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Elektrischer Mehrfachkondensator veränderbarer Kapazität Die Erfindung
betrifft einen elektrischen Mehrfachkondensator veränderbarer Kapazität, insbesondere
zum Abgleich von Fernmeldeleitungen, bestehend aus einem festen, rohrförmigen und
außen mindestens vier feststehenden Statorelektroden tragenden Isoliergehäuse sowie
im Inneren des Isoliergehäuses drehbaren oder in axialer Richtung gleitenden, anschlußlosen
und von den Statorelektroden durch das das Dielektrikum bildende Isoliergehäuse
getrennten Regelelektroden.
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Mehrfachkondensatoren der bezeichneten Art werden vorzugsweise zum
Abgleich von Trägerfrequenzkabeln in sogenannten Ausgleichsfeldern zusammengefaßt.
Die große Anzahl der Trimmerkondensatoren in den Ausgleichsfeldern bringt nun trotz
der gut abgestimmten elektrischen Daten des einzelnen Differentialtrimmerkondensators
gewisse Schwierigkeiten für die Einhaltung bestimmter Nebensprechwerte in fertigen
Kabelanlagen mit sich, insbesondere bei Ausnutzung eines großen Regelbereiches.
Es besteht daher die Aufgabe, zur Vereinfachung der Ausgleichsarbeiten, vorzugsweise
an Trägerfrequenzkabelanlagen, einen Mehrfachtrimmerkondensator zu schaffen, der
einen einfachen Ausgleich bei größter Stabilität und kleinstem Raum ermöglicht.
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Es sind Kondensatoren bekannt, die bei großer Kapazitätsänderung ein
kleines Volumen einnehmen. Dies wird dadurch erreicht, daß die beweglichen Elektroden
über eine Leiterschleufe mit den feststehenden Elektroden verbunden sind. Bei Annäherung
der beweglichen Elektrode an die andere, feststehende, ergibt sich eine relativ
große Kapazität, während die wirksame Kapazität dann sehr klein ist, wenn die miteinander
verbundenen Elektroden einander benachbart stehen. Es ist auch ein rohrförmiger
Kondensator mit einer feststehenden und zwei beweglichen, innerhalb dieser verschiebbaren
Elektroden bekannt. Durch Verschieben der beweglichen Elektroden kann die Kapazität
zwischen der einen oder der anderen beweglichen und der feststehenden Elektrode
vergrößert werden. Die beweglichen Elektroden besitzen leitende Anschlüsse, die
mitbewegt werden. Es handelt sich hierbei also um einen einfachen Differentialkondensator
üblicher Bauart. Es sind auch Kombinationen von zwei Einfachkondensatoren bekannt,
bei denen die Änderung der Kapazität durch gemeinsamen Antrieb erfolgt.
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Es sind elektrische Vierpole bekannt, die dazu dienen, den Widerstand
am Eingang des Vierpols auf einen bestimmten Widerstand am Ausgang dieses Vierpols
zu transformieren. Bei der bekannten Anordnung wird hierzu eine Kreuzschaltung benutzt,
die in den beiden Längszweigen je einen veränderbaren Kondensator und in den beiden
Diagonalzweigen ebenfalls je einen veränderbaren Kondensator aufweist. Die Kondensatorsysteme
sind zu einem einzigen Drehkondensator zusammengefaßt, der aus zwei mit Anschlüssen
versehenen Statorelektroden und aus zwei innerhalb dieser bewegbaren, mit Anschlüssen
versehenen Rotorelektroden besteht.
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Der elektrische Mehrfachkondensator nach der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß der Kondensator aus mehreren Kondensatorsystemen zusammengesetzt
ist, die aus je drei Statorelektroden und je einer anschlußlosen Regelelektrode
bestehen und in Bewegungsrichtung der Regelelektroden hintereinanderliegen.
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Bei dem Mehrfachkondensator nach der Erfindung kann die Anzahl der
Beläge verringert werden, weil benachbarte Elektroden der verschiedenen Kondensatorsysteine
zusammengefaßt werden können. Es ergibt sich dadurch eine wesentliche Vereinfachung
im Aufbau und beim Anschließen der Kondensatoren. Dadurch wird es möglich, mehrere
Differentialkondensatorsysteme, bei denen bekanntlich eine Teilkapazität auf Kosten
einer mit dieser zusammenhängenden Kapazität verändert wird, miteinander in vorteilhafter
Weise zu vereinigen.
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In einer speziellen Ausführungsform nach der Erfindung sind die Kondensatorsysteme
hintereinander angeordnet. Ein zylindrischer Kolben trägt die hintereinander angeordneten
Regelelektroden, so daß die Regelelektroden an den zugehörigen Statorelektroden
vorbeibewegt werden können. Der in axialer Richtung verschiebbare Kolben kann aus
mehreren die Regelelektroden
tragenden Kolbenstücken bestehen.
Man kann die Anordnung auch so treffen, daß den zylindrischen Regelelektroden metallische
Hohlzylindersegmente als Statorelektroden gegenüberstehen. Als Dielektrikum kann
auf die Regelelektroden ein Isolierbelag, vorzugsweise aus organischer Folie, aufgebracht
werden.
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Ganz allgemein kann die elektrische Vereinigung zweier in Einstellrichtung
hintereinanderliegender Differentialsysteme in verschiedener Weise erfolgen, z.
B. in der Art, daß beide Systeme mit allen Elektroden parallel geschaltet werden.
Gemäß einer Weiterentwicklung nach der Erfindung erfolgt die elektrische Vereinigung
so, daß z. B. die vier Kapazitäten zweier Differentialsysteme schaltungsmäßig die
Seiten eines \ `ierecks bilden, dessen Eckpunkte die Anschlüsse darstellen.
Nun kann man vorsehen, daß sich z. B. die in der Schaltung im Viereck gegenüberliegenden
Kapazitäten gleichsinnig ändern, d. h., je zwei nehmen um so viel an Kapazität zu,
wie die anderen abnehmen, und umgekehrt. Es läßt sich aber auch so einrichten, daß
je zwei der benachbarten Kapazitäten sich gleichsinnig ändern. Die Anordnung mit
gleichsinniger Änderung der im Schaltbild gegenüberliegenden Kapazitäten hat z.
B. beim Einbau des Trimmers zwischen zwei Aderpaaren eines TF-Kabels den Vorteil,
daß sich ein kapazitiver Kopplungsausgleich durchführen läßt und die -.Mitsprechkopplungen
in der Kabelanlage keine Änderungen erfahren. Will man dagegen eine der Mitsprechkopplungen
ihrerseits ändern, ohne die übrigen Kopplungen zu beeinflussen, so ist die Anordnung
mit gleichsinniger Änderung je zwei benachbarter Kapazitäten zu verwenden.
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Als Beispiele werden in der Zeichnung einige Ausführungsformen von
Differentialkondensatoren gegeben. Die Figuren der Zeichnung haben folgende Bedeutung
Fig. 1 a und 1 b ein Kondensator mit zwei vereinten Differentialsystemen mit in
Achsrichtung veränderbarer Elektrode, schematisch dargestellt; in der Stellung Fig.
1 a und 1 b, Fig. 2 a und 2 b ein Differentialkondensator mit zwei vereinten Systemen
mit veränderlichem Rotor und Hohlzylindersegmenten als feste Elektroden, schematisch
dargestellt, Fig.3 ein elektrisches Schaltbild eines Kondensators mit zwei Differentialsystemen,
Fig. 4 die Anordnung eines Kondensators mit zwei vereinten Differentialsystemen
im Vierer eines F ernineldekabels.
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Die mechanische und elektrische Vereinigung zweier Differentialsvsteme
gemäß einiger Ausführungsformen nach der Erfindung kann praktisch so erfolgen, daß
man z. B. die beiden mittleren der ursprünglich sechs festen hintereinanderliegenden
Elektroden zu einer einzigen vereint und die beiden äußeren elektrisch leitend verbindet
wie bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. In einem anderen,
auch praktisch ausgeführten Beispiel nach der Erfindung denke man sich die Projektion
der Statorringe 1a bis 4a in den Fig. 1 a und 1 b in der Längsachse auf einen Zylinder
aufgewickelt, so daß nunmehr die beiden äußeren Flächen zu einer Elektrode mechanisch
vereinigt werden. In dieser Weise sind aus den ehemals sechs festen Elektroden zweier
Differentialsysteme erst fünf (wie in den Fig. 1 a und 1 b dargestellt) und dann
vier (wie in den Fig. 2a und 2b dargestellt) geworden.
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Die praktische Ausführung nach der Erfindung ist aber keinesfalls
auf diese Beispiele oder die Vereinigung von nur zwei Differentialsystemen begrenzt.
Wie die Fig. 1 a und 1 b erkennen lassen, besteht der Differentialkondensator aus
den in Achsrichtung verschiebbaren Elektroden 5 a und 5 b und den diese mittelbar
umschließenden Statorringen 1 a bis 4a mit Löt-oder Schraubanschlüssen für die elektrischen
Zuführungsleitungen. Diese Statorringe l a, bis 4 a sitzen fest auf
einem Isolierröhrchen, das z. B. aus Keramik, organischer Masse od. dgl. besteht.
Im Inneren des Isolierröhrchens befinden sich die in Achsrichtung bewegbaren Elektroden
5 a und 5 b. Die Einstellung der Elektroden 5 a und 5 b erfolgt z. B. über ihre
auf einer oder beiden Seiten mit Gewinde versehene Achse, die im Isolierröhrchen
gelagert ist und bei Drehung die Elektroden 5 a und 5 b in ihrer Achsrichtung zu
verschieben gestattet. Es ist auch möglich, die Elektroden 5 a und 5 b als mehrfachen
Federkolben auszuführen, der im Isolierröhrchen verschoben werden kann. In den Fig.
1 a und 1 b bestehen die anschlußlosen Elektroden 5 a. und 5 b aus zylinderförmigen
Kolben mit metallisierter Mantelfläche und gemeinsamer Achse. In der Stellung in
Fig. 1 a haben die Kapazitäten zwischen den elektrischen Anschlüssen 4 und 2 (mit
C4 bezeichnet) und zwischen 3 und 1 (mit C 1 bezeichnet) ihren Maximalwert erreicht,
dabei sind C 2 und C 3 sehr klein. Nachdem der Kolben 5 in die in Fig. 1 b dargestellte
Stellung gebracht worden ist, liegen die Maximalkapazitäten nunmehr bei C2 und C3,
während C4 und C1 sehr klein sind. Die Veränderung der Kapazitäten erfolgt kontinuierlich,
und zwar werden C 4 und C 1 um so viel kleiner, wie C 2 und C 3 zunehmen, und umgekehrt,
so daß sich ein Kondensator mit zwei vereinten Differentialsystemen ergibt.
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Die Fig. 2 a und 2 b zeigen eine andere Ausführungsform eines Differentialkondensators.
Auf einem zylindrischen Isolierkern 6 (Rotor) sind zwei Metallbeläge 6 a und 6 b
aufgebracht, darüber ist eine organische Folie 7 aufgeschrumpft. Auf diesem Isolierbelag
7 schleifen die feststehenden Elektroden 1 a bis 4a. In der in Fig. 2 a dargestellten
Stellung haben C 4 und C 1 ihr ;Maximum, während C2 und C3 sehr klein sind. Durch
eine Drehung des Rotor 6 um 90° ergibt sich die Stellung der Fig. 2b, in der C2
und C3 ihr Maximum haben, während C1 und C4 sehr klein sind. Die Veränderung der
Kapazitätswerte erfolgt kontinuierlich, für C4 und C1 gleichsinnig, desgleichen
für C2 und C3. Der nutzbare Einstellwinkel beträgt 90'. Der Rotor 6 ist anschlußlos.
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In Fig. 3 wird das elektrische Schaltbild eines Kondensators mit zwei
vereinten Differentialsystemen dargestellt. Die Veränderung der Kapazitäten C 1
und C4, desgleichen C2 und C3, erfolgt gleichsinnig, derart, daß C 1 und C 4 um
so viel an Kapazität zunehmen, wie C3 und C2 abnehmen, und umgekehrt.
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Fig. 4 zeigt die Anordnung eines Kondensators, insbesondere Trimmers,
mit vereinten Differentialsystemen zwischen zwei Aderpaaren eines Fernmeldekabels.
Aus der Vereinigung zweier Differentialsysteme in der dargestellten Weise läßt sich
ein kapazitiver Kopplungsausgleich durchführen, ohne gleichzeitig die Mitsprechkopplungen
zu ändern.