DE445111C - Verfahren zur Beseitigung induktiver Stoerungen in pupinisierten Leitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
4. JUNI 1927

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 445 111 KLASSE 21 c GRUPPE

es 61434

Zusatz zum Patent 443 162.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 12. November 1922 ab. Das Hauptpatent hat angefangen am 16. September 1922.

In dem Patent 443 162 ist ein Verfahren zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten Leitungen beschrieben, gemäß dem die durch benachbarte Starkstromleitungen verursachten Störungen dadurch beseitigt werden, daß die Erdkapazitäten durch Zerlegen eines jeden Spulenabschnittes in zwei oder mehrere Unterabschnitte und geeignetes Vertauschen der a- und 6-Aderu einer Doppelleitung gleichgemacht werden, worauf nach dem Ausgleich -der Erdkapazitäteu das Nebensprechen mit Hilfe von Zusatzkondensatoren abgeglichen wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß selbst bei sorgfältigem Abgleich der einzelnen Leitungsunterabschnitte nach ihrem Zusammenschalten wieder Starkstromstörun.iien auftreten.

Theoretische Überlegungen haben nun ergeben, daß zwischen Teilkapazitäten und Erdkapazitäten ein verwickelter, nicht linearer Zusammenhang besteht, auf den es zurückzuführen ist, daß die an zwei verschiedenen Längen gemessenen Werte der Kapazitätsdifferenz sich im allgemeinen beim Zusammen- schalten nicht addieren. Praktisch äußert sich das so, daß nach dem Kreuzen eine restliche Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängsmessungen berechneten abweicht. Ferner hat sich gezeigt, daß beim Abgleich, des Nebensprechens durch Kondensatoren in Doppelleitungen die Erdkapazitäten "beeinflußt werden und die Gleichheit der Erdkapazitäten dadurch hinfällig wird.

Untersuchungen der Erfinderin haben nun ergeben, daß man einen Unterschied zwischen den wirklichen Erdkapazitäfsdifrerenzen, in denen auch der Einfluß der Teilkapazitäten einbegriffen ist und die in nachfolgendem mit Δ bezeichnet werden, und den im nachstehenden mit δ bezeichneten Teilerdkapazitätsdifferenzen machen muß, und daß es genügt, durch das Kreuzen die Werte <5 möglichst klein zu machen, während beim Abgleich des Nebensprechens ohne weiteres die verbleibenden Erdkapazitätsdifferenzen verschwinden.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Abbildungen auf der Zeichnung erläutert.

In Abb. ι bedeute 1-2 die eine und 3-4 die andere Stammleitung eines Vierers, x, y und w stellen die Teilkapazitäten zwischen

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Karl Küpfmüller in Berlin-Friedenau.

den Adern und Erde dar. Bestimmt man die Differenz der Erdkapazitäten beispielsweise von Stamm 1-2 in der Schaltung der Abb. 2. so erhält man diejenige Größe, der die Stärke der Induktion durch benachbarte Starkstromleitungen in der Doppelleitung 1-2 proportional ist; sie werde mit A₁ bezeichnet. Diese Größe kann aus den Teilkapazitäten in folgender Weise berechnet werden. Man ver wandle das Dreieck y„, w_s, w^ in den äquivalenten Stern U₁, u₂, n_a, wie es Abb. 3 zeigt. Hierfür ist nach bekannter Weise

W₁

Nun ersetze man die Sterne 1230 und 1240 durch die Dreiecke nach Abb. 4. Dort sind die parallel zu y₁ fallenden Dreieckseiten sogleich außer acht gelassen, da sie nicht interessieren; ferner sind die parallel liegenden zusammengefaßt in M₄ und U₅. Hierfür ergibt sich

U₄-

X₁U₁

X₁+ x₃ Λ

X₃U₁

(2)

+ X₃ + «ι X₂ + *i

Nun hat man den so entstandenen Stern u₃, M₄, M₅ wiederum durch das gleichwertige Dreieck zu ersetzen, so daß sich schließlich das Schema der Abb. 5 ergibt mit

Ur,=

(3)

Aus den Gleichungen 1, 2 und 3 folgt

= W₁ — W₂ + ■

Γ U₁ (X₁ — X₃) U₂(X₂-X₄)

, + u₅ Ix₁ + X₃ + U₁ X₂ + χ₄+ U

;]■

(4)

Diese Beziehung zeigt den verwickelten Zusammenhang zwischen den Teilkapazitäten und der Differenz der Erdkapazitäten. Sie lehrt zunächst, daß dieser Zusammenhang kein linearer ist. Hieraus folgt, daß die an zwei verschiedenen Längen gemessenen Werte Δ sich im allgemeinen beim Zusammenschalten nicht einfach addieren. Praktisch äußert sich das so, daß etwa nach dem Auskreuzen eine restliche Differenz vorhanden ist, die von der aus den Teillängenmessungen berechneten abweicht.

Unter Berücksichtigung praktisch yorliegender Größenverhältnisse erhält man aus Gleichung 4 näher-ungsweise:

A_x = W₁ — w_z + Sr (X₁ + X₂-X₃- X₄). (5)

# ist ein in verhältnismäßig engen Grenzen schwankender Zahlenwert, der immer kleiner als ι und angenähert durch

W₃ +

(6)

X₁ +X₂ +X₃ +X₄ +W₃ +
gegeben ist. In einem Versuchskabel wurde

= J^₁- W₂ + ρ durch Messung # zwischen 0,6 und 0,75 schwankend 'ermittelt.

Es sollen nun die Veränderungen betrachtet werden, die A₁ durch den Kondensatorausgleich des Nebensprechens im Vierer 1234 erfährt.

Bei der Beseitigung des Übersprechens entsteht keine Änderung, weil dabei zwei gleiche Kondensatoren entweder parallel zu X₁ und x± oder parallel zu x₂ und X₃ gelegt werden, so daß der Ausdruck Gleichung 5 der gleiche bleibt. Aus dem gleichen Grunde wird A₁ durch den Ausgleich des Mitsprechens Stamm 3-4 : Vierer nicht verändert. Anders ist es bei der Beseitigung des Mitsprechens 1-2 : Vierer. Die für dieses Mitsprechen maßgebende Kapazitätsdifferenz ist

w —w

7? . γ 1 rf (V λ· I *■ ? (ry\

«2 Ai₁ -f- Λ₂ Λ₃ Λ₄ -f- . \/J

Diese Kopplung wird durch zwei parallel zu a-₃ und X₁ gelegte Kondensatoren der Kapazität u = — A₂ beseitigt. Dann wird nach Gleichung 5

(8)

Da die Differenz der w-Werte den Hauptanteil an A₁ hat, wird hiernach durch den Nebensprechausgleich eine Verminderung der wirklichen Erdkapazitätsdifferenz A₁ um etwa 30 bis 40 Prozent eintreten. Dies gilt indessen nur, solange A₁ wesentlich größer ist als ■& {x_x + x_z — x_% —X^), also im allgemeinen praktisch dann, wenn das Kabel bei der Verlegung glatt geschaltet wurde. Hierdurch tritt eine Schwierigkeit auf, wenn es= sich um die Beseitigung der Erdkapazitätsdifferenz handelt. Angenommen etwa, es sei

durch irgendwelche Mittel, z. B. durch Kreuzen oder mittels 'Kondensatoren A₁ — ο gemacht worden. Dann wäre also nach Gleichung 5

Hifi HAi — ■— ^^^^ Gh f f^ I Λ* _^_^_ A^ . fV Λ [ f\ \

W₁ W₂ — a- (X₁ -)- X₂ X₃ X₄). ^y;

Zufolge Gleichung 8 entsteht daher nach dem Ausgleich des Nebensprechens erneut eine Erdkapazitätsdifferenz von der Größe

( ^\

Δ_χ = S- Ii ~\{^xi-T %2 ^X3 ^xi) (io)

oder wegen Gleichung 7

A / ~ r /ττΛ

Die Gleichheit der Erdkapazitäten ist also hinfällig geworden; da man k„ von vornherein nicht kennt, ist es auch nicht möglich, die zu erwartende Veränderung von A₁ zu beriicksichtigen.

Zum Ziele führt folgender Weg. Es müssen die J Teilerdkapazitätsdifferenzen W₁ — W₂ = 0 und W₃ — W₄ = O₂ gemessen und vermindert werden.

Ist etwa O₁ = o, dann wird nach Gleichung 5 und 7 .

«2 — ^xi τ ^X2

(12)

Hieraus ersieht man, daß nun A₁ mit k₂ verschwindet, d. h. bei der Beseitigung des Nebensprechens vermindert man zugleich die Erdkapazitätsdifferenz. Die Messung der (5-Werte geschieht mittels der Schaltung Abb. 6. Es ist dies eine Wechselstrombrücke, bei der die Brückenarme aus induktionsfreien Widerständen R, einem Differenzkondensator C und den beiden Teilkapazitäten W₁, W₂ bestehen. Der Scheitelpunkt der Brückenwiderstände R ist mit dem kurzgeschlossenen Adernpaar 3, 4 verbunden. Durch diese Verbindung werden die Teilkapazitäten W₃, To₄ parallel zur Stromquelle 6" gelegt und dadurch unwirksam gemacht. Wie aus der Abb. 6 ersichtlich, werden ferner durch diese Maßnahme die Teilkäpazitäten X₁, x_2j x₃, x_t zwischen den Aderpaaren parallel zu den Brückenwiderständen R geschaltet, und zwar liegen dann X₁ und x₃ parallel zu dem einen, X₂, X₄, parallel zu dem anderen Widerstandszweig. Wählt man nun die Widerstandswerte R so, daß sie klein sind gegen die Impedanzen der parallel liegenden Kapazitäten, so hat deren Verschiedenheit keinen merklichen Einfluß auf das Brückenverhältnis, das in Abb. 6 zu ι : ι angenommen ist. Verändert man daher den geeichten DifFerenzkondensator so lange, wie der Fernhörer im Nullzweig das Tonminimum anzeigt, so liefert die Ablesung an diesem Differenzkondensator unmittelbar die Differenz der Teilerdkapazitäten W₁ und W₂, die wir oben mit O₁ bezeichnet haben. Für praktisch vorliegende Verhältnisse genügt es, R kleiner als */„ der parallel liegenden Kapazitätsimpedanzen zu machen. Es ergeben sich dann Widerstandswerte von etwa 100 bis 1000 Ohm für R. Bei Vertauschung des Aderpaares 1, 2 mit 3, 4 erhält man in ersichtlicher Weise aus der Ablesung am Differenzkondensator unmittelbar den Wert d₂.

Die Werte ö sind diejenigen, nach denen der Kreuzungsplan aufgestellt werden muß. Nach Ausführung der Kreuzungen wiederholt man zweckmäßig zur Kontrolle die Messungen nach Abb. 6 am ganzen Spulenfeld. Mit dem Ausgleich des Nebensprechens erfolgt dann ohne weiteres die Beseitigung der Erdkapazitätsdifferenzen.

Eine ähnliche Betrachtung wie die oben angestellte zeigt, daß auch der Abgleich der Erdkapazitätsdifferenzen in dieser Weise vorgenommen werden kann.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Beseitigung induktiver Störungen in pupinisierten Leitungen nach Patent 443 162, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Differenzen (O₁ = W₁ —W₂, S₂ = W₃ — W₄) der Teilerdkapazitäten durch Kreuzen der Adern ausgeglichen und dann die Nebensprechstörungen (z. B. zwischen den Übertragungskreisen eines oder verschiedener Vierer) durch Zusatzkapazitäten beseitigt werden, so daß die Differenzen (A) der wirklichen Erdkapazitäten mit den Nebensprechstörungen gleichzeitig verschwinden.

2. Meßbrücke zum Messen der Teilerdkapazitätsdifferenzen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zweige der Brücke Widerstände (R) enthalten, die gegen die Impedanzen der Teilkapazitäten (x) klein sind, etwa weniger als ein ¹J₅ derselben betragen, wobei der Scheitelpunkt dieser Widerstände mit dem kurzgeschlossenen zweiten Aderpaar des Vierers verbunden ist und die beiden anderen Enden gemeinsam mit dem Meßkondensator an das erste Aderpaar gelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.