DE42676C - Neuerung in der Herstellung und Schaltung induktionsfreier Leitungen, vorzugsweise für Fernsprech-Anlagen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

fur Fernsprechanlagen.

Vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung inductionsfreier Einzel- und Doppelleitungen für elektrische Anwendungen aller Art, insbesondere für Fernsprechanlagen, sowie eine neue Schaltung solcher Doppelleitungen in der Art, dafs ein Draht derselben in der gewöhnlichen Weise mit Erdverbindung auf beiden Seiten zum Sprechen benutzt wird, während der zweite Draht zur Aufhebung der Inductionswirkung auf die Nachbarleitungen Verwendung findet.

Zur Herstellung solcher inductionsfreier Leiter erhalten dieselben die Form von Solenoiden, deren Windungen zur Längsachse in einem solchen Neigungswinkel stehen, dafs je zwei neben einander liegende Solenoide keine inducirende Wirkung auf einander ausüben. Die Gröfse des Neigungswinkels, bei welchem die Inductionslosigkeit eintritt, hängt von den Abmessungen der Spiralen und ihrer gegenseitigen Entfernung ab und ist so zu wählen, dafs die Inductionswirkung derjenigen Windungstheile, welche bei Stromschlufs in dem benachbarten Solenoid einen Inductionsstrom gleicher Richtung erzeugen, mit der in entgegengesetztem Sinne zur Geltung kommenden Inductionswirkung der übrigen Windungstheile gleichen Werth besitzt. Die Gröfse dieses Neigungswinkels beträgt mindestens 45⁰.

Denn liegen zwei in gleicher Richtung gewickelte Solenoide, deren Windungen annähernd senkrecht zur Längsachse verlaufen, parallel neben einander und tritt in dem einen ein Strom auf, so erzeugt derselbe in dem anderen Solenoid bekanntlich einen Inductionsstrom von gleicher Richtung. Werden nun die Solenoiddrähte in der Richtung ihrer Längsachse allmälig aus einander gezogen, bis sie gerade gespannte Drähte bilden, so werden die anfänglich parallelen Windungen nach und nach mit einander Winkel bilden, welche von o° bis i8o° ansteigen. Die in dem zweiten Solenoid entstehenden Inductionsströme ändern sich in gleicher Folge, indem der anfangs dem ursprünglichen gleichgerichtete Strom an Stärke allmälig abnimmt, bei einer gewissen mittleren Lage Null wird und dann in einen Inductionsstrom von entgegengesetzter Richtung übergeht, der bei geradliniger Ausspannung der Drähte seinen Maximalwerth erreicht. Die Mittellage, in welcher der Inductionsstrom den Nullwerth erlangt, wird annähernd erreicht, wenn die einzelnen Windungen der Solenoiddrähte mit der Längsachse der Solenoide einen Winkel von mindestens 45° bilden; denn in diesem Falle kreuzen sich die benachbarten Windurtgshälften beider Solenoide unter rechten Winkeln und können daher auf einander keinen inducirenden Einflufs ausüben. Da jedoch auch die von einander abgekehrten Windungshälften der beiden neben einander liegenden Solenoide an der inducirenden Wirkung theilnehmen, ist es erforderlich, diesen Minimal werth von 45⁰ meistens etwas zu erhöhen, um die Solenoide inductionslos zu machen, und zwar kann die Erhöhung dieses Werthes unter den gewöhn-

lichen Umständen bis auf etwa 6o° nothwendig werden, weil je nach den Abmessungen der verwendeten Drähte und eventuell der Isolationsschichten — wenn keine blanken, sondern isolirte Drähte verwendet werden — die Abstände der Solenoidwindungen von einander und dementsprechend die Gröfsen der gegenseitigen Inductionswirkungen sich ändern. Auch kommt für die Gröfse des Winkels in Betracht, dafs die inducirende Einwirkung zweier Solenoide auf ihre äufseren Windungshälften durch die dazwischen liegenden inneren Hälften, insofern letztere eine metallische Scheidewand bilden, ganz oder theilweise aufgehoben wird.

Derartige inductionslose Solenoide können entweder aus blankem oder aus isolirtem Draht hergestellt werden. In Fig. ι sind zwei solche Solenoide, bestehend aus je einem unter 45⁰ gewickelten Draht, dargestellt. Da diese Wickelung eines einzigen Drahtes unter 45⁰ erhebliche technische Schwierigkeiten darbietet, empfiehlt es sich, immer zwei oder mehrere Drähte um einander oder einen oder mehrere Drähte um einen nicht als Leiter dienenden Kern zu wickeln.

In Fig. 2 sind in der Weise beispielsweise zwei Drähte um einander gewickelt; in Fig. ia ist ein Draht um einen Kern, in Fig. 3 sind drei Drähte, in Fig. 3 a vier Drähte um einen Kern gewickelt dargestellt. In diesen Zeich-, nungen sind die oberen Windungshälften theilweise weggeschnitten, wodurch ersichtlich wird, dafs, während die oberen Windungshälften parallel erscheinen, die nach unten gehenden Windungshälften sich mit jenen kreuzen und die einzelnen Drähte an den Berührungspunkten rechte Winkel mit einander bilden.

Bei der Verwendung von blankem Draht werden die Solenoide zweckmäfsig durch Verseilung von zwei Drähten unter einem Winkel von 45⁰ gegen die Längsachse- nach Fig. 2 gebildet. Solche Solenoide aus blankem Draht dienen als inductionsfreie Einzelleitungen entweder oberirdisch oder in Kabeln; in letzterem Falle erhalten sie ihre Isolation nach der Verseilung. Doppelleitungen werden bei der Verseilung blanker Drähte nicht erhalten.

Wird die Solenoidform der Leiter durch Verseilung von zwei blanken Drähten hergestellt, so gilt als Vorbedingung, dafs der Leitungswiderstand, welchen der Strom beim Einhalten der Spiralgänge zu überwinden hat, unverhältnifsmäfsig geringer ist als derjenige Widerstand, welcher sich beim Uebergang von Windung zu Windung in gerader Richtung darbietet. Ersterer ist abhängig vom Querschnitt und der specifischen Leitungsfähigkeit des Materials, letzterer hauptsächlich von der Oberflächenbeschaffenheit und Innigkeit der Berührung zwischen den einzelnen Windungen.

Die beste Wirkung wird erzielt bei möglichst grofser Leitungsfähigkeit des Querschnitts und möglichst geringer Leitungsfähigkeit der Oberfläche. Wie vorher bereits gesagt, kann ein solcher Draht selbstverständlich nur als Einzelleitung Verwendung finden und bedarf in Kabeln der Isolirung.

Werden dagegen einfache Drähte isolirt und dann paarweise zu Solenoiden verseilt, so erhält man doppeldrähtige Adern, welche entweder durch Nebeneinanderschaltung der Einzeldrähte zu einer einzigen Leitung vereinigt oder als Hin- und Rückleitung eingeschaltet oder endlich in Verbindung mit einfachen Anschlufsleitungen unter Zugrundelegung der nachstehend beschriebenen Schaltungen und sonstigen Anordnungen benutzt werden können.

Letzterer Fall tritt ein, wenn die beschriebenen doppeldrähtigen Kabel streckenweise in solchen Stadtfernsprecheinrichtungen eingeschaltet werden sollen, deren Anschlüsse mit einfachen oberirdischen Drähten bewirkt sind.

Diese Schaltungen und sonstige Anordnungen für Kabel mit Doppelleitungen haben den Zweck, denjenigen Rest von Induction unwirksam zu machen, welcher aus technischen Gründen in den Adern zurückbleiben könnte, da es bei der praktischen Ausführung der Solenoide, bei dem Zusammenwinden, nicht immer möglich sein wird, diejenige Winkelgröfse für die Windungen zu treffen, bei welcher die Inductionslosigkeit eine absolute ist.

Bei den für vorgenannte Zwecke entworfenen Anordnungen erfolgt im allgemeinen die Umkehrung des Stromes in der zweiten Kabelleitung, welche mit der eigentlichen Sprechleitung keinen leitenden Zusammenhang besitzt, lediglich durch Induction, und zwar werden, um die in jeder Kabelader an sich vorhandene Inductionswirkung zu unterstützen, Inductionsrollen in der Weise gebildet und in die Leitung gebracht, dafs die Elektromagnete der Klappenschränke, an denen die Doppelleitungen endigen, mit doppelten bifilaren Wickelungen versehen werden, d. h. mit Wickelungen, welche durch gleichzeitiges Aufwickeln zweier Drähte auf eine gemeinsame Spule erhalten werden. Durch die Einschaltung der zweiten Wickelung der Klappenelektromagnete in den geschlossenen Stromkreis der zweiten zugehörigen Leitung wird nun zugleich die lästige Eigenschaft der Klappen, die Lautwirkung in der Sprechleitung zu vermindern, beseitigt; ebenso wird die bei gewöhnlichen Klappenelektromagneten in störender Weise sich geltend machende Induction zwischen benachbarten Rollen verhindert.

Die Schaltung einer Anschlufsleitung in diesem Falle zeigt Fig. 4. Die oberirdische

Leitung L ist mit Leitung α einer Kabelader verbunden, während Leitung b derselben Ader an Erde liegt. Beim Vermittelungsam.t sind die Drähte α und b getrennt mit den beiden Umwindungen w iv der Klappenelektromagnete — angedeutet hier wie in allen nachstehenden Fällen durch die doppelten Spirallinien —- in Verbindung gesetzt, deren andere Enden ebenfalls an Erde liegen. Die Einschaltung der Sprechapparate zur Verständigung mit den Theilnehmern erfolgt circular zwischen Draht α und b in der punktirt angegebenen Weise. Zwei Anschlufsleitungen werden dagegen unter Einschaltung einer oder beider Klappen nach Art der Fig. 5 unter einander verbunden, wozu man sich doppelter Stöpselschnüre bedienen kann. In entsprechender Weise geschieht die Verbindung über zwei Vermittelungsämter hinaus unter Benutzung ^:einer doppelten Verbindungsleitung zwischen diesen Aemtern.

Sollen die doppeldrähtigen Leitungen nur zur Verbindung zwischen zwei Vermittelungsämtern angewendet werden, während für die ^: Anschlufsleitungen einfache Kabel- oder oberirdische Drähte zur Verfugung stehen, so kann die Schaltung nach Fig. 6 eingerichtet werden. KK sind die doppelt gewickelten Klappenelektromagnete. Eine andere Schaltung für den Fall, dafs die Klappenelektromagnete in Nebenschliefsungen gelegt werden sollen, ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Der Widerstandswerth der Nebenschliefsungen darf in •diesem Falle nicht zu klein gewählt werden, wenn auf einen directen Austausch von Batteriesignalen zwischen den Endstellen Werth gelegt wird; erforderlichenfalls können in die Erdverbindungen der Klappenelektromagnete auch Condensatoren eingeschaltet werden. Wird indessen von dieser Möglichkeit abgesehen, so erscheint es unter Umständen vorteilhaft, bei dem V.ermittelungsamt I die Anschlufsleitung an Kabeldraht a, bei II an Kabeldraht b zu legen. In letzterem Falle stehen die beiden Sprechstellen nicht durch eine ununterbrochene Leitung in Verbindung, sondern die Klappenelektromagnete bilden zwei Inductionsübertragungen, welche jedoch nicht hinter einander, sondern neben einander, geschaltet sind und deshalb eine kräftige Lautübermittelung gestatten.

Zur besseren Ausnutzung solcher doppeldrähtigen Leitungen, und zwar, um in jeder Kabelader bezw. in jeder Verbindungsanlage gleichzeitig zwei verschiedene Gespräche führen zu können, sind folgende Einrichtungen getroffen : Für den Verkehr der Vermittelungsämter in einer bereits benutzten Telephonanlage ist z, B. der in Fig. 8 dargestellte, auf der Anwendung , von Zwischenapparaten mit doppelten Wickelungen beruhende Stromlauf entworfen. In diesem Falle heben sich, wenn beim Sprechen zwischen den Endstellen die beiden Leitungen der Verbindungsanlage von gleich starken, aber entgegengesetzt gerichteten Strömen durchflossen werden, die Wirkungen dieser Ströme in den Zwischenapparaten FF auf, während beim Sprechen mittelst eines Zwischenapparates in den Verbindungsleitungen gleichgerichtete Ströme inducirt werden, welche nur den anderen Zwischenapparat zum Ansprechen bringen, in den Endapparaten aber sich gegenseitig vernichten. Als Geber in den Zwischenapparaten können entweder Fernsprecher mit doppelter Bewickelung oder Mikrophone dienen, welche mit zwei parallel geschalteten Inductionsrollen ausgerüstet sind. Die primären Spiralen derselben werden neben einander in den Stromkreis der Mikrophonbatterie geschaltet, während die secundären Spiralen getrennt in den beiden Leitungen liegen. In analoger Weise kann auch die in Fig. 6 angegebene Schaltung durch Anwendung doppelt bewickelter Zwischenapparate zum Doppelsprechen eingerichtet werden.

Eine andere Verbindung zum Doppelsprechen, welche die Benutzung der gewöhnlichen Apparatsysteme erlaubt, ist in Fig. 9 angegeben. Hier bedeuten K und K¹ die zu Inductionsrollen umgewandelten Klappenelektromagnete der Verbindungsleitungen α b. Von den beiden Bewickelungen des Klappenelektromagneten K ist die eine zwischen die Anschlufsleitung / und die Verbindungsleitung α, die andere zwischen die Verbindungsleitung b und Erde geschaltet, während von den doppelt bewickelten Klappenelektromagneten Kⁱ die eine Bewickelung zwischen die Anschlufsleitung /^l und die Verbindungsleitung b, die zweite zwischen die Verbindungsleitung α und Erde gelegt ist. Dabei wird die Anordnung so getroffen, dafs an dem Klappenelektromagneten K die beiden Verbindungsleitungen α und b auf derselben Seite, an dem Klappenelektromagneten K¹ dagegen auf entgegengesetzten Seiten der Umwindungen liegen, so dafs die Ströme, welche aus den Leitungen α und b kommen, die Umwindungen von K in gleicher, diejenigen von K¹ dagegen in entgegengesetzter Richtung durchlaufen. Abarten dieser Schaltung sind in Fig. 9 a und 9 b dargestellt, letztere unter Benutzung polarisirter Klappenelektromagnete.

Unter -Zuhülfenahme von Inductionsübertragungen lassen sich nach dem gleichen Princip noch weitere Doppelsprechschaltungen ausführen , wie in der schematischen Darsellung in Fig. 10 veranschaulicht ist. 11P I¹ sind gewöhnliche Inductionsrollen, deren primäre Spiralen in eine der Sprechleitungen eingeschaltet werden, während die secundären Spiralen

entweder neben oder hinter einander geschaltet und mit den Sprechleitungen /' Z¹ verbunden sind.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   ι . Zur Herstellung inductionsfreier elektrischer Leitungen aller Art die Anwendung von solenoidartig gewundenen Leitungsdrähten zu Einzelleitungen aus blankem Draht, zu Doppelleitungen aus isölirtem Draht, bei welchen behufs Aufhebung der Inductionswirkung auf einen benachbarten Solenoiddraht gleicher Construction der Neigungswinkel der Windungen gegen die Längsachse mindestens 45⁰ bis 6o° beträgt.
2. 2. Bei der Anwendung der unter Anspruch 1. gekennzeichneten Doppelleitungen aus isolirtem Draht zu zweien oder mehreren in Kabeln die Verbindung der beiden Drähte einer Doppelader mit doppelt (in bifilarer Weise) bewickelten Klappenelektromagneten in der Weise, dafs die eine Umwindung der Klappenelektromagnete in die Sprechleitung, die andere in die zugehörige Inductions- oder Compensationsleitung derselben Ader eingeschaltet wird, zum Zweck, durch diese Schaltung denjenigen Rest von Induction unwirksam zu machen, welcher in den Adern zurückbleibt,- wenn der die absolute Inductionslosigkeit bedingende Neigungswinkel beim Zusammenwinden nicht genau getroffen ist.

   Bei der Anwendung der unter 1. gekennzeichneten Doppelleitungen aus isölirtem Draht zu zweien oder mehreren in Kabeln zur Erleichterung der Benutzung derselben mit einfachen oberirdischen Anschlufsdrähten (L) . die Schaltung der beiden Drähte einer Doppelader nach der Fig. 4 bis 7 in der Weise, dafs stets ein Draht der Doppelader zur Fortpflanzung der Sprechströme dient, während gleichzeitig in dem zweiten Draht durch Induction Ströme entgegengesetzter Richtung erzeugt werden.

   Bei Schaltung der nach Anspruch 1. hergestellten solenoidartigen Doppeladern aus isölirtem Draht zu zweien oder mehreren in Kabeln zur gleichzeitigen Benutzung für zwei Gespräche in der Weise, dafs für das eine Gespräch Ströme verwendet werden, die in beiden Drähten gleichgerichtet sind, während für das zweite Gespräch Ströme verwendet werden, die in beiden Drähten entgegengesetzt gerichtet sind, die Benutzung von doppelt ^bewickelten Fernsprechern und von Mikrophonen mit doppelter Inductionsrolle.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.