Verfahren zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten Kabeln. Zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten gabeln ist ein Verfahren vorge schlagen worden, gemäss dem die durch be- n ac 'h barte Starkstromleitungen verursachten Störungen dadurch beseitigt werden, dass die Erdkapazitäten durch .Zerlegen eines jeden Spulenabschnittes in zwei oder mehrere Unter abschnitte und geeignetes Vertauschen der Hin- und Rückleitungen gleich gemacht wer den, worauf das Nebensprechen mit Hilfe von Zusatzkondensatoren abgeglichen wird.
Es hat sich nun gezeigt, dass selbst bei sorgfältigem Abgleich der einzelnen Lei- tungsunterabschnitte nach ihrem Zusammen schalten oder nach dem Abgleich des Neben- sprechens wieder Starkstromstörungen auf treten.
_ Theoretische Überlegungen haben ergeben, dass man einen Unterschied machen muss zwi schen den wirklichen Erdkapazitäten, in denen auch der Einfuss der Teilkapazitäten einbe griffen ist, und den Teilerdkapazitäten. Unter der Teilerdkapazität einer Ader ist die Ka pazität zwischen der betreffenden Ader und dem Kabelmantel, die bestehen würde, wenn die andern Adern nicht vorhanden wären, zu verstehen.
Gemäss der Erfindung wird daher ein Ver fahren verwendet, bei welchem zuerst durch Zerlegung der Kabelabschnitte (Spulenfelder) in Unterabteilungen und Vertauschen der Adern die Differenzen der Teilerdkapazitäten ausgeglichen und dann die Nebensprechstörun- gen durch Zusatzkapazitäten beseitigt werden, derart, dass die Differenzen der wirklichen Erdkapazitäten und damit die durch Stark strom hervorgerufenen Störungen mit den Ne bensprechstörungen gleichzeitig verschwinden.
Die Erfindung geht von folgenden Über legungen aus: Zwischen den Teilkapazitäten und den wirklichen Erdkapazitäten besteht ein verwickelter, nicht linearer Zusammen hang, auf den es zurückzuführen ist, dass die an zwei verschiedenen Längen gemessenen Werte der Kapazitätsdifferenzen sich im all gemeinen beim Zusammenschalten nicht ad dieren. Praktisch äussert sich das so, dass nach dem Kreuzen eine restliche Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängen messungen berechneten abweicht.
Ferner hat sich gezeigt, dass beim Abgleich des Neben- sprechens durch Kondensatoren in Doppel leitungen die Erdkapazitäten beeinflusst wer den und die Gleichheit der Erdkapazitäten dadurch hinfällig wird.
Im Nachstehenden wird die Erfindung an hand der Figuren beispielsweise erläutert. In Fig. 1 bedeutet 1, 2 die eine und 3, 4 die andere Stammleitung eines Vierers. <I>A y</I> und iv stellen die Teilkapazitäten zwi schen den Adern und zwischen Adern und Erde dar. Bestimmt man die Differenz der wirklichen Erdkapazitäten beispielsweise von Stamm 1, 2 in der Schaltung der Fig. 2, so erhält man diejenige Grösse, der die Stärke der Induktion durch benachbarte Starkstrom leitungen in der Doppelleitung -l, 2 propor tional ist; sie werde mit A1 bezeichnet.
Die Fig. 2 stellt eine Messbrücke dar, bei welcher zwei Zweige aus einander gleichen Widerständen R, die beiden andern aus den beiden Kapazitäten eines Differenzkondensa- tors bestehen, dessen für beide Kapazitäten gemeinsame Belegung an Erde liegt. Die bei den Kapazitäten dieses Kondensators liegen also den wirklichen Erdkapazitäten C" und Cb der Leitungsadern parallel. Das Nullinstru ment liegt zwischen den beiden Adern 1 und 2.
Diese sind mit der Erde in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise ausser durch tci und tus noch durch die mit<I>x, y, in</I> und in bezeich neten Kapazitäten verbunden. Die wirklichen Erdkapazitäten Ca und Cb hängen von all diesen in Fig. 1 gezeichneten Kapazitäten ab. In Fig. 2 sind nur die beiden Kapazitäten und<I>tut</I> und tuz eingezeichnet.
Die Wechsel stromquelle ist mit einem Pol an dem Eck- punkt der Brücke, in dem die -beiden Wider stände R zusammenstossen, angeschlossen, mit -dem andern Pol geerdet. Die Grösse Al kann aus den Teilkapazitäten in folgender Weise berechnet werden. Man verwandle das Drei- e011: y2 tV3 1u4 in den äquivalenten Stern ?%i tcy 11s, wie es Fig. 3 zeigt.
Hierfür ist nach bekannter @Veise
EMI0002.0042
EMI0002.0043
Nun ersetze man die Sterne 1230 und 1240 durch die Dreiecke nach Fig. 4. Dort sind die parallel zu y1 fallenden Dreieckseiten so gleich ausser acht gelassen, da sie nicht inter essieren;
ferner sind die parallel liegenden zusammengefasst in 214 es,,. Hierfür ergibt sich
EMI0002.0050
Nun hat man den so entstandenen Stern tta ttt tts wiederum durch das gleichwertige Dreieck zu ersetzen, so dass sich schliesslich das Schema der Fig. 5 ergibt Illlt
EMI0002.0056
Für die Erdkapazitätdifferenz <B>Al</B> im Stamm 1,
2 folgt aus Fig. ä A1 - rVi -+- tts - i(.-' <I>-</I> 1c; Setzt man hier die in den Gleichungen (1) bis (3) gegebenen Ausdrücke für ats und u; ein, so ergibt sich
EMI0002.0067
Diese Beziehung zeigt den verwickelten Zu sammenhang zwischen den Teilkapazitäten und der Differenz der wirklichen Erdkapazi- täten. Sie lehrt zunächst, dass dieser Zusam menhang kein linearer ist.
Hieraus folgt, dass die an zwei verschiedenen Längen gemesse nen Werte 0 sich im allgemeinen beim Zu sammenschalten nicht einfach addieren. Prak tisch äussert sieh das so, dass etwa nach dem Auskreuzen eine restliche Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängenmessungen berechneten abweicht.
Bei Vernachlässigung kleiner Grössen zwei ter Ordnung kann in Gleichung (4)
EMI0002.0072
gesetzt werden. Setzt man dann den Ausdruck
EMI0003.0001
so ergibt sich Gleichung (5): Ai = 7c1 - 202 <B>+,5</B> (x1 -i- x2 <I>- x3 -</I> x4) <I>(5)</I> 4 ist ein in verhältnismässig engen Grenzen schwankender Zahlenwert, der immer kleiner als 1 ist.
In einem Versuchskabel- wurde durch Mes sung t2 zwischen 0,6 und 0,75 schwankend ermittelt.
Es sollen nun die Veränderungen betrach tet werden, die /\l durch den Kondensator- a.usgleich des Nebensprechens im Vierer 1234 erfährt.
Bei der Beseitigung des Übersprechens entsteht keine Änderung, weil dabei zwei gleiche Kondensatoren entweder parallel zu xi und x4- oder parallel zu x2 -und x3 gelegt werden, so dass der Ausdruck-Gleichung.(5) der gleiche bleibt. Aus dem gleichen Grunde wird Al . durch den Ausgleich des' Mitspre- chens 'Stamm 3, 4 Vierer nicht verändert. Anders ist es bei der Beseitigung des Mit- sprechens 1, 2 Vierer.
Die für dieses Mit sprechen massgebende Kapazitätsdifferenz ist
EMI0003.0023
(Küpfmüller im Archiv für Elektrotechnik, Band KII, Gleichung (20), Seite 170, 1923.) Diese Kopplung wird durch zwei parallel zu x3 und x4 gelegte Kondensatoren der Ka pazität u <I>= 1/2 k2</I> beseitigt.
An Stelle von xs und x4 treten also die Ausdrücke
EMI0003.0032
so. dar, nach (6)
EMI0003.0034
wird, worin wi <I>-</I> ic.= <I>=</I> öi gesetzt ist.- Auch für die neuen Kapazitäten xi, x2, x3', x4' gilt die ganz allgemein abgeleitete Gleichung.
(5), so dass die jetzt mit Di' bezeichnete Differenz der wirkliclien=Erdkapazitäten sich ergibt als Al' =al+Z# (xi+x2-x3'-x4)= J1 <B>(1</B> - i/2 'Ü') <B>(8)</B> Die Verbesserung, die demnach durch den Ausgleich des Nebensprechens eintritt, lässt sich unter- der Voraussetzung, dass q1 den Hauptanteil von /\I ausmacht, so dass annä hernd Dl = öi ist, folgendermassen abschät zen.
-Es erzibt sieh dann das Verhältnis
EMI0003.0056
Die Verbesserung beträgt also 30 bis 40 A. Man ersieht aus Gleichung (8) weiter, dass -/'\i' durch den Kapazitätsausgleich des Ne- bensprechens verschwindet, wenn<B>81</B> vorher zum Verschwinden gebracht worden ist, d. h. bei der Beseitigung des Nebensprechens wird in diesem Falle gleichzeitig die Differenz der wirklichen Erdkapazitäten zum Verschwinden gebracht.
Hat man dagegen- vor- dem- Ausgleich- des Nebensprechens die wirklichen Erdkapazitäts- differenzen -durch irgendwelche Massnahmen gleich'Nul.l gemacht, so gilt natürlich für die jetzt-bestehenden Werte auch eine Gleichuug von der-Form der Gleichung (5), da diese ja ganz allgemein abgeleitet worden ist.
Bezeich net man die jetzt gültigen Werte mit Dop pelstrichen, so besteht folgende Gleichung (5'): AI " = a1"+ t%" <B>(XI</B><I>"</I> +-x2" <I>-</I> x3" <B>-x,-")</B><I>=<B>0</B></I> Beim Ausgleich des Nebensprechens tre ten nun wieder an Stelle von x3" und x4" neue Grössen x3"-' und X4"'. Für die Grössen xi", <I>x2",</I> x3"' und x4"' .lässt sich nun wieder dieselbe Betrachtung - anstellen,
wie vorher für xi, x2, x3' irnd x4'. Nach dem Abgleich des Mitsprechens ergibt sich daher eine Diffe renz der wirklichen Erdkapazitäten von
EMI0003.0089
Aus (5) folgt aber lJl" <I>_ -</I> (xi" <B><I>+</I></B> x2" -' x3" <I>-</I> x4") Im allgemeinen sind also sowohl öi" und Al"' endliche Grössen, das heisst,
trotzdem vor dem Abgleich des Mitsprechens die Differenz der wirklichen Erdkapazitäten beseitigt war, tritt nach dem Abgleich erneut eine Differenz die ser Kapazitäten auf. Der Abgleich der wirk lichen Erdkapazitäten ist also hinfällig ge worden.
Man kommt daher weder zum Ziel, wenn man zuerst 0 =Null macht, .noch wenn man zuerst den Nebensprechabgleich vornimmt, weil man im letzteren Falle durch das Zer legen und Kreuzen der Adern den Abgleich des Nebensprechens zerstört, sondern man muss zuerst die Differenzen der Teilerdkapa- zitäten beseitigen und dann den Nebensprech- abgleich durch Kondensatoren vornehmen.
Die Messung der ö-Werte geschieht mit- telst der Brückenschaltung Fig. 6. In dieser Anordnung liegen die Erdkapazitäten 1c3 und i c4 parallel zur Stromquelle .S', die Wider stände R parallel zu den Teilkapazitäten (x1 -+- x3) bezw. (x3 -j- x4). Man muss dafür sorgen, dass trotzdem das Brückenverhältnis 1 : 1 bleibt.
Dies geschieht dadurch, dass man die Widerstandswerte R klein gegen die Im pedanzen
EMI0004.0025
macht. Praktisch genügt es, R = 100-1000 Ohm anzusetzen. Dann liefert die Einstellung an dem Differenzenkondensator oder Dreh kondensator C mit Kantenwertausgleich genau die Differenz ö1. Das gleiche gilt für Die Werte d sind diejenigen, nach denen der Kreuzungsplan aufgestellt werden muss. Das Abgleichverfahren ist hierbei genau das gleiche, wie das bekannte Verfahren; nach welchem die Erdkapazitätsdifferenzen 0 aus geglichen werden.
Nach Ausführung der Kreuzungen wiederholt man zweckmässig zur Kontrolle die Messungen nach Fig. 6 am ganzen Spulenfeld. Mit dem Ausgleich des Nebensprechens erfolgt dann ohne weiteres die Beseitigung der Erdkapazitätsdifferenzen.
Eine ähnliche Betrachtung, wie die oben angestellte, zeigt, dass die Beseitigung der induktiven Störungen für den Vierersprech- kreis, bei welchem der eine Stamm als Hin leitung und der andere als Rückleitung dient, auf gleiche Weise erfolgen kann. An Stelle der Differenzen 0i <I>=</I> 2c1 <I>-</I> 1c2 und dO, = 2c3 - ac4 tritt hierbei die Differenz d3 = 2C'1 --f- 'IC: - (t1'3 + 2C4.
Sie kann in der Schaltung nach Fig. 7, welche vollkommen der Schaltung nach Fig. 2 für eine Doppelleitung entspricht, gemessen und durch Kreuzen der Stämme beseitigt werden. In Fig. 7 sind die Adern 1 und 2, sowie 3 und 4 miteinander verbunden, so dah die Teilkapazitäten y1 und y2 kurz geschlossen sind. Die Teilkapazitäten x liegen zu dem Brückeninstrument parallel, so dass sie auf die Messung keinen Einfluss haben.
Die Adern 2 und 4 sind über zwei einander gleiche Widerstände R an eine Klemme der Wechselstromquelle .S' gelegt, deren andere Klemme an der Erde liegt. Die Adern 1 und 3 sind über die beiden Kapazitäten einee Diffe- renzenkondensators C geerdet, so dass die Kapazitäten w1 und 2o2, der einen, die Kapazi täten ?cs und 2e4 der anderen von den beiden Kapazitäten des Kondensators C parallel liegen und die Differenz<B>83</B> ohne weiteres be stimmt werden kann.
Sind durch entsprechendes Kreuzen der Adern jeder Doppelleitung für sich und der Stämme die drei Differenzen<B>81,</B> 8s, 8s zum Verschwinden gebracht, so verschwinden beim Abgleichen der Teilkapazitäten zwischen den Adern durch Zusatzkondensatoren mit den Nebensprechstörungen gleichzeitig auch die Starkstromstörungen wegen der nunmehr voll kommenen Symmetrie.