 geschlossen ist. Die Nebenuhren werden
durch den Nachstellmechanismus der Nebenuhr um i Stunde in der Minute vorwärts bewegt,
bis der Schalter 26 wieder geöffnet wird. Wenn die Nebenuhren z. B: i i Stunden
nachgehen, muß der Schalter 26 so lange in Schnell-Stellung belassen werden, bis
der Gleichstellimpuls zehnmal gesendet wurde, dann muß er auf Normal-Stellung gebracht
werden, damit während der nächsten sechzigsten Minute der normale Korrekturvorgang
alle Uhren zur richtigen Zeit gleichstellt. Der durch Nocken ig betriebene Kontakt
18 verhindert die Erregung des Relais 25, falls der Schalter in Schnell-Stellung
steht, wenn die übrigen Sendebedingungen nicht erfüllt sind.
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Um sicherzustellen, daß die Röhrenheizung genügend lange vor Beginn
der Sendung eingeschaltet ist, ist der Nocken ig so geformt, daß er den Kontakt
18 schließt, kurz nachdem sich der Kontakt 2o öffnet. Daher wird, wenn der Schalter26
in Schnell-Stellung gebracht wird, das Relais 25 bis zum Schließen von Kontakt i8
nicht erregt. Sind die Kontakte i8 und 2o geschlossen, so wird das Relais 25 und
dadurch das Senderrelais 32 erregt, und die
Senderstromversorgung
wird eingeschaltet. Das Tastrelais 36 wird nicht vor dem nächsten Schließen des
Kontaktes 2o, ungefähr 56 Sekunden später, erregt; dadurch haben die Röhren reichlich
Zeit, die Betriebstemperatur zu erreichen.
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Im Schaltbild Fig. 6 sind drei zusätzliche Sendefrequenzen vorgesehen;
die Frequenzen werden zum Betrieb der Signalgeräte verwendet. Ein Programmsteuermotor
28, der durch den Schalter 27 eingeschaltet wird, läuft synchron mit der Hauptuhr
und treibt mehrere Nocken an. Zwei dieser Nocken (nicht sichtbar) haben eine gleichartige
Aufgabe wie die Nocken 23 und 24, d. h. den Sender zu erregen, um die Minute der
Sendung auszuwählen und die Dauer des Signals zu steuern. Die Nocken 29,
30 und 31 dienen zur Änderung der Sendefrequenz über die Kontakte 29A, 3oA
und 31 A, die Relais 33, 34 und 35 und die Kondensatoren 5 r A, 5 i B und 5 r C.
Alle drei Kreise sind identisch, so daß die Beschreibung von einem genügt. Der Nocken
3 r schließt Kontakt 3 r A, einige Zeit vor der Tätigkeit des Senders; dadurch wird
Relais 35 erregt, und es schaltet Kondensator 5 1 C parallel zum Kondensator
5 i, um die Kapazität des abgestimmten Kreises zu vergrößern und dadurch die Sendefrequenz
zu ändern. Natürlich kann zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht mehr als eine Frequenz
gesendet werden, aber das Programm kann so eingestellt werden, daß die Sendungen
aufeinander mit kleinen oder gar keinen Zwischenräumen zwischen den Signalen folgen.
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Die Empfängereinheiten (Fig.2 und 8) verwenden Reihen- und Parallelresonanzkreise.
Der in Reihe geschaltete Kreis, der einen hohen Widerstand für die Frequenz von
5o Hz darstellt, besteht aus der Spule 65 und dem Kondensator 66. Eine Spule 67,
die induktiv mit der Spule 65 gekoppelt ist, ist mit dem Kondensator 68 parallel
geschaltet, um einen Parallelresonanzkreis für die Signalfrequenz zu bilden. Die
Spannung, die dieser Kreis liefert, bewirkt das Zünden des Glimmrelais 69 von der
Zündelektrode zur kalten Kathode. Dadurch wird auch das Zünden zwischen Anode und
Kathode eingeleitet. Die Entladung ist beim ersten negativen Stromdurchgang der
Netzfrequenz, der auf das Ende der Signalsendung folgt, beendet. Im Empfänger der
Nebenuhr (Fig. 7) wird bei der Entladung von der Kathode zur Anode des Glimmrelais
ein Kupplungsmagnet erregt, um den Korrekturvorgang der Uhr einzuleiten. Im Empfänger
des Signalgerätes (Fig. 8) wird Relais 71 erregt, schließt seinen Kontakt 71 a und
bewirkt so die Betätigung des Signalgerätes B. Der Kondensator 73, parallel zur
Relaisspule 7i, und der Widerstand 74 bewirken eine Zeitverzögerung beim Ansprechen
des Relais. Die Verzögerung dauert so lange,. bis der Kondensator 73 nach dem Zünden
der Röhre über Widerstand 74 die Spannung annimmt, die zum Erregen des Relais 71
ausreicht. Die Komponentenwerte sind so gewählt, daß der Zeitraum sich in der Größenordnung
von 2 Sekunden bewegt.
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Fig. 3 ist ein Schaltschema eines nicht geerdeten Dreiphasendreiecksystems
mit Signalübertragung über die Phasenwicklungen. In diesem System ist die Signalspannung
an der vom Sender gespeisten Phase größer als die der beiden anderen Phasen. Trotzdem
liefert jede Phase eine Signalspannung, die zum Zünden der Röhre ausreicht. Diese
Methode ist nicht zu empfehlen, wenn ein Leistungsfaktor-Ausgleichkondensator vorhanden
ist, da der zwischen die beiden Phasen geschaltete Kondensator einen Kurzschluß
für die Signalfrequenz darstellt.
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Fig. 4 ist ein Schaltschema eines geerdeten Dreiphasendreiecksystems
mit dem Signalabgriff zwischen den Phasen und der Erde. Das Signal gelangt vom Sender
5 über das Kopplungsglied 6 zu den Ecken der Dreiecksekundärwicklung. Da die Signalfrequenz
jeder Phase gleich ist, entsteht in der Primärwicklung keine Signalspannung. Das
Signal tritt zwischen jeder Phase und der Erde auf. Zum Antrieb und zur Gleichstellung
der Nebenuhren dieses Systems werden kleine Transformatoren 75 benutzt. Ihre Primärwicklung
liegt zwischen zwei Phasen, während die Sekundärwicklung mit der Uhr verbunden ist.
Kondensatoren 76 sind zwischen eine oder mehrere der Netzleitungen :2 und eine Seite
der Sekundärwicklung des kleinen Transformators 75 geschaltet, die andere Seite
der Sekundärwicklung ist geerdet. Das Signal gelangt dadurch über die Netzleitung
2 und den Kondensator 76 zum Sekundärkreis des Transformators 75, der eine oder
mehrere gleichzustellende Nebenuhren enthält.
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Ein Schaltbild eines nicht geerdeten Dreiphasendreiecksystems, das
eine Signalspannung zwischen Phasen und Erde liefert, mit zwei oder mehr Transformatorensekundärwicklungen
ist in Fig.5 gezeigt.
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Der Betrieb eines Zweitransformatorenstromsy stems erfordert einen
Trennschalter 77 zwischen den einzelnen Sekundärwicklungen, um ein getrenntes Arbeiten
zu ermöglichen, und zum Schutz bei Parallelbetrieb. Bei getrenntem Betrieb muß die
Signalfrequenz von einem Kreis zum anderen bei Sperrung der Netzfrequenz fließen
können. Dies kann durch Verwendung eines Kondensators geschehen. Selbstverständlich
kann ein Netzteil direkt mit dem Sender nach Fig.4 verbunden sein, aber zusätzliche
Netzkreise, die nicht eingeschaltet sind, müssen besonders gekoppelt werden. Das
Netzwerk der Kondensatoren, das in diesem Beispiel benutzt wird, besteht aus drei
Kondensatoren 78A, deren eine Seite mit den Phasen des dem Sender benachbarten Dreiecksystems
verbunden ist, und aus drei weiteren Kondensatoren 78B, deren eine Seite mit den
Phasen des anderen Dreiecksystems verbunden ist; alle übrigen Seiten der sedhs Kondensatoren
sind untereinander verbunden. Wenn einer der Kondensatoren, entweder 78A oder 78B,
Kurzschluß hat, findet die Kopplung der Signalfrequenz trotzdem statt; die verbleibenden
Kondensatoren besitzen immer noch einen kleinen Widerstand für die Signalfrequenz.
Die Netzfrequenz ist aber blockiert, da immer noch mindestens ein Kondensator vorhanden
ist, der der Netzfrequenz einen
großen Widerstand in der Verbindung
der beiden Systeme bietet.
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Wenn einer der Kondensatoren 78A unterbrochen ist, erfolgt die Kopplung
der Signalfrequenz über die restlichen Kondensatoren 78A zu der gemeinsamen Mitte
und von da durch die drei Kondensatoren 78B zu jeder Leitung des anderen Systems.
Dadurch erhält jede Leitung jedes Systems die volle Signalspannung. Ist einer der
Kondensatoren 78B unterbrochen, während die Kopplung durch die verbleibenden Kondensatoren
erfolgt, so liegt an der direkt mit dem unterbrochenen Kondensator verbundenen Leitung
nicht die volle Signalspannung. Der gekoppelte Kreis entspricht dann in seiner Arbeitsweise
der Anordnung nach Fig. 3. Wenn das Signal an der einen Leitung geschwächt ist,
reicht die Verstärkung doch aus, um die daran angeschlossenen Uhren gleichzustellen
oder die Signalgeräte zu betätigen. Die Sperrung der Netzfrequenz ist natürlich
bei Unterbrechung eines Kondensators noch wirksamer.