DE1067481B - Hochfrequenzsperre fuer Starkstrom-leitungen, die gleichzeitig die Leistung und die Hochfrequenzinformationen, die innerhalb eines verhaeltnismaessig breiten Frequenzbereiches liegen, uebertragen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzsperre für Starkstromleitungen, die gleichzeitig die Leistung und die Hochfrequenzinformationen, die innerhalb eines verhältnismäßig breiten Frequenzbereiches liegen, übertragen, bestehend aus einer Induktanzspulenanordnung die mittels zweier Anschlußenden in einen Leiter der Kraftleitung geschaltet wird und zwischen den beiden Anschlußenden zumindest einen Zwischenanschluß aufweist, der mit einem Kompensationselement verbunden ist, das einen Induktanzwert M hat, der der gegenseitigen Induktanz zwischen den einzelnen aufeinanderwirkenden Spulenelementen gleich ist.

Fernverbindungen über Hochfrequenzleitungen für Energieübertragung werden über Trägerfrequenzkanäle hergestellt, die gewöhnlich in den Bereich oberhalb von 30 kHz gelegt werden, wobei die Trägerfrequenzgeräte an die Hochfrequenzleitung über Kopplungskondensatoren angeschlossen werden. Hierbei ist es jedoch vom Hochfrequenzstandpunkt aus notwendig, die Leiter, die auch für Fernmeldeverbindungen benutzt werden, gegenüber den Schalttafel- und den Zweigleitungen zu sperren, was mittels besonderer Hochfrequenzsperren erfolgt. Diese Sperren sollen verhindern, daß ein zu großer Anteil der Hochfrequenzenergie zur Schalttafelanlage ohne Beeinflussung der Energieübertragung übertragen wird, und bestehen im allgemeinen aus abgestimmten Kreisen, die eine Drosselspule enthalten können, welche Drosselspule in den betreffenden Phasenleiter geschaltet und daher von dem Kraftstrom durchflossen wird, wobei diese Drosselspule und ein parallel geschalteter Abstimmungskreis als Sperre für die Hochfrequenz dienen.

Die Breite des Frequenzbandes, das gesperrt werden kann, hängt von der Induktivität der Drosselspule in der Sperre und von der Lage des Bandes in dem betreffenden Frequenzbereich ab. Bei einer gegebenen Induktivität und Sperrimpedanz ist daher das Sperrband um so breiter, je höher der Frequenzbereich ist. in dem es liegt, Ist die gewählte Induktivität relativ groß, etwa 2 mH, so kann das Sperrband den größeren Teil oder den ganzen Frequenzbereich umfassen, der für die Trägerfrequenzübertragung benutzt wird. Solche Breitband- oder AHwellensperren haben relativ große Abmessungen und sind sehr teuer, da die Induktanz-Drosselspule für die Stromwerte der Kraftübertragung bemessen werden muß, weshalb sie nur in Verbindung mit einer großen Zahl von Trägerfrequenzkanälen verwendet werden. Bei Verbindungen mit einer mäßigen Anzahl von Kanälen genügen niedrigere Spuleninduktanzwerte, wie 0,1 bis 0,2 mH.

Bei solchen Sperren kann, wie bereits bekannt, die Abstimmschaltung derart ausgebildet werden, daß die Hochfrequenzsperre für Starkstromleitungen, die gleichzeitig die Leistung
und die Hochfrequenzinformationen,
die innerhalb eines verhältnismäßig breiten Frequenzbereiches liegen, übertragen

Anmelder:
Telefonaktiebolaget LM Ericsson,
Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau, Lauterstr. 37,
und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr, 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität: Schweden vom 6. März 1956

Sven Magnus Rodhe, Stockholm,
ist als Erfinder genannt worden

Sperre auf ein oder mehrere feststehende Kanalbänder abgestimmt wird, d. h. auf die beiden Bänder, die für die beiden Richtungen der Fernsprechverbindung benutzt werden. Eine solche Abstimmung ist relativ einfach bei solchen Hochfrequenzsperren einzurichten, deren Sperrimpedanzen im Prinzip Blindwiderstände sind. Wegen der Gefahr des Auftretens von energieschluckenden Serienresonanzen zwischen den Impedanzen in den Sperren und den Schalttafelanlagen wird es jedoch mehr und mehr üblich, sogenannte Widerstandssperrschaltungen zu verwenden, bei denen die Sperrimpedanz ein ohmsche Komponente besitzt, die groß genug ist, um als Schutz gegen derartige Serienresonanzen dienen zu können. Diese Schaltung gen werden in bekannter Weise erhalten durch zusätzlichen Einbau von Widerständen in die Abstimmkreise außer den Induktanzspulen und Kondensatoren.

Bei bekannten Hoehfrequenzsperren der definierten Art mußte man zur Abstimmung mehrerer Kanalbänder bisher mehrere in Reihe geschaltete Sperren verwenden, die jeweils auf ein Kanalband abgestimmt waren und keine gegenseitige Schaltungsverbindung

909 639/227

hatten. Aus. Gründen der Vereinheitlichung verwendete man in allen Sperren die gleiche Hauptinduktivität. Dies ist wirkungsmäßig aber sehr nachteilig, da. Sperren für verschiedene Kanalbänder verschiedene Hauptinduktivitäten erfordern, d. h., je höher das Frequenzband ist, um so kleiner muß die Hauptinduktivität sein.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten Sperren mit AIehrfachabstimmung ist, daß sie verhältnismäßig groß, schwer und teuer sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Hochfrequenzsperre der erwähnten Art, bei der die genannten Nachteile vermieden sind und eine Vereinfachung hinsichtlich der Abstimmung erreicht wird. '

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine einzelne Abstimmvorrichtung zwischen je zwei aufeinanderfolgende Anschlüsse an der Induktanzspulenanordnung mit den Anschlußenden über das gegebenenfalls dazugehörige Kompensationselement geschaltet ist, wodurch die Sperre mit Hilfe der Abstimmvorrichtung auf eine Anzahl von Teilfrequenzbändern des erwähnten Hochfrequenzbereiches entsprechend der Zahl der Abstimmvorrichtungen abstimmbar und die Abstimmung auf jedes der Teilbänder gesondert ohne gegenseitige Beeinflussung der Abstimmung auf die verschiedenen Teilbänder durchführbar ist.

Bei einer bekannten Hochfrequenzsperre wird die Blindkomponente der Impedanz als Schutz benutzt. Die Anwendung des erfindungsgemäß offenbarten Prinzips führt dabei insofern zu einer Vereinfachung der Schaltung, als weniger Schaltelemente benötigt werden und jede Teilinduktivität individuell abstimmbar ist. Auch können dann die Bauelemente viel zweckmäßigere Werte erhalten..

Die Erfindung wird nunmehr unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 a eine Spule mit einem Mittelanschluß zeigt, während

Fig. 1 b die der Schaltung nach der Fig. 1 a gleichweitige Ersatzschaltung zeigt;

Fig. 2a zeigt das Prinzip der Erfindung;

Fig. 2 b zeigt die der Anordnung nach der Fig. 2 a gleichwertige Ersatzschaltung;

Fig. 3 a und 3 b zeigen die Verwendung eines Transformators als Kompensationsinduktanzelement nach der Erfindung;

Fig. 4 a zeigt die Teilung in drei Teilinduktanzen;

Fig. 4b zeigt die der Schaltung der Fig. 4a gleichwertige Ersatzschaltung;

Fig. 5 a zeigt eine erfindungsgemäße Sperre, bei der die Hauptinduktanzanordnung von einer Hauptinduktanzspule gebildet wird, die parallel zu einer geteilten Drosselspule liegt, die mit Mittelanschlüssen versehen ist,

Fig. 5 b eine der Fig. 5 a gleichwertige Ersatzschaltung, und

Fig. 6 zeigt eine Sperre, bei der die Hauptinduktanzanordnung von einer Hauptinduktanzspule und einer geteilten Drosselspule gebildet wird, die parallel zu einem Teil der Hauptinduktanzspule geschaltet ist, wobei beide Spulen mit Mittelanschlüssen versehen sind;

Fig. 7 zeigt die Anwendung der Erfindung für den Fall, in dem die Hauptinduktanzanordnung von einer Anzahl parallel geschalteter Teilspulen gebildet wird, von denen eine einen Mittelanschluß besitzt.

Die Fig. 1 a zeigt schemätisch eine Spule Α-B, die mit einem zwischen ihren'Endpunkten liegenden An-

Schluß C versehen ist. Dadurch wird die Spule geteilt, wobei die Teilinduktanzen A-C und B-C durch L₁ bzw. L₂ dargestellt werden. Zwischen den beiden Teilen dieser Spule tritt ferner die gegenseitige Induktanz M auf. Die dieser Schaltung gleichwertige Ersatzschaltung zeigt die Fig. 1 b. Die gegenseitige Induktanz —M, die nach dieser Ersatzschaltung als an dem Anschluß C auftretend angesehen werden kann, kann nach der Erfindung durch eine Serieninduktanz + M an dem erwähnten Anschluß kompensiert werden (s. Fig. 2 a). Hierbei werden die Teilinduktanzen L₁'= L₁ + M und L₂' —L₂+ M voneinander getrennt und können daher jede für sich durch die Abstimmkreise N₁ bzw. N₂ abgestimmt werden. Danach ist die Schaltung gleichwertig der Schaltung der Fig. 2 b. Die Lage des Anschlusses C an der Spule kann so gewählt werden, daß L₁' und L₂' die geeigneten Werte für die beiden in Betracht kommenden Frequenzbänder erhalten.

Die Kompensationsinduktanz M kann ferner auch auf andere Weise als durch eine Spule eingeführt werden. Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Kompensationsinduktanzelement aus einem Transformator mit enger Kopplung besteht, wobei das Verhältnis der Primärwindungszahl zur Sekundärwindungszahl 1 : 1 ist. Die Anordnung nach der Fig. 3 kann ferner in Verbindung mit der Anordnung nach der Fig. 2 bei Sperren mit mehreren Anschlüssen verwendet werden. Die Fig. 4 a zeigt ein solches Beispiel einer Sperre mit zwei besonderen Anschlüssen C₁ und C₂, d. h. drei Teilinduktanzen L₁, L, und L₃, und zwar jede mit einem Abstimmkreis -V₁, A^r ₂ und N_z. Die in der Fig. 4b dargestellte, dieser Anordnung gleichwertige Ersatzschaltung zeigt, daß die Abstimmung in den gesonderten Kreisen unabhängig voneinander vorgenommen werden kann. Es spricht natürlich nichts dagegen, daß diese Anordnung auch auf eine noch größere Teilung der Hauptinduktanz angewendet werden kann. Bei der Anordnung nach der Fig. 4 ist die Gesamtinduktanz in der Spule

L=L₁+L₂ + L₃+2 M₁₂+2 M_n+2 M₂₃

und die Induktanz bei den abgetrennten Teilinduktanzen nach der Fig. 4 b

L₁'=L ₁ ^jT M₁₂+M₁₃
L₂'=L₂+M₁₂+M₂₃
L_z'=L_z+M_iz+M_2z

In gewissen Fällen kann es angebracht sein, für die Teilung eine besondere Teilungsspule zu verwenden, die dann zur Hauptinduktanz parallel geschaltet wird. Die Hauptinduktanz L ist dann nicht mit einem besonderen Anschluß versehen; dieser ist statt dessen an der Teilungsspule angeordnet. Die Fig. S zeigt ein Beispiel hierfür, wobei die Teilungsspule in zwei Teile geteilt ist, woraus sich eine Möglichkeit für ein unabhängiges Abstimmen von zwei Bändern ergibt. Jedoch bestehen keine Gründe dagegen, daß die Teilungsspule mit mehreren Anschlüssen versehen wird. Ebenso kann sie auch als Transformator ausgebildet werden. In der Fig. 5 a ist die Hauptinduktanz mit L bezeichnet, wobei die Teilungsspule eine G esamtinduktanz

L_D=L₁+L₂+2M

besitzt. Die beiden getrennten Teilinduktanzen sind dann nach der Fig. 5 b

_T , L₁ + M _T ' , L_z +M ^L^l^-^LundL*=T+L^-^L

Claims (6)

1. Ist die Induktanz L_d der Teilungsspule groß im Vergleich zu L, so ergeben sich annähernd die folgenden Gleichungen:

   Χ,+ Μ _Lund£a,_{= £}
   Ld Ld

   wobei L^+L₂'=L ist.

   Es sei hier darauf hingewiesen, daß in der Praxis M und M' verschiedene Werte haben.

   Die Fig. 6 zeigt eine Kombination der vorerwähnten Teilungsverfahren bei der Teilung in drei Teilinduktanzen, wobei darauf hingewiesen sei, daß die Induktanzen Ji₃₄ und M'_3i verschieden sind je nach dem Einfluß aus den anderen Induktanzen in der Anordnung.

   In gewissen Fällen kann es angebracht sein, die Hauptinduktanz in mehrere parallel geschaltete Wicklungen zu teilen (s. Fig. 7), die natürlich eine gegenseitige Induktanz (s. Pfeile) besitzen. In einem solchen Falle genügt es, Anschlüsse an einer dieser Wicklungen anzuordnen, wobei die Ausführung nach der Figur dann das Abstimmen zweier Bänder, jedes für sich, gestattet.

   Die Erfindung ist natürlich nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in ihrem Rahmen auf verschiedene Weise abgewandelt werden.

   Patentansprüche:
   1. Hochfrequenzsperre für Starkstromleitungen, die gleichzeitig die Leistung und die Hochfrequenzinformationen, die innerhalb eines verhältnismäßig breiten Frequenzbereiches liegen, übertragen, bestehend aus einer Induktanzspulenanordnung, die mittels zweier Anschlußenden in einen Leiter der Kraftleitung geschaltet wird und zwischen den beiden Anschlußenden zumindest einen Zwischenanschluß aufweist, der mit einem Kompensationselement verbunden ist, das einen Induktanzwert M hat, der der gegenseitigen Induktanz zwischen den einzelnen aufeinander einwirkenden Spulenelementen gleich ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzelne Abstimmvorrichtung zwischen je zwei aufeinanderfolgende Anschlüsse an der Induktanzspulenanordnung mit den Anschluß enden über das gegebenenfalls dazugehörige Kompensationselement geschaltet ist, wodurch die Sperre mit Hilfe der Abstimmvorrichtung auf eine Anzahl von Teilfrequenzbändern des erwähnten Hochfrequenzbereiches entsprechend der Zahl der Abstimmvorrichtungen abstimmbar

   und die Abstimmung auf jedes der Teilbänder gesondert ohne gegenseitige Beeinflussung der Abstimmung auf die verschiedenen Teilbänder durchführbar ist.
2. 2. Hochfrequenzsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensationselement aus Drosselspulen besteht.
3. 3. HochfrequenzsperrenachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein oder einige der Kompensationsinduktanzelemente aus einem Transformator mit enger Kopplung und mit dem Windungsverhältnis 1 : 1 bestehen und das eine Ende der Wicklungen des Transformators mit irgendeinem der Anschlüsse der Hauptinduktanzanordnung, die in den einen Leiter der Kraftleitung geschaltet wird, verbunden ist und das andere Ende der Wicklungen des Transformators mit dem einen Eingang der entsprechenden Abstimmvorrichtung verbunden ist.
4. 4. Hochfrequenzsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktanzspulenanordnung, die in den einen Leiter einer Kraftleitung geschaltet wird, aus einer Hauptinduktanzspule und einer dazu parallel geschalteten Teilerdrosselspule besteht und daß die Drosselspule mit den genannten Zwischenanschlüssen versehen ist.
5. 5. Hochfrequenzsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktanzspulenanordnung, die in den Leiter einer Kraftleitung geschaltet wird, aus einer Hauptinduktanzspule besteht, von der ein Teil parallel zu einer Teilerdrosselspule geschaltet ist, und daß einige der genannten Zwischenanschlüsse an der Hauptinduktanzspule und die übrigen an der Teilerdrosselspule angeordnet sind.
6. 6. Hochfrequenzsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktanzspulenanordnung, die in einen der Leiter der Kraftleitung geschaltet wird, aus einer Anzahl von parallel geschalteten Induktanzspulen besteht, die miteinander gegenseitig induktiv verbunden sind, und daß nur eine von ihnen mit den genannten Zwischenanschlüssen versehen ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 478 866;
   Dreßler-Podszeck, »Hochfrequenz-Nachrichtentechnik für Elektrizitätswerke«, 1952, insbesondere S. 26, 30, 34;

   »The Bell System Technical Journal«, April 1951, S .428 bis 429.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 639/277 10.59