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Schaltungsanordnung äusserer Spreehstromkreise von Telephonanlagen mit mikrophonischen Sprechstromverstärkern.'
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die äusseren Sprechstromkreise von Telephonanlagen mit mikrophonischen Sprechstromverstärkern. Das für einen solchen Betrieh sehr wichtige Problem der Vermeidung der Rückwirkung des verstärkten Stromes auf den zu verstärkenden Strom wird der Erfindung gemäss bei Anwendung von zwei Leitungen durch Trennung der Leitungszweige von einander gelöst welche nur durch die Stromverstärker miteinander in solcher Verbindung stehen, dass der verstärkte Strom stets von zwei Seiten auf die zu den Linienelektromagneten führenden Spulen einwirkt und dass diese Einwirkungen einander genau gleich, jedoch von entgegengesetzter Richtung sind.
Um völlige Gleichheit der Wirkungen in bezug auf Grösse und Phase zu erzielen, wird dabei vorteilhaft eine künstliche Leitung von denselben elektrischen Grössen wie die Linie verwendet, welche in bezug auf den Stromverstärker symmetrisch zur Linie angeordnet wird.
Dieses Prinzip kann auch bei drei Leitungen verwendet werden. Statt dessen kann durch
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Leiter verbunden werden, die Rückwirkung aufgehoben werden. Auch eine Kombination beider Systeme ist bei Anordnung mehrerer Ühertragungsstellen möglich.
In den Zeichnungen sind mehrere beispielsweise Ausführungen derartiger Schaltung. s- anordnungen dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Srhaltungsal10rdnung für zwei Leitungen und Fig. 2 eine ähnliche Schaltung in anderer Ausführung. Fig. 3 zeigt die Schaltungsanordnung für drei Leitungen. Die Fig. 4 und 5 veranschaulichen die Einschaltung der Stromverstärker in die Verbindungsleitungen eines Dreileitersystems. Fig. 6 zeigt die Schaltung einer Sprechstelle für ein solches System, die Fig. 7 bis 9 und 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Dreileiterschaltungsanordnungen für Vermittlungsämter.
Die Fig. 11, 12 und 13 sind ab-
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Bekanntlich macht namentlich der Wechselverkehr bei mikrophonischen Sprechstromverstärkern Schwierigkeiten, indem es einerseits nicht möglich ist, nach beiden Seiten ohne gegenseitige Störung zu sprechen und indem durch die Rückwirkung des verstärkten Stromes auf den zu verstärkenden Strom infolge der durch den Wechselverkehr nötigen Verbindung dieser Stromkreise sowie durch die bei der Übertragung auftretenden Phasenverschiebungen Eigentöne und sonstige Störungen auftreten, welche das regelrecht Sprechen unmöglich machen.
Die erwähnten Übelstände werden nun durch geeignete Anordnung und Schaltung beseitigt.
Im wesentlichen sind zwei Typen derartiger Schaltungen zu unterscheiden : solche mit zwei Leitungen und solche mit drei Leitungen. Der erstere Typus ist in den beiden Fig. i : und 2 dargestellt. Fig. i zeigt ein Stromkreisschema mit zwei Spreehstellen Iz und 2z, von denen die erstere mit einem Übertragungs- und Verstärkungsapparat 3z; letztere mit einem ebensolchen Apparat verbunden ist. Als Übertragungsapparat kann beispielsweise der in Fig. 3 schematisch dargestellte mikrophonische Sprechstromverstärker verwendet werden.
Dieser besteht aus einem Differentialmikrophon mit festem Mittelstück 52 und beweglichen seitlichen Mikrophonplatten, Konussen o. dgl.-59, die von den die Linienspulen 40 tragenden Linienmagneten 84 aus mittels der Ankerscheiben Z ? in Schwingungen versetzt werden können. Die Verstärkung der von der
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in einem beide Teile des Differentialmikrophons umfassenden Lokalstromkreis, welcher aus einem an das feste Mittelstück- 52 angeschlossenen und die Batterie B enthaltenden Zweig und aus zwei symmetrisch zu diesem liegenden Zweigen besteht, die die Primärspulen des Übertragers p, pt enthalten und an die beweglichen Mikrophonorgane -59 angeschlossen sind.
Jede einlangende Welle wird vermöge des verschiedenen Wicklungssinnes der Linienspulen eine Be-, wegung der beweglichen Mikrophonorgane 59 in gleicher Richtung hervorrufen und daher in dem einen Zweig eine Verstärkung, in dem symmetrisch hierzu liegenden eine Schwächung des Lokalstromes hervorrufen. Vermöge der symmetrischen Schaltung werden daher die Primärspulen von der verstärkten Welle in gleichem Sinne durchflossen.
Die Primärspulen sind gemäss der Anordnung nach Fig. I mit einer einfachen Sekundär- spule induktiv verbunden. Die Sekundärspule jedes Übertragungsapparates bzw. ist ihrerseits mit einer Induktionsspule verbunden, die drei Wicklungen a, b, c bzw. a', b', c'aufweist. Die Wicklung a ist mit den Magnetspulen 11 und A'des Verstärkers 3z (die den Linienspulen 40 gemäss Fig. 3 entsprechen), die Wicklung b einerseits mit der dritten Wicklung c, andrerseits mit der einen Ader der Linienleitung G'verbunden.
Die Verbindungsleitung zwischen den
Spulen bund c ist mit Sekundärspulen D'des weiten Ühertragungsapparates 4z. die andere
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der Differenzen in den elektrischen Eigenschaften der beiden Linienäste : Wie ferner ersichtlich, durchfliesst ein nach bund c parallel fliessender Strom die beiden Wicklungen in entgegengesetzten Richtungen. Die Verbindungen beim anderen Übertragungsapparat sind analog.
Spricht der Teilnehmer lz, so fliesst eine Stromwelle von der Leitung G'über den Draht' und durchfliesst hierauf die Wicklungen b und c in Serie, hat also die gleiche Richtung in beiden Wicklungen. Ein Teil geht auch durch die Sekundärwicklung D'des Apparates zur anderen Ader. Da die beiden Wicklungen auf die Spule a in gleichem Sinne wirken, wird in derselben ein Strom induziert, der durch die Spulen H und A'des Verstärkers 3z parallel fliesst. Dieser setzt nunmehr den mikrophonischen Apparat in Tätigkeit, der in der oben beschriebenen Weise die Impulse in dem Lokalstromkreis verstärkt wiederholt. Somit tritt eine verstärkte Stromschwankung in der Primärwicklung und dadurch auch in der Sekundärwicklung D'des Apparates 3z auf.
Durch die Verbindung der Apparate würde dieser verstärkte Strom auch auf aie rufende Linie zurückwirken. Dies wird durch die oben erwähnte Schaltung der Spulen b' und c'verhindert, welche, da sie von dem verstärkten Strom parallel und in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden, sich gegenseitig aufhebende Wirkungen auf die Spule a'ausüben.
Diese kann daher keine Wirkung auf den Übertragungsapaprat 4z ausüben. Eine Phasenverschiebung zwischen den beiden Stromkreisen der Wicklungen b', c', welche die Neutralisierung beeinträchtigen könnte, wird dabei durch die erwähnte Abgleichung von Selbstinduktion und Kapazität verhindert.
Das Schema der Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltung, bei der jedoch die zum künstlichen Ausgleich dienende Leitung von der Hauptleitung getrennt angeordnet ist. Beide Telephonstationen A und B, von denen jede ein Mikrophon Tr, ein Läutwerk Bl, einen Empfänger E, einen Kondensator Cy und eine Ortsbatterie By aufweist, sind wieder über Übertragungsapparate Ax, Bx miteinander verbunden, die in einer zwischen ihnen liegenden Zentrale liegen.
Die Linie geht über die Spulen ax und sx2, von denen jede eine der Wicklungen einer mit dreifacher Wicklung versehenen Induktionsspule bildet. Von diesen Wicklungen ist die Wicklung cx mit der Linienspule des Übertragungs-und-Verstärkungsapparates. B, die mit der Wicklung sxl in Serie liegende Wicklung bx mit der künstlichen Leitung R, Cy verbunden. Die Wicklung px
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aXl, fix1, CXI sind in identischer Weise miteinander bzw. mit der Linie, der künstlichen Leitung und den Übertragungsapparaten verbunden.
Beim Durchgang einer Welle du@ch die Spule ax wird in den Spulen bx und cx ein Strom in der Pfeilrichtung induziert. Die Welle geht ferner durch die Wicklung SX2 und induziert einen Strom in der Richtung des Pfeiles in der Spule i. Die in den Spulen i und fix induzierten
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Grössen in der Hauptleitung und der künstlichen Leitung ungefähr einander gleich sind. Dadurch wird die Wirkung der Impedanz der Wicklung sx2 auf ankommende Wellen aufgehoben. Die in der Wicklung cx induzierte Welle geht zum Übertragungsapparat B, betätigt denselben und verursacht eine verstärkte Schwankung im Relaisstromkreis und somit in der Wicklung pxl. In den beiden anderen Wicklungen wird dadurch ebenfalls je ein Strom von der Pfeilrichtung induziert.
Der Strom der Wicklung sps geht durch die Wicklung bxl und die künstliche
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Gleichheit der Wicklungen vorausgesetzt, werden daher gleiche und entgegengesetzte Wellen derselben Form, Phase und Stärke diese Wicklungen durchfliessen. Sind daher die elektrischen Eigenschaften der künstlichen Leitung dieselben, wie die der wirklichen in bezug auf Ohmschen Widerstand, Selbstinduktion und Kapazität, so ist auch die elektrische Energie in den Wick-
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Phasengleichheit. Demnach heben sich die beiden Wellen auf und es wird daher kein Strom in der Wicklung cxl induziert, der in den Übertragungsapparat Ax fliessen und dadurch die ankommenden Wellen stören könnte. Gleichzeitig ist die Wirkung der Impedanz dieser Induktionsspule für die Sendeströme aufgehoben. Auf gleiche Weise erfolgt auch der Sprechverkehr in der entgegengesetzten Richtung.
Diese Anordnung lässt sich in mannigfacher Weise abändern, ohne dass dadurch das Prinzip
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Am besten werden diese Widerstände durch eine mit Klemmen versehene, aus unglasiertem Hartporzellan (Biskuit) bestehende Tafel gebildet, auf der zur Verbindung der Klemmen ein Graphitstück aufgetragen wird In dieser Ausführungsform wird ferner in die künstliche Leitung statt der Impedanz ein telephonischer Apparat 11 bzw. 12, bestehend aus Mikrophon 19, Induktionsspulen 22, 21, Bauteile 20 und Hörer 23 für den Beamten eingeschaltet, der genau dem der Sprechstelle gleicht und den gleichen Impedanzwert hat.
Wie ersichtlich, ist die Schaltung fast genau der früher beschriebenen entsprechend. Eine Abänderung besteht nur darin, dass die äusseren Wicklungen der Spulen 7 bzw. nicht nur induktiv, sondern auch unmittelbar leitend miteinander verbunden sind, wobei die Sekundärspulen der Verstärkungsapparate an diese leitenden Verbindungen anschliessen. Ebenso sind auch die mittleren Spulen 24a bzw. 8c miteinander und mit den Linienspulen 25 bzw. der Übertragungsapparate verbunden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist genau die gleiche wie die der Anordnung gemäss Fig. 2.
In Fig. 12 ist eine weitere Ausführungsform einer derartigen Schaltung dargestellt, bei welcher jedoch nur eine induktive Verbindung der Linie 1, 2 mit der künstlichen Leitung 26, 27 vorgesehen ist. Jede Hauptleitung und jede künstliche Leitung ist mit einer unabhängigen Sekundärwicklung 28, 29, 30, 31 der Induktionsspulen der Ubertragungsapparate 32,33 verbunden. Beide Übertragungsapparate weisen überdies nur eine gemeinsame Batterie : 34 auf.
Auch bei dieser Anordnung ist die Wirkungsweise eine der früher an Hand der Fig. 2 beschriebenen analoge. Die in der Linie 1 ankommenden Wellen, welche auf den Übertragungsapparat einwirken, bewirken in den beiden Sekundärspulen 29, 31 verstärkte Wellen gleicher Form und
Phase, die jedoch die beiden äusseren Spulen der Leitung 2 und der künstlichen Leitung 27 in entgegengesetztem Sinne durchfliessen. Infolge der Gleichheit der elektrischen Grössen der
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apparat führende mittlere Leitung und Aufhebung der Impedanz dieser Spule für die ausgesandte Wellen ein.
Ausser den Streuwiderständen können auch Belastungsspulen 37 (Fig. 13) in der Leitung eingeschaltet sein, wodurch die Anzahl der einzuschaltenden Streuwiderstände vermindert wird.
Das Prinzip der mit drei Leitungen arbeitenden Schaltungen, bei denen die Wirkung- weise ebenfalls eine ähnliche ist, wird in Fig. 3,4 und 5 dargestellt. Jede der bekundäiwicklungen S', S'des Verstärkers ist einerseits mit je einem Leiter 85, 86 und andrerseits mit den Spulen 53, 54 verbunden, die ebenfalls untereinander verbunden sind und deren Verbindungleitung überdies an einen dritten Leiter 87 angeschlossen ist. Die Wicklungen Sl und 52, 53 und S4 sind einander gleich.
Die Anordnung der untereinander verbundenen Doppelwicklungen hat den Vorteil, dass Differenzen zwischen den induzierten Wellen nicht entstehen können. Infolge des Verschwindens der Spannungsdifferenz zwischen den Leitern 35, 36 wird die Übertragung bedeutend verbessert und es wird verhindert, dass eine schädliche Rückwirkung auf den Stromverstärker und die richtige Übertragung entsteht.
Die Anwendung dieser Schaltung zeigt Fig. 4. Die Teilnehmerstellen 5s'und 55 sind durch
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Die Rückleitung erfolgt durch die Erde. Gegenüber dem Mikrophonspeisestrom, welcher einer nicht eingezeichneten lokalen Batterie entnommen wird, ist die Linie durch Kondensatoren 88 verriegelt, so dass kein Gleichstrom über die Spulen des Verstärkungsapparates fliessen kann.
Wie ersichtlich, wirkt hier ein und derselbe Stromverstärker nach beiden Richtungen.
Doch findet keine Rückwirkung des verstärkten Stromes auf den zu verstälkenden trotz der einfachen Schaltung deshalb statt, weil keine Potentialdifferenz zwischen den beiden Linienadern für den verstärkten Strom besteht.
Immerhin ergeben sich einige Nachteile, die durch Trennung der Linien und Anordnung zweier Stromverstärker, wie dies Fig. 5 zeigt, vermieden werden. In diesem Fall sind auch die
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Erdleitungen durch Kondensatoren 86 gesperrt, um Störungen durch andere Erdstrome zu vermeiden.
Da der Speisestrom für das'Mikrophon im allgemeinen ungünstig auf die übertragenen Impulse wirkt und auch auf die Erdverbindung Rücksicht genommen werden muss, ist es vorteilhaft, die Schaltung der Sprechstellen etwas abzuändern.
Eine derartige Schaltung zeigt Fig. 6. Hier ist ausser dem für den Ortsverkehr bestimmten
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Linie in Verbindung stehenden Stromkreis.
Die Fig. 7 und 8 zeigen ein ganz ähnliches Schema wie die Fig. 4 und 5, nur mit Rückleitung statt der Erdleitung, und zwar ist in Fig. 7 eine einfache Leitung 110, in Fig. 8 eine andere Telephonleitung 113 als Rückleitung in Verwendung.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausführungsform der Schaltung mit Rückleitungsdraht dar- gestellt. Das besondere Merkmal dieser Schaltung besteht darin, dass die Erregerspulen des Relais mit den Sekundärwicklungen der Induktionsspulen in Reihe liegen.
Die Sprechstellen sind in der genannten Figur mit 163 und 164 bezeichnet. Die Linienleitungen 165 und 166 führen zunächst zu den Sekundärwicklungen 167, 168 der Induktionsspulen und sind über die in zwei getrennten Zweigen liegenden Erregerspulen 169, 170 miteinander verbunden. Die beiden getrennten Zweige werden wieder durch eine Leitung 171 verbunden, die an die Rückleitung angeschlossen wird. Spricht der Teilnehmer 164, so gelangen die Sprechströme in die Erregerspulen des zugehörigen Übertragungsapparates und veranlassen im Lokalstromkreis 174 desselben verstärkte Stromschwankungen.
Diese Stromschwankungen induzieren in den Sekundärspulen 167 und 168 verstärkte Stromschwankungen, die auch die Erregerspulen 169 und 170 durchfliessen. Da diese beiden Spulen aber von gleichen und entgegengesetzten Stromschwankungen durchflossen werden, so wirken sie nicht auf den zugehörigen Widerstandsapparat zurück. Stromwellen von gleicher Phase und Spannung fliessen parallel durch die beiden Leitungen 165, 166 und durch die Leitung 172 zurück.
Fig. 9 zeigt schliesslich eine Anordnung mit mehreren Übertragungsstationen, wobei Zentralbatterien, d. h. in den einzelnen Vermittlungsanstalten gelegene Batterien zur Verwendung gelangen.
Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der die Verbindung zwischen zwei Teilnehmersprechstellen 136 und 137 hergestellt wurde. Das Zentralvermittlungsamt zwischen den
Sprechstellen ist durch die Batterie 135 und durch die gebräuchlichen Wiederholerspulen dargestellt. Es wurde angenommen, dass die Verbindung über mehrere Vermittlungsämter hergestellt wurde, und zwar sind zwischen den den Sprechstellen zugeordneten Hauptvermittlungsämtern noch zwei weitere Vermittlungsämter liegend gedacht.
In jedem der zwischenliegenden Vermittlungsämter sind je zwei Verstärkerapparate
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bewirkenden Vermittlungsamt besteht die Leitung aus drei Adern.
Wenn angenommen wird, dass der Teilnehmer M6 mit dem Teilnehmer 137 spricht und dass die Richtung der Stromwelle in einem gerade betrachteten Augenblick die Richtung der Pfeile besitzt, dann wird der Verlauf dieses Wellenstromes durch die Pfeile a der Fig. 9 dargestellt.
Der Wellenstrom geht durch die Wicklung der Wiederholerspule des ersten Vermittlungsamtes und in den anderen Wicklungen der Wiederholerspule 134 wird hierdurch ein neuer Wellenstrom induziert, der den durch die Pfeile b bezeichneten Verlauf aufweist. Ein Teil dieses induzierten
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angeordnet ist.
Jeder Verstärkungsapparat weist die üblichen Erregerspulen 230 und eine Induktionsspule 231 auf ; die Sekundärwicklungen des Apparates 141 liegen in Brücke an der Linie und weisen eine so hohe Impedanz auf, dass der Wellenstrom b nicht hindurchgehen kann, sondern seinen Weg über die Erregerspulen 230 des Verstärkungsapparates 140 findet. Durch den Wellenstrom b wird der genannte Apparat in Tätigkeit gesetzt und es entsteht eine neue verstärkte Welle in der Sekundärspule dieses Apparates, deren Verlauf durch die Pfeile c angedeutet ist ; diese Welle geht durch die beiden Adern der Linie in Serie zum zweiten Xwisrhenvermittlungs-
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amt und durch die Erregerspulen i850 des Verstärkungsapparates 138.
Durch die Sekundärwicklung der Induktionsspule J C des Verstärkers 139 kann die Welle c nicht hindurchfliessen, weil diese einen sehr hohen Impedanzwert aufweist. Dadurch wird auch gleichzeitig verhindert, dass die Welle c durch die Erregerspulen 230 des Verstärkungsapparates 141 hindurchgeht.
Durch die Welle c wird der Verstärkungsapparat 138 in Tätigkeit gesetzt, der in seiner Sekundärspule IC die neue Welle d erzeugt. Die Wicklungen der Induktionsspule des Verstärkungsapparates sind derart eingeschaltet, dass die entstandene verstärkte Welle d in der Richtung der Pfeile, d. h. nach entgegengesetzten Richtungen vom neutralen Punkt aus verläuft. Es ergibt sich, dass keine Phasen-oder Spannungsdifferenz zwischen den Klemmen der Erregerspulen 230 des Verstärkungsapparates 139 entsteht, so dass der Verstärkungsapparat untätig bleibt.
Die Welle d verläuft in den beiden Adern parallel entlang der Hauptleitung, wie dies durch die Pfeile d angedeutet ist, wobei die dritte Leitung als Rückleitung dient. Ein Teil der neuen
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dadurch in den anderen Wicklungen der Wiederholerspulen die Welle e induziert, die den Hörer in. der Sprechstelle 137 in der bekannten Art und Weise betätigt.
Die Sekundärwicklungen aller Induktionsspulen sind unterteilt und die beiden Hälften
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gehörigen Verstärkungsapparat induzierten Wellen durchflossen. Die Wicklungen der Verstärkungsapparate sind so geschaltet, dass sie Ströme in derselben Weise und in derselben Richtung, wie beim Verstärkungsapparat 138 beschrieben wurde, erzeugen können.
Die Sekundärwicklung des Verstärkungs apparates 140 ist so angeschlossen, dass ihre Doppelwicklungen in Serie durchflossen werden, zum Unterschied von den parallel liegenden Wicklungen der Induktionsspulen der anderen Verstärkungsapparate. Diese Wicklung weist auch nur einen geringen Impedanzwert auf, weil die vom Verstärker 139 kommenden Wellen hindurchgehen müssen, um den Verstärkungsapparat 141 zu betätigen, wenn in einer zur betrachteten entgegengesetzten Richtung gesprochen wird.
Im übrigen sind die Vorgänge beim Sprechen in der Gegenrichtung im Wesen die gleichen wie die beim Vorgang in der betrachteten Richtung, mit Ausnahme der durch die geänderte Schaltung zwischen der Sekundärwicklung des Apparates 140 und den Erregerspulen 230 des Verstärkungsapparates. 141 hervorgerufenen Änderung. Der Stromverlauf und die Vorgänge sind einfach die umgekehrten ohne Rücksicht auf die verschiedene Länge der Leitungen zwischen den einzelnen Sprechstellen und Vermittlungsämtern, auch ohne jeden künstlichen Ausgleich, unter der Voraussetzung, dass die Leitungen zwischen den Sprechstellen und Vermittlungsämtern annähernd dieselben elektrischen Eigenschaften aufweisen.
PATENT-ANSPRÜCHE : I. Schaltungsanordnung äusserer Sprechstromkreise von Telephonanlagen mit mikrophonischen. Sprechstromverstärkern und zweiadrigen Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass je ein Verstärkungsapparat (3z, 4z, Fig. I) für jede Seite der Linie vorgesehen ist und dass die Linienelektromagnete (A'H) einer jeden Verstärkungseinrichtung (3z, 47-) induktiv mit je einer Seite der Linie mittels einer mit drei Wicklungen (a, b, c bzw. a', b', c) ausgestatteten
Induktionsspule verbunden sind, deren dritte Wicklung (c bzw. c') mit der Sekundärwicklung (D) der Induktionsspule der jeweils dem anderen Zweig zugeordneten Verstärkungseinrichtung (z. B.
47-) derart in Verbindung steht, dass die von dieser-Sekundärwicklung ausgehenden Ströme durch die beiden nicht mit den Linienelektromagneten (A'H) der anderen Verstärkungseinrichtung (z. B. 39 verbundenen. Spulen (z. B. b, c) in entgegengesetzter Richtung fliessen und dadurch die Einwirkung auf die Linienelektromagnete (A'H) des für die andere Seite der Linie be-
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