Installation pour sous-station téléphonique. La présente invention se rapporte à une installation pour sous-station téléphonique, telle que le poste d'un abonné, reliée à une ligne permettant des communications clans les deux sens, la sous-station comprenant alors un circuit transmetteur et un circuit récepteur. Le but poursuivi ici est que cette sous-station fonctionne avec un rendement maximum pour une transmission dans les deux sens, c'est-à-dire aussi bien dans le cas où elle reçoit des messages que dans le cas où elle en envoie, et dans ce dernier cas; le courant de fréquence téléphonique transmis par le circuit transmetteur ne doit produire aucune dérivation à travers le circuit récep teur.
Suivant la réalisation de cette inven tion, la sous-station est pourvue d'un trans formateur et d'un circuit renfermant une résistance auxiliaire, reliés entre eux et par rapport aux circuits transmetteur et récep teur de la sous-station, et à la ligne de transmission, de manière que le but indiqué est atteint.
Les figures ci-jointes représentent, à titre d'exemple, une des formes de l'objet de l'in- vention. La fig. 1 montre schématiquement l'installation d'une sous-station téléphonique conforme aux principes de l'invention, tandis que les fig. 2 et 3 aident à faire comprendre le fonctionnement de la sous-station repré sentée sur la fig. 1. En effet, la fig. 2 indi que schématiquement la sous-station dans le cas de l'envoi d'un message, et la fig.3 indique schématiquement la sous-station dans le cas de la réception d'un message.
Dans la fig. 1, la ligne téléphonique L aboutit à une sous-station 1, celle-ci compre nant un transmetteur T, un récepteur R, une résistance auxiliaire X, de préférence non-inductive, et un transformateur 2 com prenant deux enroulements 3 et 4. Ce trans formateur présente, de préférence, une impé dance très élevée et est couplé très intime ment, condition qui, comme il est bien connu, peuvent être très approximativement satis faites dans des transformateurs téléphoniques. Il est également désirable que les résistances de ces enroulements soient tellement faibles qu'elles puissent être négligées.
Lorsque du courant continu est fourni au transmetteur T par la ligne L, un condensateur 5 en série avec l'enroulement 4, empêche que ce cou rant continu ne passe à travers cet enroule ment 4.
Ce condensateur doit présenter une capa cité assez grande pour n'offrir qu'une réac tance très faible aux courants de fréquence téléphonique, ou bien sa capacitance peut être sensiblement neutralisée par la réactance inductive de l'enroulement 4 dit transforma teur. Dans l'un ou l'autre cas, l'effet de capacité doit être rendu négligeable eu ce qui concerne les courants téléphoniques.
Comme représenté aux dessins, la ligne L, le transmetteur T, le récepteur R et la résis tance auxiliaire X sont reliés en série. L'une des bornes de la résistance auxiliaire X est directement reliée à la borne 6 de la ligne L, l'autre borne de la résistance X étant reliée à la borne 7 de la ligne L à travers l'enrou lement 4. L'une des bornes du transmetteur T- est directement reliée à la borne 7 de la ligne L, tandis que l'autre borne du trans metteur T est reliée à la borne 6 de la ligne à travers l'enroulement 3.
Ces divers appareils sont relis entre eux et par rapport à la ligne de transmission de manière qu'ils satisfassent à la condition fon damentale suivante : Etant donné deux soirs- stations indentiques destinées â. communiquer dans les deux sens, et reliées par une ligne d'une impédance et d'une longueur données, la quantité d'énergie absorbée par le récep teur à la station réceptrice doit comprendre la plus grande partie de l'énergie téléphonique totale développée par le transmetteur à la station d'envoi.
Cette condition fondamentale peut être spécifiée en fonction des conditions subordonnées suivantes, qui sont nécessaires pour sa réalisation : 7 Le transmetteur et le récepteur doivent être conjugués, c'est-à-dire qu'il lie doit y avoir dans le récepteur qu'une dérivation négligeable dite dérivation pertur batrice, par suite du fonctionnement du trans metteur sous l'action des ondes vocales;
20 la ligne et la résistance auxiliaire doivent être conjuguées pour qu'aucune partie de l'énergie provenant de la ligne et absorbée par la sous- station lie soit dissipée dans cette résistance auxiliaire; 3 pour une ligne donnée, possédant une impédance caractéristique déterminée, l'énergie téléphonique, fournie par le trans metteur doit être titi maximum ;
4 la quan tité d'énergie fournie par la ligne t, la sous station doit être un maximum, en d'autres termes, l'impédance de la sous-station, au point de vue de la ligne, doit être égale à l'impédance caractéristique de cette ligne-, b moyénnant une faible diminution dans le rendement, il sera possible de réduire conv e nablement les bruits perturbateurs provenant de la ligne, de manière à distinguer les signaux téléphoniques provenant de la station en communication.
Une sous-station satisfaisant aux condi tions mentionnées ci-dessus peut être consi dérée comme une station parfaite en ce que soir rendement total ou industriel, du trans metteur d'une sous-station jusqu'au récepteur de la sous-station en communication avec celle-ci, est titi maximum théorique qui lie petit être dépassé par aucun autre couple de sous-stations, satisfaisant ou lion à la condi tion du transmetteur et du récepteur conju gués.
Cette sous-station est parfaite à titi autre point de vue, en ce sens qu'elle rie comprend <B>qu'un nombre</B> minimum d'éléments, étant donné qu'un élément auxiliaire au moins est nécessaire pour assurer l'absence de dérivations perturbatrices.
On pourrait croire que l'addition d'un élément de résistance auxiliaire, qui est néces saire pour assurer la suppression de dériva tions perturbatrices, doit en même temps nécessairement réduire le rendement de la sous-station, puisque de l'énergie est inévita blement dissipée dans cette résistance auxi liaire. Les considérations suivantes montrent que tel n'est pas le cas et que le rendement de la sous-station représentée, est un ma.xi- murn théorique qui lie peut pas être dépassé par une sous-station quelconque communi quant dans les deux sens, présentant ou non des dérivations perturbatrices.
La forme de la sous-station indiquée au dessin est la plus simple, car le récepteur et le transmetteur sont reliés en série l'un avec l'autre à tra vers la ligne. Dans un tel ,arrangement, le rendement total ou rendement industriel est maximum lorsque la résistance du récepteur est égale à celle du transmetteur.
Lorsque cette condition est remplie, 50 % de l'énergie fournie par la ligne à la sous-station est évidemment dissipée dans le transmetteur, et 50 % de l'énergie fournie par le transmetteur est dissipée dans le récepteur.
Cependant dans une sous-station ordinaire ainsi arrangée, la dérivation perturbatrice est totale, tandis que dans la sous-station faisant l'objet de la présente invention, il n'eri est plus de même. 50 % de l'énergie fournie par la ligne à la sous-station est dépensée dans le transmet teur, mais aucune énergie n'est dépensée dans la résistance auxiliaire, si cette résistance auxiliaire et cette ligne sont conjuguées,
par suite le rendement de réception est aussi <I>élevé</I> que celui d'une sous-station simple en série. Lors de la transmission aucune énergie n'est dépensée dans le récepteur, mais 50 % de l'énergie fournie par le transmetteur est dissipée dans la résistance auxiliaire.
Le ren dement ou effet utile ait point de vue de la transmission est, par suite, un maximum théorique et ni le rendement de transmission, ni le rendement de réception, ne sont réduits par l'addition de la résistance auxiliaire, qui est nécessaire pour assurer l'absence de déri vation perturbatrice. La considération précé dente explique la nécessité qu'il y a à ce que la ligne et la résistance auxiliaire soient conjuguées, ainsi que le transmetteur et le récepteur.
Le fonctionnement de la sous-station représentée sur la fig. 1 est maintenant expli qué en se basant sur les fig. 2 et 3 dans lesquelles les fléches indiquent la direction relative du passage du courant téléphonique dans les différents éléments. Les éléments dans lesquels il ne passe aucun courant télé phonique sont représentés en traits interrom pus.
Dans ces diagrammes, de même que dans les équations et formules données ci- après, les indices 1, 2, 3 et 4 se rapportent respectivement au transmetteur, au récepteur, à la résistance auxiliaire, et à la ligne, ainsi <B>il,</B><I>12; l a</I> et 14 désignent respectivement les intensités des courants passant respective ment dans le transmetteur, le récepteur, la résistance auxiliaire et la ligne.
Dans l'inter prétation de ces diagrammes, il y a lieu de noter que le courant continu d'alimentation de la batterie, qui est de préférence fourni à travers la ligne à partir d'une source cen trale d'énergie, n'est pas indiqué, étant donné que ce courant sert uniquement à exciter le transmetteur. En outre, il y a lieu de noter que le passage du courant téléphonique tel qu'indiqué par les flèches est-déterminé en proportionnant convenablement les éléments constitutifs de la sous-station, conformément aux formules établies et spécifiées ci-après.
Si l'on se rapporte à la fig. 2, le fonc tionnement du transmetteur T produit dans la résistance de celui-ci des variations qui sont équivalentes dans leur action à une force-électromotrice alternative agissant dans ce transmetteur. Un courant alternatif de fréquence téléphonique s'ajoute par suite au courant continu (non indiqué), le trajet et la direction relative de ce courant alternatif étant indiqués par des flèches. Comme la sous-station ne présente pas de dérivations perturbatrices, le courant alternatif total dans le transmetteur, désigné par Il, passe de la borne 8 à travers l'enroulement 3 à la borne 6 de la ligne L.
En ce point, le courant se divise: une partie I4 sort le long de la ligne., et une partie 1s passe à la borne 9 à tra vers la résistance auxiliaire X; de cette borne 9; le courant Ia passe à travers l'en roulement 4 à la borne 7, où il s'ajoute au courant de ligne de retour 14 et de là revient à travers le transmetteur.
Il est évident que le courant du transmetteur Il est égal à la somme du courant de ligne 14 et du cou rant I3 qui passe à travers la résistance X Ce courant Is est dissipé dans la résistance X, mais, comme.il sera montré ci-après, cette perte est inévitable dans une communication dans les deux sens. Si la résistance auxiliaire était supprimée, une perte d'énergie équiva lente serait inévitable dans le récepteur, ce qui présenterait, en outre, l'inconvénient d'une dérivation perturbatrice.
On remarquera qu'au cun courant ne passe à travers le récepteur R et que, par conséquent, les bornes 8 et 9 doivent être au même potentiel au point de vue du courant d'envoi. On peut obtenir ce résultat en proportionnant convenablement les impédances relatives de la ligne et de la résistance auxiliaire. par rapport au nombre relatif de spires des enroulements 3 et 4. Comme il passe un courant plus fort à tra vers l'enroulement 3 qu'à travers l'enroule ment 4, le nombre de spires de l'enroulement 4 doit être plus grand que celui de l'enrou lement 3. En fait, si le transformateur a un rendement ou effet utile très élevé, les cou rants dans les enroulements 3 et 4 doivent être inversement proportionnels au nombre respectif de spires dans ces enroulements.
Si, par conséquent, il faut qu'il passe dans l'enroulement 4 un courant égal au courant passant à travers la résistance auxiliaire, il ne passe pas de courant dans le récepteur R et les bornes 8 et 9 sont nécessairement au même potentiel.
Dans la fig. 3, le courant entre par la ligne L à la borne 6 et passe à travers l'en roulement 3 à la borne 8; ce courant sera désigné par 14. En passant à travers l'erirori- lement 3, ce courant induit un courant I'2, dirigé en sens opposé, dans l'enroulement 4, les valeurs relatives des courants I.r et<I>12</I> étant inversement proportionnelles au nombre relatif de spires des enroulements 3 et 4.
Le courant 12 passe à travers le récepteur R à la borne 8, où il se réunit au courant Li, et de là, le courant, résultant de la combi naison des courants I2 et 14, c'est-à-dire le courant 1i, passe à travers le transmetteur T à la borne 7. A cette borne, le courant se divise, la partie I, revenant le long de la ligne, tandis que la partie Is passe à tra vers l'enroulement 4.
Aucun courant ne passe à travers la résistance auxiliaire X, lorsque les éléments de la; sous-station sont conve nablement proportionnés; c'est-à-dire lorsque les résistances relatives dri transmetteur et du récepteur sont convenablement nronnr- tionnées relativement au rapport du transfor mateur.
Dans le but de montrer la nature et le cadre de l'invention et d'exposer les principes sur lesquels reposent toutes les formes de réalisation de cette invention, il sera donné une discussion théorique générale, qui s'appli que à toutes les sous-stations satisfaisant aux conditions mentionnées ci-dessus.
Soit une sous-station comprenant un trans metteur, un récepteur, une résistance auxi liaire et des enroulements de transformateur appropriés, cette sous-station étant reliée à une ligne d'une impédance caractéristique donnée. En pratique, la ligne relie deux sous-stations semblables et égales, entre les quelles la communication est établie.
C'est un principe bien connu que si une impé dance extrême est reliée à une source de force électromotrice à travers une ligne élec trique longue dont l'impédance caractéristi que Z = k1 -1- iR'.r (formule dans laquelle Pi,, désigne la résistance et R'.r la composante de réactance de l'impédance caractéristique), l'impédance extrême doit être Ri<I>- i</I> P'4 pour une absorption maxima d'énergie.
En particulier, si l'impédance de la ligne rie pos sède pas de composante de réactance carac téristique, l'impédance de l'arrangement ex trême par rapport à la ligne doit être égale à la composante de résistance de l'impédance caractéristique de la ligne. La condition que la sous-station donne lieu à une absorption maxima d'énergie à partir de la ligne peut alors être énoncée ci) disant que son impé dance, par rapport à la ligne, doit être égale à l'impédance caractéristique de la ligne.
La signification de la condition précédente petit être expliquée en se référant à la fig. 1, de la manière suivante : si la sous-station est déconnectée de la ligne et si l'impédance de la sous-station est mesurée entre les bornes 6 et 7, l'impédance ainsi mesurée doit être égale à l'impédance de la ligne. Dans le cas d'une ligne aboutissant à chacune de ses extrémités à une sous-station satisfaisant à ces conditions, la ligne petit être remplacée, de l'une ou l'autre sous-station, par un élé ment d'impédance d'une résistance égale à l'impédance caractéristique de la ligne.
Tout effet de réactance, qui est faible en pratique, peut être éliminé en neutralisant la réac tance et il n'est, par suite, pas nécessaire d'en tenir compte. Dès lors, la condition que la sous-station donne lieu à une absorption maxima d'énergie à partir de la ligne, peut s'énoncer en disant que son impédance par rapport à la .ligne doit être une simple résis tance de valeur égale à l'impédance caracté ristique de la ligne.
Cette condition est évi demment équivalente à la suivante : si une force électromotrice est transmise aux bornes de la sous-station à travers une résistance égale à l'impédance caractéristique de la ligne, l'énergie consommée. dans la sons-sta- tion doit être égale à l'énergie consommée dans cette résistance.
D'autre part, la ligne et la résistance auxiliaire sont conjuguées d'après la condi tion (2), comme. spécifié ci-dessus, ou, en d'autres termes, la résistance auxiliaire est reliée en des points de potentiel égal par rapport à une force électromotrice appliquée aux bornes de la ligne.
Soit une force élec- trOlnOtriCe E4 transmise à, travers une r6sis- tance R4 à une sous-station dont les résis tances du transmetteur et du récepteur sont respectivement Ri et R2;
les courants résul tant dans la ligne, dans le transmetteur et dans le récepteur étant désignés respective ment par 14 Ii et Is, la condition (4) peut être formulée nar l'éauation:
EMI0005.0019
Cette équation indique que la consomma tion d'énergie dans la résistance R4 est égale à celle qui se produit dans la sous-station, et que la sous-station est équivalente, au point de vue de la ligne, à une résistance de valeur R4.
De même, si le transmetteur et le récep teur sont conjugués, la condition que le trans metteur possède un débit maximum par rap port à la ligne et à la résistance auxiliaire, peut être formulée comme suit: soit une force électromotrice<B>El</B> dans le transmetteur produisant des courants<B>11,</B> I4 et la dans le transmetteur, la ligne et la résistance auxi liaire - le débit maximum est
EMI0005.0026
L'équation (2) est l'analogue de l'équa tion. (1), et elle peut être interprétée comme suit en se référant à la fig. 1.
Si le conduc teur qui relie le transmetteur T à la borne 7 est ouvert et si l'impédance est mesurée entre les bornes 7 et 8, lorsque l'équation (2) est satisfaite, l'impédance ainsi mesurée est égale à l'impédance du transmetteur lui-même. En d'autres mots, l'impédance de la combi naison du circuit de ligne et du circuit de la résistance auxiliaire; au point de vue du transmetteur, est égale à celle du transmet teur lui-même.
Comme il est démontré ci-après pour la forme de réalisation particulière de l''inven- tion, l'équation (2) se présente comme une conséquence des conditions de conjugaison et de l'équation (1). Par conséquent, les quatre conditions spécifiées ci-dessus n'imposent que trois restrictions à la sous-station.
Pour compléter la discussion générale, il reste à considérer la répartition d'énergie entre le récepteur et le transmetteur pendant la réception, et entre la ligne et la résistance auxiliaire pendant la transmission. Soit TJ ô la quantité totale d'énergie téléphonique déve loppée par le transmetteur à la sous-station d'envoi ; d'après l'équation (2), '/z 17o est la quantité d'énergie fournie à la ligne et à la résistance auxiliaire.
Si la quantité d'énergie absorbée par la résistance auxiliaire est x fois celle absorbée par la ligne, la quantité d'éner gie absorbée par la ligne est
EMI0005.0035
de sorte que le rendement ou effet utile de transmission est mesuré par
EMI0005.0036
Si, de la quantité totale d'énergie fournie à la sous-station réceptrice, le transmetteur absorbe 3T fois celle absorbée par le récep- teur, le rendement ou effet utile de réception est mesuré par
EMI0006.0003
Le rendement total ou industriel, à partir du transmetteur d'une sous-station au récep teur de la sous-station correspondante, est évidemment proportionnel au produit du ren dement de transmission et du rendement de réception ;
par conséquent, ce rendement total est exprimé par
EMI0006.0004
Si x et y étaient indépendants, le rende ment total serait évidemment maximum pour x = y = o. Pour toutes les sous-stations répondant aux principes de la présente inven tion, on peut facilement démontrer, ait con traire, que les valeurs de x et y sont reliées par la relation x y = 1.. Si on élimine x de la formule ci-dessus au moyen de cette rela tion, l'expression du rendement total ou ren dement industriel devient
EMI0006.0006
En vue de démontrer le fait mentionné ci-dessus, à savoir que : x y = 1, les éléments de la sous-station<I>T,</I> R, X et<I>L</I> sont désignés respectivement par 1, 2, 3 et 4, et il est supposé que 1 et 2 sont conjugués, ainsi que 3 et 4.
En outre, il est supposé que, pour une force électromotrice agissant dans l'élé ment 4, l'équation (1) est satisfaite, tandis que, pour une force électromotrice agissant dans l'élément 1, l'équation (2) est satisfaite. Soit Sii le courant produit dans l'élément 1 par l'unité de force électromotrice agissant dans l'élément 1; soit de même 812 le courant pro duit dans l'élément 2 par l'unité de force électromotrice agissant dans l'élément 1 etc. Comme les éléments 1 et 2 sont conjugués, ainsi que les éléments 3 et 4, il s'ensuit que 812 - 834 = o.
D'après l'équation (1) (8_11)2 R4 = (842)2 R2 --E- (841)2 Ri = et, d'après l'équation (2)
EMI0006.0019
(Si i)2 Ri = (S'13)2 Rs + (81.i)2 R4 =
EMI0006.0027
Suivant un principe fondamental qui peut être déduit de l'algèbre élémentaire, Sii=Si4,
c'est-à-dire que le courant créé dans l'élé ment 1 par l'unité de force électromotrice agissant dans l'élément 4 est égal au courant créé dans l'élément 4 par l'unité de force électromotrice agissant dans l'élément 1. En multipliant l'équation (l') par R4 et l'équa tion ('2') par Ri, et en soustrayant, il s'en suit que (842)z R21 R 4<I>2 Ri</I> R3. <I>(a)</I> Etant donné que, conformément à la nota tion adoptée dans cette description, l'énergie consommée dans l'élément 3 est égale à x fois celle consommée dans l'élément 4 lorsqu'une force électromotrice agit dans l'élément 1,
il s'ensuit que (81a)2 1;i -- x (S14)2 R.4. (b) Comme l'énergie consommée dans l'élé ment 1 est égale < l, y fois celle consommée dans l'élément 2 lorsqu'une force électromo trice agit dans l'élément 4, il s'ensuit que ( 1#I)2 <I>RI</I> # <B><I>y</I></B> (A5,24-)- .@$. (C) <B>8</B> En multipliant les équations (b) et (c), on obtient:
(S13)2 R1 û:1 = xy (S,24)2 R2 R.1. (d) Des équations (a) et (d), il s'ensuit que xy - 1.
L'expression donnée par la formule (5) est évidemment un maximum lorsque y = 1; cela indique que, pour une quantité donnée d'énergie téléphonique développée dans le transmetteur à la sous-station d'envoi, une quantité maxima d'énergie est fournie utile ment au récepteur de la station de réception, reliée à la première par la ligne, lorsque y --- 1. Puisque la quantité maxima d'éner gie dans le récepteur est la condition prin cipale en téléphonie, il semblerait que la sous-station doit être construite de manière que y . _ 1. Cependant, une autre considéra tion modifie quelque peu cette conclusion, à savoir : l'action du bruit de la ligne.
Comme le bruit de la ligne naît dans la ligne, la quantité fournie au récepteur est proportion nelle
EMI0006.0058
(voir équation (4), tandis que la quantité d'énergie fournie à partir du transmetteur de la sous-station correspon- dante est proportionnelle à
EMI0007.0002
(voir l'équation (5). Le rapport entre ces deux for mules est
EMI0007.0003
et ce rapport, qui est égal à<B>0,5</B> pour y @ 1, augmente à mesure que y augmente, en tendant vers l'unité. II est donc clair que si l'on donne à y une valeur plus grande que l'unité, la sous-station dis tingue le bruit de la ligne des signaux qu'elle désire recevoir.
Cette distinction ou différen- tiation désirable dépend naturellement de la quantité du bruit de ligne existant. Pour des conditions qu'on rencontre en pratique, il a été constaté par expérience qu'une valeur convenable pour y est 1,4. Avec cette valeur de y, le rendement total ou industriel est réduit de 2,8 % en dessous du maximum atteint pour y = 1, tandis que le rendement de réception seul est réduit de 16;60o.
Cepen dant, dans certaines conditions, il peut être désirable d'augmenter sensiblement la valeur de y au delà de l'unité. On comprendra par suite que, lorsque la valeur de y est indi quée comme étant approximativement égale à l'unité, sa valeur réelle peut considérable ment dépasser la valeur optima théorique.
Les considérations .ci-dessus, en ce qui concerne le rendement total ou industriel et la différentiation entre les bruits de la ligne et les signaux à recevoir, peuvent être for mulées par: Iii (I1)2 = yR2 (I2)2 (6) pour une force électromotrice agissant dans la ligne. Dans cette équation, y doit avoir une valeur comprise de préférence entre 1 et 1.5.
Il y a lieu de dëterminer les valeurs à donner aux éléments de la sous-station sui vant fig. 1, dans le but de satisfaire aux conditions fondamentales spécifiées ci-dessus. La condition que le récepteur R et le trans metteur T soient conjugués est satisfaite si aucun courant ne passe dans ce récepteur lorsqu'une force électromotrice de fréquence téléphonique est reliée en série avec ce trans metteur entre les points 7 et 8.
Si le récep teur doit être conjugué avec le transmetteur, les points 8 et 9 doivent être au même potentiel en ce qui concerne l'action de cette force électromotrice. En outre, si les enrou lements 3 et 4 ont des self-impédances très élevées, les courants passant dans ces enrou lements doivent être inversement proportion nels à leur nombre de spires, ni et n2 respec tivement; en tenant compte de ces considé rations, la condition du transmetteur et du récepteur conjugués peut être déduite comme suit:
on suppose qu'une force électromotrice agit dans le transmetteur et que<I>Ii</I> 12<I>13 14</I> désignent les courants passant respectivement dans le transmetteur, le récepteur, la résis tance auxiliaire et la ligne. Si le transmet teur et le récepteur sont conjugués: I2=Oetri=I4+I, En outre, si la self-impédance du trans formateur est très élevée, <I>ni</I> ri<I>=</I> n2 <B>13,</B> d'où
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Si 11 désigne la chute de voltage par spire dans les enroulements du transformateur, Tr la différence du potentiel entre les bornes du transmetteur et Ri R2 R3 R4 les résis tances du transmetteur,
du récepteur, de la résistance auxiliaire et de la ligne respecti vement, il s'ensuit que 11511+13R3=0, <I>-</I> ICia2 <I>=.T;</I> Kic <I>i</I> + I4 <I>R 4 =</I> Tr Ces équations se réduisent à l'équation suivante, qui doit être satisfaite dans le cas oii le transmetteur et le récepteur sont con jugués
EMI0007.0043
De même, on peut démontrer que la con dition que la résistance auxiliaire soit con juguée par rapport à la ligne,
peut s'exprimer nar l'éauation suivante
EMI0007.0047
Puisque, pendant la transmission, il n'existe aucun courant téléphonique dans le récepteur par suite de la relation exprimée par l'équa tion (7), il s'ensuit que les courants Ii 14 Is sont proportionnels à rat, rte - ni et ni. Par suite, la condition du débit maximum du transmetteur, telle que formulée par l'équa tion (2), est satisfaite par l'arrangement re présenté à la fig. 1, si <I>Ri</I> (rt2)
2 <I>=</I> Rs (rti)z + R4 (it2 <I>-</I> fzi)= ou
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De même, la condition telle que formulée par l'équation (1) est satisfaite si
EMI0008.0017
L'équation (10) se déduit des équations (7), <B>(</B>8) et (9) et ne constitue par suite pas une condition indépendante.
Finalement, la relation générale telle que formulée par l'équation (6) est satisfaite si:
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En désignant par r le rapport du trans formateur
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les équations (8) et (11) don nent:
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Si l'impédance R.i de la ligne et le fac teur y indiquant la répartition d'énergie sont donnés, ce qui a lieu en général, les cons tantes de la sous-station r, Ri, P 2 et R-3 peuvent être déterminées au moyen des for mules 7 à 12, afin que cette sous-station satisfasse à toutes les conditions fondamen tales.
Ces constantes peuvent en effet être déterminées en fonction de y et de R4 de la manière suivante: De la formule 7 on obtient directement la valeur de Rs, c'est- à-dire
EMI0008.0029
En substituant dans (9) la valeur de R n donnée par (7) et en simplifiant, on obtient la valeur de Ri en fonction de R4,
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c'est-à-dire que Ri s'exprime par la même équation que Rs. En substituant la valeur de Ri en fonc tion de R4 dans la formule (8) ou a R2 =R.i.
Les constantes de la sous-station sont donc déterminées par l'ensemble des équa tions suivantes
EMI0008.0037
Gomme exemple concret de l'emploi des formules (A) supposons le cas où il y a lieu de construire la sous-station suivant la<B>fi*</B> 1 pour obtenir le maximum de rendement total ou industriel; l'impédance de la ligne étant 600 ohms. Alors y --- 1 et P L4 = 600; d'après les formules (A), on a 1 = 1,414, R,2 = 600 ohms, Pua = 103 ohms, P i = 103 ohms.
Si, au lieu de vouloir obtenir le maximum de rendement total, on veut obtenir la dimi nution du bruit de la ligne, on doit choisir pour y une valeur plus grande que l'unité, par exemple 1,5. Les formules (A) donnent alors les valeurs des différentes quantités 1r == <B>1,581,</B> R,2 = 600 ohms, Pua = 135 ohms, Ri = 135 ohms.
La sous-station décrite ci-dessus est repré sentée dans les dessins ci-joints n'est qu'un exemple choisi parmi un grand nombre de sous-stations, n'employant qu'un seul trans formateur et une seule résistance auxiliaire, et toutes ces sous-stations sont parfaites, en ce sens qu'elles satisfont à la nondition fon damentale d'une sous-station parfaite, comme il a été indiqué ci-dessus dans la description.
Il est par suite évident que l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation particu lière représentée et décrite, mais qu'elle com prend, d'une manière générale, toute sous- station ne comportant qu'un seul transforma tour et une seule résistance auxiliaire, cette sous-station étant proportionnée, par rapport à la ligne avec laquelle elle doit être com binée, de telle manière qu'elle soit parfaite au point de vue de son rendement et ne pré sente aucune dérivation perturbatrice notable. En outre, la construction des sous-stations du type décrit et représenté n'est nullement limitée aux formules établies ci-dessus.
Ces formules ont été établies en partant des hypo thèses que l'on emploie des transformateurs parfaits et que les éléments de la sous-sta tion ne possèdent aucune réactance; hypo thèses qui ne sont que très approximativement justifiées en pratique. En particulier, lorsqu'on désire obtenir une précision très grande, la sous-station peut être calculée d'une manière plus exacte en prenant en considération le fait que les impédances du transformateur sont limitées et que la ligne possède en géné ral certaine réactance caractéristique. Les formules ci-dessus donnent cependant des résultats tout à fait satisfaisants, et les mé thodes suivant lesquelles elles sont établies permettent à tout homme du métier de cal culer, d'une manière plus précise, les cons tantes de la sous-station, en cas de besoin.
Installation for telephone substation. The present invention relates to an installation for a telephone substation, such as a subscriber's set, connected to a line allowing two-way communications, the substation then comprising a transmitter circuit and a receiver circuit. The aim here is for this substation to operate at maximum efficiency for transmission in both directions, that is to say both in the case where it receives messages and in the case where it sends them, and in this last case; the telephone frequency current transmitted by the transmitting circuit must not produce any branching through the receiving circuit.
According to the embodiment of this invention, the substation is provided with a transformer and a circuit containing an auxiliary resistor, connected to each other and with respect to the transmitter and receiver circuits of the substation, and to the transmission line, so that the stated goal is achieved.
The accompanying figures represent, by way of example, one of the forms of the object of the invention. Fig. 1 schematically shows the installation of a telephone substation in accordance with the principles of the invention, while FIGS. 2 and 3 help to understand the operation of the substation shown in fig. 1. Indeed, FIG. 2 schematically indicates the substation in the case of sending a message, and FIG. 3 schematically indicates the substation in the case of receiving a message.
In fig. 1, the telephone line L leads to a substation 1, the latter comprising a transmitter T, a receiver R, an auxiliary resistor X, preferably non-inductive, and a transformer 2 comprising two windings 3 and 4. This transformer preferably has a very high impedance and is very intimately coupled, a condition which, as is well known, can be very roughly satisfied in telephone transformers. It is also desirable that the resistances of these windings be so low that they can be neglected.
When direct current is supplied to the transmitter T by the line L, a capacitor 5 in series with the winding 4, prevents this direct current from passing through this winding 4.
This capacitor must have a capacitance large enough to offer only a very low reactance to telephone frequency currents, or else its capacitance can be substantially neutralized by the inductive reactance of the winding 4 called the transformer. In either case, the capacitance effect must be made negligible with regard to telephone currents.
As shown in the drawings, the line L, the transmitter T, the receiver R and the auxiliary resistor X are connected in series. One of the terminals of auxiliary resistor X is directly connected to terminal 6 of line L, the other terminal of resistor X being connected to terminal 7 of line L through winding 4. one of the terminals of the transmitter T- is directly connected to terminal 7 of the line L, while the other terminal of the transmitter T is connected to terminal 6 of the line through the winding 3.
These various devices are interconnected with each other and with respect to the transmission line in such a way that they satisfy the following basic condition: Given two identical stations intended for â. communicate in both directions, and connected by a line of a given impedance and length, the quantity of energy absorbed by the receiver at the receiving station must include the greater part of the total telephone energy developed by the transmitter to the sending station.
This fundamental condition can be specified according to the following subordinate conditions, which are necessary for its realization: 7 The transmitter and the receiver must be conjugate, that is, there must be in the receiver that one negligible derivation known as the disturbing batrice derivation, as a result of the operation of the transmitter under the action of voice waves;
The line and the auxiliary resistor must be conjugated so that no part of the energy coming from the line and absorbed by the substation 11 is dissipated in this auxiliary resistor; 3 for a given line, having a determined characteristic impedance, the telephone energy supplied by the transmitter must be a maximum of ten;
4 the amount of power supplied by the line t, the substation must be a maximum, in other words, the impedance of the substation, from the point of view of the line, must be equal to the characteristic impedance of this line, b means a small decrease in the efficiency, it will be possible to reduce the disturbing noises coming from the line, so as to distinguish the telephone signals coming from the station in communication.
A substation satisfying the conditions mentioned above can be considered a perfect station in terms of total or industrial efficiency, from the transmitter of a substation to the receiver of the substation in communication with this is the theoretical maximum which can be exceeded by no other pair of substations, satisfying or complying with the condition of the transmitter and receiver combined.
This substation is perfect from another point of view, in that it comprises <B> only a minimum number </B> of elements, since at least one auxiliary element is necessary to ensure the absence of disruptive derivations.
One might think that the addition of an auxiliary resistance element, which is necessary to ensure the suppression of disturbing derivations, must at the same time necessarily reduce the efficiency of the substation, since energy is inevitably dissipated in this auxiliary resistance. The following considerations show that this is not the case and that the efficiency of the substation shown is a theoretical maximum which cannot be exceeded by any substation communicating in both directions, with or without disturbing derivations.
The form of the substation shown in the drawing is the simplest, because the receiver and the transmitter are connected in series with each other through the line. In such an arrangement, the total or industrial efficiency is maximum when the resistance of the receiver is equal to that of the transmitter.
When this condition is fulfilled, 50% of the energy supplied by the line to the substation is obviously dissipated in the transmitter, and 50% of the energy supplied by the transmitter is dissipated in the receiver.
However, in an ordinary substation thus arranged, the disturbing bypass is total, while in the substation forming the subject of the present invention, it is no longer the same. 50% of the energy supplied by the line to the substation is spent in the transmitter, but no energy is spent in the auxiliary resistor, if this auxiliary resistor and this line are combined,
consequently, the reception efficiency is as <I> high </I> as that of a simple substation in series. During transmission no energy is expended in the receiver, but 50% of the energy supplied by the transmitter is dissipated in the auxiliary resistor.
The efficiency or useful effect from a transmission point of view is, therefore, a theoretical maximum and neither the transmission efficiency nor the reception efficiency is reduced by the addition of the auxiliary resistance, which is necessary for ensure that there is no disruptive diversion. The foregoing consideration explains the need for line and auxiliary resistor to be conjugated, as well as transmitter and receiver.
The operation of the substation shown in fig. 1 is now explained on the basis of figs. 2 and 3 in which the arrows indicate the relative direction of the passage of the telephone current in the various elements. The elements in which there is no telephonic current passing are shown in broken lines.
In these diagrams, as well as in the equations and formulas given below, the indices 1, 2, 3 and 4 refer respectively to the transmitter, the receiver, the auxiliary resistor, and the line, so <B> it , </B> <I> 12; 1 a </I> and 14 denote respectively the intensities of the currents flowing respectively through the transmitter, the receiver, the auxiliary resistor and the line.
In interpreting these diagrams, it should be noted that the direct current supply to the battery, which is preferably supplied through the line from a central power source, is not not indicated, since this current is only used to energize the transmitter. In addition, it should be noted that the passage of the telephone current as indicated by the arrows is determined by suitably proportioning the constituent elements of the substation, in accordance with the formulas established and specified below.
If we refer to fig. 2, the operation of the transmitter T produces variations in the resistance thereof which are equivalent in their action to an alternating electromotive force acting in this transmitter. An alternating current of telephone frequency is therefore added to the direct current (not shown), the path and relative direction of this alternating current being indicated by arrows. Since the substation does not have any disturbing branches, the total alternating current in the transmitter, designated by Il, passes from terminal 8 through winding 3 to terminal 6 of line L.
At this point, the current is divided: part I4 exits along the line., And part 1s passes to terminal 9 through the auxiliary resistor X; of this terminal 9; current Ia passes through the bearing 4 at terminal 7, where it adds to the return line current 14 and from there returns through the transmitter.
It is evident that the current of the transmitter Il is equal to the sum of the line current 14 and the current I3 which passes through the resistor X This current Is is dissipated in the resistor X, but, as will be shown here- afterwards, this loss is inevitable in two-way communication. If the auxiliary resistance were removed, an equivalent slow loss of energy would be inevitable in the receiver, which would have, moreover, the disadvantage of a disturbing bypass.
Note that no current passes through the receiver R and therefore terminals 8 and 9 must be at the same potential from the point of view of the sending current. This can be achieved by properly proportioning the relative impedances of the line and the auxiliary resistor. compared to the relative number of turns of windings 3 and 4. Since there is a stronger current flowing through winding 3 than through winding 4, the number of turns of winding 4 must be greater than that of winding 3. In fact, if the transformer has a very high efficiency or useful effect, the currents in the windings 3 and 4 must be inversely proportional to the respective number of turns in these windings.
If, therefore, it is necessary for a current to pass through winding 4 equal to the current flowing through the auxiliary resistor, no current flows through the receiver R and terminals 8 and 9 are necessarily at the same potential.
In fig. 3, the current enters through line L at terminal 6 and passes through rolling 3 at terminal 8; this current will be designated by 14. Passing through irri- oratory 3, this current induces a current I'2, directed in the opposite direction, in winding 4, the relative values of the currents Ir and <I> 12 < / I> being inversely proportional to the relative number of turns of windings 3 and 4.
The current 12 passes through the receiver R at terminal 8, where it meets the current Li, and from there the current, resulting from the combination of the currents I2 and 14, that is to say the current 1i , passes through the transmitter T to terminal 7. At this terminal, the current divides, part I, returning along the line, while part Is passes through to winding 4.
No current passes through the auxiliary resistor X, when the elements of the; substation are suitably proportioned; that is, when the relative resistances of the transmitter and the receiver are suitably matched with respect to the ratio of the transformer.
For the purpose of showing the nature and scope of the invention and of setting out the principles upon which all embodiments of this invention are based, a general theoretical discussion will be given, which applies to all sub- stations satisfying the conditions mentioned above.
Or a substation comprising a transmitter, a receiver, an auxiliary resistor and suitable transformer windings, this substation being connected to a line of a given characteristic impedance. In practice, the line connects two similar and equal substations, between which communication is established.
It is a well known principle that if an extreme impedance is connected to a source of electromotive force through a long electric line whose impedance characterizes Z = k1 -1- iR'.r (formula in which Pi, , denotes the resistance and R'.r the reactance component of the characteristic impedance), the extreme impedance must be Ri <I> - i </I> P'4 for maximum energy absorption.
In particular, if the line impedance has no characteristic reactance component, the impedance of the extreme arrangement with respect to the line must be equal to the resistance component of the characteristic impedance of the line. line. The condition that the substation gives rise to a maximum absorption of energy from the line can then be stated by saying that its impedance, with respect to the line, must be equal to the characteristic impedance of the line. .
The meaning of the previous condition can be explained with reference to fig. 1, as follows: if the substation is disconnected from the line and if the impedance of the substation is measured between terminals 6 and 7, the impedance thus measured must be equal to the impedance of the line. In the case of a line terminating at each of its ends at a substation satisfying these conditions, the line may be replaced, from one or the other substation, by an impedance element of a resistance equal to the characteristic impedance of the line.
Any reactance effect, which is low in practice, can be eliminated by neutralizing the reactance and therefore need not be taken into account. Consequently, the condition that the substation gives rise to a maximum absorption of energy from the line can be stated by saying that its impedance with respect to the line must be a simple resistance of value equal to the characteristic impedance of the line.
This condition is obviously equivalent to the following: if an electromotive force is transmitted to the terminals of the substation through a resistance equal to the characteristic impedance of the line, the energy consumed. in the sound-station must be equal to the energy consumed in this resistance.
On the other hand, the line and the auxiliary resistance are conjugated according to the condition (2), like. specified above, or, in other words, the auxiliary resistor is connected at points of equal potential with respect to an electromotive force applied across the line.
Let an electric force E4 be transmitted through a resistor R4 to a substation whose transmitter and receiver resistances are Ri and R2 respectively;
the currents resulting in the line, in the transmitter and in the receiver being designated respectively by 14 Ii and Is, condition (4) can be formulated by water:
EMI0005.0019
This equation indicates that the energy consumption in resistor R4 is equal to that which occurs in the substation, and that the substation is equivalent, from the point of view of the line, to a resistor of value R4 .
Likewise, if the transmitter and the receiver are conjugated, the condition that the transmitter has a maximum flow rate with respect to the line and to the auxiliary resistance, can be formulated as follows: either an electromotive force <B> El < / B> in the transmitter producing currents <B> 11, </B> I4 and the in the transmitter, the line and the auxiliary resistor - the maximum flow is
EMI0005.0026
Equation (2) is the analogue of equation. (1), and it can be interpreted as follows with reference to fig. 1.
If the conductor which connects the transmitter T to terminal 7 is open and if the impedance is measured between terminals 7 and 8, when equation (2) is satisfied, the impedance thus measured is equal to the impedance of the transmitter itself. In other words, the impedance of the combination of the line circuit and the auxiliary resistor circuit; from the point of view of the transmitter, is equal to that of the transmitter itself.
As shown below for the particular embodiment of the invention, equation (2) arises as a consequence of the conjugation conditions and of equation (1). Therefore, the four conditions specified above impose only three restrictions on the substation.
To complete the general discussion, it remains to consider the distribution of energy between the receiver and the transmitter during reception, and between the line and the auxiliary resistor during transmission. Let TJ ô be the total quantity of telephone energy developed by the transmitter at the sending substation; from equation (2), '/ z 17o is the amount of energy supplied to the line and to the auxiliary resistor.
If the amount of energy absorbed by the auxiliary resistor is x times that absorbed by the line, the amount of energy absorbed by the line is
EMI0005.0035
so that the efficiency or useful effect of transmission is measured by
EMI0005.0036
If, of the total quantity of energy supplied to the receiving substation, the transmitter absorbs 3T times that absorbed by the receiver, the efficiency or useful effect of reception is measured by
EMI0006.0003
The total or industrial efficiency, from the transmitter of a substation to the receiver of the corresponding substation, is obviously proportional to the product of the transmission efficiency and the reception efficiency;
therefore, this total yield is expressed by
EMI0006.0004
If x and y were independent, the total return would obviously be maximum for x = y = o. For all the substations meeting the principles of the present invention, it can easily be demonstrated, on the contrary, that the values of x and y are related by the relation xy = 1 .. If we eliminate x from the formula below. above by means of this relation, the expression of the total yield or industrial yield becomes
EMI0006.0006
In order to demonstrate the fact mentioned above, namely that: xy = 1, the elements of the substation <I> T, </I> R, X and <I> L </I> are designated respectively by 1, 2, 3 and 4, and it is assumed that 1 and 2 are conjugated, as well as 3 and 4.
Further, it is assumed that for an electromotive force acting in item 4, equation (1) is satisfied, while for an electromotive force acting in item 1, equation (2) is satisfied. Let Sii be the current produced in element 1 by the unit of electromotive force acting in element 1; or likewise 812 the current produced in element 2 by the unit of electromotive force acting in element 1, etc. Since elements 1 and 2 are conjugate, as well as elements 3 and 4, it follows that 812 - 834 = o.
From equation (1) (8_11) 2 R4 = (842) 2 R2 --E- (841) 2 Ri = and, from equation (2)
EMI0006.0019
(If i) 2 Ri = (S'13) 2 Rs + (81.i) 2 R4 =
EMI0006.0027
Following a fundamental principle which can be deduced from elementary algebra, Sii = Si4,
that is, the current created in the element 1 by the unit of electromotive force acting in the element 4 is equal to the current created in the element 4 by the unit of electromotive force acting in the 'element 1. By multiplying equation (l') by R4 and equation ('2') by Ri, and subtracting, it follows that (842) z R21 R 4 <I> 2 Ri </I> R3. <I> (a) </I> Since, according to the nota tion adopted in this description, the energy consumed in element 3 is equal to x times that consumed in element 4 when an electromotive force acts in element 1,
it follows that (81a) 2 1; i - x (S14) 2 R.4. (b) Since the energy consumed in element 1 is equal to <l, y times that consumed in element 2 when an electromotive force acts in element 4, it follows that (1 # I ) 2 <I> RI </I> # <B><I>y</I> </B> (A5,24 -) -. @ $. (C) <B> 8 </B> By multiplying equations (b) and (c), we obtain:
(S13) 2 R1 û: 1 = xy (S, 24) 2 R2 R.1. (d) From equations (a) and (d), it follows that xy - 1.
The expression given by formula (5) is obviously a maximum when y = 1; this indicates that, for a given quantity of telephone energy developed in the transmitter at the sending substation, a maximum quantity of energy is usefully supplied to the receiver of the receiving station, connected to the first by the line , when y --- 1. Since the maximum amount of energy in the receiver is the main condition in telephony, it would seem that the substation must be constructed so that y. - 1. However, another consideration modifies this conclusion somewhat, namely: the action of line noise.
As line noise originates in the line, the quantity supplied to the receiver is proportional
EMI0006.0058
(see equation (4), while the amount of energy supplied from the transmitter of the corresponding substation is proportional to
EMI0007.0002
(See equation (5). The relationship between these two formulas is
EMI0007.0003
and this ratio, which is equal to <B> 0.5 </B> for y @ 1, increases as y increases, tending towards unity. It is therefore clear that if y is given a value greater than unity, the substation distinguishes the noise of the line from the signals it wishes to receive.
This desirable distinction or differentiation naturally depends on the amount of existing line noise. For conditions encountered in practice, it has been found by experience that a suitable value for y is 1.4. With this value of y, the total or industrial efficiency is reduced by 2.8% below the maximum reached for y = 1, while the reception efficiency alone is reduced by 16; 60o.
However, under certain conditions it may be desirable to significantly increase the value of y beyond unity. It will therefore be understood that, when the value of y is indicated to be approximately equal to unity, its actual value may considerably exceed the theoretical optimum value.
The above considerations, with regard to the total or industrial efficiency and the differentiation between the noise of the line and the signals to be received, can be formulated by: Iii (I1) 2 = yR2 (I2) 2 (6 ) for an electromotive force acting in the line. In this equation, y should preferably be between 1 and 1.5.
It is necessary to determine the values to be given to the elements of the substation as shown in fig. 1, with the aim of satisfying the basic conditions specified above. The condition that the receiver R and the transmitter T are conjugated is satisfied if no current passes through this receiver when a telephone frequency electromotive force is connected in series with this transmitter between points 7 and 8.
If the receiver is to be conjugated with the transmitter, points 8 and 9 must be at the same potential as regards the action of this electromotive force. In addition, if the windings 3 and 4 have very high self-impedances, the currents flowing in these windings must be inversely proportional to their number of turns, ni and n2 respectively; taking these considerations into account, the condition of the conjugate transmitter and receiver can be deduced as follows:
it is assumed that an electromotive force acts in the transmitter and that <I> Ii </I> 12 <I> 13 14 </I> denote the currents flowing respectively in the transmitter, the receiver, the auxiliary resistor and the line . If the transmitter and the receiver are conjugated: I2 = Oetri = I4 + I, In addition, if the self-impedance of the transformer is very high, <I> ni </I> ri <I> = </I> n2 <B> 13, </B> hence
EMI0007.0030
If 11 denotes the voltage drop per turn in the transformer windings, Tr the potential difference between the transmitter terminals and Ri R2 R3 R4 the transmitter resistances,
from the receiver, the auxiliary resistor and the line respectively, it follows that 11511 + 13R3 = 0, <I> - </I> ICia2 <I> = .T; </I> Kic <I> i </I> + I4 <I> R 4 = </I> Tr These equations reduce to the following equation, which must be satisfied in the case where the transmitter and the receiver are con judged
EMI0007.0043
Likewise, it can be shown that the condition that the auxiliary resistance is con judged with respect to the line,
can be expressed by the following water
EMI0007.0047
Since, during transmission, there is no telephone current in the receiver as a result of the relation expressed by equation (7), it follows that the currents Ii 14 Is are proportional to rat, rte - ni and or. Hence, the condition of the maximum flow rate of the transmitter, as formulated by equation (2), is satisfied by the arrangement shown in fig. 1, if <I> Ri </I> (rt2)
2 <I> = </I> Rs (rti) z + R4 (it2 <I> - </I> fzi) = or
EMI0008.0015
Likewise, the condition as formulated by equation (1) is satisfied if
EMI0008.0017
Equation (10) follows from equations (7), <B> (</B> 8) and (9) and therefore does not constitute an independent condition.
Finally, the general relation as formulated by equation (6) is satisfied if:
EMI0008.0018
By denoting by r the ratio of the transformer
EMI0008.0020
equations (8) and (11) give:
EMI0008.0021
If the impedance Ri of the line and the factor y indicating the energy distribution are given, which generally takes place, the substation constants r, Ri, P 2 and R-3 can be determined using formulas 7 to 12, so that this substation meets all the basic conditions.
These constants can in fact be determined as a function of y and of R4 as follows: From formula 7 we directly obtain the value of Rs, that is to say
EMI0008.0029
By substituting in (9) the value of R n given by (7) and by simplifying, we obtain the value of Ri as a function of R4,
EMI0008.0031
that is to say that Ri is expressed by the same equation as Rs. By substituting the value of Ri as a function of R4 in formula (8) where a R2 = R.i.
The constants of the substation are therefore determined by the set of the following equations
EMI0008.0037
As a concrete example of the use of formulas (A) let us suppose the case where it is necessary to build the substation according to <B> fi * </B> 1 in order to obtain the maximum total or industrial efficiency; the impedance of the line being 600 ohms. Then y --- 1 and P L4 = 600; according to formulas (A), we have 1 = 1.414, R, 2 = 600 ohms, Pua = 103 ohms, P i = 103 ohms.
If, instead of wanting to obtain the maximum total efficiency, one wishes to obtain the reduction in the noise of the line, one must choose for y a value greater than unity, for example 1.5. The formulas (A) then give the values of the different quantities 1r == <B> 1.581, </B> R, 2 = 600 ohms, Pua = 135 ohms, Ri = 135 ohms.
The substation described above is shown in the accompanying drawings is only one example chosen from among a large number of substations, employing only a single transformer and a single auxiliary resistor, and all of these substations are perfect, in that they satisfy the basic requirement of a perfect substation, as indicated above in the description.
It is therefore obvious that the invention is not limited to the particular embodiment shown and described, but that it comprises, in general, any substation comprising only one transforma tower. and a single auxiliary resistor, this substation being proportionate, with respect to the line with which it must be combined, in such a way that it is perfect from the point of view of its efficiency and does not present any appreciable disturbing derivation. In addition, the construction of substations of the type described and shown is in no way limited to the formulas established above.
These formulas have been established on the basis of the assumptions that perfect transformers are used and that the elements of the substation have no reactance; hypotheses which are only very approximately justified in practice. In particular, when very high precision is desired, the substation can be calculated in a more exact manner taking into consideration that the transformer impedances are limited and that the line generally has certain characteristic reactance. . However, the above formulas give completely satisfactory results, and the methods according to which they are established allow any person skilled in the art to calculate, in a more precise manner, the constants of the substation, in when needed.