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Anordnung zweier ausgangsseitig parallel geschalteter Trägerstromgeneratoren
für Mehrfachüliertragungssysteme Die Erfindung bezieht sich auf Mehrfachträgerstromübertragungssysteme,
insbesondere auf solche, bei denen einzelne Kanäle zum mindesten gelegentlich zu
TelegraphIeübertragungszwecken benutzt werden: Bei - solchen Systemen werden an
die Betriebssicherheit der Generatoren für die Erzeugung der Trägerfrequenzspannungen
-.sehr große Anforderungen gestellt, insbesondere wenn, wie es aus wirtschaftlichen
Gründen üblich ist, für die Erzeugung der gleichen #frä,gerfrequenz in einer ganzen
Reihe von Mehrfachsystemen ein einziger Generator verwendet wird. Würde bei einem
solchen Generalgenerator, der beispielsweise 5o Kanäle speisen möge, einmal eine
Betriebsstörung auftreten, so würden damit alle 5o Kanäle ausfallen.
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Bei Röhrengeneratoren, die meist noch eine Reihe von Verstärkerstufen
besitzen, ist die Gefahr einer Störung infolge Ausbleibens der Gitter-; Anoden-
oder Heizspannung oder infolge Durchbrennens einer Röhre bei noch so ,guter Überwachung
doch nicht gering genug,- um die geforderte Betriebssicherheit zu garantieren. Das
gleiche gilt auch von den Maschinengeneratoren. -
Es ist bereits bekanntgeworden,
zur Erhöhung der Betriebssicherheit zwei von getrennten Stromquellen gespeiste Generatoren
für jede Trägerfrequenz derart vorzusehen, idaß bei Ausfalleines Generators durch
Relaissteuerung automatisch auf den an eren Gene--rator umgeschaltet wird. Die dabei
auftretende Umschaltzeit kann durch Verwendung geeigneter Relais zwar so, klein
(z. B. 30 m/sec) gehalten werden, daß Beine Störung der übertragenen Gespräche
nicht in die Erscheinung tritt. Wenn jedoch einzelne übertragungskanäle zu- Telegraphiezwecken
bienutzt werden, ist eine wesentlich kürzere Umschaltzeit nötig, falls eine Zeichenverzerrung
durch den Umschaltvorgang vermieden werden soll.
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Gegenstand ,der Erfindung ist eine dieser Forderugg gerecht werdende
Anordnung zweier ausgangsseitig parallel ,geschalteter Trägerstromgeneratoren für
Mehrfachübertragungssysteme, die nach Betrag und Frequenz gleiche Spannungen liefern.
Erfindungsgemäß werden die beiden Spannungen vor der Parallelschaltung derart gegeneinander
phasenverschoben, daß die am gemeinsamen Belastungswiderstand auftretende nesultierende
Spannung
im Betrag gleich jeder einzelnen Generatorspannung ist. Durch diese Maßnahme wird
erreicht, daß die Ausgangsspannung :auch bei Ausfall eines Generators stets dieselbe
Größe hat.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Abb, i bis 7 näher erläutert,
von denen die Abb. i im Zusammenha7`ng mit der rechnerischen Ermittlung des erforderlichen
Phasenverschiebungswinkels Verwendung findet, die Abb. z bis 7 Ausführungsformen
gemäß der Erfindung darstellen.
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In Abb. i sind die beiden ausgangsseitig über den Belastungswiderstand
R" parallel geschalteten Generatoren mit G1 bzw. G., ihr als gleich großangenommener
innerer Widerstand mit R1 bezeichnet. Die betragsmäßig gleichen Generatorspannungen
seien El - Ee.iyi und J?, _-_ Eeix=, somit ist cp = y,-cp" die Phasenverschiebung
nvischen_ E1 und E.. Bezeichnet 1, bzw. J2 den durch den Gene; rator G, bzw.
G2, Ja den durch den Widerstand R" Strom, so gilt; wenn beide Generatoren
gleichzeitig arbeiten Ei = J1Rf -i-- J"R« (i )
E2 = J.Ra -(-
J«J?« (2)
J« - 11 + 1. (,3) aus (1), (?) und
(3) ergibt sich durch einfache Rechnung
Die Wirkung der beiden Generatoren G1 und G2 auf den Widerstand Ra ist demnach die
gleiche wie .die eines einzigen Generators dessen Spannung der halben geemetrischen
Summe der beiden Spannungen El und F_ . und dessen innerer Widerstand gleich .der
Parallelschaltung der -beiden inneren Widerstände von Cri und G2 ist.
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Wegen
ergibt sich als Spannung :an Ra bei gleichzeitigem Betrieb beider Generatoren :aus
(a)
und als Betragswert
U"I soll nun gleich dem Betrag der Spannung an Ra sein, wenn nur ein Generator,
z. B. G2, in Betrieb ist. In diesem: Falle gilt aber für die an Ra .auftretende
Spannung
Durch Gleichsetzen von (y) und (6) erhält man
und somit
Für. den Fall der Anpassung (R" -- Ri) folgt hieraus
Die Rechnung zeigt, daß es möglich ist, die Ausgänge zweier gleichzeitig in Betrieb
befindlicher Generatoren parallel zu schalten und dabei zu erreichen, daß am Belastungswiderstand
die gleiche Spannung herrscht, wie wenn nur ein Generator im Betrieb ist. Man muß
nur den beiden erzeugten Spannungen eine geeignete Phasenverschiebung gegeneinander
geben. Durch diese Maßnahme hat man den weiteren Vorteil des Wegfallens eines Umschaltrelaissatzes.
Die Umschaltzeit; sofern man von einer solchen hierbei überhaupt noch sprechen kann,
beträgt etwa 1/8 der Periodendauer der erzeugten Spannung, wozu noch ein durch die
Art des Belastungswiderstandes bedingter Einschwingvorgang hinzukommt.
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Im folgenden seien einige Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung betrachtet:
Bestehen die beiden Generatoren bziv. Gene-. ratorsätze nur :aus einstufigen Sendern,
so kann man zwischen jeden Generator äusgang und den Belastungswiderstand Ra einen
Phasenschieber an sich bekannter Art einbauen. Hat aber, wie in Abb. z dargestellt;
jeder Generator G1 bzw: G2 noch einen Verstärker V1 bzw. V2, so kann man, wie eben
. ane gegeben, verfahren oder die Phasenschieber PIti bzw. Ph. zwischen Generator
und Verstärker schalten. Beispielsweise kann man dabei die Phase der Spannung des
Generators G1 zurückdrehen und die des GeneratorsG2 vorwärts drehen oder umgekehrt.
Die
genauere Ausführungsform einer nach dem Schema gemäß Abb. 2 aufgebauten Schaltung
zeigt die Abb. 3. Die Generatoren sind- wieder mit Cr, bzw. G2, die Verstärker mit
V1 bzw. V2, der Belastungswiderstand - mit Ra lind die in Brückenform aufgebauten
Phasenschieber mit Phl bzw. Ph2 bezeichnet. Um zu .erreichen, daß Cri und
G2 immer genau die gleiche Frequenz erzeugen und auch unter Umständen vorkommende
geringfügige Frequenzänderungen bei beiden Generatoren gleichzeitig auftreten und
gleichmäßig verlaufen, sind die AnoJenkreise beider Generatoren über einen Hochohmwiderstand
M so miteinander löse gekoppelt, däß sie ;sich gegenseitig mitnehmen. ' Eine andere
Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 4 dargestellt, wobei die Generatoren rund
Verstärker wieder mit denselben Bezugsbuchstaben bezeichnet sind wie in Abb. 3.
Hier wird die Phasenverschiebung durch die Mitnahmeeinrichtung selbst erzeugt. Diese
besteht aus zwei Teilen !Y1 und M2, die jeweils praktisch nur eine übertragungsrichtung
aufweisen. Mt kann man sich beispielsweise als Vierpol vorstellen, der die Phase
der angelegten Spannung vorwärts dreht und nur in der Richtung von G1 nach G2 durchlässig
ist. M2 dreht dann die Phase rückwärts und ist nur in der Richtung von
02 nach 01 durchlässig.
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Ein solcher Vierpol kann beispielsweise aus einem Phasenschieber,
einem Verstärker und u. U. einem D:ämpfungsglied bestehen. Im folgenden sollen noch
zwei andere; besonders zweckmäßige Ausführungsformen von Ml und M2 betrachtet werden,
die keine Röhren erforderlich machen.
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Abb.5 zeigt als erste Ausführungsform einen Vierpol, dessen Dämpfung
für die mit Pfeilen angedeutete Richtung wesentlich geringer ist als für die umgekehrte
Richtung. Bei Verwendung als Mitnahmeeinrichtung werden ein oder mehrere solcher
Vierpole mit einem Phasenschieber in Reihe ;geschaltet. Der dargestellte Vierpol
umfaßt die Übertrager T1 und T2; :die freien Enden der Sekundärwickluhg von T, sind
über nichtlineare Elemente i und 2 mit stromrichtungsabhä ngigem Widerstand, vorzugsweise
Trockengleichrichter, in Durchlaßrichtung mit den freien Enden -der Primärwicklung
von T2 und über die Elemente 3 und q: in Sperrichtung mit der primärseitigen Mittelanzapfung
von T2 verbunden, die ihrerseits wieder über ,ein Element 5 in Durchlaßrichtung
- an die sekundärseitige Mittelanzapfung von T1 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise
der Schaltung ist die, Üaß die in Pfeilrichtung ankommenden, über i, 5 bzw. 2, 5
fließenden Ströme infolge des hohen Sperrwiderstandes von 3 bzw. q. so wenig kurzgeschlossen
werden, daß sie praktisch urigedämpft am Ausgang wieder erscheinen. Die in Gegenrichturig
über 5, t bzw. 5, 2 fließenden Ströme aber erfahren infolge des geringen Durchlaßwiderstandes
von 3 bzw. q. -eine so starke Nehenschlußwirkung, daß sie stark gedämpft am Ausgang
Ti erschein-en.
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In den Abb. 6 bz w. 7 ist die zweite Ausführungsform für die Mitnahmeeinrichtung
Ml bzw. M2 gemäß Abb. q. dargestellt. Wie Abb. 6 zeigt, besteht M, aus der Reihenschaltung
eines kapazitiven Phasenschiebers Pul, einer Gleichrichteranordnung Glt, in der
hauptsächlich die zweite Harmonische der Generatorfrequenz'.erzeugt wird, und .eines
an sich bekannten Hochpaßfilters HPl, das für die ,eigentliche Generatorfrequenz
undurchlässig ist. Der Phasenschieber umfaßt den Kondensator Cl und den Widerstand
R1, die Gleichrichteranordnung die Gleichrichterelemente 6,7 und den Widerstand
R2. Die-Widerstände R1 und R2 sind hochohmig ;gegen den Durchlaßwiderstand des Gleichrichters
7. Eine Mitnahme über Ml erfolgt nur in Richtung von Cr, nach G2, da in der Gegenrichtung
infolge des Hochpasses die. Grluidfrequenz nicht durchgelassen wird und für evtl.
vorhandene höhere Harmonische über den Durchlaßwiderstand von 7 praktisch ein Kurzschluß
rund damit eine hohe Dämpfung värhanden ist.
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Die in Abb.7 dargestellte MitnahmeeinrichtungM2 für die Mitnahme von
G2 nach 0l ist entsprechend Ml als Reihenschaltung eines induktiven, die Elemente
Lt, R3 umfassenden Phas@enschieb,ers pjt2, einer ,aus .den Elementen 8, 9 und ,
R4 gebildeten Gleichrichteranordnung G12 und eines Hochpaßfilters HP, aufgebaut,
wobei durch Ph2 die Phase in umgekehrter Richtung gedreht wird wie durch Pltl.