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Anordnung zur Hoehfrequenztelegraphie und -telephonie über Leitungen, welche von andern Strömen, insbesondere von Starkstrom durchnossen werden.
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der praktischen Durchführung dieses Gedankens erhebliche Schwierigkeiten entgegenstehen, die in der Hauptsache darin liegen, dass die Hochfrequenzströme im Netz vielfache Widerstands- und Ableitestellen vorfinden. Widerstandsstellen, an denen die Hoehfrequenzströme geschwächt werden, entstehen an
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zweigen und verteilen. So kommt es, dass die von einem Sender erzeugte Energie nur zum geringsten Teil zu einem im Netz weit entfernten Empfänger gelangt.
Auch an den Kopplungspunkten der Hochfrequenzsender und-empfänger mit dem Netz entstehen Ableitungen, indem bei Anordnung einer Nachrichtenstelle in einer Überlandzentrale das Maschinen- oder Transformatorenhaus Hochfrequenzenergie absorbiert, so dass von vornherein nur ein Teil der Energie in der beabsichtigten Richtung ins Netz gelangt.
Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt. Das geschieht im wesentlichen dadurch. dass an den erwähnten Widerstands-und Ableitestellen des Netzes antennenartige Gebilde, wie sie als bequeme Hochfrequenzleiter aus der drahtlosen Telegraphie bekannt sind, als Brücken und Hoch- frequenzwiderstände als Sperren vorgesehen werden. Durch diese Mittel wird dann ein bequemer Weg für die Hochfrequenz in der geraden Bahn zwischen zwei Nachrichtenstellen geschaffen.
Auf der Zeichnung sind diese Mittel in ihrer einzelnen Verwendung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt die Anordnung einer Überbrückung. Die Starkstromleitung 1 ist bei 2 unterbrochen zur Einschaltung einer Zwischenstation. Zur Überbrückung dieser Stelle für die Hochfrequenz dient der Luftleiter ü, der aus einem oder mehreren Parallelleitern besteht und eine Spule 4 sowie eineJl Kondensator J enthalten kann.
Man hat zur Überbrückung in Telegraphenleitungen Kondensatoren benutzt, die sich für Gleichstrom wie Isolatoren verhalten, dagegen für Hochfrequenzströme nur einen geringen Widerstand darstellen. Für Starkstromleitungen sind diese aber nicht anwendbar, da sie. wie auch rein induktive Überbrückung (Spulen) mehr oder weniger wie ein Kurzschluss für die an den Überbrückungsstellen liegenden Starkstromabzweigungen wirken.
Auch für die Hochfrequenz sind sie nicht einwandfrei, da sie vielfach die Kapazität der Leitungen gegen Erde vergrössern. Bei den antennennartigen Überbrückungen fällt aber jede Isolationsschwierigkeit und jede Gefährdung des Betriebes fort : auch in bezug auf die Erdkapazität werden die Bedingungen günstiger.
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Die Überbrüekungsleiter werden je nach der Periodenzahl der Hochfrequenz und nach Art der Oberleitung als einfache oder mehrfache Parallelleiter ausgeführt, die sich über einige bis Hunderte von Metern parallel zur Freileitung erstrecken. Bei Verzweigungsstellen der Leitungen werden zweckmässig mehrere tberbrückungsleiter angewendet. Sie haben den Vorteil, dass sie die Dämpfung der Leitung sehr herabsetzen, was besonders bei Hochfrequenztelephonie sehr wesentlich ist und ferner, dass zu ihrer
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an den Hauptmasten einer Starkstromoberleitung montiert werden.
Diese im Gegensatz zu kapazitiven oder induktiven Überbrüekungen auf elektromagnetischem Wege arbeitende Überbrückung lässt sich weiter dadurch verbessern, dass die parallel zu den Oberleitungen
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Frequenz wirksam wird und infolgedessen jede elektromagnetische Wirkung der in der Starkstrom- oder Schwachstromoberleitung fliessenden Ströme auf den Überbrüekungsleiter und damit jede ungewollte Schwächung der in ihm fliessenden Hochfrequenz verhindert wird. Durch die Abstimmung ergibt sich ferner eine ausserordentliche grosse Verringerung der Dämpfung, so dass auch Verluste der Hochfrequenzenergie ausserordentlich verringert werden.
Ähnliche antennenartige Gebilde werden auch benutzt zur Übertragung der Sendeenergie bzw. zur Abnahme der Empfangsenergie auf oder von den vorhandenen Leitungen. Fig. 2 zeigt hiefür ein Beispiel. 6 ist ein Transformator einer Starkstromzentrale, an den sich die Hochspannungsfemlritung 7
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10 ist ein mit der Antenne verbundenes Gegengewicht. Der Sender oder Empfänger 11 ist durch den Transformator. M mit der Antenne gekoppelt. Es besteht hiebei der Übelstand, dass das Feld eines Ì11 der Leitung fliessenden Wechselstromes Störungen im Empfänger hervorruft. Diese werden vor allen Dingen dann unangenehm fühlbar, wenn die für die'Telegraphie und Telephonie verwendeten Leitungen für Hochspannungszweeke benutzt werden. Durch die Kapazität des Sende-oder Empfangsapparats entlädt sich die mit der Frequenz des niederfrequenten Stromes der Leitung aufgeladene Antenne zur Erde, wodurch sich zum mindesten ein sehr störendes Geräusch im Empfänger zeigt. Es wird daher das Luftleitergebilde direkt durch die Leitung geerdet.
Hiedurch wird dem Ladestrom ein Weg von geringem Widerstand zur Erde geschaffen, so dass die störenden Geräusche auf einen zu vernachlässigenden Betrag herabgesetzt werden, dessen Kapazität gegenüber der des Gegengewichtes gross sein muss. Auch kann ein solcher Kondensator 14 in die Erdleitung gelegt werden.
Wenn die Kopplung des Hochfrequenzsenders mit dem Netz unmittelbar in oder an dem Maschinenhaus einer Starkstromzentrale erfolgt, so entstehen, wie bereits erwähnt, Ableitungen der Hochfrequenzenergie durch die Transformatoren bzw. Maschinen direkt. Es entsteht daher bei der Anordnung des Senders die Aufgabe, dafür zu sorgen, dass sein Strom sich nicht derartig verteilt, dass der Hauptteil oder gar der ganze Strom durch die Transformatoren der Anlage hindurchgeht. Gemäss dem Hauptgedanken der Erfindung kann dies durch Hochfrequenzsperren zwischen der Kopplungs-und Ableitungs- stelle verhindert werden. Eine Hoehfrequenzsperre besteht aus einem Hochfrequenzwiderstand.
Einen solchen Widerstand von gewisser Grösse, wenn auch keine vollständige Sperre, kann man schon dadurch erzielen, dass man die aus Femleitung und Ortsleitung bestehende Stromverzweigung so ausbildet, dass die Ortsleitung als solche schon einen möglichst grossen Hochfrequenzwiderstand besitzt. Das kann dadurch erreicht werden, dass man den Sender einige hundert Meter von der Zentrale entfernt mit der Leitung koppelt, so dass dieses Leitungsstüek dazwischen liegt. Da jede Drahtleitung für Hochfrequenz. eine beträchtliche Selbstinduktion besitzt, so bildet dieses Leitungsstück dann die Sperre gegen \b- leitung der Hochfrequenz.
Bei der Kopplung der Sender und Empfänger in der Nähe der Enden der Femleitullg zeigt sich nun weiter häufig die Erscheinung, dass durch die an den Leitungsenden vorhandenen Spannungstransformatoren Hochfrequenzsehwingungen über die Leitung reflektiert werden. Es bilden sieh infolge-
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dass für einen Empfang in der Nähe der Leitungsenden merkliche Spannungen von der Frequenz der Gegenstationswelle nicht vorhanden sind.
Auch am Sender tritt durch die Erscheinung der Wellenreflexion eine Störung auf, da durch die reflektierenden Wellen eine Überlagerung zwischen den direkt nach der Gegenstation hin verlaufenden und den von dem Leitungsende her reflektierten Wellen erzeugt wird. Diese Übelstände können erfindungsgemäss dadurch beseitigt werden, dass die Entfernung der Sender und Empfänger von den Enden der Leitung passend bemessen wird. Werden die Nachrichtenstationen in etwa einem Viertel der verwendeten Wellenlänge oder in einem ungeraden Vielfachen dieses Betrages von den Endpunkten der Starkstromleitung aufgestellt und die Stationen hiebei kapazitiv mit der Starkstromleitung gekoppelt, so befinden sie sich an den Stellen höchster Spannungswerte der elektrischen Schwingungen.
Die Entfernung zwischen den Stationen und den Leitungsenden braucht dabei nicht genau den
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und-telephonie mit verschiedenen Hochfrequenzschwingungen iür Sender und Empfänger letztere dadurch zusammenlegen kann, dass man zwischen den beiden aus der Erscheinung der stehenden Wellen sich ergebenden Entfernungen von den Leitungsenden einen optimalen Zwisehenwert benutzt. Dieser Fall wird immer zu verwirklichen sein, da infolge des sanften Abfalles der Sinuskurve vom Maximum die Spannungsverhältnisse in der Nähe des maximalen Wertes nicht wesentlich differieren.
Sendet man beispielsweise mit 2000 1n und empfängt man mit 1600 m. so müsste man mit Rücksicht auf die ausgesandten Wellen den Sender in 500 1n und mit Rücksicht auf die ankommenden Wellen den Empfänger in 400 M ; Abstand vom Leitungsende anordnen. Die Zusammenlegung von Sende-und Empfangsstationen auf einen Abstand von 450 m ist dann für beide Wellen noch vollkommen genügend. Häufig wird es sich zeigen, dass die an den Leitungsenden liegenden Apparate nicht eindeutig induktiv und kapazitiv wirken, wie Transformatoren, sondern gemischt induktiv, so dass die Reflexion der Wellen nicht an einem eindeutig bestimmten, sondern an mehreren Punkten erfolgt.
In diesen Fällen würde das beschriebene Verfahren nicht anwendbar sein, da sich auf der Starkstromleitung dann mehrere gegeneinander verschobene stehende Wellen einstellen würden. Man kann aber in diesem Falle durch Einfügung künstlicher Elemente das Auftreten nur einer einzigen stehenden Welle erzwingen. Dieses Ziel lässt sich durch Einschaltung von Kondensatoren oder Selbstinduktionen erreichen. Kondensatoren wirken wie Kurzschlüsse, Selbstinduktionen wie Unterbrechungen der Leitungen für Hochfrequenz. Auf diese Weise lassen sich eindeutige Punkte für die Reflexion der Welle am Ende der Leitung schaffen. Auch in Fällen, wo die Leitungsenden rein kapazitiv als Kurzschluss für die Hochfrequenzschwingungen wirken würden, kann durch dieses Hilfsmittel eine stehende Welle auf der Starkstromleitung hervorgerufen werden.
Die durch die Reflexion der Hoehfrequenzsehwingungen und die stehenden Wellen verursachten Störungen sind nach vorstehend beschriebenen Anordnungen dadurch beseitigt, dass diese Erscheinungen für die Hochfrequenztelegraphie und-telephonie gewissermassen mit ausgenutzt werden. Die Störungen lassen sich aber anderseits auch dadurch vermeiden, dass die Reflexion der Hoehfrequenzsehwingungen und damit die Ausbildung von stehenden Wellen ganz verhindert wird. Das geschieht nach der weiteren Erfindung dadurch, dass vor den Leitungsenden ein Ohmscher Widerstand eingeschaltet wird. der. gleich
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Fig. 3 zeigt diese Anordnung. 15 und 16 bedeuten die an den Enden der Starkstromleitung 17 liegenden Hochspannungstransformatoren.
Mit den Leitungen ist kapazitiv je eine Sende-und eine Empfangsstation 18 bzw. 19 für Hochfrequenztelegraphie oder-telephonie gekoppelt. VorjedemLeitungs- ende ist in die Starkstromleitung der Ohmsehe Widerstand 20 eingeschaltet. Allgemein wird ein solcher Widerstand den Wert von einigen 100 Ohm haben und es würde sich dadurch ein unzulässig hoher Verlust für die durch die Starkstromleitung fliessenden Betriebsströme ergeben. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wird parallel zu den Widerständen je eine Drosselspule 21 eingeschaltet, die so bemessen ist, dass sie für die Betriebsfrequenz einen kleinen, für die Hochfrequenz dagegen einen fast unendlich grossen Widerstand darbietet.
Die Hochfrequenzenergie verzehrt sich in dem Ohmschen Widerstand und kann infolgedessen über die Starkstromleitung nicht mehr reflektiert werden, während der Betriebsstrom fast verlustlos die Drosselspule durchfliesst. Die Aufstellung der Hochfrequenzsende-und Empfangsstationen kann dann an beliebigen Punkten der Leitung erfolgen. Diese aus Drosseln und Widerständen gebildeten Schaltelemente bilden zugleich sehr wirksame Sperren gegen die Ableitung der Hochfrequenzenergie durch das Maschinenhaus. Sie werden auch an Abzweigstelle der Netzleitungen verwendet und verhindern dort die Verluste, die durch Eintritt der Hochfrequenz in die Zeigleitungen entstehen. Diese Anordnung zeigt Fig. 4. 17 sind die Starkstromhauptleitungen, 22 die Zeigleitungen.
In diese werden Drosselspule 23 von solchen Abmessungen eingebaut, dass diese Drosselspulen für die Betriebsfrequenz einen kleinen, für die Hochfrequenzenergie dagegen einen unendlich grossen Widerstand darstellen.
Die Anwendung einer Drossel allein ist jedoch ohne weiteres nicht möglieh, da durch die Einschaltung derselben die Gefahr entsteht, dass die Abzweigung für die Betliebsfrequenz in Resonanz kommt, wodurch dann das Auftreten von Überspannungen usw. gegeben ist. Es wird deshalb gleichzeitig mit der Drossel parallel ein Ohmscher Widerstand 24 eingeschaltet, der das Auftreten einer Resonanz in der Abzweigung ; verhindert.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zur Hochfrequenztelegraphie und-telephonie über Leitungen, welche von ändern strömen, insbesondere von Starkstrom durchflossen werden, dadurch gekennzeichnet, dass an Hoch- frequenzwiderstandsstellen des Leitungsnetzes antennenartige Hochfrequenzleiter als Brücken vorgesehen sind, so dass eine für hochfrequente Schwingungen bevorzugte Leitungsbahn zwischen den miteinander verkehrenden Nachrichtenstellen entsteht.
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