DE1807408C3 - Schaltung zur Verminderung von durch Starkstromkreise in Fernmeldekabeln erzeugten Spannungsdifferenzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung /ur Verminderung der durch Starkstromkreise zwischen der Seele von Fernmeldekabeln und deren Mantel bzw. Erde erteugten Spannungsdifferenz und damit der daraus und •us der Unsymmetrie des Kabelaufbaus herrührenden Ceräuschspannungen unter Verwendung eines Verstärkers.

In Fernmeldekabeln, deren Mantel gegen Erde einen endlichen Widerstand haben, und die im Streubereich Von Starkstromkreisen, wie z. B. elektrischen Bahnen legen, wird durch die Starkstromkreise in die Adern und in den metallischen Mantel eine Spannung indutiert, die in den Adern und in dem Mantel Ströme zum Fließen bringt. Diese längs der Kabelachse 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 Reduktionstransformators 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 Ströme unierdrücken. Um besonders bei hochpaarigen 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 Sekundärseile 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 Siarkstromkreis. 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 Storungsquelle 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 Paares eine zusätzliche Spannung, die somit in den' Kabel quer ansteht, nämlich von einer Ader /ur anderen. Diese quer anstehende Spannung verursacht im Übertragungskanal die sogenannte Geräusehspannunj;. Ihre Großt ist abhängig vom Grad der Unsymmetrie und dir induzierten störenden Spannung. Sie ist somit von Paar /u Paar verschieden. Die die Geräuschspannung verursachende Spannung wird durch die zur Kompensation der Längsspannung benutzten Reduktionstransformatoren nicht erfaßt und ist deshalb durch diese nicht /u beheben. Die Geräuschspannung ist zudem abhängig von dem Frequenzspektruni der störenden Spannung. Durch thyristorgesteuerte Starkstromanlagen, wie z. B. Lokomotiven, wird der Tonfrequenzanteil dieser Störungen im speisenden Net/ über das bisher bekannte Maß hinaus stark erhöht und führt zu Geräuschspannungen, die nach Frequenzspektrum und Höhe jedes erträglich.■ Maß überschreiten. Mittel und Maßnahmen zur üih^rdrückung 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 anzugeber, welche die Störung direkt kompensiert und auch bei bereits verlegten Ksbelstrecken nachträglich anwendbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen dem Mantel bzw. Erde 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 Kabelstrecken, 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. I 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 des Mantels und andererseits am Kabelmantel.

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

Die in P.cde stehenden Störungen bauen sich entlang der gesamten Kabellänge auf. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungen bleibt bei Kabeln, deren Mantel gegen Erde einen endlichen Widerstand hat, auf bestimmte Längen des Kabels beschrank! 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 cine Kabe'anlag·:. Es liegt der Eingang jedes Verstärkers an den zur Zuführung der Spannungsdifferenz dienenden Adern benachbarter Kabelabschnine und der Ausgang an den getrennten benachbarten Mäntelabschnitten. Eine solche Anordnung ist im Prinzip im Beispiel der F 1 g. 3 wiedergegeben, wobei die Adern 5 und 6 benachbarter Kabelabschnitte hier wiederum deren Seelon darstellen. Mit 7 und 8 sind die Mantel der benachbarten Kabelabschnitte bezeichnet. Am Hing,ing des Verstärkers 9 liegen die beiden Adern 5 und ö.Vährend der Ausgang an die Mantel 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 IO 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 Vorteil je ein Schirm auf die zugehörige Ausgangsseite des Verstärkers gelegt. In F i g. 5 ist dies für den Fall dargestellt, daß mittels des Trennübertragers das Kabel 2. 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 Π angeschlossen, während der Schirm 15 der stationsseitigen Wicklung an Erde liegt. Entsprechendes gilt für F i g. b. in der in symmetrischer Anordnung der Trennübertrager zwischen zwei Kabellängen angeordnet ist.

Gemäß einer Weiterbildung de; Erfindung kann die Schaltung auch mit einem aktiven Reduktionstransformator derart zusammenwirken, daß der vorgesehene Verstärker zugleich den Reduktionstransformaior primärseitig speist, wie dies in einem Beispiel in F 1 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 Reduktioi.siransiurmators eine Teillänge des Kabels darstellt, unterliegt sie den gleichen Störeinflüssen im Sinne des Auftretens einer Geräuschspannung, wiu 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 Reduktionstransformalors ein Kabel mit einem Schirm zu verwenden und die Enden des Schirmes auf die Potertiale der benachbarten Mantelabschnitte sowie der zugehörigen Verstärkerausgänge zu legen.

Der für den Verstärker benotigle Ausgangsübertrager kann in dem Fall, daß ein Redukiionstransformalor 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 stationsscitigcn Ende des Schirmes Erdpotential zugeordnet wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   \. Schaltung zur Verminderung der durch Starkstromkreise zwischen der Seele von Fernmeldekabein und deren Mantel bzw. Erde erzeugten Spannungsdifferenz 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.

   ? Schaltung nach Anspruch I mit mehreren auf die Gesamtlänge des Kabels verteilten Schaltungen gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß «ier 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 ! oder 2 und unter Verwendung von Trennübertragern mit je einem besonderen Schirm für Primär- und Sekundärwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Schirm (14, 35) auf die zugehörige Ausgangsscite 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 Verstarker (16) für die Spannungsdifferenz gleichzeitig die Reduktionstransformatoren (17, 18) speisen.

   5. Schallung 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.