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Anordnung zur Messung von Unsymmetrien in Sehemipitwerten.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung von Unsymmetrien der Scheinleitwerte zwischen den Leiterpaaren eines Kabels.
Das Übersprechen zwischen den Leiterpaaren eines Kabels beruht auf Unsymmetrien zwischen den Scheinleitwerten und kann durch Vorsichtsmassregeln bei der Konstruktion und der Herstellung der Kabel weitestgehend vermieden werden. Wie gross diese Vorsichtsmassregeln jedoch auch sind, so wird eine geringes Übersprechen doch noch vorhanden sein und muss durch irgendwelche Ausgleichmittel entfernt werden.
Gegenstand der Erfindung ist es, ein geeignetes Netzwerk anzuordnen, welches parallel zu den Kabeladerpaaren gelegt wird, um die Unsymmetrien zu neutralisieren. Dieses Netzwerk kann so mit dem Kabel verbunden werden, dass entweder die Übersprechkopplung an dem fernen Ende oder an irgendeinem Zwischenpunkt neutralisiert wird.
Erfindungsgemäss wird ein Wheatston'sehes Brückennetzwerk vorgesehen, welches mit den beiden Kabeladerpaaren des Kabels verbunden wird, um die Unsymmetrien in den Scheinleitwerten zwischen diesen Aderpaaren zu messen. In jedem Arm des Netzwerkes ist ein Widerstand enthalten, zu welchem eine Kapazität im Nebenschluss liegt. Ferner sind Mittel vorgesehen, um den Widerstand oder die Kapazität oder beide in jeweils benachbarten Brückenarmen gleichzeitig um gleichgrosse aber entgegengesetzte Werte zu verändern.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Abbildungen beschrieben :
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von zwei Leiterpaaren a, b und e, d in einem Kabel.
Zwischen den verschiedenen Drähten untereinander bestehen Scheinleitwerte Kl'K2'K3'K4, Ks und K, und zwischen den einzelnen Drähten und Erde bestehen die Scheinleitwerte Ka, Kb, Kc und Kd. In der Abbildung sind alle diese Scheinleitwerte durch Kapazitäten dargestellt, im allgemeinen sind sie jedoch komplexe Grössen.
Im folgenden werden die Unsymmetrien in den Scheinleitwerten zwischen den Aderpaaren a, b und e, d als eine Grösse
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definiert, worin Yl, Y2, Y3 und Y4 die totalen effektiven Scheinleitwerte in den Armen des in Fig. 1 gezeigten Netzwerkes sind.
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Ähnlich lauten die Ausdrücke für Y. !, Y3 und Y4. Jeder dieser Scheinleitwerte hat die Form G + jS, worin G den Wirkleitwert und S den Blindleitwert darstellen.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Wheatston'sehen Brückennetzwerkes ist in schematischer Form in Fig. 2 gezeigt. An der Verbindungsstelle der Arme AD und DB und ebenso an der Verbindungsstelle der Arme JC und CB sind Wirkleitwerteinheiten [ (Potentiometer) und] Differentialkondensatoren derart angeordnet, dass gleiche Beträge von Wirkleitwert und Kapazität jeweils von dem einen auf den andern Arm übertragen werden. Vorzugsweise sind zwei Differential-
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kondensatoren als eine Einheit zusammengefasst (Fig. 4), so dass gleiche Beträge von Kapazität von der einen Seite zu der andern gleichzeitig in der oberen und unteren Hälfte der Brücke übertragen werden.
Der in Fig. 4 gezeigte doppelte Differentialluftkondensator enthält eine zentrale Spindel T, auf welcher zwei Plattensätze P und R einer über dem ändern isoliert befestigt sind. Jeder dieser beiden plattensätze ist in der in Fig. 5 gezeigten Weise zwischen zwei aus Isoliermaterial bestehenden
Scheiben W, die auf der zentralen Spindel P festgeschraubt sind, angeordnet. Diese beiden drehbaren
Plattensätze P und R wirken mit jeweils zwei feststehenden Plattensätzen E, H und L, M zusammen.
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mit der Klemme C der Brücke in Verbindung und ebenso der untere Plattensatz R mit der Klemme D.
In ähnlicher Weise sind die drehbaren Kontaktglieder der Potentiometer auf einer gemeinsamen Spindel befestigt.
Im Gebrauch wird der in Fig. 2 gezeigte Messbrückenkries an die in Fig. 1 schematisch dargestellten beiden Kabeladerpaare angeschaltet. Dabei werden die Adern a, b, c, d des Kabels jeweils mit den Klemmen A, B, C, D der Brücke verbunden. Wird der Brückenkreis z. B. verwendet, um die Unsymmetrien in Scheinleitwerten am fernen Ende des Kabels zu messen, so werden die oben erwähnten Verbindungen an dem fernen Ende der Kabeladerpaare hergestellt und ein Oszillator wird an eines der Adernpaare am diesseitigen Ende des Kabels angeschlossen.
Das ferne Ende dieses Adernpaares und das diesseitige Ende des ändern Adernpaares müssen genau abgeschlossen werden. Die Messbrücke wird dann so eingestellt, dass Symmetrie erzielt wird. Wenn Zo der Seheinleitwert eines jeden Armes
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und Zo + z für die Arme AC und DB. Die abgelesene Unsymmetrie in den Scheinleitwerten beträgt dann 4z.
Die tatsächliche Unsymmetrie in den Stheinleitwerten 6 Y ist theoretisch nur dann 4s, wenn gewisse Bedingungen erfüllt sind. Eine dieser Bedingungen ist, dass die Scheinleitwerte in entgegengesetzten Armen des Netzwerkes, welches durch die beiden Kabeladerpaare gebildet wird, gleith sind.
Wenn jedoch die Summe der Wirkleitwerte und die Summe der Blindleitwerte in allen vier Briieken- armen gross ist, verglichen mit den Differenzen zwischen den Wirkleitwerten und den Blindleitwerten in benachbarten Armen, so wird der Fehler vernachlässigbar klein, obgleich die Bedingungen, bei denen der Fehler Null wird, nicht erfüllt sind.
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Brücke mit den Eingangswicklungen der Transformatoren T1 und T2 dienen.
Diese Transformatoren werden verwendet, wenn die Unsymmetrien in den Scheinleitwerten am fernen Ende des Kabels gemessen werden sollen, um einen Detektorverstärker entweder an die Klemmen JLB oder die Klemmen CD der Brücke anzuschliessen, je nachdem, welche Klemmen an das Kabeladerpaar angeschlossen sind, welches als der gestörte Stromkreis angesehen wird. Der andere Transformator ist dann durch das Entfernen zweier Stege, die die Briickenklemmen mit den Hemmen Ir, BT, CT und DT verbinden, abgeschaltet.
Die Transformatoren T und T2 sind doppelt abgeschirmt und die innere Abschirmung jedes Transformators ist in zwei gleiche Hälften geteilt, welche an den Enden der inneren Wicklung an-
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ferner drehbar angeordnete Platten hat, die mit der Klemme C in Verbindung stehen. Dieser Kon- densator C2 wird so eingestellt, dass er den Nullfehler der Messeinrichtung kompensiert und wird in der gefundenen Lage festgehalten.
Die Kondensatoren Cg und C4 werden parallel zu den Potentiometern geschaltet, um den Fehler, der durch den Phasenwinkel der Potentiometerwiderstände hervorgebracht wird, zu korrigieren. Wird das Potentiometer aus seiner Nullstellung (Mittelstellung) heraus verdreht, so wird die Kapazitätssymmetrie um einen Betrag verändert, welcher wächst, so wie die abgelesene Unsymmetrie des Wirkleitwertes zunimmt. Die Wirkung hievon ist, dass die Werte der Kapazitätsunsymmetrien zu niedrig sind, wenn die beiden Komponenten das gleiche Vorzeichen haben, und zu hoch, wenn sie entgegengesetzte Vorzeichen haben.
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Es kann gezeigt werden, dass dieser Fehler beseitigt wird, wenn die totale Kapazität K, die parallel zu dem Potentiometerwiderstand liegt, folgenden Wert hat :
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In dieser Gleichung ist R der Widerstand des Potentiometers, ss der Widerstand eines Brückenarmes in Reihe mit dem Potentiometer, 1 (0 die effektive Kapazität im Nebenschluss zu diesem Widerstand und X ein solcher Faktor, dass der Widerstand auf der einen Seite des Potentiometers R (1- À) und auf der andern Seite X) ist.
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und C4 erforderlich ist, sicher vernachlässigt werden.
Theoretisch kann eine Kompensation nur bei einer bestimmten Frequenz erzielt werden, aber in dem praktischen Bereich, in welchem die Unsymmetrien vorkommen, ist der Einfluss der Frequenz vernachlässigbar klein.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Messen der Unsymmetrien von Scheinleitwerten, die ein Wheatston'sehes Brüekennetzwert enthält, in welchem jeder Arm des Netzwerkes aus einem Widerstand mit einer Kapazität im Nebenschluss besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren und Widerstände so angeordnet sind, dass die Kapazitäten in den vier Armen der Brücke gleichzeitig um den gleichen Betrag geändert werden können, wobei die Kapazität jeweils in zwei gegenüberliegenden Armen vergrössert und gleichzeitig in den zwei andern gegenüberliegenden Armen um denselben Wert verkleinert wird und dass der Widerstand in jedem der vier Arme ebenfalls um einen im wesentlichen gleichen Ohmwert geändert werden kann,
wobei der Widerstand jeweils in zwei gegenüberliegenden Armen vergrössert und gleichzeitig in den zwei andern gegenüberliegenden Armen um denselben Betrag verringert wird.