DE210510C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 α. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 28. Juni 1907 ab.

Diese Erfindung betrifft Mittel zur Verhinderung von Störungen in elektrischen Leitungen, die durch andere in der Nähe derselben befindliche Leitungen verursacht werden. Sie ist besonders anzuwenden zum Schutz von Telephon-, Telegraphen- und ähnlichen Leitungen, die zur Zeichenübertragung dienen und für längere oder kürzere Entfernungen Starkstromleitungen, die Wechselstrom führen, parallel laufen.

Die Erfindung will Mittel vorsehen, um die in einer Zeichengeberleitung durch eine naheliegende Kraftleitung induzierte Spannung durch eine andere gleiche Spannung von genau entgegengesetzter Phase unschädlich zu machen. Ein Verfahren, um dieses Resultat annähernd zu erzielen, besteht darin, daß man der Spannung, welche der zu schützenden . Zeichenleitung durch eine naheliegende Starkstromleitung zugeführt wird, eine andere Spannung entgegengesetzt, welche in einem Hilfsstromkreis induziert ist, der in enger Nähe zur Zeichenleitung liegt. Das Entgegenwirken der Spannungen wird dabei durch einen Transformator vermittelt, dessen Primärwicklung in die Hilfsleitung und dessen Sekundärwicklung in die Zeichenleitung gelegt sind. In einer nach diesem Prinzip ausgeführten Anlage kann es jedoch vorkommen, daß die der Sch wach stromleitung (Zeichenleitung) mittels der Sekundärwicklung des Transformators aufgedrückte elektromotorische Kraft nicht auch genau in der Phase entgegengesetzt ist der Resultante derjenigen elektromotorischen Kräfte, welche in der Schwachstromleitung durch die naheliegende Kraftanlage induziert werden, und daß infolgedessen ein vollständiges Aufheben der Störungen nicht zustande kommt. Ungenaue Gegenwirkung der elektrischen Spannungen kann infolge dreier Ursachen entstehen: erstens, wenn die Primär- und Sekundärspannungen in dem Transformator nicht genau entgegengesetzt ..in Phase sind, zweitens, wenn die an die Primärwicklung des Transformators angelegte Spannung in Phase verschieden ist von der der Hilfsleitung zugeführten Spannung, weil die Leistungsfaktoren der Primärwicklung des Transformators und der Hilfs- ' leitung verschieden sein können, und drittens, wenn die Zeichenleitung und die Hilfsleitungen nicht auf denselben Punkten geerdet sind, so kann eine Differenz zwischen den Phasen der Spannungen, die auf die zwei Leitungen aufgedrückt werden, entstehen. Nach der vorliegenden Erfindung kann die durch eine Sekundärwicklung des Transformators auf eine Zeichenleitung aufgedrückte Spannung in der Phase geregelt werden, so daß sie genau entgegengerichtet zur Resultante der Spannungen ist, die irgendwie von einer benachbarten Kraftanlage herstammen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. ι zeigt die Schaltung einer Anlage nach der Erfindung. Fig.· 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Anlage von Fig. i. Fig. 3 ist ein Vektordiagramm, welches die Phasenbeziehungen darstellt. Fig. 4 und 6 sind schematische Darstellungen von

Änderungen der Anlage nach Fig. i, und Fig. 5 und 7 sind Vektordiagramme zur Erklärung der Phasenbeziehungen der Ströme und Spannungen in Fig. 4 und 6.
Auf Fig. ι ist eine elektrische Bahnanlage als Beispiel einer Starkstromanlage dargestellt. Sie besteht aus einem Stromleiter 1 und einem Eisenbahngleise 2, die mit Wechselstrom aus geeigneter Quelle 3 ein oder mehrere Fahrzeuge 4 speisen. In unmittelbarer Nähe der Eisenbahnanlage ist nun z. B. auf Stangen längs der Starkstromleitung oder auch in einiger Entfernung davon, aber immer so, daß sie innerhalb des magnetischen Feldes der Starkstromanlage liegt, eine Schwächstromleitung 5 vorhanden, in vorliegendem Falle eine Telephon anlage, ebensogut natürlich auch eine Telegraphen- oder ähnliche Anlage, deren Rückleitung auch zum Teil Erdleitung sein kann.

Den Spannungen, die im Telephonstromkreis durch die Eisenbahn- oder Kraftübertragungsanlage erzeugt werden, wird nun entgegengewirkt durch Spannungen, die in gleicher Weise durch die Kraftanlage in einend ähnlich dem Schwachstromkreise gelegenen Hilfsstromkreise erzeugt werden. Dieser besteht aus der Leitung 6, der Erdleitung und dem Transformator 7, dessen Primärwicklung 8 in dem Hilfsstromkreis 6 und dessen Sekundärwicklung 9 im Zeichengebekreise 5 liegt. In den Hilfsstromkreis 6 sind noch ein regelbarer induktiver Widerstand 10 und ein ebenfalls regelbarer Ohmscher Widerstand 11 in Nebenschluß zur Primärwicklung 8 geschaltet. Diese Anordnung dient dazu, die Phasen der Spannungen, welche durch den Transformator dem Schwachstromkreise 5 aufgedrückt werden, so zu regeln, daß sie den durch die Starkstromanlage im Schwachstromkreise 5 direkt induzierten Spannungen in der Phase genau entgegengesetzt sind.

Die Phasenbeziehungen gehen aus Fig. 2 hervor. E¹ ist der Spannungsunterschied an den Klemmen der Primärwicklung 8 des Transformators und des Widerstandes 11 (Fig. 1). E² ist der Spannungsunterschied zwischen den Klemmen des induktiven Widerstandes 10; E³ ist der Spannungsabfall über dem sonst noch vorhandenen Widerstand des Hilfsstromkreises. Eⁱ ist die Resultante der Spannungen E² und E³; J¹ ist der Strom der Primärwicklung 8 des Transformators, /² der Strom, welcher durch den Ohmschen Widerstand 11 fließt, J³ der Strom, welcher den Hilfsstromkreis 6 und den induktiven Widerstand 10 durchfließt. In Fig. 3 sind die gleichen Bezugsbuchstaben für das Vektordiagramm verwendet worden. Der Strom J¹ in der Primärwicklung 8 eilt der Spannung E¹ nach und der Strom /² im Ohmschen Widerstand 11 ist in Phase mit der Spannung E¹. Die Resultante der Ströme J¹ und /² ist der Strom /⁸, der den Leiter 6 und die Induktivwicklung 10 durchfließt. Der Spannungsabfall E^z über dem Widerstand des Hilfsstromkreises, dessen Induktanz als verschwindend angenommen wird, ist annähernd in Phase mit dem Strom J³, während der Spannungsabfall E² über den induktiven Widerstand 10 etwa um go° dem Strom J³ voreilt. Die Resultante E* der Spannungen E² und E³ ist also nahezu von derselben Phase wie E¹, so daß die Phase der Spannung E¹ an der Primärwicklung des Transformators der Spannung, die dem Hilfsstromkreise aufgedrückt wird, bei den im Diagramm gewählten Verhältnissen annähernd gleich ist. Da die Phase der Sekundärwicklung des Transformators der der Primärwicklung entgegengesetzt ist, so wird die Spannung, die dem Telephonstromkreis durch den Transformator zugeführt wird, in der Phase zu der Resultante aller elektromotorischen Kräfte, die dem Telephonstromkreise durch den Kraftstromkreis induziert werden, entgegengesetzt sein. Da ein gewisser Regelungsbereich durch Änderung des induktiven Widerstandes im Nebenschluß zum Transformator geschaffen ist, so kann hierdurch die genaue Gegenwirkung zwischen den beiden Spannungen, die dem Telephonstromkreise durch den Starkstromkreis bzw. durch die elektromotorische Kraft des Transformators verliehen werden, gesichert werden. Dies ist für den vorliegenden Fall als erreicht angenommen, und die Resultante E¹ der Spannungen E² und E³ steht in solcher Phasenbeziehung zu der Spannung E³, daß genauer Ausgleich der Wechselstromspannungen in der Telephonanlage erzielt wird.

Es ist klar, daß die störende Spannung in der Zeichengebeleitung und diejenige, die dem Hilfsstromkreis aufgedrückt wird, Resultanten von Spannungen sein können, die durch das Kraftübertragungssystem induziert werden und von solchen, die darin durch Potentialunterschiede an den geerdeten Endstellen entwickelt werden. Bei geeigneter Regelung der Werte der induktiven und Ohmschen Widerstände kann auch für diese Verhältnisse Ausgleich geschaffen werden.

Manchmal genügt auch ein induktiver Widerstand 12 allein, wie in Fig. 4 dargestellt ist, und im übrigen gelten dieselben Bezeichnungen wie zuvor. Das zugehörige Vektordiagramm (Fig. 5) ist gleichfalls für die Spannungen mit denselben Bezugsbuchstaben wie vorher versehen. I bedeutet in Fig. 5 den Strom. In der Praxis läßt sich ein induktiver Widerstand allein mit wirklichem Vorteil nur dann anwenden, wenn der Leistungsfaktor des induktiven Widerstandes niedriger als der des Transformators ist, und am vorteilhaftesten wird er, wenn der Widerstand des Hüfsstrom-

kreises einschließlich der Primärwicklung des Transformators niedrig ist, wie dies die Fig. 5 lehrt. Da es aber gewöhnlich wünschenswert ist, einen Hilfsstromkreis und einen Transformatorleiter von so geringen Abmessungen als nur möglich zu verwenden, um die Kosten der Anlage zu verringern, kann diese Anordnung unter Umständen weniger praktisch als die andere sein.

Fig. 6 zeigt, wie nur ein verhältnismäßig niedriger Widerstand 13 in Parallelschaltung mit der Primärwicklung des Transformators verwendet wird. Die zugehörigen Spannungen und Ströme finden ihre Darstellung in dem Vektordiagramm der Fig. 7. Hier ist E¹ und Z?³ ungefähr in Phase und sie kommen um so mehr zur Koinzidenz, als der Strom /² in dem Widerstände 13 ansteigt'.

Eine Annäherung an die gewünschten Phasenbeziehungen läßt sich auch dadurch erzielen, daß man dem Transformator eine zweite Hilfssekundärwicklung gibt und in diese einen passenden Widerstand verlegt. Diese Anordnung endlich läßt sich auch in Kombination mit einem induktiven Widerstände verwenden, der in der Hilfsleitung an Stelle eines Ohmschen Widerstandes parallel zur Primärwicklung des Transformators liegt.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Schaltungsanordnung zum Ausgleichen von durch Wechselstarkstromkreise auf benachbarte Schwachstromkreise ausgeübten Störungen unter Verwendung eines Hilfsstromkreises, der mit- dem Schwachstromkreise induktiv verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hilfsstromkreis

   (6) mit dem Schwachstromkreis (5) induktiv verbindende Transformator (7) entweder einen Ohmschen Widerstand (11) parallel zur Primärwicklung (8) oder einen induktiven Widerstand (10) in Reihe zur Primärwicklung oder beides besitzt, zum Zweck, genaue Phasengegenstellung zwischen den Spannungen zu erzielen, welche der Schwach-Stromkreis (5) einerseits vom Transformator

   (7) aus und andererseits vom Starkstromkreis (1, 2, 3, 4) aus empfängt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.