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Einrichtung für den Übergang von einer erdunsymmetrischen auf eine
erdsymmetrische Hochfrequenzanordnung bei gleichzeitiger Widerstandstransformation
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung für denl?1>ergang @-on einer erdnns'\-mnietrisclien
auf eine erdsymmetrische Hochfrequenzanordnung vei gleichzeitiger über den Wert
von i : .1 hinausgehender Widerstandstransformation.
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Der Wert i : 4, für den geeignete Anordnungen bekannt bzw. vorgeschlagen
worden sind, wie z. 13. die @/2-Umwegleitung (Patent 586559), die Symmetrierungsschleife
zusammen mit der Transformationsschleife (Patent 743 669) und eine Gabelschaltung
mit Umpolung in dem einen Zweig, ist für viele Anwendungsfälle nicht ausreichend.
Erfindungsgemäß wird daher eine Transformation im Verhältnis des Quadrates einer
ganzen Zahl höher als 2 verwirklicht, also im Verhältnis i : 9, 1 : 16, 1 :25 usw.,
das sich reflexionsfrei mit einfachen Mitteln bei gleichzeitiger Symmetrierung durchführen
läßt, und zwar ohne Verwendung von SchNvitigkreisen (Resonanzanpassung), die wegen
ihres großen ßlindleistungsbedarfes eine gleichmäßige Übertragung nur in einem kleinen
Frequenzbereich zulassen.
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,Man könnte daran denken, zwei der vorstehend genannten Anordnungen
ganz oder teilweise miteinander zu kombinieren. tun zu einem höheren Transformationsverhältnis
zu gelangen. Abgesehen davon, daß eine solche Einrichtung auf das Transformationsverhältnis
i : 16 beschränkt wäre, entsteht dabei der Nachteil, daß der Wellenwiderstand der
hochohmigen symmetrischen Seite nicht wesentlich über 24o n gesteigert werden kann,
da die beiden erdsymmetrischen Hälften dieser Seite aus koaxialen Leitungen gebildet
werden, deren Wellenwiderstand mit wirtschaftlichem Aufwand im allgemeinen nicht
über 1200 dimensionierbar ist.
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Um eine Transformation im Verhältnis der Quadrate einer ganzen Zahl
höher als 2 bei gleichzeitiger
Symmetrierung zu erreichen und einen
höheren Wellenwiderstand auf der erdsymmetrischen Seite verwirklichen zu können,
wird gemäß der Erfindung die von dem niederohmigen Hochfrequenzwiderstand kommende
erdunsymmetrische (koaxiale) Leitung in eine der ganzen Zahl entsprechende Anzahl
von Leitungszweigen gegabelt, welche, vom Verzweigungspunkt aus gemessen, elektrisch
gleich lang sind und deren jede ein der ganzen Zahl entsprechendes Vielfaches des
Wellenwiderstandes besitzt und deren Enden in Reihe geschaltet sind, wobei Mittel
zur Erzeugung von kompensierenden Gegenspannungen auf den durch die Reihenschaltung
spannungsüberbrückten Außenleitern der Leitungszweige vorgesehen sind und daß ferner
bei ungerader Anzahl der Leitungszweige an sämtlichen Enden, bei gerader Anzahl
an sämtlichen Enden mit Plusnahme von einem das Erdpotential aufgehoben und im letzteren
Falle die Spannungsreihe beiderseits des das Erdpotential aufweisenden Leiterteiles
aufgebaut ist.
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Diese Anordnung hat den Vorteil eines geringen Blindleistungsbedarfes.
Ihre an sich schon gute Breitbandigkeit läßt sich durch zusätzliche Kompensationsmaßnahmen
noch weiter steigern, so daß sie in größeren Frequenzbereichen für die zu transformierenden,
angepaßten Widerstände wie ein idealer Übertrager mit dem Widerstandübersetzungsverhältnis
i : 9, 1 : 16 usw. wirkt. Da jeder Leitungszweig aus einer koaxialen Leitung besteht,
die einen Wellenwiderstand bis zu 120 n haben kann, läßt sich auf der symmetrischen
Seite ein der ganzen Zahl entsprechendes Vielfaches von i 2o Q als Wellenwiderstand
verwirklichen, also 36o ,52, 48o d2 usw.
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Für die Ermöglichung der Hintereinanderschaltung der Einzelspannungenderaufgegabelten
Zweig-Leitungen ist es außer der Kompensierung der Ausgleichsströme und der Aufhebung
des Erdpotentials erforderlich, das Potential der Leitungszweigenden gestaffelt
zu erhöhen. Diese Maßnahmen werden gemäß der Erfindung bei Einrichtungen, die für
eine bestimmte Betriebsfrequenz verwendet werden, durch Eintau von i/4-Sperrtöpfen
von Lindenblad, bei Einrichtungen, die für ein Frequenzband bestimmt sind, durch
gegenseitige induzierende Einwirkung der Leitungszweige sowie durch ihre mechanische
Ausbildung und zusätzliche Anordnung von Hilfsleitern verwirklicht. Um die Breitbandigkeit
zu erreichen bzw. zu erhöhen, werden die Anordnungen in geeigneter Weise zu Hochpaß-
oder Bandpaßgliedern ergänzt. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung und den Ansprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i ein Schema der Grundform einer mit Sperrtöpfen kompensierenden
Einrichtung für das Transformationsverhältnis i : 16 zur Transforniation bei einer
Frequenz, Fig. 2 ein entsprechendes Schema für das Transformationsverhältnis i :
9, Fig. 3 die schaubildliche Ansicht einer Einrichtung zur Transformation im Verhältnis
i : 9, bei welcher die Leitungszweige kompensierend aufeinander einwirken, Fig.
4 Teil der Stirnansicht dieser Einrichtung, Fig. 5 einen der Anordnung nach Fig.
3' zuzufügenden Mittelleiter, um , das Transformationsverhältnis i : 16 herzustellen,
Fig. 6 Teil der Stirnansicht einer gemäß Fig. 5 ergänzten Einrichtung, Fig. 7 ein
Schema einer Einrichtung zur Transformation im Verhältnis i : 16 mit gestreckten
Leitungszweigen, Fig. 8 Teil der Stirnansicht dieser Einrichtung, Fig. 9 eine schaubildliche
Ansicht einer Einrichtung zur Transformation im Verhältnis i :9 mit teilweise unterirdisch
verlegten Leitungszweigen, Fig. io eine entsprechende Ansicht für das Transformationsverhältnis
i : 25, Fig. i i eine Einrichtung mit zu Spulen aufgewikkelten Leitungszweigen für
mittlere und lange Wellen und das Transformationsverhältnis i : 9, Fig. 12 eine
entsprechende Einrichtung für das Transformationsverhältnis i : 16, Fig. 13 ein
Schema einer Einrichtung zur Transformation im Verhältnis i : 9 für mittlere und
lange Wellen, bei der ein Leitungsstück durch eine quasistationäre Anordnung ersetzt
ist, Fig. 14 eine entsprechende Einrichtung für das Transformationsverhältnis i
: 16 und .
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Fig. 15 ein Schema einer Einrichtung für lange Wellen, bei welcher
an Stelle von koaxialen Leitungen Spulen mit oder ohne quer geschaltete Kapazitäten
verwendet sind.
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Bei der Ausführungsform der Fig. i, die zur Transformation bei einer
Frequenz im Verhältnis i : 16 bestimmt ist, gabelt sich die von dem erdunsymmetrischen
Hochfrequenzwiderstand kommende koaxiale Leitung K mit dem Wellenwiderstand Z im
Verzweigungspunkt i in vier koaxiale Leitungszweige a, b, c, d von unter
sich gleicher Länge. jede Zweigleitung weist den Wellenwiderstand 4 Z auf, so daß
der Kombinationswiderstand der vier Zweige wiederum Z_ beträgt.
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An ihren Enden sind die Spannungen der vier Zweige mittels der Verbindungen
2, 3, 4 in Reihe geschaltet und speisen über die Verbindungen 5, 6 den erdsymmetrischen
Hochfrequenzwiderstand R, der den Wert 16 Z haben muß, wenn die Anordnung reflexionsfrei
abgeschlossen sein soll. Dies ergibt sich daraus, daß der Tiber den Widerstand R
fließende Strom gleich dem Strom jeder Zweigleitung sein muß, der seinerseits durch
den Wellenwiderstand der Zweigleitung festgelegt ist und ein Viertel des Stromes
der Leitung K beträgt. Dieser Strom kann aber in R wegen der durch die Reihenschaltung
vervierfachten Spannung nur zustande kommen, wenn R gegenüber dem `'Wellenwiderstand
der Leitung K versechzehnfacht ist.
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Bei der soweit beschriebenen Anordnung würde die Spannung am Ende
von d einen Ausgleichsstrom über die Verbindung 2 und die Außenleiter der Zweige
c und d zum Ende des Außenleiters von d treiben. Ein solcher Ausgleichsstrom würde
einen
Spannungsabfall längs des Außenleiters des Zweiges d zur Folge haben, der aber vermieden
werden muß, da er das Potential am Ende 7 gegenüber dem Punkt E (Erde) verlagern
würde. Andererseits ist es aber erforderlich, das Potential am Ende des Zweiges
c auf das Potential des Innenleiters von d einzustellen, um die Spannung von c der
Spannung von d anreihen zu können. Entsprechendes gilt für die Verbindungen 3 und
4 und die Zweigleitungen b und a, durch deren Spannurigen nach der
anderen Seite von dem Außenleiter des Zweiges d die doppelte Zweigspannung aufgebaut
werden soll.
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Um zur Erzielung der genannten Bedingungen eine kompensierende Gegenspannung
auf den durch die Reihenschaltung 2, 3, 4 spannungsüberbrückten Außenleitern der
Leitungszweige zu erzeugen, werden die Zweigleitungen a, b und c an ihren
Enden mit Mänteln e, f, g umgeben, die bei 8, 9 und i i an ihre Zweigleitungen
angeschlossen sind. Ferner sind die äußeren Enden der Mäntel e, f, g durch Verbindungen
12, 13, 14 miteinander verbunden.
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Ein durch die Spannung am Ende von d erzeugter Ausgleichsstrom würde
seinen Weg nunmehr über den Außenleiter von c bis zum Anschlußpunkt 8 und von da
über die Innenhaut des Mantels g und über die Verbindung 12 zum anderen Ende des
Außenleiters von d zurück nehmen. Der Außenleiter von d wird somit auf keinen Fall
von einem Ausgleichsstrom mehr berührt, so daß an seinem oberen Ende das Erdpotential
erhalten bleibt.
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Dabei baut sich im Punkt i 5 des Außenleiters von c durch das zwischen
dem '.Mantel ä und dem gegenüberliegenden Teil des Außenleiters von c auftretende
Wechselfeld eine zusätzliche Spannung auf das Erdpotential auf, die das Potential
am oberen Ende des Außenleiters von c auf das des Innenleiters von d hebt, so daß
die Spannung des Zweiges c mit der des Zweiges d trotz der Erdung im unteren Teil
von c in Reihe gelegt werden kann.
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Bei nicht angepaßter Länge des Mantels g würde Tiber die Verbindung
2, den Außenleiter von c, Mantel g und die Verbindung 12 der obenerwähnte Ausgleichsstrom
fließen, der die Spannung des Zweiges d in unerwünschter Weise belasten würde. Da
es sich jedoch bei Annahme verlustfreien Aufbaues im wesentlichen um einen Blindstrom
handelt, kann seine belastende Wirkung kompensiert werden. Dies geschieht dadurch,
daß die Länge des Mantels g gleich .l/4 gemacht wird, wobei J, die Betriebswellenlänge
bezeichnet. Dann bildet der Mantel den an sich bekannten 2/4-Sperrtopf von Lindenblad
(USA-Patent 2 23i 839) .
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In gleicher Weise arbeitet der Mantel f in Verbindung mit dem Außenleiter
des Zweiges b. Durch Verbindung des Innenleiters dieses Zweiges mit dein Punkt 7
nimmt der Außenleiter das entgegengesetzte Potential des Innenleiters von d an.
Zu dieser Spannung addiert sich in gleicher Richtung die gleich große Spannung des
Zweiges d, so daß dessen Außenleiter (las zu deni Potential des Innenleiters von
c erdsymmetrische Potential annimmt. Haben die Mäntel f und e die
Länge i/4, so werden auch hier die Wirkungen der Überbrückungsspannungen hinsichtlich
der Ausbildung von Ausgleichsströmen und deren belastende Wirkung kompensiert.
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Fig.2 zeigt eine ähnliche Anordnung mit drei Zweigleitungen zur Transformation
im Verhältnis i : g. Da wegen der notwendigen Potentialeinteilung alle Außenleiter
Spannung gegen Erde führen, sind alle drei mit Sperrtöpfen umgehen. Die Spannung
der symmetrischen Seite ist hier im Gegensatz zu Fig. r nicht in ihrer Symmetrie
gegenüber Erde durch Festlegung des Endes einer Zweigleitung definiert, sondern
wird durch den erdsymmetrischen Belastungswiderstand R symmetriert.
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Die Zweigleitungen, in die sich die koaxiale Leitung gabelt, müssen
in ihrer Länge so bemessen sein, daß die Laufzeit bis zu ihrem Ende für alle Zweige
gleich ist, so daß die Spannungen dort in Phase sind. Diese Laufzeitbedingung ist
dann erfüllt, wenn die elektrische Länge, die gleichbedeutend mit dem Wellen-,vinkelmaß
ist. vom ersten Verzweigungspunkt i aus gemessen für alle Zweigleitungen gleich
ist. Hierbei ist es ohne weiteres zulässig, daß mehrere Verzweigungspunkte vorhanden
sind, wie es bei den im folgenden behandelten Anordnungen gelegentlich zweckmäßig
ist.
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Durch Hinzufügen zweier weiterer Zweige und Bemessung des Wellenwiderstandes
aller Zweigleitungen mit 5 Z läßt sich Fig. 2 zur Transformation i : 25 ausbauen;
ebenso Fig. i durch Hinzufügen zweier Zweigleitungen und Bemessung des Wellemviderstandes
aller Zweige mit 6 Z zur Transforniation i : 36. In gleicher Weise lassen sich beliebige
höhere Transformationsverhältnisse von der Größe der Quadrate der ganzen Zahlen
erreichen. Dieses Prinzip läßt sich analog auf alle im folgenden besprochenen Anordnungen
ausdehnen.
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Wird die Transformation in einem Frequenzbereich statt bei einer Frequenz
gewünscht, so sind diese Anordnungen auch hierzu prinzipiell geeignet, jedoch treten
parallel zu den Spannungen der einzelnen Außenleiter gegen Erde bei Abweichung von
der Frequenz, bei der die Sperrtöpfe i/4 lang sind, verschieden große Blindbelastungen
auf, die die einzelnen Teilspannungen verschieden belasten und damit die Symmetrie
und den Anpassungszustand der =\nordnung stören. Die Kompensation dieses Einflusses
ist bei den erwähnten Anordnungen schlecht durchführbar. Diese sollen deshalb nur
zur Darstellung des Prinzips der Transformation mit Syniinetrierung dienen, während
die Kompensationsinöglichkeiten bei den folgenden, praktisch wichtigeren Anordnungen
besprochen werden sollen.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4, die eine Anordnung zur
Transformation für einen Freciuenzl>ereicli im Verhältnis i : 9 zeigen, ist ein
syniinetrischer Aufbau vorgesehen. Der Außenleiter der Zweigleitung a ist zur Herstellung
elektrischer Symmetrie durch die Nachbildung N auch mechanisch symmetrisch nachgebildet.
Der erdsymmetrische bN-iderstand R wird in den Punkten S, und S2 angeschlossen.
Die Abschirmung der Zweig-
Leitungen durch die Sperrtöpfe kann hier
wegfallen, da die Ausgleichsströme auf den Außenleitern vc;n a und b durch
die gegenphasigen auf dem Außenleiter von c und der Nachbildung N im Verzweigungspunkt
i, also durch die Form und gegenseitige Anordnung und Einwirkung der Zweigleitungen
selbst, kompensiert werden. Die Spannungen an den beiden Schleifen sind erdsymmetrisch;
an der aus den Außenleitern von b und c gebildeten liegt die Spannung der Zweigleitung
b, also ein Drittel der Gesamtspannung der symmetrischen Seite; an der aus dem Außenleiter
von a und der Nachbildung N gebildeten Schleife liegt die Gesamtspannung. Die Blindbelastung
der symmetrischen Seite durch die Schleifen fällt für die Frequenz weg, bei der
die Schleifen in i/4-Resonanz kommen.
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Die Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 ist aus der Anordnung der Fig.
3 und 4 entstanden zu denken, wenn letztere zusätzlich mit einem Mittelleiter gemäß
der Fig. 5 versehen ist, der mit keiner der beiden Schleifen koppeln darf, also
zentral angeordnet sein muß, und der einerseits im Verzweigungspunkt i angeschlossen
ist, dessen anderseitiges Ende gemäß Fig. 6 mit den übrigen Zweigleitungen und der
Nachbildung N zusammengeschaltet ist und der elektrisch genau so lang sein muß wie
die übrigen Zweigleitungen und deshalb etwa die in Fig. 2 dargestellte Form haben
muß. Man erhält, wenn alle Zweigleitungen den Wellenwiderstand 4 Z haben, eine Transformationsanordnung
zur Transformation im Verhältnis i : 16 mit symmetrischem Aufbau und symmetrischer
Blindlastverteilung. Sie arbeitet wie die Anordnung Fig. 3 und 4, jedoch mit der
Summe der Spannungen der Zweigleitungen b und d, also der halben Gesamtspannung,
an der aus b und c gebildeten Schleife und der Gesamtspannung der symmetrischen
Seite an der aus a und N gebildeten Schleife. Am Ende 7 der zentral angeordneten
Zweigleitung d kompensiert der vom Innenleiter der Zweigleitung b kommende Strom
den Außenleiterstrom von d, so daß die Außenhaut dieser Zweigleitung stromfrei ist,
also auf ihrer ganzen Länge Erdpotential behält.
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Als Bedingung für die Kompensierbarkeit der unvermeidlichen Blindbelastung
muß gefordert werden, daß alle Zweigleitungen gleichmäßig belastet sind, daß also
die Ersatzschaltung der symmetrischen Seite der Anordnung, die aus drei bzw. vier
in Reihe geschalteten Ohmschen Widerstände gleicher Größe als Ersatz der Wellenwiderstände
der Zweigleitungen besteht, zu denen jeweils eine Reaktanz parallel geschaltet ist,
die die Größe der zum Ende der jeweiligen Zweigleitung parallel liegenden Reaktanz
hat, durch einen einzigen Ohmschen Widerstand, dessen Wert gleich der Summe der
einzelnen und durch eine einzige parallel geschaltete Reaktanz, deren Wert ebenfalls
gleich der Summe der einzelnen sein muß, gleichwertig ersetzt werden kann, was aber
nur möglich ist, wenn die Reaktanzen untereinander gleich sind.
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Obwohl die Blindlast bei den beiden Anordnungen Fig. 3 bis 6 symmetrisch
zur Erde liegt, sind die einzelnen Zweigleitungen nicht gleichmäßig belastet. Die
Schleife aus a und N belastet in beiden Fällen die Gesamtspannung, also auch
alle Teilspannungen und damit alle Zweigleitungen gleichmäßig. In Fig. 3 ist aber
die Zweigleitung b und in Fig. 6 die beiden Zweigleitungen b und d zusätzlich mit
der Reaktanz der Schleife aus b und c belastet. Die Blindlast beider Anordnungen
ist also nicht gleichmäßig verteilt, also auch nicht ohne weiteres kompensierbar.
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Berücksichtigt man aber die Tatsache, daß in beiden Anordnungen, wie
überhaupt in allen besprochenen Anordnungen, die Spannungen, die die Schleifenblindströme
treiben und damit auch die magnetischen Wechselfelder, miteinander in Phase sind,
so läßt sich die Kompensierbarkeitsbedingung erfindungsgemäß dadurch erfüllen, daß
man die Schleife mit der geringen Spannung b, c so fest mit der anderen koppelt,
daß die im Betrieb an ihr liegende Spannung durch das Wechselfeld der anderen induziert
wird. Hierdurch wird eine zusätzliche Stromaufnahme der Schleife b, c, die zum Aufbau
des Feldes erforderlich wäre, das der Spannung das Gleichgewicht halten soll, und
die die Teilspannung zusätzlich belasten würde, überflüssig. Die gesamte Blindlast
wird dann also von der Gesamtspannung übernommen, die alle Zweigleitungen gleichmäßig
belastet.
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Bezeichnet man mit L1 die Induktivität der Schleife a-N an der die
Gesamtspannung liegt, und mit M die Gegeninduktivität der beiden Schleifen, so muß
im Falle der Fig. 3 M = L1/3. und im Falle der Fig. 6 M =Lila gemacht werden. Dies
geschieht dadurch, daß die Schleife b, c aus der neutralen Ebene der Schleife a-N,
in der M = o ist, herausgedreht wird.
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Die Ausführungsform nach Fig.7 und 8 zeigt eine andere, und zwar gestreckte
Anordnung der Zweigleitungen. Die geforderte Gegeninduktivitätsbedingung läßt sich
hier leicht durch geeignete Dimensionierung der Maße Je, i und
k erfüllen. Diese Anordnung entspricht Fig.6. Durch Wegfall des zentralen
Mittelleiters erhält man die der Fig. 3 entsprechende, für die das gleiche gilt.
(Die Lage der beiden Zweigleitungen a und b in Fig. 8 ist miteinander austauschbar;
evtl. ist dadurch eine günstigere Anordnung erreichbar.) Auch diese Anord= nung
läßt sich, wie alle folgenden, für ein Transformationsverhältnis 1 : 25, 1 : 36
usw. ausbauen. Die Anordnungen benötigen mit im Quadrat der ganzen Zahlen wachsendem
Transformationsverhältnis abwechselnd den zentralen Mittelleiter d oder nicht.
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Die Kompensation der unvermeidlichen Blindbelastung der symmetrischen
Seite in einem großen Frequenzbereich kann nach sämtlichen an sich bekannten Methoden
erfolgen. Da die unvermeidliche Reaktanz immer in Parallelschaltung zur symmetrischen
Seite erscheint, bieten sich die 'Möglichkeiten der Ergänzung zum L-Glied für geringer
bzw. zum.yr-Glied für höhere Ansprüche. je nachdem die zu kompensierende Reaktanz
den Frequenzgang einer Induktivität oder eines Parallelresonanzkreises
hat,
muß zu einem Hochpaß- oder einem Bandpaßglied ergänzt werden. In Fig. 7 ist als
Beispiel die Kompensation durch Ergänzung der Schleifenreaktanz zum Bandpaß-:-r-Glied
dargestellt. Die Längselemente in und ri und das zusätzliche Querelement p haben
etwa die gleiche Resonanzfrequenz, die der i./4-Resonanz der Transformationsanordnung
entspricht. Bei Ergänzung zum Bandpaß-;z-Glied können außerdem die Reihenresonanzkreise
durch eine symmetrische i/4-Leitung, deren Wellenwiderstand gleich dem Widerstand
der symmetrischen Seite der Transformationsanordnung ist, oder durch eine symmetrische
2./2-Leitung ersetzt werden, deren Wellenwiderstand größer als dieser Wert ist.
Ferner ist es häufig möglich, Kapazitäten und Induktivitäten durch leerlaufende
oder kurzgeschlossene Leitungsstücke zu ersetzen.
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Soll die Anordnung zwar in einem größeren Frequenzbereich Verwendung
finden, soll jedoch die unvermeidliche Blindleistung nicht nach einer der besprochenen
Methoden im ganzen Frequenzbereich frequenzunabhängig kompensiert werden, so besteht
die Möglichkeit, die Reaktanz jeweils für die Betriebswelle durch Parallelschaltung
einer entgegengesetzt gleichen Reaktanz zu den Punkten Si und S2, z. B. eines Parallelresonanzkreises,
der, je nachdem ob die Länge der (gestreckt angeordneten) Zweigleitungen, z. B.
in Fig. 7, wellenabhängig größer oder kleiner als V4 ist, induktiv bzw. kapazitiv
einzustellen ist, durch Abstimmung zu kompensieren. Die Transformationsanordnung
muß dabei die Kompensierbarkeitsbedingung erfüllen. Außerdem besteht in Fig.7 die
Möglichkeit, die wirksame Länge der Außenleiter der einzelnen Zweigleitungen durch
einen Kurzschlußschieber q, der alle fünf (bzw. vier) Außenleiter miteinander verbindet,
für die jeweilige Betriebs\velle auf J,/4 einzustellen. Die Transformationsanordnung
braucht hierbei die Kompensierbarkeitsbedingung nicht zu erfüllen, da die Blindleistung
jeder einzelnen Zweigleitung für sich verschwindet, wenn ihre Länge .1/4 ist.
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Weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen Fig. 9 für das Transforinationsverhältnis
i : 9 und Fig. io für das Transformationsverhältnis i : 16. Bei diesen Anordnungen
fließen die Ausgleichsströme auf den Außenleitern der gestreckt angeordneten oberirdischen
Teile der Zweigleitungen, die etwa i/4 lang bemessen sind.
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Die unterirdisch und dadurch abgeschirmt angeordneten Teile der Zweigleitungen
sind nicht dargestellt. Sie gehen wie in Fig. i und 2 von einem Verzweigungspunkt
i aus und ergänzen die oberirdischen Teile zu einer für alle Zweige gleichen Länge.
Der Außenleiter des Zweiges d in Fig. io ist auch hier stromlos, so daß sein Ende
7 nicht unmittelbar an der Erdoberfläche zu liegen braucht, wenn er von den übrigen
Leitungen entkoppelt ist. Durch Nachbildung der die Zweige a, b und
d belastenden Reaktanz auch für den Zweig c, die in Fig. 9 durch den Parallelresonanzkreis
16, in Fig. io durch die Nachbildung N eines Außenleiters der horizontalen Leitungsstücke,
die nur elektrisch, nicht aber mechanisch symmetrisch zu sein braucht, erfolgt,
und durch geeignete Dimensionierung der Abstands-Durchmesser-Verhältnisse läßt sich
auch hier die oben dargestellte Kompensierbarkeitsbedingungfür die Blindlastverteilung
erfüllen. Dargestellt ist ferner die Kompensationsschaltung, die die unvermeidliche
keaktanz zum Bandpaß-:r-Glied ergänzt. Hier lassen sich vorteilhaft die Längselemente
m und rr durch eine I/2 lange Paralleldralitleitung ersetzen, deren
Wellenwiderstand um einen geeigneten Faktor über dem Wert des Belastungswiderstandes
bzw. des Wellenwiderstandes der symmetrischen Seite liegt. Das zusätzliche Parallelelement
p läßt sich durch ein kurzgeschlossenes i./4 langes Paralleldrahtleitungsstück (Stichleitung)
ersetzen.
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Die Ausführungsformen nach den Fig, i i bis 14 eignen sich hauptsächlich
für mittlere und lange Wellen. Die Anordnung nach Fig. i i transformiert 1 : g.
Die Zweigleitungen sind hier zur Erhöhung der die symmetrische Seite belastenden
Reaktanzen zu Spulen aufgewickelt. Hierbei wurde die die Zweigleitunga belastende,
aus ihrem Außenleiter bestehende Spule auf die Spule, die aus der Zweigleitung b
hergestellt ist, aufgesetzt und mit ihr gekoppelt. Dies ist möglich, da das Potential
des Punktes Si am Ende des Außenleiters von a bei gleicher Phasenlage die doppelte
Größe hat wie das am Ende des Außenleiters von b. Zur Erfüllung der Laufzeitbedingung
muß das vom Verzweigungspunkt 17 aus gemessene Ende des Zweiges a für den Zweig
b nachgebildet werden, bevor die Reihenschaltung erfolgt. Der Außenleiter dieses
Laufzeitgliedes am Ende des Zweiges b braucht keine Induktivität zu haben. Die Zweigleitungen
a und b werden bis zum Verzweigungspunkt 17 gemeinsam als eine Leitung r mit halbem
Wellenwiderstand geführt. Dies ist meist aufwandsmäßig günstiger als die Parallelführung
der Außenleiter, die in Fig. 12 dargestellt ist.
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Die Ausführung gemäß Fig. 12 ist jedoch dann vorteilhafter, wenn die
unvermeidliche Kapazität des Laufzeitgliedes gegen seine Umgebung stört, da dieses
dann (unterhalb der Spule) auf Erdpotential liegt. Außerdem unterscheidet sich diese
Anordnung noch von der nach Fig. i i durch das Hinzukommen der vierten Zweigleitung
d, deren Außenleiter Erdpotential hat, womit die Anordnung das Transformationsverhältnis
i : 16 bekommt.
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Eine Verringerung des Aufwandes läßt sich häufig dadurch erreichen,
daß man die Leitungsstücke, die lediglich zur Erhöhung der Laufzeit der verschiedenen
Zweigleitungen auf den Betrag der Laufzeit der längsten Zweigleitung dienen, durch
quasistationäre Anordnungen ersetzt, wie dies z. B. in Fig. 13 durch die Spule 18
und die gegen Erde geschalteten Kondensatoren geschieht.
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Die Spule i9, die die den Zweig c belastende, zur Erfüllung der Kompensierbarkeitsbedingung
zusätzlich notwendige Reaktanz darstellt, ist in Fig. i i bis 14 zur Erhöhung der
Gesamtinduktivität mit der aus den Außenleitern der Zweigleitungen gebildeten Spulenanordnung
gekoppelt.
Schließlich sind in den Fig. 13 und 14 die Spulen aus
den Zweigen a und b mit der aus dem Zweig c und der Zusatzinduktivität
i9 gekoppelt, was in gleicher Weise wie bei Fig. 7 möglich ist, da alle magnetischen
Felder miteinander in Phase sind. Außerdem wird das Laufzeitglied am Ende der Zweigleitung
b hier dadurch vermieden, daß der Verzweigungspunkt 17 gegenüber dem der
Fig. ii höher gelegt und das Laufzeitglied in ähnlicher Weise wie das Ende des Zweiges
a als Spule ausgebildet, in rückwärtiger Verlängerung des Zweiges a angeordnet und
mit der Gesamtanordnung gekoppelt ist. Mit den Anordnungen der Fig.13 und 14 ist
es möglich, durch geeignete Wahl der Abmessungen gleichzeitig die Kompensierbarkeitsbedingung
und die Laufzeitbedingung zu erfüllen, also die elektrische Länge aller Zweigleitungen,
vom ersten Verzweigungspunkt i aus gemessen, gleich zu machen. Sollte sich nach
Fertigstellung eines vorausgeplanten Aufbaues dieser Art ergeben, daß die verschiedenen,
die einzelnen Zweigleitungen belastenden Reaktanzen nicht genügend gleich ausgefallen
sind, so ist es leicht möglich, sie durch Zuschaltung äußerer Reaktanzen, also Kondensatoren
und Spulen, die wieder mit dem Gesamtaufbau gekoppelt sein können, nachträglich
abzugleichen. Auch in den Fig. i i bis 14 sind die Kompensationselemente m,
n und p zur Ergänzung als Hochpaß-:7-Glied angedeutet.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 15 sind zur Verringerung des Raumbedarfes
der Einrichtung zur Benutzung bei langen Wellen an Stelle von koaxialen Leitungen
in den Zweigen Spulen mit oder ohne quer geschaltete Kapazitäten verwendet. Diese
Anordnung entspricht der in Fig. i i dargestellten zur Transformation im Verhältnis
i : g. Sie läßt sich in gleicher Weise für die Anordnungen der Fig. 12 bis 14 angeben.
Der Zweig a wird durch zwei Spulen 21 und 22 mit den Induktiv itäten L1 und L2 nachgebildet,
von denen Li die Induktivität des in Fig. i i als Spule ausgebildeten Außenleiters
ist, während L2 die Induktivität des zugehörigen Innenleiters darstellt. Die Kopplung
beider Spulen muß in an sich bekannter Weise (Patent 724 131) so groß bemessen werden,
daß die Gegeninduktivität M gleich der Induktivität Li ist.
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Das Ende des Zweiges b (Laufzeitglied) wird durch die Spule 23 nachgebildet,
ebenso das beiden Zweigen gemeinsame Leitungsstück r durch die Spulen 24 und 25
und das des Zeigers c durch die Spulen 26 und 27, soweit es sich um den zur Spule
aufgerundeten Teil handelt, und durch die Spule 28 zur Nachbildung des Laufzeitstücks,
das mit seinem Außenleiter Erdpotential hat. Zur besseren Nachbildung der Leitungseigenschaften
kann man zwischen die Spulen 24 und 25, 21 und 22, 26 und 27 und zwischen die Spule
23 und die dem Außenleiter entsprechende Verbindung sowie zwischen die Spule 28
und Erde Kondensatoren schalten, die die Leitungskapazitäten nachbilden. Laufzeit-
und Kompensierbarkeitsbedingung sind die gleichen, wie für Fig. i i. Die Spule i9
dient zur induktiven Belastung des Zweiges c in gleicher Weise wie in Fig.
I I. Die Elemente na, tt und p dienen zur Kompensation in großem Frequenzbereich
durch Ergänzung zum Hochpaß-:r-Glied.