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Blitzschutzdrossel für Fernmeldeleitungssysteme Die Erfindung betrifft
eine Blitzschutzdrossel für Fernmeldeleitungssysteme, die auszweiStammkreisen und
einem Phantomkreis bestehen, vorzugsweise zur Einschaltung an der übergangsstelle
von Fernmeldefreileitungen auf Femmeldekabel. Die Blitzschutzdrossel soll für die
symmetrischen Leitungskreise (Stammkreise) einen geringen Wechselstromwiderstand
und für den unsymmetrischen, von den Adern der Leitungen einerseits und der Erde
andererseits gebildeten Stromkreis einen sehr hohen Wechselstromwiderstand aufweisen.
Die Durchgangsdämpfung in den symmetrischen Kreisen und im Phantomkreis soll aber
dennoch möglichst gering sein. Neben einem hohen Längswiderstand soll sie auch eine
hohe Symmetrie, einen möglichst niedrigen Reflexionsfaktor, eine große Klirrdämpfung
und eine hinreichende Spannungsfestigkeit aufweisen. Außerdem sollen die Eigenschaften
der übertragungskreise durch den Einbau derartiger BlitzschutzdrosseInnichtverschlechtert
werden. Blitzschutzdrosseln werden z. B. an denjenigen Stellen, an denen Freileitungen
in Kabel übergeführt werden, zwischen Freileitung und Kabel geschaltet und sollen
mit ihren hochohmigen Längswiderständen bei atmosphärischen Entladungen die zwischen
Kabelmantel und Ader auftretenden Spannungen verringern. Zu diesem Zweck sind auf
der Freileitungsseite von den Drosseleingängen zur Erde Spannungsableiter eingeschaltet.
Eine von der Freileitungsseite ankommende sehr steile, durchBlitzverursachte Spannungswelle
soll nun infolge der Wirkung der Blitzdrossel auf der Freileitungsseite nicht abgeflacht
werden. Der steile Spannungsanstieg am Drosseleingang bringt die Spannungsableiter
sehr schnell zum Ansprechen, so daß die infolge der Kabelkapazitäten und Drosselinduktivität
abgeflachte Spannung zwischen Kabelmantel und Ader beim Ansprechen der Spannungsableiter
noch keine allzu hohen Werte erreicht hat. Eine Blitzschutzdrossel kann vorteilhafterweise
auch dazu benutzt werden, eine höhere Rückkopplungsnebensprechdämpfung in solchen
Anlagen zu bewirken, bei denen trägerfrequent betriebene Leitungen zu Verstärkereinrichtungen
eingeschleift werden und die im Niederfrequenzbereich benutzten durchgeschalteten
Leitungen einen Rückkopplungsweg zwischen Leitungen mit hohem Ausgangspegel und
Leitungen mit niedrigem Eingangspegel bilden. Das Nebensprechen an solchen Punkten
wird bekanntlich zu einem großen Teil über die unsymmetrischen Kreise übertragen.
Besitzen nun die in die unsymmetrischen Kreise eingeschalteten Mittel einen hohen
Längswiderstand, so kann man das Nebensprechen über diese Kreise wesentlich dämpfen.
Aus diesen Gründen legt man Wert auf einen besonders hohen Längswiderstand der Drossel
im unsymnietrischen Kreis.
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Es ist bereits eine Nachrichtenübertragungsanlage mit auf dem gleichen
Gestänge angeordneten, verschieden betriebenen Freileitungen bekannt, bei der auf
den Leitungsmasten Blitzschutzmittel, z. B. überspannungsableiter und Längsdrosseln,
vorgesehen sind und bei der in unverstärkt durchlaufenden Leitungen Tiefpaßbilder
angeordnet sind, die eine Sperre für die in Zwischenverstärkern, verstärkte Trägerfrequenzströme
darstellt. Die Rückkopplungsdämpfung zwischen Verstärkereingang und -ausgang wird
dann um die Sperrdämpfung des Tiefpasses erhöht.
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Bei dieser Anlage sind die Tiefpaßfilter in je zwei Halbglieder
aufgeteilt und mit den Blitzschutzmitteln derart kombiniert, daß sich unter Venneidung
der für den Blitzschutz üblicherweise erforderlichen Längsdrosseln eine Schaltungsanordnung
ergibt, deren Längsspulen und Querkondensatoren sowohl im symmetrischen Kreis als
auch im unsymmetrischen Erdkreis wirksam sind. Die Längsspulen dienen zugleich als
eine Art Schutzdrossel für die von den Freileitungen aufgenommenen überspannungen,
welche durch die zwischen jeder der freileitungsseitigen Klemmen der Tiefpaßhalbglieder
gegen Erde geschalteten Überspannungsableiter begrenzt und abgeleitet werden. Für
je ein Tiefpaßhalbglied kann eine Spule mit zwei Wicklungen vorgesehen sein,
die bezüglich des unsymmetrischen Kreises parallel geschaltet und somit mit ihrer
Hauptinduktivität wirksam sind, während sie für den symmetrischen Kreis gegeneinandergeschaltet
sind und mit ihrer Streuinduktivität wirken.
Es ist eine Belastungsspule
für Fernmeldeleitungen bekannt, bei der die in Hin- und Rückleitung liegenden Wicklungshälften
als Bifilarwicklung ausgebildet sind. Durch geeignete Wahl der Beschaffenheit und
Schichtdicke des Isoliermaterials wird die Eigenkapazität der Wicklung auf einen
solchen Wert gebracht, daß ein teilweiser oder vollständiger Phasenausgleich erreicht
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blitzschutzdrossei
zu schaffen, die zwar zugleich für zwei Stammkreise wirksam ist, die aber dennoch
auch die Ausnutzung des Phantomkreises gestattet. Neben den einleitend angeführten
Forderungen muß auch das Nebensprechen zwischen den beiden Stanimkreisen, insbesondere
bei hohen Frequenzen, noch hinreichend klein gehalten werden.
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Die gestellten Forderungen werden bei der Blitzschutzdrossel gemäß
der Erfindung dadurch erfüllt, daß die in die Stan-unkreise eingeschalteten, zusammengehörigen
Stammwicklungen mit einer Drahtstärke Abstand bifilar, in je zwei Wicklungshälften
aufgeteilt, gewickelt sind und daß zwischen die beiden Wicklungshälften jeder Wicklung
der beiden Stammkreise Zusatzspulen derart eingeschaltet sind, daß die Kapazität
zwischen den bifilar gewickelten Drähten der Stammwicklungen kompensiert wird. Von
besonderem Vorteil ist es, den Abstand zwischen den bifilar gewickelten Drähten
dadurch sicherzustellen bzw. in der ganzen Wicklung einheitlich einhalten zu können,
daß zwischen den Windungen der Stammwicklungen ein mitgewickelter Kunststoffaden
angeordnet wird. Die, neue Wicklungsanordnung stellt insbesondere eine hohe Nebensprechdämpfung
zwischen Stamm 1
und Stamm II sicher.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In der Fig. 1 ist ein Teil eines Spulenkörpers einer Blitzschutzdrossel
nach der Erfindung dargestellt, der die beiden Kammern 1 und 2 mit zusammen
vier Wicklungen erkennen läßt. Die beiden Wicklungen in einer Kammer der Spule gehören
jeweils dem gleichen Stamm an; sie sind bifilar gewickelt, und zwar so, daß zwischen
den einzelnen Drähten 3 und 4 bzw. 5
und 6 jeweils ein etwa
der Drahtstärke entsprechender Abstand eingehalten wird. Die Drähte 3 und
4 stellen die beiden Leitungen des Stammes I dar, während die Drähte 5 und
6 als Leiter für den Stamm 11
dienen. Das Einhalten des Abstandes zwischen
den einzelnen Drähten ergibt eine hinreichend kleine Kapazität zwischen den bifilar
gewickelten Drähten eines Stammes. Um die verbliebene Kapazität der Wicklungen kompensieren
zu können, werden Zusatzspulen 7 und 8 zwischen die Wicklungshälften
eingeschaltet, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Die Zusatzspulen sind nur
in den Stammkreisen wirksam. Im Phantomkreis dagegen wird keine Durchflutung in
den Zusatzspulen wirksam, so daß sie bei Phantombetrieb fast wirkungslos bleiben.
Die Kapazität zwischen den Wicklungen von Stanun 1 und Stamm II ist so gering,
daß sie nicht ausreicht, die vorhandene Streuinduktivität zu kompensieren, so daß
es vorkommen kann, daß der Reflexionsfaktor der Spule im Phantomkreis bei höheren
Frequenzen ansteigt. Die Blitzschutzdrossel kann man auch so auslegen, daß die Längsinduktivität
entweder mit Wicklungskapazitäten oder mit parallel geschalteten Kapazitäten einen
Parallelresonanzkreis bildet, der bei einer gewünschten Frequenz in Resonanz kommt.
Auch zur Kompensation von Streuinduktivitäten können Kondensatoren zugeschaltet
werden.
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In der Fig. 2 ist das Schaltbild einer Blitzschutzdrossel nach der
Erfindung dargestellt. Mit A sind dabei die Anfänge und mit E die
Enden der einzelnen Wicklungen gekennzeichnet. Man erkennt daraus, daß sich die
Durchflutungen der verschiedenen Wicklungen bei Phantomkreisausnutzung gegenseitig
aufheben. Im symmetrischen Kreis dagegen fließen in den Wicklungen eines Stammes
Ströme entgegengesetzter Umlaufrichtung. Im Phantombetrieb werden die zu einem Stamm
gehörenden Wicklungen in gleicher Umlaufrichtung durchflossen. Die Ströme in den
Wicklungen eines Stammes allein erzeugen also bei Phantombetrieb eine gleichgerichtete
Durchflutung. Bei Phantomausnutzung ergibt aber die gesamte Durchflutung der beiden
Stämme in der Spule den Wert Null, da die Durchflutung des einen Stammes von der
Durchflutung des anderen Stammes im Idealfall aufgehoben wird. Sowohl in den symmetrischen
Stanunkreisen als auch im Phantomkreis kommt daher nur eine verhältnismäßig geringe
Streuinduktivität zur Wirkung. Erst wenn die Stromlaufrichtung in allen Wicklungen
gleich ist, entsteht eine resultierende Durchflutung, die einen magnetischen Fluß
im magnetischen Kern erzeugt, d. h., für den unsymmetrischen Kreis, der aus
den vier Adern des Vierers als Hinleitung und Erde als Rückleitung gebildet wird,
wirkt die Blitzschutzdrossel als eine große Längsinduktivität. Diese hohen Längswiderstände
der Drosseln sind besonders bei höheren Frequenzen vorteilhaft, wenn es gilt, das
Nebensprechen zwischen zur Verstärkung in ein Amt eingeschleiften Trägerfrequenzleitungen
bei durchgehenden Niederfrequenzleitungen klein zu halten.