DE952724C - Geregelte Stromversorgungsanlage zur Gleichstromversorgung eines Verbraucherkreises, insbesondere fuer Zwischenverstaerkerstationen von Fernmeldeanlagen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 22. NOVEMBER 1956

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von Fernmeldeanlagen

Die Erfindung bezieht sich auf eine geregelte Stromversorgungsanlage zur Gleichstromversorgung eines Verbrauchefkreises aus einem Wechselstromnetz und dient insbesondere zur Stromversorgung für Fernmeldesysteme, vorzugsweise für Systeme mit Zwischenverstärkern ohne eigenen Netzanschluß.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine geregelte Stromversorgungsanlage zur Gleichstromversorgung eines Verbraucherkreises in geregelten Stufen mit einer Regelung auf konstanten Strom, unabhängig von der Netzspannung und dem Verbraucherwiderstand, was dadurch erreicht wird, daß eine gittergesteuerte Kaltkathodenröhre (Steuerröhre) und ein Gleichrichter, in einer regelbaren Spannungsverdopplungs- und Gleichrichteranordnung zusammengeschaltet, mit dem Verbraucher verbunden sind, daß zur Steuerung der ersten Stufe der Stromversorgungsanlage eine Gittervorspannungsquelle vorgesehen ist, die die ao Steuerröhre für" eine festgelegte Zeit (Anheizzeit) sperrt, während der Gleichrichter solange allein Leistung abgibt, und daß weiterhin eine Steuerung der zweiten Stufe der Stromversorgungsanlage mit Hilfe der eventuellen Ausgangsspannung der Steuerröhre vorgesehen ist, die nach der festgelegten Zeit das Steuerrohr und den Gleichrichter zu der Spannungsverdopplerschaltung zusammen-

schaltet, um eine fortlaufende Stromversorgung mit konstantem Strom unter der steuernden Kontrolle des Steuerrohres sicherzustellen.

Die Stromversorgungsanlage, kurz das Aggregat genannt, soll von einer bemannten Station aus an eine Reihe von Unterstationen, die durch eine Leitung mit der Hauptstation verbunden sind, Gleichstromleistung liefern. Dabei wird diese Leistung an den Ausgangsklemmen des Aggregats ίο auf konstanten Strom eingeregelt. Es wird angenommen, daß die Unterstationen dieses Systems unbemannte Fernsprech-Zwischenverstärkerstationen sind, deren Verstärkerröhren eine geregelte Anoden- und Heizstromversorgung verlangen. Die hier beschriebene Anordnung ist in idealer Weise für Tiefseekabel-Zwischenverstärker geeignet, bei denen nach dem Verlegen des Kabels mit den eingebauten Verstärkern auf den Grund des Meeres ein Zugang zu den Zwischenverstärkern schwer möglich ist. Dabei ist eine besondere Sorgfalt bei der Stromversorgung dieser Verstärker über die Leiter des Kabels nötig, um eine Beschädigung der Röhren in den Zwischenverstärkern zu verhüten.

Obgleich· theoretisch jede beliebige Anzahl solcher Unterstationen oder Zwischenverstärker in Reihe von einer geregelten Stromquelle aus versorgt werden könnte, bleibt doch die Anzahl der praktisch versorgbaren Zwischenverstärker aus konstruktiven Gründen beschränkt, weiterhin auch deshalb, um gefährlich hohe Speisespannungen und übergroße Eingangsleistungen am Kabeleingang zu vermeiden.

Die Stromversorgungsanlage enthält in der Hauptsache einen Transformator, einen Gleichrichter, Glättungsglieder und eine Steuerstufe. Der Gleichrichter in Spannungsverdopplerschaltung besteht aus einem Metallgleichrichter im einen Zweig und einem Steuerrohr im anderen Zweig der Verdopplerschaltung. Dabei dient das Steuerrohr neben der Gleichrichtung noch zur Regelung. Ein Maß für die Vorheizzeit der Röhren in den Zwischenvierstärkern liefert die Vorheizzeit des Steuerrohres, während der Einweggleichrichter in dieser Zeit allein Leistung abgibt. Die Leistung ist ungeregelt und kann mit Hilfe eines Potentiometers auf einen beliebigen Wert eingestellt werden. Der dann gelieferte Strom schwankt nur noch mit den Schwankungen der Netzspannung. Am Ende der Vorheizzeit wird das Steuerrohr eingeschaltet, und die am Kabeleingang liegende Leistung ist »stromgeregelt«. Die Höhe des Stromes ist dabei praktisch unabhängig von der Netzspannung und dem Schleifenwiderstand. Bei Störungen schaltet sich die Anlage automatisch vom Netz ab.

Die Anlage wird nun an Hand der Figuren und eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt

Fig. ι den eigentlichen Stromversorgungsteil, Fig. 2 die Steuer- und Regelstufe,

Fig. 3 ein Diagramm mit dem zeitlichen Ablauf der Relais vorgänge für verschiedene Betriebszustände.

Fig. ι zeigt eine Gleichrichteranordnung V 2, MR 3 mit Spannungsverdopplung, die über einen zweigliedrigen Tiefpaß und über Stromsteuerwiderstände Ri2, RV 2 einen Lastkreis mit Zwischenverstärkern speist. Während der ersten Halbwelle der Netzspannung schickt die gittergesteuerte Kaltkathodenröhre V 2 einen gleichgerichteten Impuls in den Speicherkondensator C10. In der zweiten Halbwelle liefert der Gleichrichter MR 3 ebenfalls einen gleichgerichteten Impuls in den Speicherkondensator Cn. Allgemein ist die Ausgangsspannung eines Metallgleichrichters durch die Netzspannung, das Übersetzungsverhältnis des Transformators und den entnommenen Strom festgelegt. Um den Strom im Verbraucherkreis auf einem konstanten Wert zu halten, wird durch den zweiten Gleichrichter mit gittergesteuerter Kaltkathodenröhre, deren Zündzeitpunkt regelbar ist, der notwendige Spannungsausgleich vorgenommen. Tritt im Verbraucherkreis ein Kurzschluß auf, erscheint am Speicherkondensator C10 des Steuerrohr-Einweggleichrichters eine Spannung umgekehrter Polarität, da durch die große Verzögerung des Zündzeitpunktes die Zündung erst einsetzt, nachdem die Wechselspannung ihre Polarität geändert hat. Diese Spannung wirkt als Gegenspannung zu der vom Metallgleichrichter MR 3 gelieferten Gleichspannung und verhindert ein unzulässiges Ansteigen des Stromes.

Üblicherweise regelt man die Leistung eines Netzteiles, indem man den Zündzeitpunkt einer Steuerröhre verändert. Diese Veränderung hängt in erster Linie von einer veränderbaren Gittervorspannung ab, die sich als Ausgleichsspannung zwischen einem festen Bezugspotential und dem Spannungsabfall an einem Steuerwiderstand ergibt, der durch den teilweise geglätteten Gleichstrom hervorgerufen wird. Steigt der Strom an, ändert sich die Ausgleichsspannung und verschiebt die Gittervorspannung zu negativeren Werten. Eine Sägezahnspannung von Netzfrequenz wird der Gittervorspannung überlagert. Dadurch wird das Gitter plötzlich negativ, wenn die negative Halbwelle der Wechselspannung an der Anode des Steuerrohres liegt. Während der positiven Halbwelle der Netzspannung liegt eine positive Spannung an der Steuerrohranode, und die negative no Sägezahnspannung fällt stetig ab. Bei kleinem gleichgerichtetem Strom und einer wenig negativen oder sogar etwas positiven Ausgleichsspannung zündet die Röhre bei ausreichender positiver Spannung an der Anode, und zwar trotz der sägezahnförmigen Gitterspannung, die diesem eigentlich entgegensteht. Bei ansteigendem Gleichrichterstrom und größerer negativer Gittervorspannung kann das Steuerrohr erst etwas später zünden, wenn die Sägezahnspannung am Gitter etwas weniger negative Werte angenommen hat.

Die Bezugsspannung wird durch eine Stabilisatorröhre Vi annähernd konstant gehalten. An dieser Röhre Vi liegt eine von einem eigenen Gleichrichter MR ι über einen Widerstand R 2 gelieferte Gleichspannung (die Zündelektrode ist über

i?3 angeschlossen). Dabei wird eine kleine ungeregelte Spannung von dieser Bezugsspannung abgegriffen, die entsprechend den Spannungsänderungen des Netzes schwankt. Diese Spannung wird zur Kompensation verwendet, wenn der Ausgangsstrom mit der Netzspannung geringfügig anzusteigen beginnt.

Eine weitere Kompensation wird dadurch erreicht, daß ein kleiner Teil der Netzspannung dem

ίο Gitter des Steuerrohres mit gegen die Anodenwechselspannung umgekehrter Polarität zugeführt wird. Das verhindert, daß das Steuerrohr bei einem hohen Anodenpotential eher zündet, als wenn dieses nur wenig positiv ist. Um die Stabilität noch weiter zu erhöhen, eilt die Phase dieser Spannung etwas vor.

Beim Anschalten des Netzteiles an die Wechselstromquelle ist das Steuerrohr durch die negativen Impulse der Sägezahnspannung gesperrt. Ein Verzögerungskreis sperrt die Zündspannung von der Gittervorspannungsquelle so lange, bis die Kathode des Steuerrohres genügend vorgeheizt ist, um eine thermische Emission zu liefern. Zur gleichen Zeit werden die Röhren der Zwischenverstärker mit einem geringeren Strom vorgeheizt. Das ist eine unbedingt notwendige Vorsichtsmaßnahme, besonders dann, wenn die Zwischenverstärker unter WaSS¹Cr liegen, um beim späteren Anlegen der vollen Anodenspannung an den Röhren der Zwischenverstärker einen thermischen Schock zu vermeiden. Der Einweggleichrichter MR 3 liefert dabei den Vorheizstrom.

Die Einrichtung und ihre Steuerung wird nun an Hand der Figuren in allen Einzelheiten beschrieben, und zwar mit folgender Unterteilung: a) Einschalten — Anheizzeit, b) der Steuerrohrsteuerkreis, c) genaue Beschreibung der Arbeitsweise der automatischen Regelung.

a) Einschalten — Anheizzeit

Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung arbeitet an einem Einphasenwechselstromnetz. Legt man das Wechselstromnetz an die Klemmen L und N und betätigt den Hauptschalter SWi, dann spricht das Relais MC (wie in Abschnitt c beschrieben) an und legt das Netz an die Primärseite des Netztransformators TR ι. Die Primärseite besitzt Anzapfungen für verschiedene Netzspannungen, hier z. B. 230 Volt. Die sekundärseitige Hauptwicklung 10-13 liefert die Spannung für den Gleichrichter Mi? 3. Über die Siebkette Cn, L2, C14, L3, C15, die Steuerbegrenzungswiderstände R16 und RV3 und den Kontakt Ä2. des ^-Relais gelangt die aus der Einweggleichrichtung stammende Leistung an die Klemmen 1 und 2 und heizt die Röhren der Zwischenverstärker vor. Der Vorheizstrom wird am Widerstand RV'3 eingestellt. Gleichzeitig gelangt die normale Heizwechselspannung von der Heizwicklung 14-15 an den Heizfaden des Steuerrohres.

In der Vorheizzeit ist der Gittervorspannungsteil nicht wirksam, bevor nicht das .^-Relais angesprochen hat. Eine an MR2 und R8 abgeleitete Sägezahnspannung wird über C 3 dem Gitter der Steuerröhre zugeführt und hält dieses negativ und sperrt somit den Weg Anode—Kathode. Diese negative Spannung wird allmählich durch eine positive, aus dem Stabilisator V1 kommende Spannung aufgehoben. Diese entsteht über C 4 und den Verzögerungswiderständen Rg und,R10. Bei genügend positiver Gittervorspannung zündet das Steuerrohr und liefert Strom.

Zieht das Steuerrohr genügend Strom, kommt das vi-Relais. Durch das Anziehen des ^-Relais öffnet der Kontakt A 2 und beendet die Vorheizzek, bringt die Gittervorspannung der Röhre V 2 auf ihren Sollwert (durch Kurzschließen von R10 über den A1-Kontakt) und bringt damit das Steuerrohr V 2 und den Gleichrichter Mi? 3 als gesteuerte Spannungsverdopplerstufe, die einen geregelten Strom auf die Leitung schickt. Während des Überganges wird der Strom auf der Leitung nicht unterbrochen und steigt rasch von seinem Vorheizwert auf seinen geregelten Endwert, beispielsweise 100 mA, an.

Mit Hilfe des Widerstandes RV2 und der Anzapfungen der Sekundärwicklung.9-13 läßt sich die Ausgangsspannung auf etwa 200, 40O oder 600 Volt einstellen, je nachdem, ob ein, zwei oder drei Zwischenverstärker zu versorgen sind. Die An- go zapfungen der Widerstände R13 und R14 werden entsprechend eingestellt.

Der Verbraucherstrom und zusätzlich ein kleiner Verluststrom über das Spannungsrelais JV und die Kondensatoren C14 und C15 fließt durch die Widerstände R12 und RV 2. Der Spannungsabfall über diesen Widerständen gelangt in Verbindung mit der Bezugsspannung und kleinen stabilisierendenWechselspannungen auf das Gitter der Röhre V 2 und steuert den Hauptstromkreis der Einrichtung. Die im Wechselstromkreis liegende Drosselspule L1 begrenzt den Stromanstieg im Steuerrohr.

Die beiden Gleichrichter Mi? 5 und MR 9 arbeiten als Nebenschlußkreise, um das yi-Relais im Einschaltmoment zu sperren, damit es nicht durch den Ladestromstroß der Kondensatoren C12 und.C13 betätigt wird. Die Drosselspule L 4 und die Kondensatoren C 5 und C 6 dienen der Unterdrückung hochfrequenter Interferenzstörungen. Der Kondensator Cy dient zur Verbesserung des Leistungsfaktors, die Kondensatoren C12 und C13, die Drosselspule. L 2 und der Kondensator Cg stellen ein zusätzliches-Glättungsglied für Vollast dar.

b) Steuerrohrsteuerkreis

Der Gleichrichter MR1 liefert Spannung an die Spannungsstabilisatorröhre Vi, die die Spannung zwischen 90 und 100 Volt in engen Grenzen kon^- stant hält. Etwa 85 Volt werden an i?5 an der Spannungsteilerkette i? 4, i?5 abgegriffen und dem Gitterkreis des S teuer rohres zugeführt.

Bei einem gegebenen Zündzeitpunkt wird das Steuerrohr mehr Strom durchlassen, wenn die Anodenspännung hoch ist, weil der Strom in der Drossel L1 rascher ansteigt. Deshalb ist es not-

wendig, bei ansteigender Anodenspannung den Zündzeitpunkt etwas zu verzögern. Dazu greift man an der Bezugsspannung eine kleine Spannung ab, die genau wie die Netzspannung schwankt. Der Spannungsanstieg über dem unteren Teil von RV ι wird von der Bezugsspannung abgezogen, da beide am gleichen negativen Bezugspunkt liegen.

Die gesamte Bezugsspannung ist gegen die an den Widerständen R12 und RV liegende Steuerspannung geschaltet, und beide sind etwa gleich groß.

Steigt der Laststrom, so wird das Gitter von V2 entsprechend mehr negativ bezüglich der Kathode, und umgekehrt, wenn etwa der Laststrom sinkt.

Eine ansteigende Netzspannung wirkt in gleicher Weise und macht das Gitter negativer, eine absinkende Netzspannung wirkt in entgegengesetzter Richtung.

Der Widerstand Rg bildet mit den Kondensatoren C 3 und C 4 ein Siebglied für das Gitter von V 2. Rn ist ein Gitterblockierungswiderstand zur Verhütung von wilden Schwingungen, Kondensator C8 leitet etwa am Gitter auftretende' sehr hohe Frequenzen nach Erde ab. Um nun den Zünd-

_a5 Zeitpunkt des Steuerrohres so lange als möglich während der Halbwelle, in der das Steuerrohr leitet, zu verzögern, werden eine etwa sägezahnförmige Spannung und eine sinusförmige Wechselspannung der stabilisierten Gleichspannung überlagert und gemeinsam auf den Gitterkathodenkreis des Steuerrohres gegeben. Die Sägezahnform bewirkt, daß das Steuerrohr während jeder Halbwelle eine bestimmte Strommenge durchläßt. Ohne tliese Sägezahnspannung würde das Steuerrohr leicht jede zweite Halbwelle einen großen Stromimpuls durchlassen oder etwa jede dritte oder vierte Hälbwelle. Der Sägezahnkreis enthält den Gleichrichter MR 2, die Widerstände R 8 und R19 und die Kondensatoren C 3 und C 4. Die an C 4 liegende Spannung wird an das Gitter gelegt.

Die Sinusspannung hat die gleiche Frequenz wie die Anodenwechselspannung, aber entgegengesetzte Phasenlage, und ihre Amplitude verhält sich zu dieser Spannung wie der Kehrwert des Regel-Verhältnisses. Das bewirkt, daß das Steuerrohr nicht nur in Abhängigkeit von der Anodenspannung zündet. Diese Sinusspannung am Gitter kommt über die Kette R6, C2, Ry, die quer zum Ausgang der 22,75-Volt-Wicklung von TR1 liegt. Kondensator C 2 dient als Phasenkorrekturglied. Die tatsächlich verwendete Spannung entsteht άά Ry und gelangt über C 4 ans Gitter.

c) Genaue Beschreibung der Arbeitsweise der
automatischen Regelung

Fig. 2 zeigt im Prinzip den Steuerteil, der das

eigentliche Netzteil an das Netz sowie an die Last anschaltet und der Schaltmittel zur Steuerung der Anlage für bestimmte, mögliche Betriebszustände, - die normalerweise auftreten können, enthält.

Fig. 3 zeigt ein Funktionsdiagramm für die verschiedenen Relais usw., ihr Ansprechen bei verschiedenen Betriebszuständen und einer Gruppierung in der Reihenfolge ihres Ansprechens.

Die verschiedenen Betriebszustände sind I. normaler Betriebszustand bei Wirklast; II. normaler Betriebszustand mit Zwischenverstärker als Last;

III. Kurzschluß im normalen Betriebszustand;

IV. Unterbrechung im normalen Betriebszustand;

V. bis VIII, abnormale Betriebszustände, zu geringer Strom, zu hoher Strom, zu geringe Spannung, zu hohe Spannung, jeweils unter normalen Betriebsbedingungen.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. I und 2 verwendet die sogenannte »vereinfachte Darstellung«. Dabei wird ein Relais durch ein Rechteck dargestellt und mit einem oder mehreren Buchstaben sowie einer Zahl bezeichnet (diese gibt die Anzahl der unabhängigen Kontaktsätze an). Die einzelnen Kontaktsätze sind an den ihnen zugehörigen Punkten der Schaltung angeordnet und werden durch die Relaisbezeichnung und eine laufende Nummer gekennzeichnet.

In Fig. ι befinden sich das ^i-Relais und zwei seiner Kontakte, zwei Kontakte des MC-Relais und die Wicklungen des JV- und des /C-Relais (dies sind Begrenzerrelais).

Der Steuerteil erhält seine Spannung aus dem Netz über die Abwärtstransformation des Transformators TRz, an dem ein Brückengleichrichter MR 4 angeschlossen ist. Die gleichgerichtete Spannung wird im Steuerteil ungesiebt verwendet.

Da der Laststrom auf »konstanten Strom« eingeregelt wird, werden abnormale Veränderungen im Lastkreis durch die Regelung kompensiert, aber nicht angezeigt. Das /F-Relais, ein Spannungsbegrenzungsrelais, liegt daher über den eingangsseitigen Klemmen des Verbraucherkreises und zeigt Spannungsabweichungen an diesem Punkt an. Das ist die einzige, zuverlässige Anzeigemöglichkeit für solche abnormalen Bedingungen.

I. Normaler Betriebszustand mit Wirklast

SWi wird geschlossen, um das Aggregat an das Netz anzuschließen. MC wird über den Ruhekontakt von X1 betätigt, MC 1 und MC2 schließen und schalten das Wechselspannungsnetz an den Transformator TR1 an, das Aggregat liefert den Vorheizstrom auf die Leitung. Der Summer kommt über Pi und Ki, LV spricht an über λ'3 und JV-L, da JV noch auf seinem unteren Kontakt liegt. Die in Reihe mit JV liegenden Widerstände R13 und R14 werden entsprechend der benötigten Ausgangsspannung überbrückt. LFi öffnet den Kurzschluß über LS2 und der Signallampe. LV2 liegt im Kreis des X-Relais, arbeitet aber noch nicht. LV 3 legt um und schließt den Kreis für das Anziehen des Di?-Relais über den Ρ-6-Κοη-takt. Damit wird gleichzeitig Kondensator C17 und über Kontakt P 3 der Kondensator C16 aufgeladen. LV4 schließt den Haltekreis für das LF-Relais jedoch erst, wenn P 4 schließt.

LC arbeitet über X 4 und JC-L, da JC ebenfalls auf seinem unteren Kontakt liegt. LC1 öffnet den Kurzschluß über LS4 und ,der Signallampe. LC 2

liegt im Stromkreis des X-Relais, hat aber noch nicht angesprochen. LC3' öffnet einen Parallelpfad zum Stromkreis des P-Relais. LC4 schließt den Haltekreis für das LC-Relais, jedoch erst, wenn P5 schließt. Da DR angezogen hat, öffnet DR1 einen Parallelpfad zum Stromkreis des X-Relais, DR2 verhindert, daß die Relais LV, HV, LC und HC sich selbst halten. Nach der Anheizzeit schaltet das ^-Relais das Steuerrohr ein. Ai überbrückt den Verzögerungswiderstand Rio, und die Regelung arbeitet nun normal. Λ2 unterbricht den Vorheizkreis, A3 öffnet endlich den Kreis des X-Relais (.Di?ι hat bereits geöffnet), A4. schließt und bereitet den Kreis für das P-Relais vor.

Sofort nach dem Anziehen des ^-Relais wird der Anker des /F-Relais seinen unteren Kontakt freigeben und in seine Zwischenstellung geben. LV fällt dann ab. LFi schließt die Niederspannungsalarmlampe kurz, LV 2 liegt im Kreis des X-Relais, ist aber nicht betätigt, LV 3 legt um und öffnet erst den Relaisstromkreis für das Di?-Relais und bereitet dann den Stromkreis für das P-Relais vor. LV4 geht in Ruhelage und bleibt dort.

Das DR-Relais kann nicht unmittelbar abfallen, weil es durch den Entladestrom der Kondensatoren C16 und C17 noch gehalten wird. Diese zwei Kondensatoren geben dem £>i?-Relais eine Verzögerung von etwa 6 Sekunden. Wenn der Verbraucherstrom seinen Nennwert erreicht, gibt der Anker des Stromrelais JC dessen unteren Kontakt frei und geht m- eine Mittellage, das LC-Relais fällt ab. LC ι schließt die Lampe LS4 kurz. LC 2 bringt den Kreis des X-Relais in seine Ausgangsstellung, LC3 schließt den Kreis für das P-Relais, LC4 geht in Ruhelage und verbleibt dort. Das P-Relais zieht an, Pi öffnet, und der Summer hört auf. P 2 schließt, aber arbeitet nicht, wenn der DR-i-Kontakt noch geöffnet ist, d. h. wenn noch keine 6 Sekunden vergangen sind, seit der Kreis des DR-Relajs durch das Zurückfallen von LV3 in die Ruhelage unterbrochen wurde.

P 3 öffnet und legt den Kondensator C16 vom Di?-Relaiskreis ab. Dies ist nun der normale Betriebszustand des DP-Relais, dabei gibt der Kondensator C17 eine Verzögerung von nur etwa V2 Sekunde. P4 bereitet den Haltestromkreis für das LF-Relais vor, P 5 bereitet den Haltestromkreis für das LC-Relais vor, P 6 legt um und bringt Spannung an das DR-Relais und C17. Der Steuerteil arbeitet nun normal.

II. Normaler Betriebszustand mit Zwischenverstärker als Last

Die große Anfangsverzögerung des DP-Relais ist für die Speisung der Zwischenverstärker notwendig. Die Heizfäden der Röhren des Zwischenverstärkers werden in der Vorheizzeit auf Emissionstemperatur gebracht. Der dabei fließende Anodenstrom vermindert den Heizstrom. Die Röhren kühlen etwas ab, und wenn dann auf volle Leistung geschaltet wird, müssen die Heizfäden noch nachgeheizt werden, was ein Ausschwingen der Spannung zur Folge hat. Die Spannung erreicht ihren Nennwert jedoch ehe DR abfällt (etwa 6 Se¹-künden).

Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Verzögerung des £>P-Relais automatisch auf etwa V2 Sekunde vermindert. Diese kürzere Verzögerung soll ein Abschalten des Aggregates bei plötzlichen, starken Netzschwankungen und gleichzeitigem Ansprechen der Steuerrelais verhindern.

Fehler: Zu geringer Strom (Betriebszustand V)

JC-C schließt seinen »L«-Kontakt. Der Kreis für das Arbeiten des LC-Relais ist geschlossen. LC ι unterbricht die Brücke über LS4, aber die Lampe leuchtet noch nicht auf, da der P i-Kontakt noch geöffnet ist. LC 2 bereitet den Stromkreis für das X-Relais vor (Kontakte A 3 und DR1 sind gegeöffnet). HCt, öffnet den Stromkreis des DR-Relais, das Relais fällt mit Verzögerung ab, die durch den Entladestrom des Kondensators C17 bedingt ist. LC 4 bereitet den Haltestromkreis für das LC-Relais vor. Dauert diese Störung (zu geringer Strom) länger als etwa ¹Z2 Sekunde, dann fällt DR ab. DR1 schließt und bringt das, X-Relais über die Kontakte P2, LC2 und DRi. DR2 schließt, und das LC-Relais hält sich selbst über die Kontakte DR 2, P 5 und LC 4. Das X-Reiais hat angezogen, X1 legt um und öffnet den Stromkreis des MC-Relais, bringt den Summer und die Alarmlampe LS 4. X 2 hält das X-Relais, X 3 öffnet und verhindert einen falschen Alarm durch Ansprechen des LF-Relais, wenn das Aggregat vom Netz abgeschaltet wird. X 4 arbeitet ähnlich im Stromkreis von LC, aber das bleibt wirkungslos, da das Relais sich über LC 4 hält. Das MC-Relais fällt ab, MC 1 und MC 2 schalten das Netz ab.

Betriebszustand III, IV, VI, VII, VIII

Der Vorgang ist ähnlich (unter Verwendung der entsprechenden Relais) für zu geringe Spannung , (LF-Relais), zu hohe Spannung (LfF-Relais), zu hohen Strom (ffC-Relais), Unterbrechung und Kurzschluß.

Bei Unterbrechung arbeiten die Relais HV und LC gleichzeitig und bei Kurzschluß die Relais HC und LV.

Das Diagramm der Fig. 3 zeigt den zeitlichen Ablauf der verschiedenen Schaltvorgänge.

Bei normalen Strom- und Spannungsschwankungen (Betriebszustände V bis VIII) wird der Steuerrohrregelkreis in der ¹Iz Sekunde Verzögerungszeit für das Abfallen des DÄ-Relais die Rege- lung durchführen und den normalen Betriebszustand innerhalb des Arbeitsbereiches der Relais JV und JC wiederherstellen. Eingangsseitige Netz- . Spannungsschwankungen von +15% werden am Ausgang Spannungsschwankungen von weniger als ι % zur Folge haben.

Die verschiedenen Gleichrichter im Steuerteil haben folgende Aufgaben: MR10 bis MR13 dienen zur Funkenlöschung für die JV- und /C-Kontakte. Mi? 8 verhindert, daß der Kondensator C17 in anderen Relaisstromkreisen arbeitet. MR6 und

MRy verhindern ein Übergreifen zwischen zwei Relaisstromkreisen, die einen Strompfad gemeinsam haben. Das ergibt eine Möglichkeit, die Schaltung zu vereinfachen.

Ein derartiges Stromversorgungsaggregat soll beim Auftreten fehlerhafter Betriebszustände die notwendigen Schutzmaßnahmen durchführenkönnen. Das wurde in dem Abschnitt »Fehler: Zu geringer Strom« bereits beschrieben. Die Sicherungsmaßnahmen für verschiedenartige Betriebszustände sollen nun zusammengefaßt werden.

Neben den Sicherungen (FS ι usw.) besitzt das Aggregat als Schutzeinrichtungen das Strombegrenzungsrelais JC in Reihe mit dem Verbraucherkreis sowie das Spannungsbegrenzungsrelais JV quer zum Ausgang des Aggregats. Das Spannungsrelais liegt in Reihe mit einem Spannungsteiler, je nach der Arbeitsspannung des Aggregates, z. B. 600 Volt, 407,5 Volt oder 202,5 Volt. Die Relaiswicklung ist mit i? 15 überbrückt, und der chassisseitige Anschluß von R15 ist getrennt an den Minuspol der Leitung gelegt. Ist die /F-Wicklung am negativen Pol der Leitung unterbrochen, so kann dennoch keine hohe Spannung zwischen der Wicklung und den Relaiskontakten bestehen, die auf der geerdeten Seite des Alarmkreises liegen.

Treten im normalen Betrieb Störungen auf, z. B. zu geringer Strom oder zu hoher Strom, zu geringe Spannung oder zu hohe Spannung, dann wird das Aggregat abschalten, die zugeordnete Alarmlampe leuchtet auf, und der Summer ertönt, vorausgesetzt, daß die Störung länger als etwa 6 Sekunden anhält. Auf Leitungsunterbrechung spricht die Schutzvorrichtung in gleicher Weise an wie bei zu hoher Spannung oder zu geringem Strom. Ein Kurzschluß auf der Leitung wirkt in gleicher Weise wie zu hoher Strom und zu geringe Spannung.

Setzt das Netz bis etwa *h Sekunde aus, stellt das Aggregat sofort seine volle Leistung wieder her, ohne daß erst noch vorgeheizt werden muß, da die Röhrenheizfäden noch warm sind. Für kurze Störungen ergibt sich daher nur eine ganz geringe Verzögerung.

Normalerweise werden beim Einschalten für die Dauer der Vorheizperiode die Alarmlampen für zu geringe Spannung und zu geringen Strom brennen, und der Summer wird dn Betrieb sein. Besteht nach Anziehen des ^4-Relais eine Störung mit zu ge¹-ringem Strom und/oder zu geringer Spannung, dann brennen die zugeordneten Lampen weiter, und der Summer bleibt in Betrieb, bis die Störung behoben ist. Ertönt der Summer 30 Sekunden nach dem Anschalten weiter, dann muß eine Störung angenommen werden.

Besteht nach Anziehen des .^-Relais mit zu hohem Strom und/oder zu hoher Spannung, dann schaltet das Aggregat in normaler Weise nach Ablauf der 6 Sekunden Verzögerungszeit ab. Das gleiche gilt für eine gleichzeitige Störung mit zu hohem Strom und zu geringer Spannung oder zu hoher Spannung und zu geringem Strom.

Bei einer Anfangsstörung durch Unterbrechung oder Kurzschluß schaltet das Aggregat ab. Ob nun aber das Aggregat sofort oder wenn das S teuer rohr zündet oder erst 6 Sekunden nach dem Zünden des Steuerrohres abschaltet, hängt im einzelnen von der eingestellten Ausgangsspannung des Aggregats und der Netzspannung ab, da die Ausgangsspannung in keiner Weise der Eingangswechselspannung proportional ist.

600-Volt-Ausgang

Anwendbar in den Grenzen von + io⁰/» der Netzspannung. Anfangsstörung durch Unterbrechung. Die Spannung bei Unterbrechung liegt innerhalb der Ansprechgrenzen von JV; JV spricht also nicht an, und es geschieht nichts, ehe das Steuerrohr zündet. Dann schaltet sich das Aggregat nach der normalen Verzögerungszeit ab, die Alarmlampen für zu hohe Spannung und zu geringen Strom leuchten auf, und der Summer ertönt.

Anfangsstörung durch Kurzschluß. Das Aggregat schaltet sich sofort nach Einschalten selbst ab. Es ertönt nur der Summer. Weil LV und DR sofort anziehen und HC etwas später kommt, wenn der JCH Kontakt schaltet. HC kann sich nicht halten, da Di? 2 geöffnet ist, bringt aber X über HC 2 zum Ansprechen. X zieht an und unterbricht MC und schaltet damit ab. JCH fällt ab, und damit fällt HC ab. LV kann sich wegen X 3 und DR 2 nicht halten. Deshalb leuchten keine Lampen auf.

407,5-Volt-Ausgang

Anwendbar für Netzspannungen von + 10%. Anfangsstörung durch Unterbrechung. Das Aggregat schaltet sofort beim Einschalten ab. Der Alarmsummer kommt nicht. Die Spannung bei Unterbrechung ist ausreichend, um JVH zu schließen, und HV zieht an. Das anfängliche Arbeiten von LV bringt DR und unterbricht die LV usw. -Haltekreise. Z zieht an, MC fällt ab, und das Netz wird abgeschaltet. Alle Spannungs- und Stromrelais sind in Ruhe.

Anfangsstörung durch Kurzschluß. Die Arbeitsweise ist ähnlich wie oben (600 Volt).

202,5-Volt-Ausgang

Anfangsstörung durch Unterbrechung (anwendbar für Netzspannungen von + 10%). Das Aggregat schaltet unmittelbar beim Einschalten ab, der Alarmsummer kommt nicht. Die Arbeitsweise ist ähnlich wie oben (407,5 Volt).

Anfangsstörung durch Kurzschluß (anwendbar für Netzspannungen von + 10% bis zum Sollwert). Es geschieht nichts, bis das Steuerrohr zündet, dann schaltet das Aggregat unmittelbar ab. Es ertönt nur der Alarmsummer. Bei einer Überspannung von 10% am Netz schaltet das Aggregat sofort nach dem Einschalten ab, der Summer kommt nicht.

Die Unterscheidung liefert hier die Stärke des Kurzschlußstromes, d. h. ob er JCH betätigen kann oder nicht.

Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es ist jedoch klar, daß dies keinerlei Beschränkung des Wesens und der Anwendbarkeit der Erfindung bedeutet.
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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Geregelte, aus dem Wechselstromnetz gespeiste Stromversorgungsanlage zur Gleichstromversorgung eines Verbraucherkreises, insbesondere für Zwischenverstärkerstationen von Fernmeldeanlagen, bestehend aus zwei geregelten Stromversorgungsstufen mit einer Regelung auf konstanten, von der Netzspannung und vom Verbraucherwiderstand unabhängigen Strom, dadurch gekennzeichnet, daß eine gittergesteuerte Kaltkathodenröhre (V 2) (Steuerröhre) und ein Gleichrichter (MR 3) in einer pegelbaren Spanmingsverdopplungs- und Gleichrichteranordnung zusammengeschaltet und mit

ao dem Verbraucher verbunden sind, daß zur Steuerung der ersten Stufe der Stromversorgungsanlage eine Gittervorspannungsquelle (MR2, RS) vorgesehen ist, die die Steuerröhre für eine festgelegte Zeit (Anheizzeit) sperrt, während der der Gleichrichter (M7? 3) allein Leistung abgibt, und daß weiterhin eine Steuerung der zweiten Stufe der Stromversorgungsanlage mit Hilfe der Ausgangsspannung dieser Steuerröhre vorgesehen ist, die nach der festgelegten Zeit die aus Steuerröhre und Gleichrichter gebildete Spannungsverdopplerschaltung in Betrieb setzt, um eine fortlaufende Stromversorgung mit konstantem Strom unter Steuerung durch die Steuerröhre sicherzustellen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gittervorspannungsquelle einmal eine aus der Netzwechselspannung abgeleitete Sperrspannung für das Steuerrohr liefert, weiterhin eine zweite Gittervorspannung aus der Netzwechselspannung ableitet, die über ein Verzögerungsglied (Rg, Rio, C 4) dem Steuerrohr zugeführt wird, um der ersten Gittervorspannung entgegenzuwirken, und daß diese beiden gleichzeitig am Steuerrohr . liegenden Vorspannungen nach der festgelegten Zeit das Steuerrohr freigeben.

3. Anlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gittervorspannungsquelle eine Sägezahnspannung und eine phasenvoreilende Sinus welle zur Steuerung des Steuerrohres aus der Netzwechselspannung ableitet und daß weiterhin durch Gleichrichtung eine von den Netzspannungsschwankungen abhängige Steuergleichspannung erzeugt wird, die ebenfalls der Steuerung des Steuerrohres dient.

4. Anlage nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gittervorspannungsquelle eine Anordnung zur Erzeugung einer Bezugsspannung erhält, daß diese Bezugsspannung über einer Gasentladungsröhre(Fi) abgenommen wird, daß durch den Vollaststrom eine Vorspannung erzeugt wird und daß diese beiden Spannungen das Steuerrohr entsprechend den Schwankungen des Verbraucherstromes steuern. 6g

5. Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom durch das Steuerrohr eine Relaisschaltung (A 1) betätigt, die die Zeitkonstante des Verzögerungsnetzwerkes beträchtlich herabsetzt, und daß er eine weitere Relaisschaltung (A 2) betätigt, die die Vorheizzeit durch' Abschalten des Gleichrichters beendet und die Spannungsverdopplerschaltung herstellt.

6. Anlage nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß stromempfindliche und spannungsempfindliche Begrenzerrelais (JV, JC) vorhanden sind, die auf große Strom- und Spannungsschwankungen ansprechen, und daß ein Steuerkreis in Abhängigkeit von diesen Relais im Bedarfsfalle den Verbraucher abschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©609 527ß50 5.56 (609 68 Ul. 56)