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Schaltanordnung für Röhrengeneratoren, die zur Steuerung oder zur
Stellungsanzeige von elektrischen Apparaten; insbesondere von elektrischen Schaltern,
dienen Die -Erfindung bezieht sich auf elektrische Schalt- oder Steuerkreise und
im besonderen auf eine Anwendung selbsterregter Schwingungskreise in Verbindung
mit Schutzschaltungen, Steuerstromkreisen usw. Es sind nun bereits Einrichtungen
bekanntgeworden, bei welchen in den Gitterkreis eines Röhrengenerators für die Hochfrequenz
ein zweiter Röhrengenerator, der auf verschiedene Niederfrequenzkreise arbeitet,
eingeschaltet ist. Auch ist es bereits bekannt, Sendeeinrichtungen, die durch Kontakte
gesteuert werden, nicht unmittelbar, sondern unter Zwischenschaltung von Elektronenröhren
zu beeinflussen. Bei Empfangseinrichtungen ist es fernerhin noch bekannt, den eigentlichen
Empfängerröhren Vorverstärkerröhren vorzuschalten, deren Ausgangskreis mit dem Gitterkreis
der eigentlichen Empfängerröhre gekuppelt ist. Diese bekannten Einrichtungen, bei
welchen mehrere Röhren zusammenarbeiten, haben, soweit sie für Sendezwecke geeignet
sind, den Nachteil, daß sie nur über Kontakte beeinflußbar sind, die zur Steuerung
der Modulationsröhren bzw. der eigentlichen Senderröhre vorgesehen sind.
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Es ist nun weiter noch ein Röhrengenerator bereits bekanntgeworden,
der durch eine Steuerspannung, die durch die Stimme oder andere Signalwellen hervorgerufen
ist, gesteuert wird. Dies geschieht unter Verwendung einer zweiten Entladungsröhre,
die in den Anodenkreis der Schwingungsröhre geschaltet ist. Das Gitter dieser zweiten
Röhre ist normalerweise so weit vorgespannt, daß der Anodenstrom der Generatorröhre
nicht ausreicht, um Schwingungen entstehen zu lassen. Wird dem Gitter der zweiten
Röhre eine Steuerspannung zugeführt, so fließt ein.genügender Anodenstrom, der Schwingungserzeuger
tritt in Tätigkeit und wird wirksam gesteuert. Diese bekannte Einrichtung ermöglicht
zwar das Ansprechen des Röhrensenders, nicht aber dessen Aufhören in Abhängigkeit
von der Spannungsänderung des Steuerstromes zu beeinflussen. Indessen wird von einer
derartigen Anordnung auch bei der Erfindung Gebrauch gemacht, allerdings in einer
Abänderung, die diese gerade für die Überwachung elektrischer Schalt- oder Steuerstromkreise,
insbesondere für Schutzschaltungen usw., besonders geeignet erscheinen läßt. Von
besonderer Bedeutung ist hierbei, daß es die Erfindung erstmalig ermöglicht, den
Beginn und auch das Ende des Arbeitens der Senderöhre unter den Einfluß der an die
Steuerröhre gelangenden Steuerspannung zu bringen.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, daß im Anodenkreis
der Generatorröhre als veränderlicher Widerstand eine Steuerröhre liegt, deren Eingangskreis
mit
dem Ausgangskreis der Generatorröhre rückgekoppelt ist. Die Steuerspannung wird
dem Gitter der Steuerröhre in der üblichen Weise zugeführt. Ist die Steuerspannung
genügend groß, so daß der Widerstand der Röhre genügend reduziert ist, dann fließt
ein Anodenstrom von genügender Stärke, um das Einsetzen von Schwingungen zu ermöglichen.
Diese Schwingungen werden nun auf das Gitter der Steuerröhre zurückgeleitet. Hierdurch
wird der Widerstand der Steuerröhre weiter reduziert; der Anodenstrom wächst, und
die Amplitude der Schwingungen nimmt durch diese Rückkopplung so lange zu, wie es
die normalen Betriebsbedingungen des Generators gestatten. Je nach dem Grade der
angewandten Kopplung bleibt dann, wie noch näher auseinandergesetzt wird, der Generator
in Tätigkeit, auch wenn die Steuerspannung am Gitter der Steuerröhre nicht mehr
vorhanden ist, bis durch geeignete Mittel diese Tätigkeit unterbrochen wird.
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Eine derartige Anordnung bietet besondere Vorteile für die Betätigung
elektrischer Apparate, z. B. von Relais, Schaltern o. dgl. Im besonderen kann die
Anordnung benutzt werden zur Betätigung von Stromschaltern in Kraftnetzen und vorzugsweise
zum automatischen Schließen dieser Schalter, wenn das Netz Strom erhält, und überhaupt
in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Leitung.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken kann dabei die Anordnung so
getroffen werden, daß die Schwingungskreise nicht nur zur Betätigung der Schalter,
sondern auch zur Anzeige der Schalterstellungen an einer entfernten Stelle benutzt
werden.
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Der Erfindungsgedanke soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Abb. i stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar. Abb. 2 dient zur Erläuterung
der Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung. Abb.3 und q. stellen weitere
Anwendungen des Erfindungsgedankens dar. Abb. 5 stellt eine Anordnung zum automatischen
Schließen eines Schalters dar, Abb. 6 eine Abänderung der Schaltung der Abb. 5,
Abb.7 eine besondere Anwendung auf ein Kraftnetz und Abb. 8 eine Signalvorrichtung,
die im Zusammenhang mit der Anordnung gemäß der Erfindung benutzt werden kann.
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In Abb. i stellt i eine Entladungsröhre der üblichen Drei-Elektroden-Type
in der bekannten Generatorschaltung dar. Im Anodenkreis der Röhre i liegt eine zweite
Entladungsröhre 2, die ebenfalls drei Elektroden besitzt. Der Anodenkreis dieser
Röhren verläuft vom negativen Pol einer geeigneten Spannungsquelle 3 über die Kathodenleiter
der Röhre 2, die Entladungsstrecke Kathode-Anode der Röhre 2, den Leiter q., die
Strecke lathode-Anode der Röhre i, die Drosselspule 5 und die Erregerwicklung des
Relais 6 zum positiven Pol der Spannungsquelle 3. Die Kathoden der Röhren i und
2 werden über die Transformatoren 7 und 8 mit Wechselstrom gespeist. Zwischen Gitter
und Anode und der Röhre i liegt der übliche Schwingungskreis 9. Dieser Schwingungskreis
ist mit dem Gitter der Steuerröhre 2 über einen Kreis gekoppelt, der durch die Sekundärwicklung
des Transformators io, dessen Primärwicklung einen Teil des Schwingungskreises g
bildet, die Sekundärwicklung des Transformators i i, die Vorspannungsbatterie i2
und die Kathode der Steuerröhre 2 gebildet wird. Durch die Spannungsquelle 12 erhält
das Gitter der Steuerröhre 2 eine so große negative Vorspannung, daß kein Strom
im Anodenkreis fließen kann oder dieser Strom zumindest so gering ist, daß keine
Schwingungen in der Röhre i entstehen können.
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Der Primärwicklung des Transformators i i kann nun eine geeignete
Steuer-EMK zugeführt werden. Soll die Anordnung z. B. zur Betätigung eines Uberstromschalters
benutzt werden, so kann die Primärwicklung parallel zu einem Widerstand 13 geschaltet
werden, der in Reihe mit der zu schützenden Leitung liegt. Bei einer solchen Anwendung
der Anordnung !kann das Relais 6 dazu benutzt werden, um die Erregerwicklung des
Schalters zu steuern.
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Wächst nun die Spannung über den Widerstand 13 und damit über der
Sekundärwizklung des Transformators i i über einen bestimmten Wert, so fließt ein
Strom im Anodenkreis der Röhre i und 2, und es werden durch die Röhre i Schwingungen
erzeugt. Diese Schwingungen werden über den Transformator io dem Gitter der Steuerrßhre2
zugeführt. Dadurch wird der Widerstand der Röhre :2 weiter verringert, der Anodenstrom
wächst weiter an, und die Amplitude der Schwingungen nimmt dadurch zu. Dieser Rückkopplungseffekt
dauert so lange an, bis der Anodenstrom seinen normalen Wert erreicht hat und der
Schwingungserzeuger i unter normalen Bedingungen arbeitet.
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Es hat sich nun herausgestellt, daß bei einer gewissen festen Kopplung
zwischen den Wicklungen des Transformators io und bei einem gewissen kritischen
Wert der Steuerspannung eine ganz geringe Änderung der Spannung über den Widerstand
13 den Anodenstrom praktisch augenblicklich auf seinen normalen Wert gelangen
läßt, d. h. es findet ein im wesentlichen quadratischer Verlauf des Stromes statt.
Auf diese Weise kann das Relais 6, das einen verhältnismäßig großen Strom benötigen
kann, durch sehr
kleine Änderungen der Spannung über den Widerstand
13 fast augenblicklich mit Sicherheit betätigt werden. Bei dieser festen Kopplung
bleibt das Relais 6, sobald es angesprochen hat, in seiner Arbeitsstellung infolge
der Rückkopplung zwischen dem Schwingungskreis 9 und dem Gitter der Röhre 2.
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Ist die Kopplung nicht. so fest, wie oben angegeben, so hängt die
Zeit des Anwachsens des Anodenstromes mit Bezug auf das Anwachsen der angelegten
Steuerspannung von dem jeweiligen Kopplungsgrad ab. Diese Eigentümlichkeit der Anordnung
ist in Abb. 2 erläutert. Die Kurven a und b stellen das Anwachsen des Anodenstromes
dar, wenn der Kopplungsgrad kleiner ist, als oben angegeben. Die Kurve c stellt
die statische Charakteristik des Kreises dar und Kurve d das Anwachsen des Anodenstromes,
wenn der Kopplungsgrad gleich oder größer ist wie oben angegeben. ,Wird ein kleinerer
Kopplungsgrad angewandt, so nimmt der Anodenstrom ab, wenn die Steuerspannung aufhört,
und die Schwingungserzeugung hört auf, während bei einer Kopplung entsprechend der
Kurve d die Schwingungen und infolgedessen der vergrößerte Anodenstrom fortdauert,
auch wenn die Steuerspannung aufhört.
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Abb. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Begrenzungsschalter,
durch den ein Schaltkreis bei einer bestimmten Spannung geschlossen und einer davon
abweichenden Spannung geöffnet wird. Diese Anwendung des Erfindungsgedankens kann
besonders vorteilhaft sein für den Betrieb von Ölbrennern, bei denen die Zündung
durch einen elektrischen Lichtbogen erfolgt. Aus Gründen der Sicherheit darf der
Brenner nicht arbeiten, wenn der elektrische Lichtbogen nicht betriebsbereit ist.
Es sind hier zwei der in Abb. i dargestellten Anordnungen vorgesehen. Die eine Anordnung
14 erhält ihre Steuer-EMK von dem Widerstand 15 und die andere, 16, ihre Steuer-EMK
von dem Widerstand 17. Die Widerstände 15 und 17 liegen parallel zum Lichtbogen
2o des Zündsystems des Brenners, so daß die Spannung des Bogens an diesen Widerständen
liegt und ein geeigneter Teil dieser Spannung dem Gitter der Steuerröhre den Anordnungen
14 und 16 zugeführt wird. Der Anodenkreis des Schwingungserzeugers i' der Anordnung
14 verläuft vom negativen Pol der Spannungsquelle 18 über den Schalter i9, die Entladungsstrecke
Kathode-Anode der Steuerröhre 2', die Strecke Kathode-Anode der Schwingungsröhre
i', das Relais 6' zum positiven Pol der Spannungsquelle 18. Ein entsprechender Stromkreis
verläuft über die entsprechenden Elemente der Anordnung 16. Die Kopplungen zwischen
den Wicklungen der Transformatoren io' und io" sind größer als der oben angegebene
kritische Wert. Die Relais 6' und 6" der Anordnungen 14 und 16 können nun dazu benutzt
werden, um den Erregerkreis des Motors 21, der die Ölpumpe des Ofens antreibt, zu
steuern. Die Kontakte des Relais 6' sind normalerweise geöffnet, die Kontakte des
Relais 6" normalerweise geschlossen. Die Anzapfungen an den Widerständen 15 und
17 sind so eingestellt, daß das Relais 6' anspricht bei einer unteren Spannungsgrenze
über dem Lichtbogen 2o, bei der der Ofen ohne Gefahr betrieben werden kann, und
das Relais 6" anspricht bei einer oberen Spannungsgrenze, bei der der Ofen sicher
arbeitet.
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Überschreitet bei dieser Anordnung die Spannung über den Lichtbogen
2o die untere Grenze, aber nicht die obere Grenze, wie es während des richtigen
Betriebes des Zündsystems der Fall ist, so wird das Relais 6' erregt und das Relais
6" entregt und dadurch der Stromkreis des Motors 21 geschlossen. Wenn aus irgendeinem
Grunde, z. B. durch Verrußen der Elektroden, die Spannung unter den unteren Grenzwert
sinkt, wird keine genügende Steuer-EMK dem Gitter der Röhre 2' mehr zugeführt, um
Schwingungen in der Röhre i' zu erzeugen. Da die Anodenkreise der Anordnungen 14
und 16 durch den rotierenden Schalter i9 unterbrochen werden, wird das Relais 6'
und damit der Motor 21 entregt. Wird der Abstand der Elektroden des Lichtbogens
2o zu groß, um noch einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, so steigt die Spannung
an dem Widerstand 17 so weit, daß die Anordnung 16 in Tätigkeit tritt, dadurch das
Relais 6" erregt wird und damit der Motor 21 entregt wird.
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Gegebenenfalls kann die Wirkung des rotierenden Schalters i9 dadurch
vervollständigt werden, daß die Anodenkreise der verschiedenen Röhren mit Wechselstrom
gespeist werden, d. h. indem die Batterie 18 durch einen Wechselstromgenerator ersetzt
wird. Da die Schwingungserzeuger 14 und 16 nur arbeiten können, wenn ihre Anode
gegenüber der Kathode positives Potential besitzt, so wird ihr Betrieb während abwechselnder
Halbperioden unterbrochen. Die Relais 6' und 6" können in ihrer geschlossenen Stellung
während der wirksamen Halbperioden gehalten werden entweder durch ihre Trägheit
oder durch Kondensatoren 22, 23, die in der dargestellten Anordnung die Relais 6'
und 6" geschlossen halten, wenn der Stromkreis durch den Schalter i9 unterbrochen
ist.
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Wird der Kopplungsgrad zwischen den Wicklungen der Transformatoren
io und io" kleiner gehalten, als der oben angegebenen festen Kopplung entspricht,
so kann der Schalter i9 ganz fehlen oder kurzgeschlossen
werden,
z. B. durch den Schalter i9'. In diesem halle kann der Spannungsbereich über dem
Lichtbogen, innerhalb dessen der Stromkreis des Motors 2i geschlossen bleibt, bis
zu einem gewissen Grade durch Änderung der Kopplung zwischen diesen Wicklungen geändert
werden. Dies wird aus der Abb.2 verständlich, wenn man annimmt, daß die Relais 6'
und 6" bei einem bestimmten Stromwert ansprechen, so ergibt sich, daß durch Änderung
der Kopplung das Relais bei verschiedenen Werten der Steuer-EMK zum Ansprechen gebracht
werden kann.
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Abb. 4 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform der Anordnung nach Abb.
i. Es findet hier eine einzige Elektronenröhre Verwendung. Die Röhre i besitzt hier
vier Elektroden, und zwar zwei Steuergitter 24 und 25. Zwischen dem Steuergitter
24 und der Anode 26 liegt der Schwingungskreis 9 mit dem Transformator io. Die Sekundärwicklung
des Transformators io liegt in einem Stromkreis, der von dem Steuergitter 25 über
die Sekundärwicklung des Transformators io, die Vorspannungsbatterie 27 und die
Sekundärwicklung des Transformators i i zur Kathode der Röhre i verläuft. Der Anodenkreis
der Röhre i verläuft von der Anode 26 über die Drosselspule 5, die Erregerwicklung
des Relais 6, die Spannungsquelle 29 zur Kathode der Röhre i. Wird dem Gitter der
Röhre i über den Transformator i i eine geeignete Steuerspannung zugeführt, dann
fließt ein genügender Anodenstrom, so daß Schwingungen entstehen können. Diese Schwingungen
werden durch den Transformator io der Steuerelektrode 25 wieder zugeführt, wodurch
der Anodenstrom schnell ansteigt und auf einem hinreichend großen Wert gehalten
wird, um das Relais 6 in seiner Arbeitsstellung zu halten, auch wenn die Steuerspannung
aufhört.
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Abb. 5 zeigt die Anwendung der Erfindung auf das automatische Schließen
eines Schalters, wenn das Netz Strom erhält und überhaupt die Bedingungen des Netzes
sich ändern. Gerade da die Anordnung gemäß der Erfindung gegen Spannungsänderungen
besonders empfindlich ist, kann sie besonders da angewandt werden, wo solche Änderungen
hervorgerufen werden, z. B. durch Änderungen des Widerstandes eines Netzes.
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In Abb. 5 stellt 3o einen Schalter dar-, der in der Kraftleitung 3
i liegt. Die Leitung 3 i kann den Teil einer Stromschleife bilden, wie sie in Abb.
7 dargestellt ist und noch näher beschrieben wird, deren Eigentümlichkeit darin
besteht, daß Energie über die Leitung in beiden Richtungen geliefert werden kann.
Parallel zu den Kontakten des Schalters 30 liegt ein geeigneter Widerstand 37, so
daß ein Teil der Netzspannung nach dem Teil der Leitung hingeliefert wird, der auf
der entgegengesetzten Seite des Schalters liegt, von der aus die Energie geliefert
wird. Parallel zur Leitung 31 oder zwischen Leitung und Erde und auf verschiedenen
Seiten des Schalters 3o befinden sich zwei Transformatoren 32 und 33, die die üblichen
Verteilertransformatoren sein können. In einem Kreise mit der Sekundärwicklung dieser
Transformatoren liegen die üblichen Verbraucherkreise, die nicht dargestellt sind,
und gleichzeitig die Erregerwicklungen der Relais 34 und 35. Diese Relais steuern
die Erregung urid den Betrieb der Schaltanordnung 36, die für den Betrieb des Schalters
30 vorgesehen ist. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende. Angenommen,
die Leitung 31 erhält Strom von der linken Seite des Schalters 30. Das Relais 34
erhält dann die volle Spannung und tritt in Tätigkeit. Hierdurch erhält ein WechSelStrommotOr
49 Strom über einen Kreis, der von dem oberen Ende der Sekundärwicklung des Transformators
32 über die unteren Kontakte des Schalters 3o, den Leiter So, den Wechselstrommotor
49 und den oberen Anker und die oberen Kontakte des Relais 34 zu dem unteren Ende
der Sekundärwicklung des Transformators 32 verläuft. Der Wechselstrommotor 49 treibt
einen Gleichstromgenerator an, der die Anodenkreise der Röhren i, 2 und 38 speist,
während die Kathoden dieser Röhren durch Transformatoren 51 geheizt werden,
deren Primärwicklungen parallel zu dem Wechselstrommotor 49 liegen.
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Die Spannung, die an der Sekundärwicklung des Transformators 33 auftritt,
hängt von den Widerstandsverhältnissen der Leitung 31 jenseits des Transformators
33 und von dem Stromkreis, der an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen
ist, ab. Ist ein starker Verbrauchskreis, z. B. ein Lichtnetz, an die Leitung angeschlossen,
entweder über den Transformator 33 oder anderer Transformatoren .rechts von dem
Schalter 30, so ist diese Spannung sehr klein und -erreicht einen Wert, -wie er
bei einem Kurzschluß oder bei einem anderen Leitungsfehler auftreten würde. Erfindungsgemäß
wird nun die Schaltanordnung 36 dazu benutzt, entsprechend der Spannung dieser Sekundärwicklung
den Schalter zu schließen. Wird eine Kopplung zwischen den Wicklungen io benutzt,
die gräf@er ist als der obenerwähnte kritische Wert, so kann der Kreis so empfindlich
gemacht werden, daß seine Wirkung verschieden ist, je nachdem, ob ein Leitungsfehler
vorliegt oder eine Widerstandsverringerung eintritt, die durch Anschluß eines starken
Verbraucherkreises hervorgerufen
wird, selbst wenn dabei die Widerstandsänderungen
der Leitung nur sehr wenig verschieden sind.
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Wenn ein Kurzschluß oder anderer Leitungsfehler in der Leitung jenseits
des Transformators 33 oder in dem sekundären Belastungskreis des Transformators
33 besteht, so reicht die Spannung, die an der Sekundärwicklung dieses Transformators
auftritt, nicht aus, um Schwingungen hervorzurufen, und es tritt infolgedessen keine
Wirkung ein. Wenn der Widerstand der Leitung jenseits des Schalters 30 indessen
auch nur wenig größer ist, als es der Fall ist, wenn ein. starker Belastungskreis
an die Leitung angeschlossen ist, dann tritt an der Sekundärwicklung des Transformators
33 eine genügende Spannung auf, um die Anordnung 36 in Tätigkeit zu setzen und damit
den Schalter 30 zu schließen. Dieser Vorgang spielt sich folgendermaßen ab.
Die Spannung über der Sekundärwicklung des Transformators 33 wird dem Gitter eines
Verstärkers 38 zugeführt über einen Stromkreis, der vom oberen Ende des Transformators
33 über den Leiter 39, die Primärwicklung des Transformators 40, einen Teil des
Widerstandes 41, die obere Brücke und die unteren Kontakte des Relais 35 zu dem
unteren Ende der Sekundärwicklung 33 verläuft. Wohlverstanden reicht diese Spannung
nicht aus, um das Relais 35 in Tätigkeit zu setzen. Diese wird durch die Röhre 38
verstärkt und über den Transformator 42 und die Sekundärwicklung des Transformators
io der Röhre i dem Gitter der Steuerröhre 2 zugeführt. Diese Stromkreise sind dieselben
wie in Abb. i. In der Röhre i entstehen dann Schwingungen, die dem Gitter der Röhre
2 zugeführt werden und den Anodenstrom unmittelbar auf seine volle Höhe im Anodenkreis
dieser Röhren bringen. Dieser Kreis verläuft vom negativen Pol der Spannungsquelle
43 über die Beruhigungsdrossel 44, die Entladungsstrecke Kathode-Anode der Röhre
i, die Drossel 5, das Relais 6 zum positiven Pol der Spannungsquelle 43. Das Relais
6 wird dann erregt und schließt einen Stromkreis, der vom oberen Ende der Sekundärwicklung
des Transformators 32 über den Leiter 39, die unteren Kontakte des Schalters 3o,
die Erregerwicklung des Relais 45, den Leiter 46, die Kontakte des Relais 6, den
Leiter 47, den Leiter 48 und die obere Brücke und die oberen Kontakte des Relais
34 zur anderen Seite der Sekundärwicklung des Transformators 32 verläuft. Es spricht
dann das Relais 45 an, das einen Stromkreis schließt, der von dem oberen Ende der
Sekundärwicklung des Transformators 32 über die Erregerwicklung des Schalters 3o,
die Kontakte des Relais 45, den Leiter 48 und die obere Brücke und die oberen Kontakte
des Relais 34 zum unteren Ende der Sekundärwicklung des Transformators 32 verläuft.
Auf diese Weise wird die Erregerwicklung des Schalters 30 erregt und der
Schalter geschlossen. Sobald der Schalter 30 in die geschlossene Stellung übergeht,
sind seine unteren Kontakte geöffnet. Dadurch wird der Wechselstrommotor 49 entregt,
und die Anoden und Kathoden der Röhren i und 2 verhalten keinen Strom mehr.
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Nachdem der Schalter 30 geschlossen ist, tritt an der Primärwicklung
des Transformators 33 die volle Spannung auf. Dadurch wird das Relais 35 in seine
obere Stellung gebracht. Hierdurch wird der Primärkreis des Transformators 4o an
die obere Brücke und den unteren Kontakten des Relais 35 unterbrochen, so daß die
hohe Spannung der Sekundärwicklung des Transformators 33 nicht zu diesem Transformator
gelangt. Der Schalter 3o kann in seiner geschlossenen Stellung durch irgendeines
der bekannten Mittel gehalten werden.
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Wird nun angenommen, daß der Schalter 3o geöffnet ist und Energie
von der rechten Seite der Leitung geliefert wird, dann wird das Relais 35 erregt,
und das Relais 34 geht in seine untere Stellung. Dadurch, daß das Relais 35; seine
oberen Kontakte schließt, vervollständigt es den Stromkreis des Motors 49, der von
dem oberen Ende der Sekundärwicklung des Transformators 33 über den Leiter 39, die
unteren Kontakte des Schalters 3o, den Leiter 5o, den Wechselstrommotor 49 und die
Primärwicklung des Kathodentransformators 5 i, die Leiter 52 und 48, die obere Brücke
und die oberen Kontakte des Relais 35 zu dem unteren Ende der Sekundärwicklung des
Transformators 33 verläuft. Hierdurch werden die Kathodenrähren geheizt, und der
Motor 49 treibt den Gleichstromgenerator 43 an, der die Anoden der verschiedenen
Röhren speist. Ist der Widerstand der Leitung links von dem Schalter 30 genügend
groß, so wird über den oberen Anker und die unteren Kontakte des Relais 34 und einen
Teil des. Widerstandes 41 und den Transformator 40, dem Gitter des Verstärkers 38
eine Spannung zugeführt, die verstärkt wird und über den Transformator42 der Steuerröhre2
zugeführt wird, wodurch in der Röhre i Schwingungen entstehen, die das Relais 6
in Tätigkeit setzen. Der Schalter geht dann genau wie vorher in seine geschlossene
Stellung über und entregt dadurch die Kreise der Röhren i, 2 und 38. Die Betätigung
des Relais 34 schützt dann den Transformator 40 vor der hohen Spannung der Sekundärwicklung
des Transformators 32.
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Es ist zu bemerken, daß die Röhre i so
lange Schwingungen
erzeugt, bis der Schalter geschlossen ist. Diese Schwingungen können gegebenenfalls
als Trägerströme auf die Leitung gegeben werden. Wie dargestellt, kann dies durch
Kopplungskondensatoren 53 und 63 geschehen, die mit dem Netz 3 1 auf verschiedenen
Seiten des Schalters 30 in Verbindung.stehen. Das andere Ende jedes dieser
Kondensatoren ist über die Wicklung 54, die eine induktive Kopplung mit dem Schwingungskreis
des Röhrengenerators i herstellt, mit Erde verbunden. Auf diese Weise werden eine
bestimmte Zeit lang, ehe der Schalter in Tätigkeit tritt, Hochfrequenzschwingungen
nach beiden Richtungen auf die Leitung gegeben. Diese Hochfrequenzströme können
an einer entfernten Stelle aufgenommen werden und zur Anzeige dafür dienen, daß
der Schalter in Tätigkeit getreten ist. Der Zeitraum, während dessen diese Ströme
erzeugt werden, kann so lang gemacht werden, wie erwünscht ist, durch einen geeigneten
Verzögerungsmechanismus, der mit dem Relais 6 verbunden ist; um seine Betätigung
zu verzögern. Wenn aus irgendeinem Grunde, z. B. durch eine Hemmung, der Schalter
3o nicht betriebsbereit ist, so werden, wie ersichtlich, Trägerströme dauernd über
die Leitung gesandt, da der Schalter sich nicht eher schließen kann, als bis das
Relais 6 in Tätigkeit getreten ist. Es wird infolgedessen auf diese Weise angezeigt,
daß der Schalter nicht in Ordnung ist.
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Abb. 6 stellt eine Abänderung der Anordnung nach Abb. 5 dar. In dieser
Abbildung besitzen die Transformatoren 32 und 33 doppelte Sekundärwicklungen. Ferner
ist zu sehen, daß die Kreise der Röhren i und 2 durch Wechselstrom gespeist werden
mittels eines Transformators 55, der eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen 56, 57,
58, 59 und 6o besitzt. Die Wicklung 56 speist den Anodenkreis zweier Ventilröhren
61 und 6z, die so geschaltet sind, daß sie dem Gitter der Steuerrohre :2 eine konstante
Vorspannung geben. Die Wicklung 57 liefert den Heizstrom für die Kathoden dieser
Röhren. Die Wicklungen 58 und 59 liefern den Heizstrom für die Kathoden der Röhren
z und i und die Wicklung 6o die Spannung für die Anoden dieser Röhren. Der Anodenkreis
der Röhre i und z verläuft also von den Kathodenleitern der Röhre a über die Strecke
Kathode-Anode dieser Röhre, die Kathodenleiter der Röhre i, die Strecke Kathode-Anode
der Röhre i, die Drosselspule 5, das Relais 6 und die Wicklung 6o zu den Kathodenleitern
der Röhre 2.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende. Angenommen, es wird
Energie von der linken Seite des Kreises 31 her geliefert und die Hauptkontakte
des Schalters 30 sind offen, dann wird das Relais 34 erregt. Dies Relais
schließt einen Kreis über die unteren Kontakte des Schalters 3o zur Primärwicklung
des Transformators 55. Genau wie vorher wird eine Spannung über den Widerstand 37
nach dem entgegengesetzten Ende des Kreises geliefert, und :ein Teil dieser Spannung
erscheint über der Sekundärwicklung des Transformators 33. Diese Spannung wird über
die unteren Kontakte des Relais 35 und des Transformators 4o dem Gitter der Steuerröhre
2 zugeführt. Sind die Widerstandsverhältnisse der Leitung jenseits des Transformators
33 so, daß die Hauptkontakte des Schalters 3o eigentlich geschlossen sein sollten,
so ist diese Spannung genügend groß, um einen genügend großen Strom im Anodenkreis
der Röhren i und z und damit Schwingungen in der Röhre i hervorzurufen und so das
Relais 6 zu betätigen. Durch das Relais 6 wird nun ein Stromkreis geschlossen, der
vom unteren Ende der Sekundärwicklung des Transformators 3 2 über den Leiter
46, die Kontakte des Relais 6, den Leiter 48, die Erregerwicklung des Relais 45,
den Leiter 63, den unteren Anker und die oberen Kontakte des Relais 34 zu dem oberen
Ende der Sekundärwicklung des Transformators 32. Damit wird das Relais 45 geschlossen
und erregt seinerseits über einen Kreis, dessen Verlauf ohne weiteres zu verfolgen
ist, die Erregerwicklungen des Schalters 30. Infolgedessen schließt der Schalter
seine Hauptkontakte und öffnet seine Hilfskontakte 64, wodurch die Energiezufuhr
zum Transformator 55 unterbrochen wird und damit auch der Betrieb der Schwingröhre.i.
Der Schalter 30 wird dann auf mechanischem Wege oder durch andere bei solchen Schaltern
übliche Mittel in seiner geschlossenen Stellung gehalten.
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Wird Energie von der rechten Seite des Netzes geliefert, so ist, wie
ersichtlich, die Wirkungsweise der Röhren i und 2 dieselbe, nur mit der Ausnahme,
daß ihre Wirkungsweise abhängt von den Bedingungen, wie sie auf der Leitung Jenseits
des Transformators 32 herrschen.
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Auch hier kann der Schwingungsgenerator mit einer Ausgangswicklung
54 versehen sein, die dazu dient, Hochfrequenzströme mittels der Kondensatoren 53
und 54 auf das Netz zu geben.
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Da der Anodenkreis der Schwingungsröhre an einer Wechselspannung liegt,
arbeitet die Röhre nur während der Halbperioden des Wechselstromes, wo die Anode
positiv ist. Wenn infolgedessen der Widerstand der Leitung in der entgegengesetzten
Richtung, von der her die Energie geliefert wird, so großist, daß Schwingungen in
der Röhre i entstehen, dieser Widerstand aber verringert wird, z. B.
infolge
einer Leitungsstörung, ehe eine genügende Zeit verstrichen ist, die ausreicht, daß
der Schalter 30 in Tätigkeit treten kann, so wird die Röhre i unterbrochen,
und der Schalter 30 wird nicht geschlossen.
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Abb. 7 zeigt ein Kraftnetz, in Verbindung mit dem die Erfindung besonders
vorteilhaft angewandt werden kann. Das Netz umfaßt eine Schleife 65, die von der
Kraftstation 66 ausgeht. Energie kann nach beiden Enden der Schleife durch die Schalter
67 und 68, die in der Kraftstation aufgestellt sind, geliefert werden. Über die
Schleife verteilt, ist eine Mehrzahl von Schaltern 3o angeordnet, wobei jedem dieser
Schalter eine Apparatur 69 zugeordnet ist, von der Art, wie sie in Abb. 5 oder 6
angegeben ist. Auf der Station ist ein auf Hochfrequenz ansprechender Empfangskreis
vorgesehen, wie er beispielsweise in Abb. 8 dargestellt ist, der mit beiden Enden
der Schleife 65 in Verbindung steht. Dieser Empfangskreis ist in üblicher Weise
aufgebaut unter Verwendung einer Entladungsröhre ; z als Detektor, der über einen
Transformator 70 und einen Kopplungskondensator 71 mit der Leitung in Verbindung
steht. Die Primär- oder Sekundärwicklung dieses Transformators oder auch beide können,
auf- die Frequenz der durch die Generatoren der verschiedenen Anordnungen 69 erzeugten
Schwingungen abgestimmt werden. An den Ausgangskreis der Röhre 72 ist die Erregerwicklung
eines gewöhnlichen Schrittschaltwerkes angeschlossen, das einen Anker 73 besitzt,
der eine Reihe von Kontakten 74 betätigen kann durch geeignete Sperrklinkenvorrichtungen
bekannter Art. Jeder dieser Kontakte 74 steht mit einem Kreis in Verbindung, der
eine geeignete Signallampe 75 und eine Spannungsquelle 76 besitzt, so daß, wenn
der Anker 73 mit einem dieser Kontakte in Berührung kommt, die entsprechende Lampe
75 aufleuchtet. Ferner liegt im Anodenkreis des Gleichrichters 72 ein Relais 77,
das, wenn es erregt wird, den Kreis einer Signallampe 78 schließt zu einem Zweck,
der noch näher angegeben wird.
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Angenommen, daß ein Fehler in dem Abschnitt der Schleife 65 aufgetreten
ist, der mit X in der Zeichnung bezeichnet ist, so daß alle Schalter geöffnet sind.
Der Bedienungsmann der Station 66, der sich vergewissern möchte, in welchem Abschnitt
der Fehler liegt, schließt dann zuerst den Schalter 67 und gibt Energie nach der
linken Seite der Schleife. Sind die Widerstandsverhältnisse zwischen dem ersten
und zweiten Schalter auf dieser Seite der Leitung in Ordnung, so wird ein Schalter
3o geschlossen. Da ein Fehler in dem nächsten Abschnitt besteht, wird der nächste
Schalter nicht geschlossen, mit dem Ergebnis, daß nur ein Hochfrequenzimpuls zu
der Empfangsapparatur gelangt, die mit der linken Seite der Schleife der Station
66 in Verbindung steht. Der Anker 73 des Wählschalters dieser Apparatur kommt mit
seinem ersten Kontakt in Berührung und läßt die erste Lampe 75 aufleuchten. Der
Bedienungsmann schließt dann den Schalter 68, der mit der anderen Seite der Schleife
in Verbindung steht. Da die Widerstandsverhältnisse in allen Abschnitten rechts
von dem mit X bezeichneten in Ordnung sind, werden vier Schalter 30 geschlossen,
und der Wähler, der mit der rechten Seite der Schleife in Verbindung steht, kommt
mit seinem vierten Kontakt in Berührung und speist dadurch die entsprechende Lampe.
Der Bedienungsmann ist hierdurch darüber in Kenntnis gesetzt, daß der Fehler zwischen
dem zweiten und dritten Schalter auf der linken Seite liegt. Wenn aus irgendeinem
Grunde einer der Schalter 30 sich nicht schließt, selbst wenn die Widerstandsverhältnisse
in der entgegengesetzten Richtung, von der her die Energie geliefert wird, in Ordnung
sind, dann werden Hochfrequenzströme von dem Schwingungserzeuger, der mit diesem
Schalter verbunden ist, dauernd auf die Leitung gegeben. Hierdurch erhält das Relais
77 dauernd Strom; und die Lampe 78 leuchtet auf. Beobachtet z. B. der Bedienungsmann,
daß die dritte Lampe in der Reihe- der Lampen 75 aufleuchtet und daß die Lampe 78
ebenfalls dauernd aufleuchtet, so weiß er, daß der Mechanismus des dritten Schalters
von der Seite der Leitung aus, an der die Energie zugeführt wird, einen Fehler aufweist.
Würde die Lampe 78 nicht aufleuchten, so würde der Bedienungsmann wissen, daß der
Fehler in dem Leitungsabschnitt hinter dem nächsten Schalter und nicht in dem Schalter
selbst liegt.
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Wird Energie von beiden Seiten der Schleife zugeführt und ist die
gesamte Leitung in gutem Zustande, so werden alle Schalter geschlossen. Wenn sich
der letzte Schalter schließt, infolge der Tatsache, daß die Energie von beiden Seiten
her zugeführt wird, so ist ersichtlich, daß beide Relais 34 und 35 erregt werden
und ihre obigen Kontakte schließen. Widerstände 41 verhindern dann das Auftreten
eines Kurzschlusses an den Transformatoren 32 und 33. Wenn dies eintritt, wenn diese
Relais in Tätigkeit treten, wird der Primärkreis des Transformators unterbrochen,
und die hohen Spannungen, die an den Wicklungen 42 und 43 bestehen, können den Kreis
36 nicht betätigen. Der Schalter 30 wird dann direkt geschlossen. Der Stromkreis
für die Erregerspule des Relais 45 verläuft dann im Falle der Anordnung der Abb.4
von dem oberen Ende der Sekundärwicklung
des Transformators 33
über die Hilfskontakte 64 des Schalters 3o, die Erregerwicklung des Relais 45, den
unteren Anker und die Kontakte des Relais 34, den unteren Anker und die Kontakte
des Relais 35, den oberen Anker und die oberen Kontakte des Relais 35 zum unteren
Ende der Sekundärwicklung des Transformators 33.
Das Relais 45 tritt dann
in Tätigkeit und legt die Erregerwicklung des Schalters 30 parallel zu den
Sekundärwicklungen des Transformators 33.
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Bei der Schaltung nach Abb. 6 spielt sich der Vorgang folgendermaßen
ab. Die Erregerwicklung des Relais 45 wird erregt über einen Stromkreis, der von
dem oberen Ende des Transformators 33 über den unteren Anker und die oberen Kontakte
des Relais 35, den Leiter 63, die Erregerwicklung des Relais 45, dem oberen Anker
des Relais 3.5, dem oberen Anker des Relais 34 und den Leiter 46 zu dem unteren
Ende des Transformators 3.3 verläuft. Relais 45 tritt dann in Tätigkeit und legt
die Erregerwicklung des Schalters 30 parallel zu den Wicklungen des Transformators
32 und 33.