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Elektrisches Weidezaungerät für Netzanschluß und Impulserzeugung mittels
Kondensatorentladung Bei den Weidezaungeräten, die aus dem Lichtnetz gespeist werden,
wird in der Regel über einen Gleichrichter ein Kondensator aufgeladen, der periodisch
im Takt von einer Sekunde über einen Hochspannungstransformator entladen wird. Die
Kondensatorentladung durch die Primärspule des Hochspannungstransformators wird
auf einen Impuls hoher Spannung transformiert. Um die Kondensatorentladung periodisch
im Takt von einer Sekunde durchzuführen, dient bei bekannten Geräten als Schaltmittel
ein Relais mit Ruhekontakt oder eine Quecksilberschaltröhre, die durch einen an
das Lichtnetz angeschlossenen Motor im Takt von einer Sekunde geschaltet wird.
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Der Entladestrom des Kondensators über die Primärwicklung des Transformators
erfolgt in Form einer stark gedämpften Sinusschwingung, die in der Sekundärwicklung
einen Hochspannungsimpuls von gleicher Form erzeugt. Die Sekundärwicklung ist mit
ihrem einen Pol mit dem Elektrozaun, mit dem anderen Pol mit der Erde verbunden.
Berührt ein Mensch den Elektrozaun, so fließt durch seinen Körper ein Stromstoß,
der gleichfalls die Form einer stark gedämpften Sinusschwingung hat. Die Unfallschutzbestimmungenfür
Weidezaungeräte nehmen an, daß im ungünstigsten Fall der ohmsche Widerstand des
Menschen bei Berührung 500 Ohm beträgt. Um eine Lebensgefahr bei Berührung des Elektrozaunes
durch einen Menschen oder durch ein Tier auszuschließen, schreiben die Unfallschutzbestimmungen
folgendes vor: 1. Der Spitzenwert der Stromstärke des Impulses darf 300 mA nicht
überschreiten.
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2. Die Elektrizitätsmenge je Impuls darf 2,5 mA je Sekunde (Coulomb)
nicht überschreiten.
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3. Die Dauer des Impulses darf 0,1 Sekunde nicht überschreiten.
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4. Außerdem darf die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen
0,75 Sekunden nicht unterschreiten.
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Diese Bedingungen muß ein Weidezaungerät einhalten, wenn an die Sekundärwicklung
des Transformators ein Widerstand von 500 Ohm angeschaltet ist.
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Um sicher zu hüten, ist es erwünscht, die Hochspannungsimpulse so
zu erzeugen, daß sie möglichst alle Maximalwerte 1 bis 3 erreichen, natürlich ohne
daß sie überschritten werden. Da die Betriebskosten aus dem Lichtnetz für die Erzeugung
dieser Hochspannungsimpulse so gering sind, bestehen auch keine wirtschaftlichen
Nachteile in der Erzeugung von Impulsen mit den genannten Maximalwerten. Eine Kondensatorentladung
bei den Geräten der bekannten Art, die einen maximalen Spitzenstrom von 300 mA erzeugt,
hat nun die Eigenschaft, daß die Elektrizitätsmenge dieser Impulse und die Impulsdauer
weit unter den zulässigen Maximalwerten liegen.
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So liegt z. B. die Impulsdauer der bekannten Impulse in der Größenordnung
von einigen Millisekunden und liegt damit weit unter der zulässigen Impulsdauer
von 0,1 Sekunde, ebenso die Elektrizitätsmenge weit unter 2,5 Coulomb.
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Eine größere Impulsdauer und eine größere Elektrizitätsmenge je Impuls
zu erreichen, ist bei den bekannten Geräten, die Impulse mit der Entladung nur eines
Kondensators erzeugen, nur mit Impulsen möglich, deren Spitzenstromstärke 300 mA
überschreitet und nach den Unfallschutzvorschriften nicht zulässig ist. Dies liegt
daran, daß die mit Entladung nur eines Kondensators arbeitende und dabei eine stärkere
Rufladung bei der Entladung notwendig eine größere Spitzenstromstärke hervorruft.
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Demgegenüber werden gemäß der Erfindung diese Nachteile - ausgehend
von einem Netzanschluß-Weidezaungerät, bei welchem die auf einen Weidezaun zu übertragenden
Hochspannungsimpulse durch Entladung eines Kondensators mittels eines Relais über
die Primärwicklung eines Hochspannungstransformators erzeugt werden - dadurch behoben,
daß erfindungsgemäß die Entladestromkreise von zwei zeitlich nacheinander zu entladenden
Impulskondensatoren über je ein Entladerelais an die Primärwicklung ein und desselben
Hochspannungstransformators angeschlossen sind und daß die Betätigungsspulen
der
beiden Relais im Aufladekreis des einen Impulskondensators liegen, wobei das Relais
dieses Kondensators mit Ruhekontakten, das des anderen mit Arbeitskontakten ausgestaltet
ist. Auf diese Weise entstehen zwei Hochspannungsimpulse mit z. B. einer maximalen
Spitzenstromstärke von 300 mA und einer Impulsdauer von einigen Millisekunden, die
in einem zeitlichen Abstand von z. B. 50 Millisekunden aufeinanderfolgen.
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Durch das schnelle Aufeinanderfolgen der Impulse ist die Impulsdauer
aller zwei oder mehr Impulse zusammen kleiner als 0,1 Sekunde, so daß sie zusammen
als nur ein Impuls, z. B. Doppelimpuls, aufgefaßt werden können, auf den erst nach
etwa einer Sekunde ein neuer Mehrfachimpuls folgt. Die Elektrizitätsmenge pro Mehrfachimpuls
bleibt dann immer noch unter der zulässigen Menge von z. B. 2,5 Coulomb, kommt aber,
wie angestrebt, dieser Menge näher. Die Mehrfachimpulse sind daher nach den Unfallschutzvorschriften
zulässig. Durch diese Mehrfachimpulse wird die elektrische Wirkung der Impulse verdoppelt,
und die Hütewirkung dürfte sich nicht nur entsprechend, sondern physiologisch noch
mehr verstärken, weil unmittelbar auf die Reizwirkung des ersten Impulses sofort
noch ein zweiter Impuls mit der gleichen Reizwirkung folgt.
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Dadurch, daß erfindungsgemäß die Betätigungsglieder der Relais für
die Entladung des bzw. der auf den ersten folgenden Kondensators oder Kondensatoren
in den Ladestromkreis des vorhergehend entladenen Kondensators eingeschaltet sind,
wird erreicht, daß zwangläufig die Impulse kurzzeitig aufeinanderfolgen und die
Impulsdauer der Impulse zusammen niemals die zulässige Größe von z. B. 0,1 Sekunde
unterschreitet.
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Es sind Anordnungen bekannt, bei denen aus einem Lichtnetz über einen
Gleichrichter zwei oder mehr Kondensatoren aufgeladen werden, die über einen Unterbrecherkontakt
über zwei oder mehr Hochspannungstransformatoren entladen werden, deren Sekundärwicklungen
an zwei oder mehr Elektrozäunen angeschlossen sind.
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Durch dieses bekannte Speisegerät werden in mindestens zwei getrennten
Elektrozäunen, und zwar gleichzeitig, Hochspannungsstromstöße erzeugt mit dem Vorteil,
daß, wenn ein Zaun geerdet ist, der andere Zaun gleichwohl seine Leistung behält.
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Die Erfindung unterscheidet sich hiervon unter anderem dadurch, daß
in ein und demselben Elektrozaun nicht gleichzeitig, sondern in kurzem Abstand mindestens
zwei Hochspannungsimpulse erzeugt werden, die die Hütewirkung in dem einen Elektrozaun
verstärken, ohne die Unfallschutzbestimmungen zu verletzen.
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Bei einer praktischen Ausführung der Erfindung sind die Kondensatoren
über ihre zugehörigen Relaisschalter mit je einer Primärwicklung des Hochspannungstransformators
verbunden, während die Magnetwicklungen der Relais in den Ladestromkreis des jeweils
vorher entladenen Kondensators geschaltet sind, was für die schnelle Impulsfolge
vorteilhaft ist.
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Zweckmäßig ist das Schaltrelais für die Entladung des ersten Kondensators
als Ruheschalter ausgebildet, dessen Magnetwicklung in den Ladestromkreis des ersten
Kondensators eingeschaltet ist, während der gesamte ohmsche Widerstand im Ladestromkreis
des ersten Kondensators mit der Kapazität dieses Kondensators die Taktzeit der Hochspannungsimpulse,
vorzugsweise etwa 1 Sekunde, ergibt. Die Relaisschalter für die Entladung des folgenden
Kondensators bzw. der folgenden Kondensatoren können zweckmäßig mit Arbeitskontakten
versehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mit zwei zu entladenden
Kondensatoren ergeben die ohmschen Widerstände der beiden Primärwicklungen des Transformators
mit den Kapazitätswerten der beiden Kondensatoren eine Gesamtentladezeit für beide
Kondensatoren von weniger als 0,1 Sekunde.
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Zur schnelleren und sicheren Arbeitsweise der Relaiskontakte ohne
Kontaktwanderung und ohne Verschleiß sollen die Anker der Arbeits- und Ruherelais
unmittelbar an der zugehörigen Kontaktfeder aufgehängt sein.
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Beide Relaisspulen und die Transformatorspulen können auf einem gemeinsamen
Eisenkern montiert sein, während dieser Eisenkern den Federsatz mit Ruhekontakt
und die Feder mit Arbeitskontakt trägt.
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Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators, an die der erste
Kondensator über das Ruhekontaktrelais angeschlossen ist, besitzt zweckmäßig eine
kleinere Windungszahl als diejenige Primärwicklung des Hochspannungstransformators,
an die der zweite Kondensator über das Arbeitskontaktrelais angeschlossen ist.
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In der Zeichnung sind das Schaltschema und schematisch die Anordnung
der beiden Relais und des Transformators in zwei verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung beispielshalber dargestellt.
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Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der der Transformator
und die beiden Relais auf einem Eisenkern vereinigt sind; Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der die Relais und der Transformator jeweils ihre eigenen Eisenkerne
besitzen.
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Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung wird über den Gleichrichter
1, die Relaiswicklungen 2 und 3 und über einen Widerstand 4 der Kondensator 5 aufgeladen.
Parallel hierzu wird über einen Widerstand 6 der Kondensator 7 aufgeladen. Zur Glättung
des Gleichstromes dient ein Kondensator B.
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Nach Fig. 1 sitzen die Relaiswicklungen 2 und 3 auf dem Transformatorblech
14, das die Primärwicklungen 15 und 16 und die Sekundärwicklung 17 trägt.
Die Relaiswicklung 2 ist auf den Schenkel 25 des Transformators 24 gelegt, während
der Relaisanker 20 auf der Kontaktfeder 21 sitzt, die den Kontakt 22 trägt und am
Kern des Transformators 24 befestigt ist. Der Gegenkontakt 23 ist ebenfalls am Transformator
24 bzw. dem Relaisschenkel 25 angebracht. In ähnlicher Weise ist die Relaiswicklung
3 auf den Schenkel 26 des Transformators 24 aufgesetzt. Die Kontaktfedern 11 und
13, von welchen die Kontaktfeder 11 den Relaisanker trägt, sind mit ihren
Kontakten 10 und 12 als Ruhekontaktrelais ausgebildet. Die Kontaktfedern
11 und 13 sind ebenfalls auf dem Transformator 24 angebracht.
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Im Beispiel der Fig. 2 besitzen der Transformator 24a und die beiden
Relais getrennte Kerne, nämlich den Transformatorkern 24 a und die beiden Relaiskerne
25 a und 26 a. Ferner sind alle Geräteteile in ein gemeinsames Gehäuse 27
eingebaut.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende Der Aufladestrom des
Kondensators 5 fließt über die Relaiswicklungen 2 und 3 und zieht den Anker 9 an.
Wenn der Kondensator 5 praktisch auf die gleichgerichtete
Netzspannung
aufgeladen ist, d. h. der Rufladestrom klein geworden ist, fällt der Anker 9 ab
und bringt die Kontakte 10 und 12 zur Berührung, wodurch der Kondensator
5 über die Primärwicklung 15 entladen wird, wodurch ein Hochspannungsimpuls
in der Sekundärwicklung 17 entsteht. Wenn der Kondensator 5 entladen wird,
entsteht ein Rufladestrom, der durch die Wicklungen 2 und 3 fließt und der den Anker
9 wieder anzieht, außerdem den Anker 20; damit kommen die Kontakte
22 und 23 zur Berührung, wodurch der Kondensator 7 über die Primärwicklung
16 entladen wird. Es erfolgt ein zweiter Hochspannungsimpuls in der Sekundärwicklung
17, und zwar kurzzeitig nach dem ersten Hochspannungsimpuls. Mit kleiner werdendem
Rufladestrom des Kondensators 6 ist der Relaisanker 20 wieder abgefallen,
und es erfolgt hierdurch erneut die Rufladung des Kondensators 7. Der Widerstand
4 und die Widerstände der Relaiswicklungen 2 und 3 sind so gewählt, daß der
Anker 9 im Takt von einer Sekunde den Ruhekontakt 10 und 12 betätigt,
wodurch immer unmittelbar der Arbeitskontakt 22, 23 in Aktion tritt.
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Die mechanische Anordnung der Relais mit den an Kontaktfedern aufgehängten
Ankern hat den Vorteil, daß keine mechanische Reibung auftritt, aber vor allem auch
den Vorteil, daß keine Prellungen auftreten. Aus Gründen der Fertigungsvereinfachung
sitzen beide Relaiswicklungen zusammen mit den Transformatorenspulen auf einem gemeinsamen
Kern.
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Die Kontaktberührungszeit der Kontakte 10 und 12
wird
im wesentlichen bestimmt durch die Schwingungsdauer der Kontaktfedern
11 und 13. Die Primärwicklung 15 wird so dimensioniert, daß die Entladung
des Kondensators 5 praktisch auf Null abgeklungen ist, wenn sich die Kontakte
10 und 12 öffnen. Damit sich der Kondensator 5 schnell genug entlädt,
ist es notwendig, der Wicklung 15 verhältnismäßig wenig Windungen zu geben, was
zur Folge hat, daß mit den transformierten Hochspannungsimpulsen lange Zäune nur
auf verhältnismäßig niedrige Spannung aufgeladen werden können. Dies ist darauf
zurückzuführen, daß durch die geringe Windungszahl die Spitzenstromstärke des Entladestromes
verhältnismäßig hoch wird, dies aber aus Gründen des Unfallschutzes begrenzt ist,
so daß also mit so kurzer Entladezeit nicht beliebig hohe Spannungen am Zaun erzeugt
werden können.
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Die Primärwicklung 16 hat aus diesem Grunde eine größere Windungszahl,
so daß die Entladung des Kondensators 7 langsamer erfolgt. Aus diesem Grunde
muß auch die Kontaktberührungszeit des Arbeitskontaktes 22, 23 größer sein,
und zwar um ein Mehrfaches größer als die des Ruhekontaktes 10, 12. Es können
daher ohne weiteres Spannungen erzeugt werden, die auch lange Zäune auf verhältnismäßig
hohe Spannung aufladen.
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Es besteht auch die Möglichkeit, vollständig getrennte Hochspannungstransformatoren
mit je einer Primär- und einer Sekundärwicklung zugeordnet zu je einem der Relais
zu verwenden. Die Relais können dabei einzeln mit je einem der beiden Transformatorenkerne
verbunden sein bzw. auf dem Transformatorenkern sitzen. Sie können jedoch auch völlig
getrennt vorgesehen sein. In beiden Fällen sind die Sekundärwicklungen entweder
parallel oder hintereinander an die Ausgangsklemmen des Weidezaungerätes anzuschließen.
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Die Erfindung bietet somit neben dem Vorteil, daß ohne Prellungen,
d. h. ohne Kontaktverschleiß geschaltet wird, den weiteren Vorteil, daß in den Zaun
zwei Kondensatorentladungen transformiert übertragen werden, die kurz nacheinander
jeweils den höchst zulässigen Spitzenstrom erzeugen, der auf Grund der Unfallschutzvorschriften
zulässig ist. Es wird dadurch praktisch eine Verdoppelung der Hütewirkung erreicht,
ohne daß eine größere Unfallgefahr entsteht.