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Anordnung zur Verhinderung der induktiven Beeinflussung von Fernsprechkabeln
durch parallel laufende Starkstromkabel Beim Parallelverlauf von Starkstrom- und
Fernmeldekabeln tritt keine magnetische Beeinflussung der Fernmeldeadern ein, solange
die Summe der Augenblickswerte der im Starkstromkabel fließenden Ströme Null ist
und die Lage seiner Adern symmetrisch gegen das Fernsprechkabel ist. Als nicht ausgeglichene
Systeme sind ein- oder mehrphasige Starkstromkabel mit Erdrückleitung -)der Drehstromkabel
bei Doppelerdschluß zu betrachten. Beim Doppelerdschluß eines Drehstromkabels führt
nur eine Ader Strom, und die Rückleitung geschieht teils im Mantel, teils in Erde.
Dieser über Erde zurückfließende Stromanteil ruft bei langem Parallelverlauf erhebliche
Induktionsströme in den Fernsprechadern hervor.
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Der Vorgang sei an Abb. i erläutert. Darin bedeutet Il den induzierenden,
im Starkstromkabel fließenden Unsymmetriestrom. Dieser L?nsymmetriestrom induziert
sowohl im Mantel wie in den Adern des Fernsprechkabels die Spannung E,.. Ist der
Mantel des Fernsprechkabels gut leitend durchverbunden und geerdet, so kommt durch
die Spannung E, ein Kabelmantelstrom J, zum Fließen, dessen Phasenlage durch den
Scheinwiderstand des Kabelmantels bestimmt ist. J, induziert seinerseits wiederum
eine Spannung E_, die infolge der durch Hysterese hervorgerufenen Phasenverschiebung
zwischen J2 und dein von J= erzeugten Magnetfelde um mehr als 9o° nacheilt. Aus
E, und E. ergibt sich die in den Fernsprechadern verbleibende Restspannung E3. Eine
Verminderung dieser r estlichen Spannung E3 läßt sich durch Phasendrehung des Kabelmantelstromes
J, bzw. der von diesem induzierten Spannung E. erzielen. Dies kann man in bekannter
Weise durch Verringerung des Gleichstromwiderstandes des Kabelmantels durch Zuschaltung
von Kupferadern oder durch Erhöhung der Induktivität unter Verwendung hochmagnetischer
Eisenbandbewehrung erzielen. Diese Mittel sind jedoch bei hinreichender Wirksamkeit
so außerordentlich kostspielig, daß sie praktisch kaum in Frage kommen können.
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Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung wird die Phasenschwenkung
des Kabelmantelstromes bzw. der von dieseln induzierten Spannung dadurch erzielt,
daß man über das Starkstromkabel Stromwandler schiebt und deren Sekundärseiten mit
-induktivitäten in Reihe in den Mantel des Fernsprechkabels einschaltet. Die Erfindung
sei an Abb. a näher erklärt. Hierin bedeuten a.
das Starkstromkabel,
b das Fernmeldekabel, c über das Starkstromkabel geschobene Stromwandler, die in
geeigneten Abständen auf dem Kabel angeordnet sind. Die Sekundärspulen
der
Wandler werden zum Mantel des Fernsprechkabels geführt, der an dieser Stelle durch
eine Isoliermuffe unterteilt ist, so daß sich eine Reihenschaltung von Fernsprechkabelmantel,
Stromwandler-Sekundärspule, Fernsprechkabelmantel usw. ergibt. Der Mantel des Fernsprechkabels
wird in der Mitte zwischen zwei Stromwandlern geerdet. so daß die Schleife aus Kabelmantel,
Stromwandler-Sekundärspule usw. über Erde geschlossen ist. Die Einstellung der richtigen
Phasenlage des Kabelmantelstromes kann durch in die Zuführung von Wandler-Sekundärspule
zum Fernsprechkabelmantel tingebaute Induktivitäten d oder durch entsprechende Bemessung
der Wandler-Streuinduktivitäten geschehen.
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Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß der Erfindung ist folgende:
Die den Strom im Bleimantel des Fernmeldekabels bestimmende Spannung setzt sich
zusammen aus: i. der Spannung, die im Bleimantel auf der ganzen Länge der Parallelführung
induziert wird und 2. aus der Spannung, die in dem über das Starkstromkabel geschobenen
Wandler in dessen Sekundärwicklung erzeugt wird. Die beiden Spannungen liegen praktisch
miteinander in Phase, was durch richtige Dimensionierung des Wandlers ohne weiteres
zu erreichen ist. Diese beiden Spannungen treiben durch die Hintereinanderschaltung
(Fernsprechkabelmantel), Sekundärseite des Wandlers einen Strom J2 (vgl. Abb. 3),
der bedingt ist durch den Scheinwiderstand dieser Reihenschaltung. J, ruft in der
Kabelader eine Spannung E, hervor, die J, um etwa iio° nacheilt, wie praktische
Messungen ergeben haben. Ist der Winkel #pl etwa 70°, so ist Es gegen EI um genau
i8o° phasenverschoben. Die Wandler und die noch gegebenenfalls einzuschaltenden
Induktivitäten können nun so bemessen werden, daß (p1 ungefähr 70° wird und daß
die Produkte aus den Kopplungskoeffizienten und Stromstärken für die Induzierungen
auf die Kabeladern praktisch gleich werden.
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Durch die Einschaltung der Induktivitäten in den Kabelmantel wird
also nach Abb. 3 der Strom J2, welcher nur der Spannung zu i. entspricht (vgl. Abb.
i), auf den Wert.T. verringert entsprechend der Zunahme des Scheinwiderstandes der
Reihenschaltung aus Induktivität und Kabelmantel. Gleichzeitig ist der Phasenwinkel
zwischen E, und dem jetzt fließenden Mantelstrom J3 auf p2 vergrößert, gegen WI
zwischen E1 und dem früheren Mantelstrom TZ. Durch die Einschaltung der Induktivität
ist also die Phasenlage des Kabelmantelstromes wesentlich günstiger geworden, nur
ist die Stromstärke des Mantelstromes von JI, auf J.. und die hierdurch induzierte
Spannung von E. auf den Wert E., zurückgegangen, weil bei dieser Anordnung nicht
wie bei Verbesserung der magnetischen Eigenschaften der Eisenbandbewehrung die Kopplung
zwischen Mantel und Ader erhöht worden ist. Es muß deshalb durch eine zusätzliche
Spannung die frühere Stromstärke J, bzw. die Spannung E.= wieder hergestellt werden.
Dazu dienen die über das Starkstromkabel geschobenen Wandler, die also lediglich
den Zweck haben, diese Zusatzspannung aufzubringen. Durch entsprechende Bemessung
der Wandler sowie der eingeschalteten Induktivitäten läßt sich dann die Phase des
Kabelmantelstromes so weit drehen, daß auch die Restspannung in den Fernsprechadern
verschwindet (Abb. q.).
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Es sind bereits Anordnungen zur Verhinderung von Starkstromstörungen
in Fernmeldeleitungen. bekannt, bei denen Transformatoren Verwendung finden. Bei
diesen Anordnungen sind aber die den hochgespannten Starkstrom führenden Leitungen
unterbrochen und an die Primärseite eines wiederum gegen Hochspannung zu isolierenden
Transformators geführt. Die Wandler liegen also im Zug der Starkstromleitung und
werden von den Starkströmen durchflossen, "Für Kabel ist die Anordnung nur sehr
schwer durchführbar und mit sehr großen Kosten verbunden. Außerdem müßten bei den
am häufigsten auftretenden Fällen, nämlich der Parallelführung eines Drehstromkabels
mit einem Fernsprechkabel, alle Phasen und der Starkstrombleimantel zu dem Transformator
geführt werden, um im Falle eines Doppelerdschlusses -wirksam zu sein. Auch entständen
dauernd Kupferverluste in den Primärwicklungen.
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Bei der Erfindung, wo die Wandler über das Starkstromkabel geschoben
sind, wird der Transformator wesentlich billiger, da er nur auf Niederspannung,
selbst bei Höchstspannungsanlagen, zu isolieren ist. Außerdem werden nur durch die
Unsymmetrieströme, also bei Drehstromkabeln, nur z. B. im Falle eines Erdschlusses.oder
Doppelerdschlusses Verluste in der Primärleitung auftreten können.
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Statt wie beschrieben durch Drehen der Phase des Kabelmantelstromes
die Restspannung zum Verschwinden zu bringen, kann entsprechend der Abb. 5 auch
den Adern des Fernsprechkabels selbst eine Gegenspannung E§ aufgedrückt werden,
die die Restspannung ES gerade kompensiert. Es geschieht dies erfindungsgemäß dadurch,
daß die Sekundärseite der über das Starkstromkabel a geschobenen Wandler c entsprechend
Abb. 6 zu den Primärspulen von unter dem
Mantel bzw. in den
Muffen des Fernsprechkabels b angeordneten Wandlern e geführt werden. Die Sekundärseite
dieses Wandlers besteht aus den in einer oder mehreren Windungen um den Kern des
Wandlers geführten Fernsprechadern. Bei dieser Sekundärwicklung ist darauf zu achten,
daß die zu einer Doppelader oder je einem Vierer gehörigen Windungen vollkommen
symmetrisch angeordnet sind, damit sie beim Sprechen über Doppelleitungen oder Vierer
wie vollkommen induktivitäts- und kopplungsfreie Bifilarwicklungen wirken. Es ist
daher nötig, die Vierer zu verdrillen, um so zu vermeiden, daß schädliche Unterschiede
der Kapazitäten oder Induktivitäten der einzelnen Adern eines Stammes oder Vierers
entstehen. Um der von den Wandlern erzeugten Kompensationsspannung die zur Unterdrückung
der Restspannung notwendige Phasenlage zu geben, sind in den Verbindungen der Primärseiten
der im Fernsprechkabel liegenden Wandler e zu den Sekundärseiten der über das Starkstromkabel
geschobenen Wandler c entsprechende Widerstandsgebilde d, vorzugsweise Induktivitäten,
einzuschalten. Diese Widerstandsgebilde usw. können auch in die Wandlerwicklungen
selbst gelegt werden. Tritt jetzt im Starkstromkabel ein Unsvmnietriestrom auf,
so wird über die Wandler in den Fernsprechkabeladern eine Spannung einer solchen
Größe und Richtung induziert, daß die durch den Kabelmantelstrom noch nicht unterdrückte
Restspannung ebenfalls beseitigt wird.