DE944742C - Arrangement for the generation of audio frequency voltages for superimposition on power networks - Google Patents
Arrangement for the generation of audio frequency voltages for superimposition on power networksInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für die Erzeugung von Tonfrequenzspannungen zur Überlagerung auf Starkstromnetzen.The invention relates to an arrangement for the generation of audio frequency voltages for Overlay on power networks.
Man befaßt sich immer mehr damit, den Ausnutzungsgrad von Starkstromnetzen zu verbessern. Zu diesem Zweck hat man Mehrfachtarifzähler in Benutzung genommen, und man ist dazu übergegangen, gewisse Verbraucher zu bestimmten Stunden zu sperren. Die Steuerung solcher Zahler oder dieser Sperrmaßnahmen wird bisher entweder durch Schaltuhren oder Fernsteuereinrichtungen mit tonfrequenten Trägerströmen vorgenommen, welche dem Starkstromnetz von der Zentrale oder von Unterstationen aus überlagert werden. In manchen Fällen sind jedoch diese Maßnahmen nicht geeignet, weil sie, besonders in sehr ausgedehnten Netzen, wegen der hohen Kosten der Sendeeinrichtungen untragbar sind.One is more and more concerned with improving the degree of utilization of power networks. For this purpose, multiple tariff meters have been put into use and a move has been made to block certain consumers at certain hours. The control of such payers or these blocking measures has so far been carried out either by time switches or remote control devices with audio-frequency carrier currents, which are superimposed on the high-voltage network from the control center or from substations. In some cases, however, these measures are unsuitable because, particularly in very extensive networks, they are prohibitive due to the high cost of the transmission equipment.
Die Erfindung hat eine vereinfachte Einrichtung zur Aussendung von tonfrequenten Spannungen zum Gegenstand. Diese Einrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß der Generator für die Tonfrequenzspannungen aus so vielen Schwingzungenresonanzrelais besteht, wie Tonfrequenzen auszusenden sind. Jedes dieser.Relais weist in an sich bekannter Weise zwei magnetisch gekoppelte Erregerspulen auf, welche in zwei gegenüberliegenden Zweigen einer Wheatstone-Brücke liegen, die imThe invention has a simplified device for transmitting audio-frequency voltages to the subject. This device is characterized in that the generator for the audio frequency voltages consists of as many tongue resonance relays as there are sound frequencies to send out are. Each of these relays has two magnetically coupled excitation coils in a manner known per se on, which lie in two opposite branches of a Wheatstone bridge, which in the
statischen Zustand abgeglichen ist, wenn alle an einem Brückenzweig angeschlossenen Erregerspulen, außer einer Spule, kurzgeschlossen sind. Diese Brücke ist mit einer Oszillatorröhre so verbunden, daß, wenn der Anode dieser Röhre eine Spannung zugeführt wird, einerseits die Schwingzunge des Resonanzrelais, dessen zweite Spule nicht kurzgeschlossen ist, in Schwingung versetzt ■ wird und andererseits elektrische Schwingungen ίο, mit der Eigenfrequenz dieser Schwingzunge erregt werden. Diese Schwingungen werden auf zwei nach Art eines Gegentaktverstärkers geschaltete Trioden übertragen, deren Anoden mit den Enden der in der Mitte abgegriffenen Sekundärwicklung eines Transformators verbunden sind, dessen Primärwicklung am Starkstromnetz liegt.static state is balanced when all excitation coils connected to a bridge branch, except for a coil, are short-circuited. This bridge is connected to an oscillator tube in such a way that that when a voltage is applied to the anode of this tube, on the one hand the vibrating tongue of the resonance relay, the second coil of which is not short-circuited, is set into oscillation ■ is and on the other hand electrical vibrations ίο, excited with the natural frequency of this vibrating tongue will. These oscillations are transmitted to two triodes connected in the manner of a push-pull amplifier transferred, whose anodes are connected to the ends of the secondary winding of a tapped in the middle Transformer are connected, the primary winding of which is connected to the power network.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung.. In der Zeichnung zeigtFurther details and advantages of the invention emerge from the following description of FIG Embodiments on the basis of the drawing .. In the drawing shows
Fig. ι ein Ausführungsbeispiel einer Anlage gemäß der Erfindung,Fig. Ι an embodiment of a system according to the invention,
Fig. 2 eine Ausführungsform des in Fig. 1 mit 16 bezeichneten Tonfrequenzgenerators. In Fig. ι bezeichnen 1, 2, 3 die drei Phasen eines Starkstromnetzes, dessen neutraler Leiter 6 im Punkt 7 an Erde angeschlossen ist. Dieses Netz wird durch einen Leistungstransformator 4 gespeist, von welchem nur die in Stern geschalteten Niederspannungswicklungen dargestellt sind. Der neutrale Punkt dieser Wicklungen ist mit 5 bezeichnet. Die Tonfrequenzspannungen werden diesem Netz mittels eines Überlagerungstransformators 8 überlagert, dessen Primärwicklung 9' zwisehen dem neutralen Punkt 5 der Niederspannungswicklungen des Leistungstransformators 4 und dem neutralen Leiter 6 liegt. Jedes Ende der Sekundärwicklung 9 des Überlagerungstransformators 8 ist mit einer Anode zweier Trioden 13, 14 verbunden, die nach Art eines an sich bekannten Gegentaktverstärkers geschaltet sind. Eine Spannungsquelle 15, welche z. B. bei geschlossenem Schalter C aus den Phasen 2 und 3 gespeist wird, liefert die passenden Spannungen für den Heizkreis der Röhren 13, 14 für den Mittelabgriff 17 der Wicklung 9 des Transformators 8 und für einen Tonfrequenzgenerator 16, der unten näher beschrieben wird. Dieser Tonfrequenzgenerator 16 ist über die Leitungen 18, 19 mit den Gittern der Röhren 13, 14 verbunden.FIG. 2 shows an embodiment of the audio frequency generator denoted by 16 in FIG. In Fig. 1, 1, 2, 3 denote the three phases of a high-voltage network, the neutral conductor 6 of which is connected to earth at point 7. This network is fed by a power transformer 4, of which only the star-connected low-voltage windings are shown. The neutral point of these windings is denoted by 5. The audio frequency voltages are superimposed on this network by means of a superimposition transformer 8, the primary winding 9 'of which lies between the neutral point 5 of the low-voltage windings of the power transformer 4 and the neutral conductor 6. Each end of the secondary winding 9 of the superimposition transformer 8 is connected to an anode of two triodes 13, 14, which are connected in the manner of a push-pull amplifier known per se. A voltage source 15 which, for. B. is fed with closed switch C from phases 2 and 3, provides the appropriate voltages for the heating circuit of the tubes 13, 14 for the center tap 17 of the winding 9 of the transformer 8 and for an audio frequency generator 16, which is described in more detail below. This audio frequency generator 16 is connected to the grids of the tubes 13, 14 via the lines 18, 19.
Ein mit der Drosselspule 11 in Reihe liegender Kondensator 10 bildet einen auf die technische Netzfrequenz abgestimmten Kreis, welcher parallel zu den Klemmen der Sekundärwicklung 9 des Uberlagerungstransformators 8 liegt. Die Drosselspule 11 ist auf. einem magnetischen Kreis vorgesehen und so bemessen, daß bei normalem Betrieb die Induktion in dem magnetischen Kreis verhältnismäßig niedrig ist. Wenn eine der Phasen 1, 2, 3 zufällig mit Erde verbunden wird, bewirkt der durch die Primärwicklung 9' des Transformators 8 fließende Fehlerstrom an den Enden der Sekundärwicklung 9 eine Spannungserhöhung, welche die Sättigung des magnetischen Kreises der Drosselspule 11 hervorruft. Unter diesen Umständen ist der Kreis 10, 11 nicht mehr auf die technische Netzfrequenz abgestimmt, so daß die Impedanz an den Klemmen der Sekundärwicklung 9 zunimmt und der magnetische Kreis des Transformators 8 sich sättigt. Dadurch ergibt sich an den Klemmen des Kondensators 10 eine verhältnismäßig geringe Spannungserhöhung, welche nicht zu seiner- Zerstörung führen kann.A capacitor 10 lying in series with the choke coil 11 forms one on the technical Mains frequency tuned circuit, which is parallel to the terminals of the secondary winding 9 of the Superposition transformer 8 is located. The choke coil 11 is open. a magnetic circuit provided and so dimensioned that in normal operation the induction in the magnetic circuit is proportionate is low. If one of the phases 1, 2, 3 is accidentally connected to earth, the Fault current flowing through the primary winding 9 'of the transformer 8 at the ends of the secondary winding 9 shows an increase in voltage which causes saturation of the magnetic circuit of the choke coil 11. Under these circumstances it is the district 10, 11 no longer on the technical Mains frequency matched so that the impedance at the terminals of the secondary winding 9 increases and the magnetic circuit of the transformer 8 saturates. This results in the terminals of the capacitor 10 a relatively small increase in voltage, which does not lead to its destruction can lead.
Zu der Anlage gehört ferner ein Kondensator 12, welcher den von dem Kreis 10, 11 aufgenommenen Magnetisierungsstrom kompensiert, wenn diesem Kreis eine tonf requente Spannung zugeführt wird.The system also includes a capacitor 12, which the circuit 10, 11 received The magnetizing current is compensated if a frequency frequency voltage is applied to this circuit will.
Der Generator 16 für die Tonfrequenzspannungen wird an Hand der Fig. 2 beschrieben. Bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die Sendeanlage so eingerichtet ist, daß drei verschiedene Tonfrequenzspannungen gesendet werden können. Mit 21 ist eine Oszillatorröhre, vorzugsweise eine Penthode bezeichnet, 22 ist ein' Kathodenwiderstand, 23 ein Kompensationskondensator. In dem Anodenkreis der Penthode liegt die Wicklung 24 eines Transformators 28, welcher drei Sekundärwicklungen 25, 26, 27 besitzt. Die Wicklung 27 ist durch die Leitungen 18, 19.mit je einem Gitter der Röhren 13 bzw. 14 der Fig. 1 verbunden. Die Wicklung 26 speist eine Polarisationsanordnung, welche aus einer Gleichrichteranordnung 29 besteht, ferner einen Siebkreis, der aus den Kondensatoren 30, 32 und dem Widerstand 31- besteht und schließlich einen Belastungswiderstand 33.The generator 16 for the audio frequency voltages is described with reference to FIG. In which illustrated example, it is assumed that the transmission system is set up so that three different Audio frequency voltages can be sent. At 21 is an oscillator tube, preferably denotes a penthode, 22 is a cathode resistor, 23 is a compensation capacitor. The winding 24 of a transformer 28, which has three secondary windings, is located in the anode circuit of the penthode 25, 26, 27 owns. The winding 27 is through the lines 18, 19 with one each Grid of the tubes 13 and 14 of Fig. 1 connected. The winding 26 feeds a polarization arrangement, which consists of a rectifier arrangement 29 consists, also a filter circuit, which consists of the capacitors 30, 32 and the resistor 31- and finally a load resistor 33.
Die Wicklung 25 speist zwei Verzweigungspunkte 52 und 55 einer Wheatstone-Brücke 20. In zwei Zweigen dieser Brücke liegen die Erregerspulen von Schwingzungenrelais. Nach Fig. 2 sind drei solche Resonanzrelais vorgesehen, weil, angenommen wurde, daß die Anlage für drei Sendungen eingerichtet sein soll. Selbstverständlich hängt diese Anzahl von der Anzahl der Sendefrequenzen ab und kann beliebig sein.The winding 25 feeds two branch points 52 and 55 of a Wheatstone bridge 20. In Two branches of this bridge are the excitation coils of vibrating tongue relays. According to Fig. 2 are three such resonance relays provided because, assumed was that the system should be set up for three broadcasts. Of course it depends this number depends on the number of transmission frequencies and can be arbitrary.
Die an sich bekannten Resonanzrelais sind mit 49; 50, 51 und ihre zugehörigen Schwingungen mit 46 bzw. 47 bzw. 48 bezeichnet. Jede Zunge ist durch ihre Ausbildung auf eine Sendefrequenz abgestimmt. Jedes Relais besitzt zwei an sich bekannte Erregerspulen 37, 40 bzw. 38, 41 bzw. 39, 42. Die beiden Spulen jedes Relais sind auf dem polarisierten magnetischen Kreis ihres betreffenden Relais magnetisch gekoppelt, sie liegen jedoch in' zwei entgegengesetzten Zweigen der Wheatstone-Brücke 20. Der Zweig zwischen den Ecken 52 und 54 enthält die in Reihe liegenden Spulen 37, 38, 39, während der Zweig zwischen den Ecken 53 und 55 die ebenfalls in Reihe liegenden Spulen 40, 41, 42 enthält. Die Spulen 37, 38, 39 können durch die zugehörigen Schalter 34, 35, 36 · kurzgeschlossen werden, welche von Hand oder durch eine Schaltuhr betätigt werden können. Im Ruhezustand der Sendeanlage sind die drei Schalter 34, 35, 36 geschlossen, so daß die Spulen 37, 38, 39 kurzgeschlossen sind.The well-known resonance relays are with 49; 50, 51 and their associated oscillations with 46, 47 and 48 respectively. Each tongue is tuned to a transmission frequency due to its training. Each relay has two excitation coils 37, 40 and 38, 41 and 39, which are known per se, 42. The two coils of each relay are on the polarized magnetic circuit of their respective ones Relays magnetically coupled, but they are in two opposite branches of the Wheatstone Bridge 20. The branch between the corners 52 and 54 contains the in-line coils 37, 38, 39, while the branch between the corners 53 and 55 has the coils 40, 41, 42, which are also in series contains. The coils 37, 38, 39 can be short-circuited by the associated switches 34, 35, 36 which can be operated by hand or by a timer. When the In the transmitter system, the three switches 34, 35, 36 are closed, so that the coils 37, 38, 39 are short-circuited are.
Die beiden anderen Zweige der Brücke 20 bestehen aus Impedanzen 44 bzw. 45. Zwischen den Ecken 53 und 54 der Brücke liegt ein Siebkondensator 43. Die Brückenecke 53 ist außerdem mit dem Belastungswiderstand 33 verbunden, während die Ecke 54 an das Steuergitter der Penthode 21 angeschlossen ist.The other two branches of the bridge 20 consist of impedances 44 and 45, respectively. Between the Corners 53 and 54 of the bridge is a filter capacitor 43. The bridge corner 53 is also with the Load resistor 33 is connected, while the corner 54 is connected to the control grid of the penthode 21 is.
Die Brücke 20 ist im statischen Zustand abgeglichen, wenn zwei der zwischen den Ecken 52 und ίο 54 liegenden Erregerspulen kurzgeschlossen sind. (Als. statischer Zustand ist der Zustand zu verstehen, welcher der Ruhe der Schwingzungen der Resonanzrelais entspricht).The bridge 20 is balanced in the static state when two of the between the corners 52 and ίο 54 lying excitation coils are short-circuited. (The static state is to be understood as the state which is the rest of the vibrating tongues of the Resonance relay).
Die Anlage für die Erzeugung von Tonfrequenz-Spannungen"arbeitet in folgender Weise:The plant for the generation of audio frequency voltages "works in the following way:
Wenn ein tonf requentes Fernsteuersignal erzeugt werden soll, wird der Schalter C geschlossen und einer der drei Schalter 34, 35, 36 geöffnet. Diese Schaltmaßnahmen können, wie erwähnt, entweder von Hand oder durch eine Schaltuhr ausgeführt werden. Durch Schließung des Schalters C werden den Röhren 13, 14 sowie dem Generator 16 die erforderlichen Spannungen zugeführt. Nach Fig. 2 ist angenommen, daß der Schalter 34 geöffnet wird. Durch Zuführung der Spannung an die Anode der Penthode 21 wird in der Brücke 20 ein kurzer elektrischer. Impuls hervorgerufen, welcher die Schwingzunge 46 des Resonanzrelais 49 in Schwingung versetzt. Diese mit ihrer Eigenfrequenz schwingende Zunge entwickelt in den Erregerspulen 37 und 40 eine induzierte Spannung von derselben Frequenz. Diese induzierte Spannung tritt zwischen den Ecken 53 und 54 der Brücke auf und gelangt an das Steuergitter der Penthode 21. Die dadurch hervorgerufenen Änderungen des Attodenstrom.es werden über die Sekundärwicklung 25 des Transformators 28 an den Ecken 52 und 55 der Brücke 20 zugeführt, so daß elektrische Schwingungen mit der Eigenfrequenz der Schwingzunge 46 erzeugt werden.When a tone frequency remote control signal is to be generated, switch C is closed and one of the three switches 34, 35, 36 is opened. As mentioned, these switching measures can either be carried out manually or by means of a timer. By closing the switch C, the tubes 13, 14 and the generator 16 are supplied with the required voltages. According to Fig. 2, it is assumed that the switch 34 is opened. By supplying the voltage to the anode of the penthode 21, a short electrical output is generated in the bridge 20. Impulse caused, which sets the oscillating tongue 46 of the resonance relay 49 in oscillation. This tongue, which vibrates at its natural frequency, develops an induced voltage of the same frequency in the excitation coils 37 and 40. This induced voltage occurs between the corners 53 and 54 of the bridge and reaches the control grid of the penthode 21. The changes in the attoden current caused thereby are fed to the corners 52 and 55 of the bridge 20 via the secondary winding 25 of the transformer 28, see above that electrical vibrations with the natural frequency of the vibrating tongue 46 are generated.
Die in der Sekundärwicklung 26 des Transformators 28 induzierten Änderungen des Anodenstromes werden durch die Gleichrichter 29 gleichgerichtet, in dem Siebkreis 30, 31, 32 gefiltert und an das Gitter der Penthode 21 zugeführt, so daß die Schwingungsamplitude der Schwingzunge stabilisiert wird.The changes in the anode current induced in the secondary winding 26 of the transformer 28 are rectified by the rectifier 29, filtered in the filter circuit 30, 31, 32 and fed to the grid of the penthode 21 so that the oscillation amplitude of the oscillating tongue is stabilized will.
In der Sekundärwicklung 27 des Transformators 28 wird eine Spannung mit der Eigenfrequenz der Schwingzunge induziert und über die Leitungen 18, 19 an die Gitter der Trioden 13, 14 der Fig. 1 übertragen. Diese durch die Röhren 13, 14 verstärkte Spannung wird über den Transformator 8 zwischen dem neutralen Punkt 5 der Niederspannungswicklungen des Leistungstransformators 4 und dem neutralen Leiter 6 des Verteilungsnetzes überlagert. Die Empfangsrelais liegen zwischen dem neutralen Leiter 6 und irgendeiner der drei Phasen des Verteilungsnetzes, welche hinsichtlich der gesendeten Tonfrequenzspannungen gleiches Potential führen.In the secondary winding 27 of the transformer 28, a voltage with the natural frequency of Vibratory tongue is induced and via the lines 18, 19 to the grids of the triodes 13, 14 of FIG. 1 transfer. This reinforced by the tubes 13, 14 Voltage is generated via the transformer 8 between the neutral point 5 of the low-voltage windings of the power transformer 4 and the neutral conductor 6 of the distribution network superimposed. The receiving relays are between the neutral conductor 6 and any of the three Phases of the distribution network which are the same with regard to the audio frequency voltages sent Lead potential.
Um die Herstellungskosten dieser Anlage herabzusetzen, wird die durch die Einrichtung 15 gelieferte Anodenspannung gleichgerichtet, aber nicht gefiltert. Daraus ergibt 'sich eine Modulation der torifrequenten Spannungen mit der doppelten Frequenz der technischen Netzfrequenz, so daß man zweckmäßig die Tonfrequenzen so wählt, daß jede ungewollte Betätigung dieser Relais durch Einwirkung der durch diese Modulation erzeugten Frequenzen vermieden wird.In order to reduce the production costs of this system, the one supplied by the device 15 is used Anode voltage rectified but not filtered. This results in a modulation of the Tori-frequency voltages with twice the frequency of the technical network frequency, so that one expediently selects the tone frequencies so that any unintentional actuation of this relay by action the frequencies generated by this modulation is avoided.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, welches nacheinander die Sendung von drei verschiedenen Tonf requenzspannungen ermöglicht, wird man. unter der Annahme, daß diese Sendungen auf einem Netz mit der technischen Frequenz 50 Hz erfolgen sollen, zweckmäßig die Sendefrequenzen 400, 430 und 460 Hz wählen.In the embodiment described, which successively the transmission of three different Audio frequency voltages enabled, one becomes. assuming that these broadcasts are on a network with the technical frequency of 50 Hz should take place, expediently the transmission frequencies Select 400, 430 and 460 Hz.
Der Abstand zwischen diesen Frequenzen ist genügend klein, so daß der Kondensator 12 den von dem Kreis 10, 11 aufgenommenen Magnetisierungsstrom bei der Sendung jeder dieser Frequenzen kompensieren kann. Außerdem ist dieser Abstand von 50 Hz so verschieden, daß jede ungewollte Betätigung der Empfangsrelais infolge der Überlagerung einer der Sendefrequenzen mit der technischen Netzfrequenz vermieden wird, und er unterscheidet sich auch von 100 Hz wegen der Modulation der Anodenspannung der Sendung.The distance between these frequencies is sufficiently small that the capacitor 12 den magnetizing current picked up by the circuit 10, 11 can compensate for each of these frequencies when broadcasting. Besides, this distance is so different from 50 Hz that each unintentional Actuation of the receiving relay as a result of the superposition of one of the transmission frequencies with the technical network frequency is avoided, and it also differs from 100 Hz because of the Modulation of the anode voltage of the shipment.
Selbstverständlich müssen die Sendefrequenzen go von den ungeraden Harmonischen der technischen Netzfrequenz möglichst weit entfernt sein, mit Ausnahme der dritten Harmonischen und ihrer Vielfachen in dreiphasigen Netzen.Of course, the transmission frequencies must go from the odd harmonics of the technical Mains frequency as far away as possible, with the exception of the third harmonic and its multiple in three-phase networks.
Claims (4)
Deutsche Patentschrift Nr. 496 998.Referred publications:
German patent specification No. 496 998.
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