DE1807408B2 - Schaltung zur Verminderung von durch Starkstromkreise in Fernmeldekabeln erzeugten Spannungsdifferenzen - Google Patents

Description

45

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verminderung der durch Starkstromkreise zwischen der Seele von Fernmeldekabeln und deren Mantel bzw. Erde ereeugten Spannungsdifferenz und damit der daraus und Aus der Unsymmetrie des Kabelaufbaus herrührenden Geräuschspannungen unter Verwendung eines Verstärkers.

In Fernmeldekabeln, deren Mäntel gegen Erde einen endlichen Widerstand haben, und die im Streubereich Von Starkstromkreisen, wie ζ Β. elektrischen Bahnen liegen, wird durch die Starkstromkreise in die Adern und in den metallischen Mantel eine Spannung induziert, die in den Adern und in dem Mantel Ströme zum Fließen bringt. Diese längs der Kabclachse anstehende Längsspannung und die aus ihr resultierenden Ströme werden durch die Verwendung von Reduktionstransformatoren mit (NL-OS 68 00 638) oder ohne (DT-AS 13 488) Verstärker abgebaut, indem mittels des Reduktionstransiormators dessen Primärwicklung vom Mantel gebildet wird und dessen Sekundärwicklungen aus der Summe der Adern besteht, in die Adern eine Gegenspannung induziert wird, die die durch den Starkstromkreis in die Adern induzierten Spannungen und die daraus resultierenden Strömt.- unterdrücken. Um besonders bei hoehpaarigen Kabeln große und schwere Reduktionstransformatoren mit hohen, Wicklungszahlen zu vermeiden, wird auch nach DT-AS 12 77 399 der Reduktionstransformator an Stelle der Adern mit einer oder mehreren gesonderten Sekundärwicklungen versehen. Die dieser Sekundärseite entnommene Spannung wird dann den einzelnen Adern oder Paaren durch die Mittelabgriffe von Leistungsübertragern oder Drosseln oder Zwischenübertragern zugeführt. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand an Schaltelementen und Schaltungsmaßnahmen. Weil sich bei dieser Art von Störungen die Störungsquelle, nämlich der Starkstromkreis, jeder Abschirmung oder Neutralisation entzieht, muß die Störungsfolge, nämlich die den Adern individuell induzierte Längsspannung durch Induktion einer Gegenspannung kompensiert werden. Damit ist zwar die in den einzelnen Adern durch die Störungsquelle aufgebaute Längsspannung beseitigt. Da aber die Aderpaare /um Mantel stets eine gewisse Unsymmetrie aufweisen und das störende Feld erhalten bleibt, entsteht zwischen den Adern jedes Paa res eine zusatzliche Spannung, die somit in dem Kabel quer ansteht, nämlich von einer Ader zur anderen. Diese quer anstehende Spannung verursacht im Übertragungskanal die sogenannte Geräuschspannung. Ihre Größe ist abhängig vom Grad der Unsymmetrie und der induzierten störenden Spannung. Sie ist somit von Paar zu Paar verschieden. Die die Geräuschspannung verursachende Spannung wird durch die zur Kompensation der Längsspannung benutzten Reduktionstransformatoren nicht erfaßt und ist deshalb durch diese nicht zu beheben. Die Geräuschspannung ist zudem abhängig von dem Frequenzspektrum der störenden Spannung. Durch thyristorgesteuerte Starkstromanla gen, wie z. B. Lokomotiven, wird der Tonfrequenzanteil dieser Störungen im speisenden Netz über das bisher bekannte Maß hinaus stark erhöht und führt zu Gc räuschspannungen. die nach Frequenzspektrum und Höhe jedes erträgliche Maß überschreiten. Mittel und Maßnahmen zur Unterdrückung der Geräuschspannungen waren der Anmelderin beim Zustandekommen der vorliegenden Erfindung nicht bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs geschilderte Schaltung zur Verminderung der Geräuschspannungen anzugeben, welche die Störung direkt kompensiert und auch bei bereits verlegten Ka beistrecken nachträglich anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen dem Mantel bzw. F.rde und einer Ader anstehende Spannung dem Eingang eines Verstärkers zugeführt wird, dessen Ausgang dem Mantel eine Spannung zuführt, die dessen Potentialdifferenz gegenüber der Seele nach Phasenmaß und Höhe vermindert.

Die Schaltung hat also den Vorteil, daß die die Störung erzeugende Spannung direkt kompensiert wird und somit die von Ader zu Ader unterschiedliche Geräuschspannung. Es wird die Ursache der Störung beseitigt, nicht ihre Wirkung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung ist darin zu sehen, daß auch bei bereits verlegten Kabelstrcckcn, die nachträglich in den Bereich störender Starkstromkreise geraten, eine mindestens teilweise Aufhebung der Geräuschspannung ermöglicht wird.

Das Prinzip dieser Schaltung ist in F i g. 1 dargestellt,

wobei die Seele durch eine einzige Ader 1 symbolisiert ist, die zugleich diejenige Ader ist, deren Spannung gegenüber dem Mantel 2 dem Eingang des Verstärkers 3 zugeführt wird. Der Ausgang des Verstärkers 3 liegt einerseits an Erde, ebenso wie die vom Verstärker abgewandten Enden der Seele und de? Mantels und andererseits am Kabelmantel.

In Abwandlung der erfindungsgemäßen Schaltung kann die dem Verstärker zugeführte Spannungsdifferenz, wie \i-, F i g. 2 dargestellt, der Ader 4 gegenüber Erde entnommen werden und dem Verstärker zugeführt werden.

Die in Rede stehenden Störungen bauen sich entlang der gesamten Kabellänge auf. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungen bleibt bei Kabein, deren Mantel gegen Erde einen endlichen Widerstand hat, auf bestimmte Längen des Kabels beschränkt. Es wird deshalb erforderlich sein, bei größeren Kabellängen, also in ganzen Kabelanlagen, mehrere Schutzvorrichtungen vorzusehen, die Schaltungen gemäß der Erfindung enthalten.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist deshalb die mehrmalige Anwendung der Schaltung auf eine Kabelanlage. Es liegt der Eingang jedes Verstärkers an den zur Zuführung der Spannungsdifferenz dienenden Adern benachbarter Kabelabschnitte und der Ausgang an den getrennten benachbarten Mäntelabschnitten. Eine solche Anordnung ist im Prinzip im Beispiel der F i g. 3 wiedergegeben, wobei die Adern 5 und 6 benachbarter Kabelabschnitte hier wiederum deren Seelen darstellen. Mit 7 und 8 sind die Mantel der benachbarten Kabelabschnitte bezeichnet. Am Eingang des Verstärkers 9 liegen die beiden Adern 5 und 6, während der Ausgang an die Mäntel 7 und 8 angelegt ist.

In Abwandlung der vorstehend beschriebenen Kabelanlage kann, wie in Fig.4 dargestellt, am Eingang des Verstärkers die nunmehr durchverbundene Ader 10 gegenüber Erde liegen und somit die Spannungsdifferenz zwischen dieser Ader und Erde dem Verstärker zugeführt werden. Der Ausgang des Verstärkers liegt wiederum an den benachbarten Mantelabschnitten.

Liegt an den Enden einer Kabellänge ein Trennübertrager, dessen Wicklungen einzeln geschirmt sind, so wird mit besonderem Vortei¹ je ein Schirm auf die zugehörige Ausgangsseite des Verstärkers gelegt. In F i g. 5 ist dies für den Fall dargestellt, tl;iß mittels des Trennübertragers das Kabel z. B. an eine Station angeschlossen wird In diesem Fall liegt in Analogie zur F i g. 1 der Ausgang des Verstärkers 11 einerseits an Erde 12 und andererseits am Kabelmantel 13. Der Schirm 14 der kabelseitigen Wicklung des Trennübertragers ist an den Mantel 13 angeschlossen, während der Schirm 15 der stationsseitigen Wicklung an Erde liegt. Entsprechendes gilt für Fig.£\ in der in symmetrischer Anordnung der Trennübertrager zwischen zwei Kabellängen angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Schaltung auch mit einem aktiven Reduktionstransformator derart zusammenwirken, daß der vorgesehene Verstärker zugleich den Reduktionstransformator priirvärsehig speist, wie dies in einem Beispiel in F i g. 7 dargestellt ist. Der Ausgang des Verstärkers liegt zugleich am Kabelmantel und an den zugehörigen Enden der Primärwicklung 17 des Reduktionstransformators, dessen Sekundärwicklung mit 18 bezeichnet wird.

Da die Sekundärwicklung des Reduktionstransformators eine Teillänge des Kabels darstellt, unterliegt sie den gleichen Störeinflüssen im Sinne des Auftretens einer Geräuschspannung, wie das gestreckte Kabel. Um nun die kompensierende Wirkung der Schaltung auch auf diesen aufgewickelten Teil des Kabels zu erstrecken, empfiehlt es sich, für die Sekundärwicklung des Reduktionstransformators ein Kabel mit einem Schirm zu verwenden und die Enden des Schirmes auf die Potentiale der benachbarten Mantelabschnilte sowie der zugehörigen Verstärkerausgänge zu legen.

Der für den Verstärker benötigte Ausgangsübertrager kann in dem Fall, daß ein Reduktionstransformator mit einer Wicklung aus einem Kabel mit Schirm verwendet wird, eingespart werden, in dem man dem Reduktionstransformator durch geeignete Primärwicklung die Funktion des Ausgangsübertragers zuordnet. Dabei kann das Übertragungsverhältnis dem Bedarf entsprechend ausgelegt werden und daneben kann der Schirm bzw. eine dazu elektrisch parallele Ader hinreichenden Querschnittes zur Ankopplung des Mantelstromkreises an den Verstärker dienen.

Entsprechendes gilt für unsymmetrische Anordnungen im Sinne der F i g. 7 mit der Maßgabe, daß dem stationsseitigen Ende des Schirmes Erdpotential zugeordnet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Verminderung der durch Starkstromkreise zwischen der Seele von Fernmeldekabein und deren Mantel bzw. Erde erzeugten Span nungsdifferenz und damit der daraus und aus der Unsymmetrie des Kabelaufbaus herrührenden Geräuschspannungen unter Verwendung eines Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Mantel (2) bzw. Erde und einer Ader (1) anstehende Spannung dem Eingang eines Verstärkers zugeführt wird, dessen Ausgang dem Mantel (2) eine Spannung zuführt, die dessen Potentialdifferenz gegenüber der Seele nach Phasenmaß und Höhe vermindert

2. Schaltung nach Anspruch 1 mit mehreren auf die Gesamtlänge des Kabels verteilten Schaltungen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang jedes Verstärkers (9) an den zur Zuführung der Spannungsdifferenz dienenden Adern (5,6) benachbarter Kabelabschnitte oder gegen diese (10) an Erde liegt und daß der Ausgang des Verstärkers (9) an den getrennten benachbarten Mäntelabschnitten (7,8) liegt.

3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 und unter Verwendung von Trennübertragern mit je einem besonderen Schirm für Primär- und Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Schirm (14, 15) auf die zugehörige Ausgangsseite des Verstärkers (11) gelegt ist.

4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der gleichzeitig eine bzw. mehrere Reduktionstransformatoren mit Verstärkung verwendet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker (16) für die Spannungsdifferenz gleichzeitig die Reduktionstransformatoren (17,18) speisen.

5. Schaltung nach Anspruch 4, wobei die Reduktionstransformatoren mit Kabeln bewickelt sind, die einen Schirm aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schirme auf den Potentialen der benachbarten, getrennten Mantelabschnitte sowie der zugehörigen Verstärkerausgänge liegen.