DE553891C - Schaltung zum Mehrfach-Hochfrequenzverkehr auf einer Hochspannungsleitung - Google Patents

Description

Der Sprechverkehr mit Hochfrequenz über Hochspannungsleitungen wird üblicherweise in der Art durchgeführt, daß für zwei miteinander sprechende Stationen eine Welle für die eine, eine zweite Welle für die andere Verkehrsrichtung dient. Die Kopplung jeder Station mit der Leitung geschieht durch zwei Kondensatoren, die in einem Abstimmungskreis mit der Kopplungsspule des Gerätes lie- gen. Dieser Abstimmkreis ist im allgemeinen auf beide Betriebswellen abstimmbar.

Wenn eine der Stationen über die gleiche Leitung mit noch einer anderen Station verkehren will, so ist für dieses zweite Gespräch eine weitere Welle bzw. Frequenz erforderlich. Sollen mehrere Stationen paarweise unabhängig voneinander auf derselben Leitung verkehren, so werden für jedes Gespräch, zwei andere Frequenzen bzw. Wellen benötigt.

Findet auf der Leitung außer dem Gespräch noch eine Hochfrequenzübertragung für Fernschaltung oder Fernmessung statt, so muß auch diese eine eigene Welle erhalten.

Will eine Station nicht nur sprechen, sondem auch eine Fernmessung ausüben, so muß sie zwei Sprechfrequenzen und eine Meßfrequenz zur Verfügung haben. In den beiden Anschlüssen für Sprache einerseits und Meßübertragung anderseits müssen dabei in bekannter Art Sperrkreise vorgesehen werden, um jede Wellengruppe nur ihrem zugehörigen Anschluß zuzuleiten. Es war bisher nötig, für jeden dieser beiden Anschlüsse ein besonderes Paar von Anschlußkondensatoren vorzusehen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung, durch welche es ermöglicht wird, das gleiche Paar von Anschlußkondensatoren für die verschiedenen Zwecke der Station zu benutzen, so daß die Einrichtung der Station wesentlich vereinfacht und verbilligt wird. Der Zweck wird dadurch erreicht, daß in den gemeinsamen Abstimmungskreis der Kopplungsspule und der Anschlußkondensatoren ein Kondensator in Parallelschaltung zur Spule eingefügt wird. Durch diesen Kondensator wird erzielt, daß einerseits die in dem genannten Abstimmungskreis eingefügten Sperrkreise immer mit vollkommener Sperrwirkung hergestellt werden können, andererseits aber hierbei die Wahl der Sprechfrequenzen (Resonanzfrequenzen) unbeschränkt bleibt. Der Sperrkreis oder die Sperrkreise eines Anschlusses liegen zwischen den gemeinsamen Anschlußkondensatoren und dem erfindungsgemäß hinzugefügten Kondensator.

Die Schaltung wirkt gleichsam so, als ob die Anschlußkondensatoren überhaupt nicht in die Bestimmungsgleichungen für die Ab-Stimmung des Anschlußkreises eingehen. Daher ist es möglich, zwei oder mehr auf beliebige verschiedene Resonanzwellen abgestimmte und gegeneinander vollkommen ge-

sperrte Anschlußkreise über dieselben Anschlußkondensatoren an die Hochspannungsleitung anzuschließen.

Diese Wirkung des hinzugefügten Kondensators erklärt sich folgendermaßen. Abb. ι der Zeichnung stellt ein Ersatzschema der ganzen Leitung mit dem angeschlossenen Hochfrequenzgerät HFG dar, wobei L die Kopplungsspule des Gerätes, C einen die An-Schlußkondensatoren vertretenden Kondensator, L₂, C₂ Spule und Kondensator des Sperrkreises darstellen, der eine über die Leitung fließende, nicht für die Station bestimmte Welle A₂ abdrosselt, während er die beiden Sprechwellen Ai, A₃ frei hindurchläßt. Die Induktion und Kapazität der Leitung können in diesem Schema unberücksichtigt bleiben, da es für die Betrachtung nur auf frequenzabhängige Größen ankommt und in

dem Ausdruck

für den Scheinwiderstand

der Leitung die Frequenz völlig fehlt.

Es sind insgesamt vier elektrische Bestimmungsgrößen vorhanden, nämlich 1. die Kapa-■45 zität C, 2. die Induktivität L der Kopplungsspule, 3. die Induktivität L₂ und 4. die Kapazität C₂ des Sperrkreises.

Von den vier genannten Bestimmungsgrößen ist die Kapazität der Anschlußkondensatoren von vornherein durch die Höhe der Betriebsspannung der Starkstromleitung festgelegt, und zwar höchstens auf etwa 1 000 cm, da dies bei der geforderten Isolation die wirtschaftlich tragbare Grenze darstellt. Somit sind nur noch die übrigen, hinter den Kondensatoren — von der Leitung aus gesehen — liegenden Bestimmungsgrößen L₁ L₂, C₂ wählbar. Durch die Welle A₂ ist gemäß der Thompsonschen Formel A = 2 π ■— y'TTC das Produkt L₂ X C₂ für den Sperrkreis festgelegt. Das Verhältnis der beiden Faktoren L₂ und C₂ zueinander ist dabei noch frei wählbar.

Für die Sprechübertragung mit den Wellen X₁ und A₃ ist der verfügbare Frequenzbereich wegen der Leitungsdämpfung, ferner wegen der Störwellen und wegen der schon auf der Leitung laufenden Hochfrequenzwellen nur klein; übrigens sind auch allzu lange Wellen, die eine ungünstige Wiedergabe der Sprache bedingen, zu vermeiden. Infolgedessen erstreckt sich der verfügbare Wellenbereich für die Sprachübertragung auf etwa 3 000 bis 6 000 m. Das Verhältnis der beiden Sprachwellen X₃, X₁ zueinander kann dabei höchstens = 6 000/3 000 = 2 sein.

Nach dem Bisherigen sind also folgende Größen bereits festgelegt: C (durch die Betriebsspannung) , das Produkt L₂ X C₂ (durch A₂), das Verhältnis X₃[X₁ = max 2.

Trägt man nun, wie Abb. 2 zeigt, das Verhältnis X₃JX₁ als Funktion des Verhältnisses CfC₂ bei vier verschiedenen Werten des Verhältnisses LjL₂ ^=¹Is, i. 2, 4) schaubildlich auf, so ergeben sich nach der bekannten Formel für die Resonanzfrequenz W vier verschiedene Schaulinien in der Weise, daß die Schaulinien 1, 2 (für LjLz = ¹I₂ und = 1) gänzlich oberhalb des Wertes X₃[X₁ = 2 liegen und unterhalb dieses Wertes nur ein sehr kleiner Teil der Schaulinien 3 und 4 liegt, die für die Werte LjL₂ = 2 und 4 gelten. Will man also Schaulinien erhalten, die möglichst ganz unterhalb des Wertes A₃ZzI₁ = 2 liegen, so muß das Verhältnis LjL₂ große Werte annehmen. Dies bedingt, daß L₂, absolut genommen, sehr klein sein muß, da im Wellenbereich 3 000 bis 6 000 m schon L verhältnismäßig klein ist. Dies ist die LTrsache, daß der Sperrkreis L₂, C₂ eine große Dämpfung und eine unzulängliche Sperrwirkung hat.

Ordnet man dagegen erfindungsgemäß parallel zu der Kopplungsspule L des Hochfrequenzgerätes einen Kondensator C an, wie dies in dem Ersatzschema (Abb. 3) dargestellt ist, so ergeben sich andere Verhältnisse. Trägt man jetzt (s. Abb. 4) für den an der anzustrebenden Grenze liegenden Wert L[L₂ =. 2 das Verhältnis X₃[X₁ als Funktion von CjC schaubildlich auf, so ergeben sich für (von ι an) steigende Werte des Verhältnisses CjC₂ durchweg Schaulinien, die desto mehr, und zwar zum größten Teil unterhalb des Wertes X₃JX₁=^ 2, liegen. Dies hat die Bedeutung, daß man nunmehr bei einem günstigen Verhältnis LjL₂ und dem Verhältnis X₃JX₁ = Z (und geringer) ein beliebiges Verhältnis CjC₂ wählen kann, dem natürlich je nach dem gewählten Punkt der Schaulinie ein bestimmtes Verhältnis C₂JC entspricht. Innerhalb dieser Verhältnisbeziehungen sind die Größen C', C₂ frei wählbar, während, wie früher erörtert, die Größe C festgelegt ist.

Man kann also nunmehr durch Wahl dieser Größen die Sperrwirkung des Sperrkreises unabhängig von der Größe der Anschlußkondensatoren bemessen und hat daher auch die Möglichkeit, über dieselben Anschlußkondensatoren mehrere voneinander unabhängige Anschlußkreise anzuschließen.

Dasselbe ergibt sich auch für den Fall, daß in den Anschlußkreis gemäß Abb 5 zwei verschieden abgestimmte Sperrkreise hintereinander eingeschaltet sind.

Abb. 6 veranschaulicht eine Anordnung, welche praktisch die Abstimmung auf einfache Weise ermöglicht. Es wird zu diesem Zwecke eine Ersatzschaltung entsprechend der Abb. 5 hergestellt, die mit Hilfe einer Spule L₇ lose an einen Galvanometerkreis angekoppelt ist. In diesem Kreis liegt das Galvanometer G in Reihe mit einem gleichrichtenden Detektor D.

Die Sperrkreise drosseln die Wellen X₂ und 2₄ ab, während das Hochfrequenzgerät mit den Wellen X₁ und X₃ arbeitet. Das Abstimmungsverfahren ist derart, daß zunächst der Sperrkreis L₂, C₂ auf die Wellenlänge X» und der Sperrkreis L₄, C₄ auf die Wellenlänge X₄ abgestimmt wird. Am Galvanometer wird festgestellt, ob die Sperrwirkung erzielt ist, indem dasselbe keinen Ausschlag zeigen darf, ίο wenn das Hochfrequenzgerät die Wellen X₂ oder A₄ abgibt. Durch Abstimmung des Kondensators C' ist dann dasjenige Wellenpaar X₁, /I₃ feststellbar, welches Resonanzspitzen zeigt. Man kann dann noch durch Änderung der Größen C₂, L₂, C₄, L₁, wobei jedoch die Produkte C₄ X L₄ und C₂ X L₂ konstant gehalten werden, dieses Resonanzwellenpaar beliebig anders bestimmen. Die Abb. 6 stellt das Wellenpaar 3300 und 5975m dar, deren Verhältnis = 1,81 ist, also innerhalb der günstigen Verhältnisse liegt.

Abb. 7 stellt eine Sprechstelle dar, die im wesentlichen der Abb. 3 entspricht und also die Wellen X₁ und X₃ zum Sprechen über die Phasen 1,2 der Hochspannungsleitung benutzt und gegen eine dritte Welle X₂ durch den Sperrkreis L₂, C₂ verriegelt ist, regulierbare Spulen und Kondensatoren sowie einen Zusatzkondensator C₄ und eine Zusatzinduktivitat L₅ enthält; CK₁ und CK₂ sind die Anschlußkondensatoren, C₁ der erfindungsgemäß eingefügte Kondensator.

Abb. 7 bis 12 veranschaulichen eine Reihe anderer praktischer Fälle, bei welchen die Erfindung mit Vorteil anwendbar ist.

Abb. 8 veranschaulicht den Fall, daß eine Sprechstelle HFG₁ und eine Meßstelle HFG₂ über dieselben Anschlußkondensatoren CK₁ und CK₂ an eine Hochspannungsleitung angeschlossen sind. Die Sprechstelle HFG₁ ist durch den Sperrkreis L₂, C₂ gegen die Welle X₂ der Meßstelle und diese ihrerseits durch die Sperrkreise L₁., C₁ und L₃₁ C₃ gegen die Wellen X₁ und X₃ der Sprechstelle geschützt. Sämtliche elektrischen Größen sind auch hier wieder regelbar. Die Anordnung der Meßstelle entspricht der Abb. 5, die Anordnung der Sprechstelle der Abb. 3.

Abb. 9 veranschaulicht den Fall, daß zwei Sprechstellen HFG₁ und HFG₂ parallel zueinander über dieselben Anschlußkondensatoren CiT₁, CK₂ an die Hochspannungsleitung angeschlossen sind. Die erstere Sprechstelle führt ihren Gegensprechverkehr mittels der Wellen X₁ und X₃ aus, während die andere Sprechstelle mit den Wellen X₂ und Jl₄ spricht. Zur Absperrung gegeneinander dienen die Sperrkreise C₂, L₂ und C₄, L₄ einerseits, C₁, L₁ und C₃, L₃ anderseits.
Abb. 10 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung bei einem Trennschalter der Hochspannungsleitung. Auf der einen Seite des Trennschalters TS ist hier an die Hochspannungsleitung das Hochfrequenzgerät HFG gemäß Abb. 3 angeschlossen, jedoch in Reihe mit der Kopplungsspule L noch mit einer zweiten Kopplungsspule L' ausgerüstet, die den Anschlußkreis des Gerätes mit einem analog ausgebildeten Abstimmkreis koppelt, der auf der anderen Seite des Trennschalters an die weiterführende Hochspannungsleitung angeschlossen ist. Die Überbrückung ist für die Welle X₂ gesperrt, dagegen für die Wellen der Station HFG durchlässig.

Abb. 11 veranschaulicht eine Trennschalterstelle, die entsprechend der Abb. 10 zunächst für das Hochfrequenzgerät HFG₁ überbrückt ist, welches mit den Wellen X₁ und X₃ arbeitet und gegen die Welle X₂ abgesperrt ist. Dieselben Anschlußkondensatoren beiderseits des Trennschalters für eine weitere Überbrückung des letzteren durch die gekoppelten Anschlußkreise eines zweiten Hochfrequenzgerätes HFG₂ benutzt sind, welches mit der Welle X₂ (z. B. einer Meßwelle) arbeitet und durch die 8g zugehörigen Sperrkreise gegen die Wellen X₁ und X₃ des erstgenannten Gerätes gesperrt ist. Die Anschlußkreise dieser zweiten Überbrückung entsprechen der Abb. 5 unter Hinzufügung der Kopplungsspule L'.

Abb. 12 endlich zeigt eine Trennschalterüberbrückung für zwei Sprechstellen HFG₁, HFG₂, welche beide nach Abb. 5 ausgebildet und mit den Zusatzspulen L' ausgerüstet sind. Auf jeder Seite des Trennschalters sind wieder für die beiden Brücken dieselben Kondensatoren CK₁, CK₂ benutzt. Das Gerät HFG₁ spricht mit den Wellen X₁ und X₃ und ist gegen die Wellen Jl₂ und X₁ gesperrt, während die zweite Sprechstelle HFG₂ diese letzteren Wellen benutzt und gegen die ersteren Wellen gesperrt ist.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Mehrfach-Hochfrequenzverkehr auf einer Hochspannungsleitung, an die die verschiedenen Hochfrequenzgeräte über dieselben Anschlußkondensatoren angeschlossen sind und die no größte verwendete Welle nicht mehr als etwa das Doppelte der kleinsten verwendeten Welle beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Gerät, anstatt aperiodisch mit einer Kopplungsspule, durch einen Abstimmkreis, bestehend aus der Kopplungsspule und einem parallelen Kondensator, angekoppelt ist, der in Reihe mit Sperrkreisen für die nicht benutzten Frequenzen zwischen die Anschlußkondensatoren geschaltet ist.

2. Schaltungsanordnung für Hoch-

frequenzverkehr nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überbrückung eines Trennschalters der Starkstromleitung in Reihe mit der Kopplungsspule (L) des Hochfrequenzgerätes eine zweite Kopplungsspule (L') eingefügt ist, die den auf der einen Seite des Trennschalters (TS) an die Starkstromleitung angeschlossenen Abstimmkreis des Hochfrequenzgerätes mit einem analog ausgebildeten, auf der anderen Seite des Trennschalters an die Starkstromleitung angeschlossenen Abstimmkreis induktiv koppelt (Abb. io).

3. Schaltungsanordnung für Hochfrequenzverkehr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr gemäß Anspruch 2 ausgebildete Trennschalterüberbrückungen über dieselben zwei Anschlußkondensatoren (CK) beiderseits des Trennschalters (TvS") an die Starkstromleitung angeschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen