DE301946C - - Google Patents

Description

Λ <

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für die Übertragung elektrischer Energie, insbesondere für die Übertragung von Wechselstrom (Wellenstrom) über zwei oder mehr Abschnitte derselben Leitung oder mehrerer Leitungen, wobei die Abschnitte verschiedene Impedanz aufweisen.

Man hat gefunden, daß, wenn zwei Leitungen oder zwei Abschnitte derselben Leitung

ίο mit verschiedener Impedanz miteinander verbunden werden, gewisse Übertragungsverluste vorhanden sind, welche an der Verbindungsstelle entstehen. Diese Verluste sind unter dem Namen Reflexionsverluste bekannt. Ein sehr bekanntes Mittel, um derartige Übertragungsverluste, insbesondere bei Telephonleitungen, zu vermindern, bestand darin, einen Transformator an der Verbindungsstelle von zwei Abschnitten oder Leitungen anzuordnen und die Leitungen des Transformators derart abzumessen, daß das Impedanzverhältnis der Transformatorwicklungen dem Verhältnis der Impedanzen der Leitungen oder Leitungsabschnitte nahe oder gleich kommt.

Vorliegende Erfindung betrifft νότ allem Verbesserungen, um Verluste genannter Art zu verringern und ist insbesondere anwendbar bei Duplextelephonsystemen, wie beispielsweise einem -Doppelsprechstromkreis und den Seitenoder Stammstromkreisen, aus welchen derselbe zusammengesetzt ist.

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Anordnung eines Transformators genannter Art an der Verbindungsstelle zwischen zwei Abschnitten eines Doppelsprechstromkreises, wobei die Transformatorwicklungen in der Weise angeordnet sind, daß einige derselben von dem in einer Mehrzahl von Doppelsprechstromkreisen fließenden Strom und andere Windungen nur von dem in einem dieser Kreise fließenden Strom durchflossen werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht in der Art und Weise, wie die die Reflexionsverluste verringernden Transformatoren mit den Stromkreisen und wie dieselben mit Bezug auf den Doppelsprechstromkreis verbunden sind.

Die Erfindung betrifft ferner die Ausbildung des Transformators, insbesondere die Anordnung von Windungen auf dessen Kern in der Weise, daß die Impedanz des Transformators vernachlässigt werden kann, und daß die gegenseitige sowie die Selbstinduktion der Windungen in der Weise aufeinander einwirkt, daß die Reflexionsverluste zu einem großen Teil ausgeschaltet werden.

Auf beiliegender Zeichnung zeigt:

Fig. ι ein Duplextelephonsystem nach vorliegender Erfindung in schematischer Darstel-

lung, Fig. 2 eine Ausführungsform der Erfindung, und zwar einen Selbstumformer in sehe-, matischer Darstellung.

Fig. 3 zeigt in schematischer Weise die An-Ordnung einer Lage einer jeden Wicklung in bezug auf den Kern des Transformators und in bezug auf die andere Wicklung.

In Fig. ι ist ein Teil eines Duplextelephonsystemes dargestellt mit den Stamm- oder

ίο Seitenstromkreisen. Jeder dieser Stammstromkreise besteht aus Leitungen L₁ und Z₂. Der Doppelsprechstromkreis wird durch die parallel geschalteten Leiterpaare L₁, L₂ zusammen mit den üblichen Anordnungen gebildet. Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung ist angenommen, daß wenigstens einer der Seitenstromkreise aus aufeinanderfolgenden Leitungsabschnitten S und S₁ verschiedener Impedanz besteht, wobei an der Verbindungsstelle von S, welches geringere Impedanz besitzt als S₁, die Reflexionsverluste zu befürchten sind. Diese Teile S und S₁ der Stammstromkreise können aus voneinander unabhängigen Leitungen bestehen, die zeitweise vereinigt werden, um

einen Übertragungsstromkreis von größerer Länge zu bilden, oder sie können auch lediglich in dauernder Verbindung stehende Abschnitte eines Stromkreises sein. In der nachfolgenden Beschreibung soll der Ausdruck Leitungsabschnitte derart verstanden werden, daß beiden erwähnten Fällen Rechnung getragen wird.

An der Verbindungsstelle der Abschnitte S und S₁ ist eine Induktionsübertragervorrichtung, vorzugsweise ein Selbstumformer T, angeordnet, welcher in üblicher Weise in Fig. ι und deutlicher in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Solch ein Umformer erscheint in jedem der Seitenstromkreise. Derselbe besitzt zwei Arten von Wicklungen t und t_x, t₂, welche zweckmäßig die Brücken- und Serienwicklungen genannt sein mögen. Die Wicklung t überbrückt die Verbindungsstelle der beiden Stromkreisabschnitte, während die Serienwicklungen

in dem Abschnitt S₁ von hoher Impedanz mit den äußeren Enden der Brücke in jedem der Leiter L₁ und L₂ verbunden sind. Der Strom des Abschnittes hoher Impedanz fließt durch die Brücke und durch die Serienwicklungen.

Der resultierende Strom in den Wicklungen der Brücke ist die Differenz zwischen den Strömen in dem Abschnitte niedriger und in dem hoher Impedanz, wobei der Strom des Abschnittes niedriger Impedanz nur durch die Wicklungen

der Brücke geht.

. Für Systeme mit Zentralbatterie für die Zwecke, in welchen eine metallische Überbrückung der Leitung gegebenenfalls störend ist, wird die Wicklung t durch einen Kondensator unterbrochen oder vorzugsweise durch ein abgeglichenes System von Kondensatoren C, C, zwischen welchen irgendeine gewünschte Verbindung, wie c, gelegt werden kann. Gemäß der Darstellung des Leiters c ist derselbe mit einem Ende der Brückenwindungen u eines Selbstumformers JJ- verbunden. Der letztere besitzt Serienwicklungen U₁ in jedem der Leiter L₁, L₂ der beiden Seitenstromkreise. Dieser zum Doppelsprechstromkreis gehörige Umformer U wird im nachfolgenden nicht weiter beschrieben, da die Einzelheiten desselben nicht zum Wesen der vorliegenden Erfindung gehören.

Eines der hauptsächlichen Ziele einer die Reflexionsverluste verhindernden Vorrichtung bei Duplexsystemen besteht darin, daß sie die volle Wirkung auf den Stromkreis hervorruft, mit welchem sie direkt verbunden ist, während gleichzeitig die Wirkung auf die angeschlossenen Stromkreise auf ein Minimum beschränkt bleibt. Das heißt, in vorliegendem Falle muß die Impedenz der Brückenwicklung t soweit wie möglich der Impedenz des Abschnittes S des Stammstromkreises entsprechen und die Impedanz der Brückenwicklung t zusammen mit der der Serien wicklungen* I₁ und t₂ in Serie derjenigen des Abschnittes S₁. Jedoch für den Doppelsprechstromkreis, dessen eine Komponente der Stammstromkreis ist, müssen die •Impedanzen des Umformers möglichst vernachlässigt werden können. Gleichzeitig muß der Umformer in der Weise ausgebildet sein, daß zwischen den Stammstromkreisen und dem Doppelsprechstromkreis, welcher von den Ar- , beitsströmen beider durchflossen wird, kein elektromagnetisches oder elektrostatisches Übersprechen entsteht. Diese Merkmale finden sich in der vorliegenden Erfindung. Die vorzugsweise zu wählende Anordnung der Elemente des Umformers ist aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich. Die Wicklungen sind durch Zahlen bezeichnet, die an den Enden der Wicklungen angebracht sind. Diese Nummern erscheinen auch in Fig. 1. Ein vorzugsweise die Form eines Toroids aufweisender Kern A besitzt einen geschlossenen magnetischen Stromkreis. Ungefähr über den ganzen Kern erstrecken sich die Brückenwicklungen t und die Serienwicklungen I₁ und t₂. Die Wicklung t ist in Abschnitte geteilt, zwischen weichen die Kondensatoren eingeschaltet sind. Diese Abschnitte enden in den Punkten 1-2 und 5-6. Die Serienwicklung I₁ im Leiter L₁ besitzt die Anschlußpunkte 3-4 und die Serienwicklung t.₂ im Leiter L₂ die Anschlußpunkte 7-8. Jede Serienwicklung kann in zwei Abschnitte geteilt sein, wobei alle Abschnitte dieselbe Zahl von Wicklungen' aufweisen. Die Brückenwicklung oder vorzugsweise die Serienwicklungen bestehen aus einem, verseilten Paar von Leitern. Im vorliegenden Falle ist die Brückenwicklung in der angegebenen Weise angeordnet und

dem Kerne zunächst gelegen. Jede Serienwicklung umfaßt ebenfalls den ganzen Kern, wobei die Abschnitte auf gegenüberliegenden Hälften liegen und verschiedene Entfernungen vom Kern aufweisen. Mit anderen Worten, jede Serienwicklung besitzt innere Lagen auf einem Teile des Kernes nächst der Brückenwicklung und äußere Lagen auf dem entgegengesetzten Teil des Kernes. Wenn die Wicklungen in dieser Weise verteilt sind, so liegen sie in Serie bezüglich des Stromes im Seitenstromkreis und unterstützen mit ihrer gegenseitigen Induktion die Selbstinduktion. Das Impedanzverhältnis, welches die Wirksamkeit der die Reflexion verhindernden Vorrichtung beeinflußt, ist das Verhältnis der Impedanz der in Serie liegenden und sich unterstützenden Windungen 4-3, 2-1, 6-5 und 8-7 zu der der gleichartig verbundenen Brückenwicklungsabschnitte 2-1, 6-5. Der Effekt des Umformers auf den Doppelsprechstromkreis besteht darin, daß in demselben eine Impedanz erzielt wird, welche gleich ist der der Serienwicklungen 4-3, 7-8, die in Parallelschaltung mit ihrer gegenseitigen Induktanz ihrer Selbstinduktion entgegenwirken, vermehrt durch die der Brückenwicklungsabschnitte 2-1, 5-6, welche, ebenfalls parallel geschaltet, entgegengesetzt wirken. Infolge der symmetrischen Anordnung der Wicklungen hebt die gegenseitige Induktanz zwischen einem Teile der Brückenwicklung und den Serienwicklungen diejenige zwischen dem anderen Teil und den Serienwicklungen auf. Da die gleichförmige Verteilung der Wicklungen auf dem ganzen Kerne irgendwelche, eine wesentliche Impedanz hervorrufende Streuung zwischen denselben vermeidet, so ergibt sich für den Doppelsprechstromkreis, daß nur der praktisch zu vernachlässigende Gleichstromwiderstand der in parallelen Gruppen geschalteten Umformerwindungen übrigbleibt.

Es wird durch diesen Übertrager eine vollkommene Impedanzabgleichung erreicht, wobei keinerlei Übersprechen zwischen den Seiten-Stromkreisen und dem Doppelsprechstromkreis stattfindet. Dies resultiert aus der Gleichheit der Abschnitte in den Brücken- und Serienwicklungen und der symmetrischen Verteilung in -den Abschnitten. Das Verdrillen der Brükkenleitungen gewährt vollkommene gegenseitige Symmetrie und Aufhebung der Induktivität mit Bezug auf die Serien wicklungen. Es würde jedoch in dieser Hinsicht nichts gewonnen werden dadurch, daß auch die Serienwicklungen verdrillt werden. Auch wenn, man die ■ Wicklungen trennt, wird eine gute Abgleichung erreicht, ohne daß Verluste infolge von Nebenschlußkapazität eintreten, welche bei verdrillten Leitern größer sind.

Was das elektrostatische Übersprechen infolge direkter Admittanzen betrifft, so sind letztere symmetrisch und heben einander in der Anordnung gemäß der Darstellung auf; ausgenommen sind die zwischen der Brückenwicklung und dem Kern und zwischen den äußeren Lagen der Brückenwicklung und den inneren Lagen der Serienwicklung, zwischen welchen Spannungsunterschiede bestehen. Jedoch werden hierdurch keine ernsthaften Störungen bewirkt und ist dies auf jeden Fall weniger nachteilig als weitere Komplikationen beim Aufbau des Umformers.

Wenn die verschiedenen Umformerwindungen richtig bemessen werden, kann ein Impedanzverhältnis erhalten werden, angepaßt irgendeinem Impedanzwert von Stromkreisabschnitten mit möglichster Verringerung der Streuung und ihres Einflusses. Nachstehend mögen die ungefähren Angaben für einen Umformer, wie er beschrieben wurde, angegeben werden, unter Annahme eines Verhältnisses von 3:1. Die Brückenwicklungsabschnitte 1-2 und 5-6 sollen jede 635 Windungen besitzen mit einem Gleichstromwiderstand von 5 Ohm. Für jeden Seitenstromkreis wird bei einer Frequenz von 800, wenn man die Kondensatoren unberücksichtigt läßt, eine Serienimpedanz von 190 Ohm und 0,8 Henry eingeführt, eine Brückenimpedanz von 342 Ohm und 1,49 Henry und eine gegenseitige Impedanz von 244 Ohm und 1,085 Henry. Für den Doppelsprechstromkreis beträgt die Serien- und Brückenimpedanz 3 Ohm und 0,0005 Henry.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   I. Anordnung für Transformatoren, welche zur Vermeidung von Reflexionsverlusten an der Verbindungsstelle zweier verschiedene Impedanz aufweisender Abschnitte eines Stammstromkreises, der einen Teil eines Doppelsprechstromkreises bildet, angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator im Stammstromkreis liegende Serienwicklungen (Ii₁, t₂) und eine Brückenwicklung (if) aufweist, welch letztere einen Teil des Doppelsprechstromkreises bildet.
2. 2. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz der Brücken wicklung fast gleich ist der no Impedanz des die niedrigere Selbstinduktion aufweisenden Leitungsabschnittes (5) und die Irnpedanz der Brückenwicklung in Serie mit den Serienwicklungen fast gleich ist der Impedanz des die höhere Selbstinduktion aufweisenden Abschnittes (S₁) des Stammstromkreises.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienwicklungen (t_x und f₂) in verschiedener Wicklungsrichtung und in einer derartigen Weise auf den Kern aufgewickelt sind, daß der Dop-

   pelsprechstrom in irgendeiner (t_x oder f₂) dieser Wicklungen ein magnetisches Feld hervorruft, welches entgegengesetzt ist dem durch den Doppelsprechstrom in der anderen (t₂ oder t¹) dieser Wicklungen (i_v t._z) hervorgerufenen magnetischen Felde, so daß die Impedanz der Windungen im ganzen für den Doppelsprechstrom praktisch vernachlässigt werden kann.
4. 4. Transformator nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Serien-wicklungen bezüglich ihrer Wirkungsweise auf den Transformatorkern abgeglichen sind, so daß die Selbstinduktion der Wicklungen ihre gegenseitige Induktion unterstützt bzw. verstärkt.
5. 5. Transformator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Brückenwicklung als verseiltes Leiterpaar ausgebildet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,