DE201745C

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Publication number: DE201745C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 201745 KLASSE 21 α. GRUPPE

THE ROWLAND TELEGRAPHIC COMPANY in BALTIMORE, V. St. A.

Verfahren zur gegenseitigen Ausgleichung von elektrischen Leitungen, insbesondere Telegraphenleitungen.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. Oktober 1907 ab.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Ausgleichung von Telegraphenlinien und insbesondere solchen, die beim Gegensprechen verwendet werden.
Die meisten Telegraphenanlagen sind für das Gegensprechen eingerichtet. Die von einer Stelle gegebenen Zeichen dürfen auf das Empfangsrelais dieser Stelle keine Wirkung äußern; dieses darf nur auf die von der anderen Stelle einlangenden Zeichen ansprechen. Zu dem Zweck wird an der ersten Stelle eine künstliche Linie benutzt, welche alle elektrischen Eigenschaften der wirklichen Linie aufweist. Ein Relais mit zwei genau gleichen Spulen ist mit den beiden Linien derart verbunden, daß der von der Gebestelle ausgehende Strom durch eine Spule zur wirklichen und durch die andere Spule in entgegengesetzter Richtung zur künstlichen Linie geht. Ist die künstliche Linie derart eingestellt, daß durch beide Spulen gleich starke Ströme fließen, so äußert der abgesandte Strom keine Wirkung auf das Relais.

Manchmal ersetzt man die entgegengesetzt

gewickelten Spulen des Relais durch zwei gleiche Widerstände und schaltet ein einfach bewickeltes Relais zwischen den Anfang der künstlichen und jenen der wirklichen Linie. Auch in diesem Falle wird, wenn gleiche Ströme durch die wirkliche und die künstliche Linie gehen, der abgesandte Strom keine Wirkung auf das Relais äußern.

Um festzustellen, wann die Ströme in der wirklichen und künstlichen Linie gleich sind, beobachtet man zumeist die Wirkung der 40

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ausgesandten Ströme auf das Relais und stellt dann die künstliche Linie so lange ein, bis keine Wirkung auf das Relais mehr geäußert wird, oder höchstens eine Wirkung, die so gering ist, daß eine Störung beim Empfang sicher ausgeschlossen ist.

Vorliegende Erfindung gibt eine Methode an die Hand, um nicht nur anzuzeigen, wann die Ausgleichung zwischen der künstlichen und der wirklichen Linie erzielt worden ist, sondern auch, um anzuzeigen, ob eine besondere Einstellung der künstlichen Linie im richtigen Sinne erfolgt ist, um den Unterschied der beiden Ströme in den beiden Linien zu verringern. In manchen Fällen pflegte man den Anfang der künstlichen und der wirklichen Linie durch' ein Galvanometer zu verbinden, um feststellen zu können, wann die Ausgleichung erfolgt ist. Diese Methode, gibt jedoch kein genaues Mittel an die Hand, um den Zustand der Ausgleichung ersichtlich zu machen; sie ist kaum mehr als ein Mittel, um die Ausschläge des Hauptlinienrelais bei Stromumkehr sichtbar zu machen.

Nach vorliegender Erfindung erfolgt die Anzeige des vollkommenen Ausgleiches durch Nadeln elektrischer Meßgeräte nach Art der Dynamometer. Ferner wird die Art der zur Erzielung einer vollkommenen Ausgleichung erforderlichen Einstellung der künstlichen Linie durch gesonderte Angabe der Kapazitäts- und Widerstandseinstellung erkennbar gemacht.

Bei den meisten. Schnelltelegraphensystemen werden Zeichen durch zeitweise Umkehrung

eines Ruhestromes gegeben, bei anderen hingegen werden Zeichen dadurch gegeben, daß man Halbwellen eines als Ruhestrom dienenden Wechselstromes umkehrt, unterdrückt oder anderweitig abändert. Da die in Zeitabständen umgekehrten Ruheströme als mehr oder weniger verwickelte Übereinanderlagerungen von Wechselströmen von verschiedenen Phasen; Frequenzen und Amplituden angesehen werden

ίο können, und da der Betrieb mit einem einfachen Wechselstrom zur Darlegung des Wesens der vorliegenden Erfindung am geeignetsten ist, so wird in der nachfolgenden Beschreibung ein einfacher Wechselstrom als Ruhestrom vorausgesetzt.

Nach vorliegender Erfindung werden min-. destens zwei Anzeigevorrichtungen mit elektrischen Feldern benutzt, welche bewegliche Spulen besitzen, die zwischen den Anfang der wirklichen und der künstlichen Linie eingeschaltet sind. Mindestens eine dieser Vorrichtungen hat ein Feld, das von dem Zeichenstrom selbst erzeugt wird; das Feld der übrigen Vorrichtungen kann durch Ortsstromquellen erregt werden.

Fig. ι bis 6 sind Schaltungsschemata der Einrichtung zur Bestimmung der Ausgleichung zwischen der wirklichen und der künstlichen Linie. Fig. 7 und 8 veranschaulichen die Phasenbeziehungen zwischen den Strömen in den verschiedenen Ortsleitungen.

In Fig. ι ist M der Relaismagnet, dessen entgegengesetzt gewickelte Spulen k k' an die Hauptlinie L bzw. an die bei G geerdete künstliche Linie A angeschlossen sind.

Die künstliche Linie enthält einen Widerstand R und einen aus einer Anzahl von Teilen c bestehenden Kondensator C; von diesen Kondensatorteilen kann zwecks Erzielung der Ausgleichung eine größere oder geringere Anzahl eingeschaltet werden. Das Maß der Ausgleichung wird bestimmt durch zwei Vorrichtungen von der Art der Elektrodynamometer, bestehend aus Feldspulen F F und drehbaren Spulen B und D mit Nadeln oder Zeigern ft ft'. Die Feldspulen F F sind in Parallelschaltung in die Gebeleitung vor dem Verzweigungspunkt E der wirklichen und der künstlichen Linie eingeschaltet. Die ' beweglichen Spulen B und D sind in Parallelschaltung zwischen den Anfang der wirklichen und der künstlichen Leitung geschaltet, wobei der Spule B ein Widerstand r und der Spule D ein Kondensator ti vorgeschaltet ist. Beim Ausgleichen der Linien in der Weise, daß der ausgesandte Strom keine Wirkung auf das Relais äußert, ist nun die künstliche Linie so einzustellen, daß die beiden Zeiger auf die Nullpunkte ihrer Teilungen einspielen.

Die Notwendigkeit zweier Anzeigevorrichtungen ergibt sich aus folgenden Erwägungen: Es mögen im Diagramm Fig. 7 die Strecken O L und O A die Ströme in der wirklichen Linie L und in der künstlichen Linie A nach Phase und Scheitelwert angeben. Der Strom in den Spulen F, der gleich ist der Summe der Ströme in den beiden Linien, wird gegeben durch die Strecke O F, der Strom in der Spule B, der proportional ist der Differenz der Ströme in den Linien A und L und dessen Scheitelwert von der Größe des Vorschaltwiderstandes r abhängt, wird gegeben durch die Strecke O B, und der Strom in der Spule D hat einen der Strecke O B proportionalen Scheitelwert, eilt aber des der Spule D vorgeschalteten Kondensators ti wegen dem Strom in der Spule B um 90⁰ vor und wird gegeben durch die Strecke O D. Die Phasenunterschiede zwischen den Strömen in den Spulen F und B bzw. D liegen in dem angenommenen allgemeinen Fall zwischen o° und 90⁰ bzw. zwischen 90° und i8o°, und es werden beide Zeiger ft ft' Ausschläge aufweisen, die proportional sind den Kosinus dieser Phasenunterschiede. Ändert man nun lediglieh den Scheitelwert . des Stromes in der künstlichen Linie, ohne dessen Phase zu ändern, so verschwindet der Ausschlag des Zeigers ft, sobald die Scheitelwerte der Ströme in den beiden Linien gleich geworden sind, denn dann wird der Phasenunterschied zwischen den Strömen in den Spulen F und B gleich 90°, . welches immer der Phasenunterschied zwischen den Strömen in den beiden Linien sein möge. Dies geht aus Fig. 8 hervor; sobald OL = OA ist O F _j_ O B, welchen Wert auch der Winkel LOA haben möge, da LOAF ein Rhombus ist. Stellt man hingegen die künstliche Linie so ein, daß der Strom in den beiden Linien gleiche Phase hat, so ist, wie aus Fig. 9 ersichtlich, der Phasenunterschied zwischen den Strömen in den Spulen F und D gleich 90⁰, und der Zeiger ft' gibt keinen Ausschlag, wenn auch die Scheitelwerte der Ströme in den beiden Linien voneinander verschieden sind.

Es wird also einmal der Zeiger ft und das andere Mal der Zeiger ft' das Nichtvorhandensein der Ausgleichung nicht anzeigen.

Durch Einstellung der künstlichen Linie lediglich bis zum Verschwinden, des Ausschlages des Zeigers ft kann man bei Wechselstrom nur Gleichheit der Scheitelwerte, und durch Einstellung der künstlichen Linie lediglich bis zum Verschwinden des Ausschlages des Zeigers ft' kann man nur Phasengleichheit der Ströme in den beiden Linien L und A erzielen. Die Angaben keines der beiden Zeiger für sich allein ermöglichen bei Wechselstrom eine vollkommene Ausgleichung der beiden Linien zu sichern. Es sind also bei Wechselstrom zwei Vorrichtungen nötig, um die Ausgleichung zwischen den beiden Linien vollständig zu bestimmen, und man muß die

Ausschläge der beiden Zeiger zum Verschwinden bringen.

Das letztere wird dadurch erleichtert, daß, wenn Gleichheit der Scheitelwerte der Ströme in den beiden Linien eingetreten ist. und so nach Fig. 8 der Zeiger p keinen Ausschlag aufweist, der Zeiger p' für eine gegebene Phasendifferenz unter sonst gleichen Umständen den größten Ausschlag gibt und umgekehrt bei Phasengleichheit in den beiden Linien (Fig. 9) der Zeiger p' die Nullstellung einnimmt, aber der Zeiger p für einen gegebenen Scheitelwertunterschied unter sonst gleichen Umständen den größten Ausschlag gibt.

Mit anderen Worten, je genauer der eine Zeiger auf Null weist, desto empfindlicher ist der andere Zeiger.

Es gibt verschiedene Abänderungen der vorstehend beschriebenen Anordnung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 2 ist statt eines Kondensators eine Selbstinduktionsspule I der Spule D vorgeschaltet, um eine Phasendifferenz zwischen den Strömen in . den beweglichen Spulen der zwei Vorrichtungen zu erzeugen. Jede Einrichtung, welche solche Phasenunterschiede hervorbringt, wird das angestrebte Ergebnis mehr oder minder vollkommen herbeiführen. In Fig. 3 sind die festen Spulen jeder Vorrichtung aus je zwei gleichen Unterabteilungen hergestellt, von denen eine mit der wirklichen, die andere mit der künstlichen Linie verbunden ist. In Fig. 4 sind die festen Spulen der zwei Vorrichtungen in einer Sonderleitung oder einem Zweig der Hauptleitung angeordnet, die vom Geber Strom erhält. Es hat sich gezeigt, daß es nicht in allen Fällen nötig ist, Elektromagnete für die festen Spulen beider Vorrichtungen zu verwenden, sondern, daß in einer der Vorrichtungen ein permanenter Magnet verwendet werden kann, wie bei P in • Fig. 5 gezeigt. Dieser Ersatz kann unter Berücksichtigung gewisser Punkte vorgenommen werden, die bei der Ausgleichung des Relais für das Gegensprechen von großer Wichtigkeit sind.

Beim Absenden werden die Zeichen gewöhnlich durch Stromstöße von verschiedener Länge und entgegengesetzter Richtung gebildet, so daß bei irgendeinem gegebenen Zeichen gewöhnlich der Strom von einer Richtung jenen von der entgegengesetzten überwiegt. Beim R owl and sehen System beispielsweise gehen, wenn keine Zeichen gegeben werden, Wechselströme von verschiedener Frequenz über die Linie, und die Zeichen entstehen durch Umkehrung gewisser Kombinationen von Halbwellen. Bei solchen Systemen äußert ein Zeichen zwei verschiedene Wirkungen auf das Hauptlinienrelais; die eine besteht, in regelmäßigen Schwingungen des Relais, infolge des Wechselstromes, und die andere besteht in deutlichen Stoßen oder Ausschlägen infolge der umgekehrten Halbwellen. Die Beseitigung dieser Stöße ist beim Ausgleichen von erheblicher Wichtigkeit. Im nachfolgenden soll beschrieben werden, wie nach vorliegender Erfindung die beiden erwähten Wirkungen getrennt werden können, so daß ein Zeiger die Ausgleichung für den regelmäßigen Wechselstrom und die andere Nadel die Stöße bei der Umkehrung von Halbwellen angibt. Überdies zeigt ein Zeiger die Ausgleichung hinsichtlich der Kapazität und der andere die Ausgleichung hinsichtlich des Widerstandes an.

In Fig. 5 hat die linksseitige Vorrichtung feste Elektromagnetspulen, wie in den vorangehenden Figuren, während bei der rechtsseitigen Vorrichtung das Feld von einem permanenten Magneten P erzeugt wird. Die beiden beweglichen Spulen B und D sind unter Zwischenschaltung eines Widerstandes r in Reihe zwischen den Anfang der wirklichen und den der künstlichen Linie geschaltet. Werden Zeichen gesendet, die das Überwiegen des Stromes von einer Richtung hervorrufen, so wird der Zeiger p' der Spule D abgelenkt. Die künstliche Linie wird dann so eingestellt, daß ein Überwiegen des Stromes von einer Richtung über jenen von der anderen nicht mehr vorhanden ist, was dadurch angezeigt wird, daß der Zeiger p' keine Ablenkung mehr aufweist. Der Zeiger p der Spule B zeigt die Gegenwart von Wechselstrom oder umgekehrten Stromstößen an. Man sieht, daß die Spule D an die Stelle der Spule D (Fig. 1) tritt, indem sie zusätzliche Angaben über die Einstellung der Linie liefert und eine nicht ausgeglichene Linie erkennen läßt, wenn die Bedingungen solche sind, daß die Empfindlichkeit der Spule B verringert wird. Es hat sich gezeigt, daß die Spule B bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung die Kapazitätseinstellung der Linie und die Spule D die Widerstandseinstellung angibt, die praktisch genommen voneinander unabhängig sind. Es hat sich ferner gezeigt, daß die Spule B die Schwingungen des Relais infolge des Wechselstromes und die Spule D die Umkehrungen oder Stöße infolge der umgekehrten oder abgeänderten Wellen angibt.

Bei der praktischen Verwendung der Vorrichtungen wird beabsichtigt, einen Schalter an den Vorrichtungen derart anzubringen, daß bei einer Stellung die Spulen, wie in Fig. 1 gezeigt, geschaltet sind und dem Feld Wechselstrom zugeführt wird. Bei der anderen Stellung des Schalters erhält eine der Vorrichtungen, etwa D, ein konstantes Feld, entweder durch Benutzung eines permanenten Magneten, wie in Fig. 5 gezeigt, oder durch Verbindung der Feldspulen mit einer Gleichstromquelle. Wenn der Schalter sich in der letzteren Stellung befindet, wird der. Widerstand der künstlichen Linie geändert, bis der Zeiger p' keine

Ablenkung mehr aufweist. Der Schalter wird dann in die erste Stellung zurückgebracht und, indem man den Widerstand unverändert j läßt, die Kapazität der künstlichen Linie so j lange geändert, bis die Zeiger beider Vorrichtungen die Nullstellung einnehmen. Vermöge dieser Anordnung wird bei einer Stellung des Schalters die Widerstandseinstellung" und bei der anderen Stellung die Kapazitätseinstellung

ίο durch die beiden Zeiger angezeigt. Obgleich eine brauchbare Angabe der Kapazitätseinstellung durch einen Zeiger erhalten werden kann, ist es aus den vorstehend angegebenen Gründen doch genauer, die Angaben beider Vorrichtungen zu berücksichtigen.

Damit die Linien auch beim Empfangen ausgeglichen werden können, kann man die in Fig. 6 gezeigte Einrichtung benutzen. In diesem Falle sind die Vorrichtungen nur während eines gewissen Zeitabschnittes eingeschaltet. Bei Systemen mit Gleichlauf, wo von den beiden Enden der Linie gleichzeitig Zeichen gegeben werden können, ist es möglich, das Stromschlußstück H an einem der im Gleichlauf stehenden Teile' und ein entsprechendes Stromschlußstück am anderen Ende der Linie derart anzuordnen, daß die Vorrichtungen eingeschaltet werden, wenn kein Empfangsstrom eintrifft, und die Einstellung kann, wie vorstehend angegeben, vorgenommen werden.

Im vorstehenden sind die Einrichtungen und Schaltungen zum gesonderten Anzeigen der Konstanten der auszugleichenden TeIegraphenlinien beschrieben worden. Man kann aber auch das vorstehend angegebene Verfahren zur Ausgleichung bzw. zum Anzeigen des Zustandes von anderen als Telegraphenleitungen benutzen.

Claims

Patent-Ansprüche:

I. Verfahren zur gegenseitigen Ausgleichung von elektrischen Leitungen, insbesondere Telegraphenleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungen der verschiedenen Konstanten der beiden Leitungen auf die Phase und Stärke der durch sie fließenden Ströme durch geeignete Meßinstrumente gesondert angezeigt und die Konstanten einer dieser Leitungen geändert werden, bis nach Ausweis der Meßinstrumente Ausgleichung oder Gleichheit der Ströme in den Leitungen eingetreten ist.
2. Zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 eine Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr bewegliche Felder (B D), die verschiedene, aber vorbestimmte Phasen- und Stärkebeziehungen zu den Strömen in den auszugleichenden Leitungen besitzen, der Einwirkung einer entsprechenden Anzahl untereinander gleicher oder proportionaler fester Felder (F F) ausgesetzt werden, die nach Phase und Stärke in vorbestimmter Beziehung zum Strom in der auszugleichenden Leitung stehen, so daß die Phasen- und Stärkebeziehungen der Ströme gesondert angezeigt werden und die Konstanten der regelbaren Leitung gesondert eingestellt werden können, bis Ausgleich oder Gleichheit der Ströme eingetreten ist.
3. Eine Abänderung der Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der untereinander gleichen oder proportionalen Felder (F F) durch ein Feld bzw. Felder (P) ersetzt werden, die von den Strömen in den auszugleichenden Leitungen unabhängig sind, während die anderen Felder (B D des An-Spruches 2) von den Strömen in den auszugleichenden Leitungen abhängig bleiben, aber phasengleich sind.
4. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 2 für Gegensprechanlagen mit wirklicher und künstlicher Linie, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme für die gleichen oder proportionalen Felder (F F) Strom von der die beiden Linien speisenden Ortsleitung oder von einer oder beiden dieser Linien erhalten, während die Spulen der Felder (B D) von verschiedener Phase an den Anfang der wirklichen und der künstlichen Linie gelegt sind und einer oder mehreren dieser Spulen eine Phasenänderungsvorrichtung (ein Kondensator, oder eine Induktanz) vorgeschaltet ist.
5. Ausführungsform der Anordnung nach Anspruch 3 und Abänderung der Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder mehrere der Felder (F F) durch ein konstantes Feld bzw. Felder (P) ersetzt sind und bei den Spulen ■., der anderen Felder die Vorschaltung einer Phasenänderungsvorrichtung entfällt.
6. Ausführungsform der Anordnung nach Ansprach 4 und 5 für Gegensprechanlagen mit im Gleichlauf stehenden Apparaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (BD) der beiden Stellen in' Zeitabständen durch einen Schalter (H) eingeschaltet werden, der von einem der im Gleichlauf stehenden Teile des Apparates der zugehörigen Stelle bewegt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.