DE219878C

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Publication number: DE219878C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

M 219878 -. KLASSE 21 a. GRUPPE

SIEMENS & HALSKE AKT-GES. in BERLIN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 18. März 1909 ab.

In Fernsprechanlagen, insbesondere solchen mit Zentralbatterie, ist es vielfach notwendig, für beide Leitungszweige Drosselspulen oder Relais von gleichen elektrischen Eigenschaften j zu verwenden, um durch die dadurch erreichte symmetrische Beschaffenheit der beiden Leitungsadern eine Beeinflussung durch benachbarte Leitungen zu vermeiden. Die Abgleichung solcher Drosselspulen versuchte man

ίο bisher dadurch zu erreichen, daß man den Spulen möglichst gleiche Abmessungen und gleiche Windungszahlen gab. Bei gleichzeitiger Verwendung einer der Drosselspulen als Relais mußte man daher möglichst auch der anderen, den symmetrischen Ausgleich bewirkenden Drosselspule eine ebenso hohe Windungszahl und ebenso großen Eisenquerschnitt geben, als für das Relais zur Erreichung einer hinreichenden Empfindlickeit notwendig waren.

Es ist aber häufig nicht angängig, gleiche Apparate in beiden Leitungen zu verwenden; z. B. muß bei vielen Schaltungen die Drosselspule erheblich geringeren Ohmschen Gleichstromwiderstand besitzen als das Relais in der anderen Leitungsader.

Bei Verwendung derartig verschiedener Apparate ist es bisher nicht gelungen, eine völlige elektrische Symmetrie der beiden Leitungszweige herzustellen und damit den angestrebten Zweck ganz zu erreichen. Der Grund hierfür liegt darin, daß die betreffenden Vorrichtungen zwar auf gleiche Selbstinduktion abgeglichen wurden, aber keine- Rücksicht auf die Größe der durch Wirbelströme erzeugten Verlustwiderstände genommen wurde, die bei verschiedener Bauart, Größe oder Unterteilung der Eisenkörper im allgemeinen ganz verschieden sind. Die durch die in beiden Leitungsadern liegenden Spulen fließenden Sprech-Wechselströme hatten daher zwar gleiche Größe, waren aber nicht gleichphasig, so daß sich in der Leitung nach wie vor unsymmetrische elektrische Vorgänge abspielten und die Möglichkeit fremder Beeinflussung bestehen blieb.

Gemäß der Erfindung wird dieser Übelstand dadurch vermieden, daß die Relais oder Drosselspulen nicht nur auf gleiche Selbstinduktion, sondern auch auf gleiche Verlustwiderstände abgeglichen werden, indem man ihnen eine künstlich erzeugte, entsprechend bemessene Belastung durch Wirbelströme zuteilt. Diese zusätzliche Belastung wird für jede Vorrichtung mit Rücksicht auf die symmetrisch zu ihr in den anderen Leitungen liegenden Vorrichtungen gewählt und kann beim Bau derselben bereits beachtet oder nachträglich in passender Weise eingestellt werden. Bei Anordnung symmetrisch in den beiden Leitungszweigen liegender Gruppen von Vorrichtungen werden diese gruppenweise gegeneinander abgeglichen.

Die theoretische Begründung des Erfindungsgedankens sei an Hand der Fig. 1 bis 4 gegeben. In diesen ist von der bekannten Darstellungsweise der Wechselwiderstände als Vek-

toren Gebrauch gemacht, und zwar bedeuten die Abszissen die Ohmschen, Energie verzehrenden Komponenten, die Ordinaten die wattlosen, induktiven Komponenten der Wechselstromwiderstände. So ist in Fig. ι der Wechsel widerstand W einer einfachen Dosseispule als Vektor O_a dargestellt, der sich aus dem Ohmschen Widerstand w = 0_b und dem induktiven Widerstand w L zusammensetzt, w ist ίο dabei die Frequenz des Wechselstromes, L der Selbstinduktionskoeffizient der Spule. Der durch

u) L

tg«p = _-

bezeichnete Neigungswinkel φ des den Wechselwiderstand darstellenden Vektors gegen die Abszissenachse gibt dann bekanntlich die Phasenverschiebung des die Spule durchfließenden Stromes gegen die an der Spule herrschende Klemmenspannung an.

Wenn man nun eine Drosselspule mit einer Kurzschlußwicklung oder einer Anordnung massiver Leiterteile, in denen Ströme induziert werden, versieht, so wird diese wie ein Transformator wirken, wobei die eigentlichen Windungen '. der Drosselspule den Primärkreis des Transformators darstellen, während die Kurzschlußwicklungen den Sekundärkreis bilden.

Die Rückwirkungen des Sekundärkreises auf den Primärkreis lassen sich nun so darstellen, als ob der eigentliche Wechselwiderstand der Primärspule ein anderer geworden wäre, und zwar wird durch die Kurzschlußwindungen die scheinbare Selbstinduktion vermindert, der scheinbare Ohmsche Widerstand, der hier als Verlustwiderstand bezeichnet werden soll, vergrößert. Diese Änderung ist abhängig von der Größe der Rückwirkung sowie von der Phasenverschiebung der Sekundärströme gegen die Primärströme.

Es hat sich nun durch ausführliche, theoretische wie experimentelle Untersuchungen herausgestellt, daß der den scheinbaren Wechseiwiderstand darstellende Vektor W der Primärspule (Fig. 2) sich längs eines Halbkreises, z. B. α β α' c bewegt, wenn man lediglich den Ohmschen Widerstand des Sekundärkreises verändert. Bei α ist dieser letztere Wider stand = 00, bei β ist er gleich der Induktanz des Sekundärkreises, bei c ist er gleich Null, ein Fall, der praktisch nicht ganz zu erreichen ist. Die Strecke a-c, der Durchmesser des Halbkreises, ist gleich

.2 r2

L₂ ist hierbei die Selbstinduktion, L₁, ₂ die gegenseitige Induktion der Primär- und Sekundärspule, die um so größer ist, je geringer die Streuung ist,« d. h. je mehr alle Kraftlinien von sämtlichen Windungen beider Spulen umfaßt werden. Im äußersten Falle kann

L₁, 2 — VL₁L₂

werden, so daß a-c — w L₁ wird und der Halbkreis sich bis zur Abszissenachse herab erstreckt (Fig. 3). ■

Nach diesen Erörterungen wird es leicht verständlich, wie man z. B. (s. Fig. 4) eine in dem einen Leitungszweig liegende große Drosselspule oder ein Relais A mit an sich großer Selbstinduktion und großem Ohmschen Widerstände (und großer Windungszahl) gegen eine kleine Drosselspule B mit an sich geringer Selbstinduktion und kleinem Ohmschen Widerstände (und kleiner Windungszahl) im anderen Leitungszweig abstimmen kann. Dieser Fall kommt in der Praxis sehr häufig vor und soll deshalb etwas ausführlicher an Hand der Fig. 4 dargelegt werden. Zum Zwecke des Ausgleiches muß man der großen Drosselspule A einen kurz geschlossenen Sekundärkreis mit geringem Ohmschen Widerstand geben, so daß der wirkliche Wechsel widerstand Wji =z O_a sich in den scheinbaren Wechselwiderstand W j{ = O_a' verwandelt, während man der kleinen Drosselspule B eine Kurzschlußwicklung von hohem Ohmschen Widerstände gibt, so daß der wirkliche Wechselwiderstand W_B = O_a nur bis W_B' = O_a' verschoben wird. Eine genaue Abgleichung ist erreicht, wenn der Vektor W^ dem Vektor Wß' sowohl in Größe als auch in Richtung gleich ist, d. h. O_a' und a' b' müssen in beiden Figuren gleich groß sein.

Praktisch lassen sich die Verschiedenartigkeiten der Ohmschen Widerstände in den Kurzschlußstromkreisen wie in jedem anderen Stromkreis erzielen durch Verschiedenartigkeit der elektrischen Leitfähigkeit 'des Querschnittes oder der Länge der stromdurchflossenen Leiter. Die Kurzschlußströme können in besonderen kurz geschlossenen Zusatzwicklungen verlaufen, deren Drähte aus verschieden gut leitendem Material bestehen oder verschiedenen Querschnitt oder verschiedene Länge haben. Die Länge läßt sich z. B. dadurch ändern, daß man die Drähte dicht um den Kern oder in größerem Abstande von diesem wickelt. Das gleiche läßt sich auch durch massivere Leiterteile, wie den Magnetkern umschließende Bleche o. dgl. erreichen. Schließlich können die Kurzschlußströme auch in dem Magnetkern selbst fließen. Die Verschiedenartigkeit kann hier wie vorher durch Verwendung von magnetischem Material von verschiedener elektrischer Leitfähigkeit erreicht werden, z. B. durch Verwendung von sogen, legiertem Eisen, das eine geringe elektrische Leitfähigkeit besitzt gegenüber gewöhnlichem "Eisen, oder aber durch verschiedenartige Un-

terteilung des Eisens, wodurch man Querschnitt und Länge der Wirbelstromwege verändern kann.

Bei Verwendung einer gesonderten Sekundärwicklung kann man auch deren Enden außerhalb der Spule durch einen gesonderten Kreis mit regelbarem Widerstand und regelbarer Selbstinduktion kurzschließen. Dies ist besonders da von Vorteil, wo es auf die größte

ίο Genauigkeit ankommt; man kann dann nachträglich auch nach Fertigstellung und Einbau der Relais und Drosselspulen durch Änderung der Konstanten des gesonderten Kreises die letzten Fehler der Abgleichung beseitigen.

Das Maß der Abgleichung der einzelnen in der Fernsprechleitung symmetrisch liegenden Vorrichtungen wird durch Versuch in der Weise ermittelt, daß man diese in einer Wheatstoneschen Brücke abgleicht, der man Wechselstrom von der ungefähren Wechselzahl der Sprechströme zuführt. Handelt es sich dabei fum mehrere in jedem Leitungszweig liegende Vorrichtungen, so sind diese gemeinschaftlich in ihrer Verwendung entsprechender Schaltung abzugleichen.

Claims

Patent-Ansprüche:

i. Verfahren zur Abgleichung von in verschiedenen Adern von Fernsprechleitungen liegenden Drosselspulen oder Relais auf gleiche elektrische Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß diese an sich verschiedenen Vorrichtungen eine künstlieh erzeugte, entsprechend zu wählende

Belastung mit durch die Sprechströme induzierten Wirbelströmen erhalten, derart, daß sowohl ihre Selbstinduktion als auch ihre Verlustwiderstände gleich groß werden und sonach der Leitungsstrom in den verschiedenen Zweigen eine auch mit Bezug auf die Phase gleichmäßige Beeinflussung erfährt, zum Zwecke, die Störung von Fernsprechleitungen durch benachbarte Leitungen zu vermindern.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartige Belastung der Drosselspulen oder Relais mit Wirbelströmen mittels verschiedenartiger, den Spulen besonders zugefügter Kurzschluß windungen bewirkt wird.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartige Belastung mit Wirbelströmen durch verschiedenartige Unterteilung der Eisenkerne bewirkt wird.
4. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenartige Belastung mit Wirbelströmen durch Verwendung von Magnetkernen aus Stoffen verschiedenartiger elektrischer Leitfähigkeit bewirkt wird.
5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurzschlußwindungen über regelbare Widerstände geschlossen werden, mittels deren die Größe und Phase der Kurzschlußströme auch nach Fertigstellung der Spulen geändert werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.