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Verfahren zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten Leitungen.
Die pupinisierten Fernleitungen weisen im allgemeinen zwei Arten von Induktionsstörungen auf. Die erste Art wird durch die Beeinflussung der Sprechkreise des Kabels von benachbarten Starkstromleitungen und-anlagen her gebildet, eine zweite Art von störenden Induktionserseheinungen, die man als Nebenspreehen bezeichnet, wird durch die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Sprechkreise aufeinander verursacht.
Die Bedingungen, welche erfüllt sein müssen, damit die Störungen nicht auftreten, sind für beide Arten verschieden,
Es ist bekannt, dass es beispielsweise für das Verschwinden des Nebensprechens in einem sogenannten Adervierer (Fig. : t) erforderlich ist, dass die Teilkapazitäten zwischen den einzelnen Adern einander gleich sind :
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Es ist ferner bekannt, dass zur Verminderung der Starkstrominduktion die magnetische und elektrostatische Kopplung zwischen Starkstrom- und Schwachstromleitung möglichst klein gemacht werden muss. Man findet beispielsweise'nähere Angaben über die hiebei auftretenden Beziehungen bei F. Breisig"Theoretische Telegraphie", MIO, µ 187/189.
Damit die Kopplungen verschwinden, müssen gewisse Differenzen von Teilkapäzitäten zwischen Starkstrom-und Schwachstromleitung zu Null gemacht werden.
Die in der Erde liegenden Kabel weisen hinsichtlich der Starkstrominduktion ein besonderes Verhalten auf. Die vollständige Umhüllung der Adern mit dem Kabelmantel (Bleimantel) bringt es mit sich, dass die elektrostatische Induktion zwischen einer Starkstromleitung und den Kabelstromkreisen vollkommen unterbunden ist. In die Erscheinung kann nur die magnetische Induktion treten. Diese äussert sich darin, dass die Kabeladern eine elektromotorische Kraft Ve gegen Erde aufweisen. Durch hinreichendes Verdrillen und Verseilen der einzelnen Doppelleitungen hat man es indessen erreicht, dass diese Spannung Ve für alle Adern hinreichend die gleiche ist. Infolge davon besteht zwischen den
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Die Kondensatoren Oll und 0" stellen die Erdkapazitäten der beiden Adern dar.
In den durch diese hergestellten Stromkreisen wirken die induzierten EMK V,.. Diese bewirken in den Spulen und Kondensatoren Ströme 1,,'und J" von der Grösse
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Erde, die als Spannungsfälle an den Kondensatoren Ca und Ob zu berechnen sind.
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Die Spannungsdifferenz in der Doppelleitung ab selbst erhält man durch Bildung der Differenz
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trotzdem Ve für beide Adern gleich ist, einen endlichen Wert besitzt, welcher um so grösser ist, je mehr C"von Cf, abweicht. Nur in dem Falle, dass
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verschwindet die Störung.-
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werden, befriedigen. Die vorliegende Erfindung bezweckt eine gleichzeitige Verminderung des Nebensprechen und der Starkstrominduktion.
Sie gründet sich auf der Erkenntnis, dass es notwendig ist, sowohl Bedingung (1) als auch die Bedingung (2) innerhalb jedes zwischen zwei Spulen liegenden Kabelstückes zu erfüllen. Dabei wird die Gleichheit der Erdkapazitäten C, und C ;, durch Zerlegen dieses Kabelabschnittes in zwei oder mehrere Unterabteilungen, zweckmässig Fabrikationslängen, und Vertauschen der a-und b-Ader ein und derselben Doppelleitung erzielt.
Die Zahl der für jede Doppelleitung innerhalb des Spulenfeldes auszuführenden Vertauschungen (Kreuzungen) richtet sich nach der Grösse der Erdkapazitätsdifferenzen, welche man in bekannter Weise durch eine Brückenmethode ermitteln kann.
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Summe
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in einfacher Weise bilden kann, welche sich durch passende Auswahl der Vorzeichen zu Null oder nahezu Null machen lässt. Praktisch genügt es zumeist, wenn man nur eine einfache Unterteilung des Spulenabschnittes, etwa in der Mitte, vornimmt. Hat man die Vertauschung ausgeführt, die Starkstrominduktion also unschädlich gemacht, so erfolgt der Ausgleich des Nebensprechen- ; mit Hilfe der Zusatzkondensatoren.
Diese erfindungsgemäss vorgeschriebene Reihenfolge muss eingehalten werden, weil man sonst durch das Vertauschen der a-und b-Adern den Ausgleich des Nebensprechens wieder zerstören würde, was aus den Bedingungen (1) und (2) hergeleitet werden kann. Das beschriebene Vorgehen hat daher den Vorteil, dass die Güte des Nebensprechausgleichs nicht beeinflusst wird durch die Beseitigung der Starkstrominduktion, anderseits lässt es sich in einfacher Weise mit der Montage des Kabels verknüpfen.
Dieses kombinierte Verfahren hat ferner den erheblichen Vorteil, dass man das Kreuzen innerhalb des Spulenzwischenstückes in einem und demselben Vierer vornehmen kann, wodurch die Zählweise des Kabels ungeändert bleibt, was besonders wichtig ist beim späteren Auswechseln einer fehlerhaften Fabrikationslänge. Sinngemäss kann das gleiche Verfahren natürlich auch für die Vierersprechkreise angewendet werden, in den vorliegenden Ausführungen treten dann einfach an die Stelle der a-Ader der Stamm 1, an die Stelle der b-Ader der. Stamm 11.
Bei einem derartigen Abgleich der einzelnen Leitungsabschnitte kann nach ihrem Zusammenschalten jedoch noch wieder eine Starkstromstörung auftreten.
Theoretische Überlegungen haben nun ergeben, dass zwischen Teilkapazitäten und Erdkapazitäten ein verwickelter nicht linearer Zusammenhang besteht, auf den es zurückzuführen ist, dass die an zwei verschiedenen Längen gemessenen Werte der Kapazitätsdifferenzen sich im allgemeinen beim Zusammenschalten nicht addieren. Praktisch äussert sich das so, dass nach dem Kreuzen eine restliche Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängsmessungen berechneten abweicht. Ferner hat sich gezeigt, dass beim Abgleich des Nebensprechens durch Kondensatoren in Doppelleitungen die Erdkapazitäten beeinflusst werden und die Gleichheit der Erdkapazitäten dadurch hinfällig wird.
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Weitere Untersuchungen haben nun ergeben, dass man einen Unterschied zwischen den wirklichen Erdkapazitätsdifferenzen, in denen auch der Einfluss der Teilkapazitäten zwischen den einzelnen Adern einbegriffen ist und die in nachfolgendem mit A bezeichnet werden, und den im nachstehenden mit 0 bezeichneten Teilerdkapazitätsdifferenzen-unter denen bloss die Kapazität der Adern gegen Erde zu verstehen ist-machen muss, und dass es genügt, durch das Kreuzen die Werte 0 möglichst klein zu machen, während beim Abgleich des Nebensprechens ohneweiters die verbleibenden Erdkapazitätsdifferenzen verschwinden.
Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Figuren auf der Zeichnung erläutert.
In Fig. 3 bedeutet # die eine und % die andere Stammleitung eines Vierers. x, y und w stellen die Teilkapazitäten zwischen den Adern und Erde dar. Bestimmt man die Differenz der Erdkapazitäten der beiden Adern beispielsweise von Stamm # in der Schaltung der Fig. 4, so erhält man diejenige Grösse, der die Stärke der Induktion durch benachbarte Starkstromleitungen in der Doppelleitung # proportional ist ; sie werde mit @1 bezeichnet. Diese Grösse kann aus den Teilkapazitäten in folgender Weise
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Fig. 5 zeigt. Hiefür ist nach bekannter Weise (vgl. J. Herzog und C. P. Feldmann,"Die Berechnung elektrischer Leitungsnetze")
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Nun ersetze man die Sterne 1230 und 1240 durch die Dreiecke nach Fig. 6.
Dort sind die parallel zu yl fallenden Dreieckseiten sogleich ausser acht gelassen, da sie nicht interessieren ; ferner sind die parallel liegenden zusammengefasst in U4 und us. Hiefür ergibt sich
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Diese Beziehung zeigt den verwickelten Zusammenhang zwischen den Teilkapazitäten und der Differenz der Erdkapazitäten. Sie tehrt zunächst, dass dieser Zusammenhang kein linearer ist. Hieraus
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schalten nicht einfach addieren. Praktisch äussert sich das so, dass etwa nach dem Anskreuzen eine restliehe Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängenmessungen berechneten abweicht.
Unter Berücksichtigung praktisch vorliegender Grössenverhältnisse erhält man aus Gleichung (41) näherungsweise
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ist ein in verhältnismässig engen Grenzen schwankender Zahlenwert, der immer kleiner als 1 und angenähert durch
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beseitigt. Dann wird nach Gleichung (5')
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Da die Differenz der w-Werte den Hauptanteil an 61 hat, wird hienach durch den Nebenspreehausgleich
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Ausführung der Kreuzungen wiederholt man zweckmässig zur Kontrolle die Messungen nach Fig. 6 am ganzen Spulenfeld.
Mit dem Ausgleich des Nebensprechens erfolgt dann ohneweiters die Beseitigung der Erdkapazitätsdifferenzen.
Ein ähnliche Betrachtung wie die oben angestellte zeigt ; dass auch der Abgleich der Erdkapazitätsdifferenzen in dieser Weise vorgenommen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten Leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Starkstrom verursachten Störungen dadurch behoben werden, dass die Unsymmetrien zwischen den Erdkapazitäten der Adern einer Doppelleitung durch Zerlegung der Kabelabschnitte (Spulenfelder) in zwei oder mehrere Unterabteilungen und Vertauschen der Adern ausgeglichen werden.