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Einrichtung zur Beseitigung der Störungen von Starkstromleitungen auf benachbarte Fernmeldeleitungen.
Die durch magnetische Induktion von Starkstromleitungen in Fernmeldeleitungen hervorgerufenen Störungen sind zweierlei Art :
Es können die in einer Fernmeldeleitung durch die Starkstromleitung induzierten Spannungen erstens so hohe Beträge gegenüber Erde erreichen, dass dadurch die Apparate und das Bedienungspersonal gefährdet werden ; die induzierten Spannungen können zweitens in den Leitungen Ausgleichsströme hervorrufen. die daher rühren, dass sich die beiden Zweige einer Doppelleitung oder eines Phantomkreises selten mit so grosser Symmetrie herstellen lassen, dass die in den Einzeladern hervorgerufenen Ströme nach Amplitude und Phase genau einander gleich sind und auf der ganzen Länge bleiben. Die durch solche Unsymmetrien entstehenden Differenzströme kommen in den Apparaten zur Auswirkung und stören die normale Übertragung.
Insbesondere beim Fernsprechen geben die höheren Harmonischen der Starkstromleitung sehr störende Geräusche.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, welclies es gestattet, die induzierten Spannungen herabzusetzen und gleichzeitig die Störgeräusche zu beseitigen bzw. alle Störströme oberhalb einer beliebig niedrigen Frequenz völlig abzudrosseln.
Es ist bereits bekannt, die von Starkstromeleitungen induzierten Spannungen dadurch von den angeschlossenen Apparaten fernzuhalten, dass diese unter Vorschaltung von Kondensatorketten angeschlossen werden, deren Grenzfrequenz höher als die induzierende Starkstromfrequenz liegt (österr. Patentschrift Nr. 95. 587).
Es ist ferner bekannt, zur Herabsetzung der störenden Harmonischen in Gleichrichterkreisen Resonanzkreise vorzusehen, deren Eigenfrequenz zwischen zwei besonders störenden Harmonischen der Gleichrichterspannung liegt (brit. Patentschrift Nr. 276. 021).
Die Erfindung gibt ein von den bekannten Verfahren abweichendes Verfahren an, dessen Verständnis durch die folgenden Überlegungen erleichtert wird.
Die an den Enden einer Leitung, beispielsweise eines Vierers. durch magnetische Induk- tion induzierte Spannung ist bekanntlich bei beiderseits offenen Enden :
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Für R. L, G, C sind im vorliegenden Falle die Werte einzusetzen, die der Parallelschaltung aller vier Adern gegen Erde entsprechen. Der induzierte Strom verteilt sich zu nahezu gleichen Teilen auf die vier Einzeladern mit den durch die Unsymmetrien der Adern bedingten
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Aus Formel (2) geht das bekannte nahezu lineare Anwachsen der an den Enden induzierten Spannung mit der Länge der beeinflussten Strecke hervor ; ,.
M. ia ist die je km induzierte Längsspannung.
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noch so grosser Länge l stets unterhalb eines Grenzwertes 17 bleibt. Dieser Grenzwert beträgt
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wie sich aus Gleichung (1) unmittelbar ergibt, da mit wachsendem Argument die tg dem Werte l zustrebt. Die grösstmögliche auftretende Spannung ist also gleich der grösstmöglichen induzierten Längsspannung pro kin dividiert durch das Fortpflanzungsmass y. Diese Eigenschaft wird gemäss der Erfindung dazu ausgenutzt, das r der Leitung so beträchtlich zu vergrössern, dass die grösstmögliche Spannung unterhalb der zulässigen Grenze bleibt.
Die Vergrösserung des Fortpflanzungsmasses (der Viererleitung (alle vier Adern in Parallelschaltung gegen Erde) ohne Vergrösserung des Fortpflanzungsmasses der drei Sprechkreise
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veranschaulicht. Die vier Wicklungen sind so geschaltet, dass sie weder für die Stamm-noch die Phantomkreisströme eine Induktivität besitzen, sondern nur für Ströme, die in allen vier Adern in gleicher Richtung fliessen. In Anfänge 1, 2, 3 und 4 und die Enden 1', 2', 3'und 4'der Wicklungen sind mit den Punkten 1, 2, 3 und 4 bzw. 1', 2', 3', 4'der aufgeschnittenen Adern verbunden.
Da diese Spulen in der unwirksamen Schaltung für die Sprechströme eine gewisse Restinduktivität darstellen, werden sie vorzugsweise in regelmässigen Abständen, u. zw. zweckmässig an den Spulenpunkten eingebaut ; ihre Restinduktivität kann bei der Konstruktion der Pupinspulen berücksichtigt werden.
Die Wirkungsweise der Spulen soll an einem Zahlenbeispiel kurz erläutert werden. Die charakteristischen Konstanten der Viererleitung seinen R=#/km; C=0#1.10-6 F/km L und G vernachlässigbar klein und to = 300. Dann ist
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Die maximal auftretende Spannung gegen Erde beträgt also das zirka Sechzigfache der maximalen kilometrisch induzierten Längsspannung.
Nach Einschalten der Spulen mit einer wirksamen Induktivität von 5 Henry und 5 in jeder Wicklung in Abständen von je 2 km ist
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Die maximal auftretende Spannung beträgt jetzt nur das Sechs-bis Siebenfache der maximalen kilometrisch induzierten Längsspannung (ohne Spulen), d. h. sie ist auf ein Neuntel herabgesetzt.
Das eben beschriebene Verfahren besitzt noch den weiteren Vorteil, dass die Geräuschströme praktisch vollständig unterdruckt werden, weil die Oberschwingungen vollständig ab- gedrosselt werden. Bei den angegebenen Zahlenwerten für Kapazität und Spuleninduktivität ist die Grenzfrequenz für die Viererleitung (alle vier Adern parallal gegen Erde)
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d. h. alle Frequenzen oberhalb # = 2000 werden auf der Viererleitung abgedrosselt und könuen nicht an die Apparate gelangen.
Die angegebenen Zahlen gelten naturgemäss nur als Erläuterungsbeispiel. Zwecks weiterer Herabsetzung der Grenzfrequenz in der Viererleitung können die Spulen in doppeltem oder dreifachem Abstande wie die Pupinspulen eingebaut sein.
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Wicklungen für einen Vierer. Diese Ausführung ist nur erforderlich bei Leitungen mit Phantomausnutzung. Bei Leitungen ohne Phantomausnutzung, also z. B. bei gewohnlichen Sternvierem.
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Spulenzahl ist hierbei doppelt so gross, der Abgleich dafür aber erleichtert.
Die angegebenen Mittel können naturgemäss auch zwecks weiterer Verbesserung noch gemeinsam mit andern an sich bekannten Massnahmen kombiniert werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Beseitigung oder Herabsetzung der Störungen von Starkstromleitungen auf benachbarte Fernmeldeleitungen mit als Hin-und Rückleitung dienenden Doppel-oder Vierer- leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass in die einzelnen Adern der Doppel-oder Viererleitungen gleiche Wicklungen, die mindestens paarweise auf gemeinsamen Kern sitzen, in solchem Sinne eingeschaltet sind, dass sie für gleichgerichtete Ströme magnetisieren wirken, dagegen für die Fernmeldehin-und-ruckströme sich in ihrer magnetischen Wirkung möglichst aufheben, wobei die kilometrische Induktivität der Spulen so gross gewählt wird,
dass der absolute Betrag des Fortpflanzungsmasses der Adern in Parallelschaltung vervielfacht oder mindestens verdoppelt wird.