DE2952036C2

DE2952036C2 - Sperrfilter

Info

Publication number: DE2952036C2
Application number: DE19792952036
Authority: DE
Inventors: Robert 5885 Schalksmühle Zapp
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: ABB AG Germany
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1984-05-03
Also published as: JPS5698946A; DE2952036A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Sperrfilter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei Nachrichtenübermittlungs-Anlagen, die zur Signalübermittlung die. Niederspannungsleitungen des Haus-Installationsnetzes ausnutzen, z.B. Wechsel- «o Sprechanlagen, Signal- oder Warnanlagen, besteht das Problem, daß die über die Niederspannungsleitungen übertragene hochfrequente Sendespannung nicht über das interne Installationsnetz eines Hauses oder einer Wohnung hinaus ausgebreitet werden darf. Obwohl +5 bereits durch die Leitungsimpedanzen des Installationsnetzes und die Längsinduktivitäten des vorgeschalteten Zählers eine gewisse Dämpfung der Sendespannung erreicht wird, besteht je nach Beschaffenheit des Installationsnetzes und der an diesem Netz angeschlossenen Verbraucher nicht die absolute Sicherheit, daß die Sendespannung das interne Installationsnetz nicht überschreitet. In diesen Fällen ist es erforderlich, ein zusätzliches Dämpfungsglied zur Abblockung der hochfrequenten Sendespannung vorzusehen. So sind z. B. Sperrfilter in der eingangs beschriebenen Art von der Fa. VALVO bekannt. Diese sind jedoch für den vorliegenden Anwendungsfall nicht geeignet, da sie wegen ihrer vielen Spulen-Windungen nur für relativ geringe Ströme anwendbar sind.

Bei der Ausnutzung der Niederspannungsleitungen für Nachrichtenübermittlungs-Anlagen oder dergl. ist zu berücksichtigen, daß ein als Bandsperre zu verwendender Sperrfilter so ausgebildet sein muß, daß er die innerhalb der Hausinstallation auftretenden Lastströme « schadenfrei passieren läßt. Die zu beherrschenden Netzströme können in der Regel entsprechend der Hausanschlußsicherungen zwischen 32 und 63 A liegen.

Bei der Anwendung eines bekannten Alarmsystems z. B. »VICOM«, das mit einer Frequenz von z. B. 290 kHz arbeitet und das zur Signalübertragung ebenfalls das Niederspannungsleitungsnetz der Hausinstallation benutzt, ist es üblich, als Sperrfilter eine stromkompefisierte, quadrofilar gewickelte Spule zu verwenden, bei der auf einem Ringkern vier Spulenwicklungen für die drei Phasen und den Mittelleiter untergebracht sind. Dieser Sperrfilter, der hinter dem Zähler einer Hausinstallation angeordnet werden muß, bedingt ein relativ großes Bauvolumen der Spule, die innerhalb eines Gehäuses gekapselt und im Zählerschrank oder in einer Unterverteilung vor den Sicherungen der einzelnen Stromkreise einer Hausinstallation angeschlossen werden muß. Neben dem großen Bauvolumen ist hierfür die erforderliche Le'tungsinstallation auch relativ aufwendig.

Aus der GB-PS 2 87 847 ist ein Filter mit einer stromkompensierten Drossel bekannt An Anzapfungen der zur Drossel gehörigen Wicklungen liegt ein Kondensator, der mit den überbrückten Wicklungsteilen einsn Resonanzkreis bildet Das bekannte Filter ist jedoch ein Bandpaß, der gleichzeitig die durch die Telefonleitung bedingte stärkere Dämpfung der höheren Telefonsignalfrequenzen dadurch ausgleicht daß die tieferen Telefonfrequenzen durch entsprechende Gestaliung des Bandpasses etwas stärker gedämpft werden, so daß über das gesamte Telefonsignalband eine gleichmäßige Dämpfung erzielt wird. Der Beschreibung des Bandpasses kann jedoch kein Hinweis darauf entnommen werden, wie eine Bandsperre aufzubauen ist, die im Niederspannungsnetz eingesetzt werden kann und diesem überlagerte Hochfrequenzen sperrt während sie für Netzfrequenz durchlässig ist

Es ist weiter aus der CH-PS 2 26 356 eine Hochfrequenzsperre bekannt, bei der eine Differentialspule auf einem geschlossenen Eisenkern so vom 50 Hz Betriebsstrom durchflossen ist daß die Magnetfelder sich gegenseitig aufheben. Allerdings zeigt diese Hochfrequenzsperre nicht das Verhalten einer Bandsperre, da die in einem Zweig der Differentialspule vorgesehenen Kondensatoren Durchlässe für bestimmte Frequenzen, darunter auch die Betriebsfrequenz schaffen sollen.

Eine andere aus der DE-AS 10 67 481 bekannte Hochfrequenzsperre kommt dem Erfindungsgegenstand insofern am nächsten, als auch sie eine Bandsperrecharakteristik zeigt Betrachtet man jedoch diese Hochfrequenzsperre ohne das vorgeschlagene Kompensationselement so handelt es sich um einen ganz gewöhnlichen Parallelresonanzkreis. Die hierzu benötigte Drossel muß mit relativ vielen Windungen versehen werden, da nur so ohne Kern eine ausreichende Induktivität erzielt werden kann. Mit dem Kompensationselement aber, wird das Filter zwangsläufig aufwendiger.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Sperrfilter zu schaffen, das geeignet ist, hohe Ströme zuzulassen, klein dimensioniert ist und eine leichte Installation im Zählerschrank oder der Unterverteilung einer Hausinstallation möglich macht.

Diese Aufgabe wird bei einem Sperrfilter der eingangs genannten Art durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Fortbildungen des Anmeldungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen genannt.

Die über den Kondensator kurzgeschlossenen Spulenteile bilden mit dem Kondensator einen Parallel-

Schwingkreis, an dem die HF-Spannung abfallen kann. Die innerhalb des Leitungsnetzes einer Hausinstallation anfallende HF-Sendespannung wird hierdurch einwandfrei gedämpft, so daß eine Übertragung über das interne Installationsnetz hinaus ausgeschlossen ist Gleichzeitig können fremde Signale, die die hausinterne Signalanlage stören würden, nicht in das interne Netz übertragen werden. Außerdem werden hierdurch nur wenige Spulenwindungen mit einem relativ starken Leitungsquerschnitt benötigt So ist es hierdurch ermöglicht, daß der 50 Hz-Laststrom die Trägerfrequenzsperre ungehindert passieren kann, ohne daß eine unzulässige Erwärmung im Sperrfilter oder eine Verschlechterung der Dämpfung durch Sättigungserscheinungen auftreten kann.

Vorteilhafterweise werden dabei die Wicklungen und der Kondensator gegenseitig auf Resonanz-Frequenz abgestimmt

Eine weitere Verbesserung der Sperrwirkung wird dadurch erreicht daß zwischen dem netzseitigen Anschluß der Spulenwicklung und dem N-Leiter ein Reihenschwingkreis, bestehend aus Kondensator und Spule, geschaltet ist Hierdurch wird die HF-Spannung auf der Zählerseite kurzgeschlossen.

Es ist möglich, die Spule des Reihenschwingkreises als « Abstimmspule auszubilden, wodurch eine optimale Abstimmung zur Erzielung günstiger Dämpfungswerte erfolgt

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung über ^c Aufbau des Sperrfilters,

F i g. 2 ein Schaltbild des Sperrfilters und

F i g. 3 ein Diagramm über die HF-Spannungspegel.

Auf einem Ferritkern sind zwei Spulen so angeordnet, ^J5 daß eine stromkompensierte Drossel entsteht. Der Betriebsstrom durchfließt dabei die Wicklungen derart, daß sich die erzeugten Magnetfelder innerhalb der Drossel weitgehend aufheben, so daß die Drossel für den Betriebsstrom nur einen geringen Widerstand bildet Die Spulenwicklungen 2 und 3 besitzen jeweils eine Mittenanzapfung 4 und 5, an denen ein Kondensator 6 angeschlossen ist. Dieser bildet mit den überbrückten Teilen der Spulen 2 und 3 einen Parallel-Schwingkreis, an dem die HF-Spannung abfal- "⁵ len kann. Die Wicklungen 2 und 3 und der Kondensator 6 sind dabei gegenseitig so aufeinander abgestimmt, daß je nach der zu übertragenden Signalfrequenz eine maximale Dämpfung erzielt wird. Bei Anwendung des Sperrfilters zur Dämpfung einer Sendefrequenz von ⁵" z. B. 125 kHz genügen so lediglich vier Windungen auf jeder Spulenhälfte. Der netzseitige Anschluß 9 der Spulenwicklung ist über einen aus einem Kondensator 7 und einer Spule 8 bestehenden Reihenschwingkreis mit dem Mittelleiter N verbunden. Für eine optimale Abstimmung der zu erzielenden Dämpfung der Sendefrequenz ist die Spule 8 als Abstimmspule ausgebildet

In F i g. 3 sind die Spannungspegel einer im Bereich eines Hausinstallationsnetzes verwendeten Signaleinrichtung und ein durch den Einbau eines Sperrfilters erzielter Spannungspegel in einem Koordinaten-System dargestellt Bei einer Wechselsprechanlage, die aufgrund der postalischen Bestimmungen eine maximale Nutzleistung von 5 mW haben darf, ist es üblich, diese Geräte innerhalb einer Bandbreite von z. B. 125 + 4 kHz zu betreiben. Diese Bandbreite ist in F i g. 3 mit 13 angegeben. Die Kurve 10 bezeichnet den Sendepegel und die Kurve 11 die Ansprechgrenze einer solchen Anlage. Mit 12 ist der Spannungspegel auf der Zählerseite unter Berücksichtigung der Dämpfungen angegeben. Wie zu ersehen ist ergeben sich bei einer 50 Netznachbildung, die annähernd ein Hausinstallationsnetz darstellt ein maximaler Sendepegel von 112 dB. Der Empfangspegel der Signaleinrichtung liegt bei ca. 77 dB. Der mit dem Sperrfilter gemäß der Erfindung erzielte Spannungspegel 12 erreicht unter Berücksichtigung der Dämpfungen innerhalb des Hausinstallationsnetzes nicht mehr den Empfangspegel 11. Es wird somit durch das erfindungsgemäße Sperrfilter einwandfrei vermieden, daß die HF-Spannungen eines internen Leitungsnetzes über den Bereich dieses Netzes hinaus ausgebreitet werden. Eine zusätzliche Dämpfung durch den vorgeschalteten Zähler ist hierbei noch nicht berücksichtigt.

Der beschriebene Sperrfilter kann so klein dimensioniert werden, daß er innerhalb eines Gehäuses untergebracht werden kann, das dem eines Leitungsschutzschalters oder dergl. angepaßt ist Somit kann der Sperrfilter innerhalb eines Zählerschrankes oder einer Unterteilung leicht auf einer Tragschiene neben den Leitungsschutzschaltern installiert werden. Je nachdem ob eint oder mehrere Phasenleitungen eines Hausinstallationsnetzes für die Übertragung von Signalfrequenzen benutzt werden müssen, sind ein, zwei oder drei Sperrfilter in einer Installationsanlage erforderlich. Bei Verwendung mehrerer Phasenleitungen sind in bekannter Weise zwischen diesen zusätzliche Phasenkoppler einzusetzen. Bei dem Sperrfilter nach der Erfindung ist es jedoch nicht erforderlich, den Mittelleiter durch die Spule zu legen, so daß gegenüber bekannten Einrichtungen die Installation wesentlich vereinfacht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Sperrfilter mit einem oder mehreren Resonanzkreisen, wobei mindestens ein Resonanzkreis ein aus Drossel und Kondensator bestehender Parallelesonanzkreis ist und eine zu einer Drossel gehörige Wicklung mit mindestens einer weiteren Wicklung einen Zwischenanschluß bildet und die Wicklungen magnetisch gekoppelt sind, wobei das Sperrfilter in einen Starkstromkreis geschaltet ist und Starkströme ohne nennenswerte Verluste passieren läßt, jedoch dem Starkstrom überlagerte Trägerfrequenzen unterdrückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel zwei stromkompensierte Wicklungen (2, 3) besitzt, die auf einem ferromagnetischen Kern (1) aufgebracht sind und beide Wicklungen (2,

3) Mittelanzapfungen (4, 5) haben, die über einen Kondensator (6) verbunden sind.

2. Sperrfilter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (2, 3) und der Kondensator (6) gegenseitig auf Resonanz-Frequenz abgestimmt sind.

3. Sperrfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptstromkreis, in den die stromkompensierte Drossel geschaltet ist, hinter den Netzanschlußklemmen, vor der Drossel, durch einen aus Kondensator (7) und Spule (8) bestehenden Reihenschwingkreis überbrückt ist

4. Sperrfilter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (8) des Reihenschwingkreises als Abstimmspule ausgebildet ist.