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Gruppensenderanlage zum einseitig gerichteten Senden von Wellenenergie
Es sind Schaltungsanordnungen zum Betriebe von einseitig gerichtet strahlenden,
aus mehreren Senderelementen i, 2, 3, 4, 5, 6. . bestehenden Gruppen bekannt (s.
Abb. i). Der Mittelpunktsabstand zweier solcher aufeinanderfolgender Sender beträgt
hierbei eine Viertelwellenlänge des ausgestrahlten Tones. Damit die Strahlung vorzugsweise
in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung erfolgt, müssen die einzelnen Senderelemente
mit verschiedener Phase schwingen, und zwar so, daß Sender 2 gegen Sender i um eine
Viertelperiode, d. h. um z12, Sender 3 gegen Sender .2 wieder um z12 usf. verzögert
ist. Auf Sender i bezogen, ergeben sich dann für die Sender i, 2, 3, 4, 5, 6 ...
die Verzögerungswinkel o, z12, z z%2, 3' /2, 4 z12, 5 42- . , oder,
anders geschrieben, o, 711a, 71+o, 71-1--z/2, o, 71%2 ... Man sieht hieraus, daß
sich die Verzögerungswinkel nach vier Sendern stets wiederholen. Man braucht daher
im folgenden nur die eine Gruppe von vier Sendern zu betrachten, indem man sich
bei Gruppen von mehr als vier Sendern alle Sender mit gleichem Verzögerungswinkel
parallel geschaltet und als eine Einheit denkt.
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Die obigen Verzögerungswinkel gelten zunächst nur für die Schwingungsamplituden
der Sendermembranen bzw. des Mediums in den Resonatoröffnungen und damit bei gleicher
Bauart der Sender auch für die erregenden mechanischen Kräfte. Nimmt man nun zweckmäßigerweise
mit Gleichstrom vorerregte, d. h. sogenannte polarisierte @Sender, so gelten die
Phasenwinkel auch für die an den einzelnen Sendern liegenden Wechselspannungen.
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Zum polarisierten Betriebe einer zum einseitig gerichteten Senden
von Wellenenergie (z. B. Schall) mit einer in einer Linie in Richtung der gewollten
Senderichtung angeordneten Mehrzahl von Sendern bilden deshalb gemäß der Erfindung
je vier zu einer Teilgruppe zusammengefaßte Sender die vier Zweige einer Wheatstoneschen
Brückenschaltung, deren Diagonalen in ihrem Krettzungspunkt verbunden sind, wobei
in der einen Diagonalverbindung zu beiden Seiten des Kreuzungspunktes je eine Gleichstromquelle
in Reihenschaltung, in der anderen Diagonalverbindung zu beiden Seiten des Kreuzungspunktes
je eine von zwei um ar/i phasenverschobenen Wechselstromquellen liegt. In Abb. 2
sind die Sender ohne Rücksicht auf ihre wirkliche räumliche Lage zueinander gezeichnet,
um das elektrische Schaltbild möglichst klar erkennen zu lassen. Die Erregerspulen
5, 6, 7 und 8 der Sender i, 2, 3 und 4 bilden ein geschlossenes Viereck mit den
Eckpunkten 9, io, i i und 12. Zwischen den Punkten 9 und io liegen die beiden in
Reihe geschalteten Phasenwicklungen 13 und 14 des Wechselstromgenerators mit dem
Verkettungspunkt 15, der über je eine Gleichstromquelle 16 und 17, von denen .die
eine mit dem positiven, die andere mit dem negativen Pol am Verkettungspunkt liegt,
mit den Eckpunkten i i und 12 verbunden ist. Die Gleichstromquellen
stellen
also die Nulleiter für das Zweiphasensystem dar. Sie werden daher von dem 1/9 -fachen
Wert des Wechselstroms -eines Senders durchflossen, was jedoch ohne' Schaden geschehen
kann, wenn man besdn-@-dere, nur für die Polarisation .der Sender bestimmte Batterien
öder fremderregte Gleichstromgeneratoren als Gleichstromquellen verwendet. Wegen
der Symmetrie des Gleichstromkreises werden die Wicklungen des Wechselstromgenerators
nicht von Gleichstrom durchflossen, so daß also keine Abriegelungskondensatoren
in den Zweigen g-15 und 1o-15 erforderlich sind. Man kann auch eine einzige ganz
beliebige Gleichstromquelle 18 zur Polarisation der Sender benutzen, die an die
Eckpunkte 1 i und 12 anzuschließen ist. In diesem Fall muß jedoch der Verkettungspunkt
15 durch Kondensatoren 1g und 2o mit den Punkten 11 und 12 verbunden werden, wie
Abb.3 zeigt. Bei dieser Schaltungsanordnung wird, ebenfalls aus Symmetriegründen,
die Gleichstromquelle überdies nicht von Wechselstrom durchflossen. Man kann sich
diese Schaltung aus der Schaltung nach Abb.2 dadurch hervorgegangen denken, daß
dort die Gleichstromquellen 16 und 17 durch Kondensatoren überbrückt werden, wodurch
es möglich wird, die Gleichstromquellen vom Verkettungspunkt 15 zu lösen und zu
einer einzigen zusammenzufassen. Eine besonders einfache Schaltungsanordnung ergibt
sich, wenn man in der Schaltung nach Abb.2 die beiden Gleichstromquellen durch eine
Dreileitermaschine 21 nach Dettmar ersetzt, deren beide Hauptbürsten 22 und 23 mit
den Punkten 11 und 12 verbunden sind, während die in der Mitte zwischen den beiden
Hauptbürsten befindliche Hilfsbürste a4 mit dem Verkettungspunkt 15 verbunden ist,
wie Abb. 4 zeigt. Diese Schaltung vereinigt den Vorteil der Schaltung nach Abb.2,
daß keine Kondensatoren notwendig sind, mit dem Vorteil der Schaltung nach Abb.3,
daß nur eine Gleichstrommaschine notwendig ist. Außerdem hat diese Anordnung noch
den Vorteil, daß die zusätzliche Wechselstrombelastung im Anker der Gleichstrommaschine
noch geringer ist als bei der Schaltung nach Abb. 2, weil die eine Hälfte der Ankerdrähte
überhaupt nicht und die andere in ihren beiden Teilen im entgegengesetzten Sinne
vom Wechselstrom durchflossen wird, wie aus der Anordnung der Bürsten auf dem Umfang
des in der Abb.4 als Grammescher Ring dargestellten Ankers der Gleichstrommaschine
ohne weiteres hervorgeht. Schließlich läßt sich die Schaltung nach Abb. 2 noch in
der Weise abändern (Abb.5), daß die eine der beiden Gleichstromquellen durch einen
ihr gleichwertigen Wechselstromwiderstand 22 ersetzt wird. Es ist dann aber notwendig,
in die Zweige g-15 und 10-z5 Abriegelüngskonden-;s-ätoren 25, 26 einzufügen, weil
die Sym-#e des Gleichstromkreises gestört ist i ärie 'nrid infolgedessen Gleichstrom
durch die `' Wechselstrommaschine fließen würde. Ist der Wechselstromgenerator so
gebaut, daß er eine zusätzliche Gleichstrombelastung verträgt, so kann man allerdings
die Kondensatoren fortlassen, muß dann aber parallel zu den beiden Sendern, in deren
Nulleiter die restliche Gleichstromquelle liegt, je einen Widerstand von hoher Selbstinduktion
legen, deren Gleichstromwerte so zu bemessen sind, daß in allen Sendern der gleiche
Polarisationsstrom fließt.
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Als Wechselstromgenerator kann im übrigen jeder Zweiphasengenerator
genommen werden, bei dem der Phasenwinkel zwischen den beiden Spannungen n/?, beträgt.
Es können aber auch fest miteinander gekuppelte Einphasengeneratoren verwendet werden,
bei denen durch Verdrehung der Statoren bzw. der Rotoren bzw. beider Teile gegeneinander
um den entsprechenden Winkel die Spannungen um vzl2 gegeneinander phasenverschoben
sind. Diese Maßnahme ist besonders bei Generatoren der Induktortype mit Doppelstator
und Doppelrotor angebracht, bei denen der magnetische Kreis durch Gehäuse und Welle
geschlossen wird. Hier bedarf es nur einer Verdrehung des einen Stators um ein Viertel
einer ganzen Polteilung (Zahn plus Lücke), um die gewünschte Phasenverschiebung
zu erhalten.