DE593374C

DE593374C - Anordnung bei Kontaktfeldern oder Vielfachverbindungen fuer Waehler in Selbstanschlussanlagen

Info

Publication number: DE593374C
Application number: DET39559D
Authority: DE
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1930-10-07
Filing date: 1931-10-07
Publication date: 1934-03-03
Also published as: GB390227A; FR724420A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Beseitigen des Nebensprechens aus kapazitiven und induktiven Einflüssen in Kontaktfeldern oder Vielfachverbindungen der Wähler in Selbstanschlußanlagen, wo die in die Kontaktfelder bzw. Vielfachverbindungen eingehenden Sprechleitungszweige aus zueinander parallelen Drähten bestehen und die a- und δ-Adern in getrennten, untereinander parallelen Ebenen angeordnet sind.

Bekanntlich kommt es bei solchen Leitergruppen vor, daß Nebensprecherscheinungen zwischen benachbarten Stromkreisen entstehen. Diese Erscheinung kann durch Ableitungen verursachende Isolationsfehler bei schlechter Isolation zwischen den Leitern entstehen oder auch dadurch, daß die Leitungen solche Lagen zueinander haben, daß Störungsströme von einem Sprechstromkreis auf andere benachbarte

ao Sprechstromkreise induziert werden. Dies kann entweder auf kapazitiven Einflüssen zwischen den Leitungen oder auf gegenseitiger Induktion zwischen zwei Sprechstromkreisen beruhen.

Bei dem heutigen Stand der Technik bietet es keine Schwierigkeiten, eine vollständig zuverlässige Isolierung der Leiter herzustellen; das Problem besteht also darin, die elektrostatischen und elektrodynamischen Störungsursachen zu beseitigen.

Bekanntlich sind die Kapazität und die gegenseitige Induktion zwischen zwei Einzelleitern durch die Abmessungen der Leiter, ihren Abstand und die Eigenschaften des zwischenliegenden Mediums bestimmt. In allen in der Praxis vorkommenden Fällen werden darum die Nebensprecherscheinungen zwischen Einzelleitern besonders lästig.

Wenn dagegen die Leitungen als Leiterpaare mit hin und zurück gehenden Zweigen angeordnet sind, was heutzutage das übliche im Fernsprechwesen ist, so ist es immer möglich, die individuellen Störungseffekte der Zweige durch passende Verlegung der Zweige wenigstens teilweise gegeneinander auszugleichen.

Wenn nur vier Leiter vorhanden sind, so können sie in der vom Sternvierer bekannten Weise nach Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung angeordnet werden. Wegen der Symmetrie übt offenbar hier das Leiterpaar a, b auf den einen Zweig ^₁ im anderen Leiterpaar a_lt b₁ eine Störung aus, welche gleich groß ist wie die vom ersten Leiterpaar a, h auf den anderen Zweig O₁ ausgeübte Störungswirkung, aber entgegengesetzte Phase hat. Diese Methode hat aber den Nachteil, daß sie nicht verwendet werden kann, wenn die Anzahl der Leiterpaare größer ist als zwei, weil dann die Symmetrie aufhört.

Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß bei der Anordnung mehrerer im wesentliehen paralleler und in zwei parallelen Ebenen angeordneter Leiterpaare die α-Drähte so in

ihrer Ebene im Verhältnis zu den δ-Drähten versetzt sind, daß bei Stromdurchgang in einem bestimmten Leiterpaare die a- und δ-Drähte des vorhergehenden und darauffolgenden Leiterpaares sich auf einer Äquipotentialfläche des von den erstgenannten Leitern erzeugten Feldes befinden.

Die Erfindung soll an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben werden. Die

ίο Fig. 2 bis 5 sollen die der Erfindung zugrunde liegenden Grundsätze veranschaulichen, während Fig. 6 und 7 verschiedene Ausführungsf or men darstellen.

Fig. 8 und 9 veranschaulichen ein Verfahren zur Vorausbestimmung der gegenseitigen Abstände der Leiter.

In Fig. 2 bezeichnen α und b die Querschnitte der beiden parallelen Zweige eines Sprechstromzweiges. Wenn angenommen wird, daß α mit einer positiven Elektrizitätsmenge + q und b mit derselben Elektrizitätsmenge, aber mit entgegengesetztem Vorzeichen, also mit — q aufgeladen wird, so kann man in bekannter Weise das Potential V im Punkte P

«5 nach der Formel

V = — e\₀„
ε ^B

berechnen, wo ε die Dielektrizitätskonstante und r und r_x die Entfernungen des Punktes von den Leiterzweigen bezeichnen. Durch Umformung dieses Ausdruckes erhält man die Formel

_. 2, Y₁ . .

Es leuchtet ein, daß das Potential unverändert bleibt, wenn der Punkt P sich in solcher Weise

bewegt, daß das Verhältnis ~ konstant bleibt.

Der geometrische Ort dieser Punkte ist also eine Äquipotentialfläche in dem vom Leiterpaar a, b erzeugten elektrostatischen Felde.

Da das von den beiden Leitern erzeugte elektromagnetische Feld überall senkrecht zum elektrostatischen Felde gerichtet ist, so ist es klar, daß der geometrische Ort auch mit einer Kraftlinie in dem vom Leiterpaar erzeugten elektromagnetischen Felde zusammenfällt, welches entsteht, wenn die Leiter durch Strom in entgegengesetzten Richtungen durchflossen werden. Nach geometrischen Regeln bildet aber der Ort einen harmonischen Kreis, dessen Pole durch die Mittellinie der Leiterquerschnitte a, b gebildet sind.

Wenn man nun nach Fig. 3 die Leiterzweige Ci₁ und B₁ auf einen harmonischen Kreis verlegt, dessen Pole durch ein störendes Leiterpaar a, b gebildet sind, so ist es klar, daß die Punkte a_v b_x immer dasselbe Potential erhalten, wie auch die Ströme im Leiterpaar a, b geändert werden, weil ja diese Ströme immer so fließen, daß der Leiter α ein Potential und eine Stromstärke hat, die ebenso groß sind wie die des Leiters b, aber entgegengesetzt gerichtet sind. Es leuchtet ferner ein, daß die vom Leiterpaar a_v O₁ gebildete Leiterschleife durch keine Kraftlinie des vom Leiterpaar a, b erzeugten elektromagnetischen Feldes geschnitten wird.

Bei Wählervielfachfeldern kommt die in Fig. 4 dargestellte Anordnung der beiden Leiterpaare vor. Es sei hierbei angenommen, daß die Sprechleitungszweige α und a_x sich in einer Ebene befinden, während die entgegengesetzten Sprechleitungszweige b, b_± in einer anderen Ebene liegen, welche der ersten parallel ist. Die Entfernung zwischen den Ebenen sei mit y und die Versetzung des δ-Drahtes im Verhältnis zum α-Drahte mit χ bezeichnet. Der Abstand zwischen beiden Zweigen derselben Art α und a_x werde mit A bezeichnet, die gegenseitigen Abstände zwischen den Drähten nach Fig. 4 mit R₀, R_b, r_a, r_b. Damit das Leiterpaar a_v \ nicht durch das Leiterpaar a, b gestört wird, muß B₁ auf demselben harmonischen Kreis liegen wie a_v wobei die Pole des Kreises durch die Mittelpunkte der Leiterquerschnitte α und δ gebildet sein sollen. Die Bedingung hierfür ist nach der Gleichung (1)

r_b _ R

_b

Ra

(2)

Für die in diesen Ausdruck eingehenden Größen gelten die folgenden Gleichungen

ή = y² + (A — x)°

K = A-

Ri = /i²

Werden die Ausdrücke in Gleichung (2) eingesetzt, so erhält man nach Umformung

yi-l. Zy²A- + 2y²x² — 2A²x² + x* = 0. (3)

Aus dieser Gleichung können mehrere wichtige Schlußfolgerungen gezogen werden. Wenn der Ort für die Lagen des Punktes δ bei unverändertem Abstande A graphisch dargestellt wird, so erhält man die in Fig. 5 dargestellte Kurve, in welcher eine beliebige Lage der Leiter δ und O₁ eingezeichnet ist. Es ist zuerst auffallend, daß der Abstand zwischen den Leiterebenen einen gewissen Höchstwert nicht überschreiten kann. Um diesen Höchstwert zu bestimmen, kann man beispielsweise die Gleichung nach x² lösen, wobei man erhält

4ν². (4)

Wie hieraus hervorgeht, kann y einen Wert A/z, d. h. den halben Abstand zwischen ;wei benachbarten Leitern derselben Art, z. B. ;wei «-Drähten, nicht,überschreiten. Auch die

Versetzung zwischen den Leitungszweigen im selben Leiterpaar weist ein Maximum auf, welches man durch Lösung der Gleichung nach y² erhält, wobei sich ergibt

Wenn dieser Ausdruck gleich Null gesetzt wird, so ergibt sich als Maximalwert

x = A V~2 (*,)

ίο ■ r · . \3i

In diesem Falle werden also die beiden Leiterebenen zusammenfallen.

Im vorhergehenden ist angenommen worden, daß die Durchmesser der Leiter im Verhältnis zu den gegenseitigen Abständen zwischen den Leitern vernachlässigt werden können. Dies ist natürlich in der Praxis selten der Fall; aber man kann sich dann die Leiterzylinder mit guter Annäherung je durch einen linien-.förmigen Leiter ersetzt denken, der etwas exzentrisch zur Achse des Zylinders angeordnet ist, derart, daß das durch den linienförmigen Leiter erzeugte Feld im wesentlichen mit dem Felde des wirklichen Leiters übereinstimmt.

In jedem Falle geben die theoretischen Formeln einen guten Überblick über das Problem.

Wenn man jetzt annimmt, daß man nach Fig. 6 ein Leitervielfach anordnet, welches eine große Anzahl von Leiterpaaren a, b, a_lt b_v a₂, b₂ usw. enthält, so ist es offenbar möglich, die Leiter unter Beibehaltung einer gewissen regelmäßigen und über das ganze Vielfach unveränderten Reihenfolge so anzuordnen, daß beispielsweise das Leiterpaar a_v O₁ im Verhältnis zum vorhergehenden Leiterpaar a, b und dem darauffolgenden Leiterpaar «₂, b_z störungsfrei ist. In der Praxis werden auch Leiterpaare, die in größeren Abständen liegen, z. B. «3, b_s, eine verschwindend Ideine störende Wirkung auf das Leiterpaar a_x, b_x ausüben. Dies beruht darauf, daß einmal der Abstand zwischen den Leiterpaaren verhältnismäßig groß ist und zum anderen der linke Teil der in Fig. 5 dargestellten Kurve in der Nähe des Koordinatennullpunktes angenähert eine Gerade ist, die unabhängig von dem Abstande A einen Winkel von 45° mit der x-Achse bildet. Es werden also auch entfernt liegende Leiterpaare sich angenähert in richtiger Lage befinden, wenn nur die Versetzung χ verhältnismäßig klein ist.

Da das Wählervielfach mit Rücksicht auf die Raumersparnis möglichst zusammengedrängt werden muß, so ist es zweckmäßig, daß die Isolation zwischen zwei benachbarten Reihen von a- und &-Adern aus einem festen Isolierstoff besteht, welcher eine größere Dielektrizitätskonstante hat als die zweckmäßig aus Luft bestehende Isolation in den Zwischenräumen zwischen den Drähten in jeder einzelnen Reihe. Hierdurch wird es möglich, die Teilung zwischen den a- bzw. δ-Adern sehr klein zu machen.

Nach Fig. 7 ist darum eine isolierende Platte C zwischen die beiden Leiterebenen geschoben, wobei natürlich die oben angegebenen mathematischen Ausdrücke modifiziert werden. Wenn die Dielektrizitätskonstante der Platte C gleich ε ist, so ist es klar, daß die Abstände in senkrechter Richtung angenähert mit ε zu multiplazieren sind, während die Abstände in horizontaler Richtung unverändert bleiben, damit die Störungsfreiheit erhalten bleibt. Dies hat z. B. zur Folge, daß der maximale Abstand zwischen

den Leiterebenen jetzt angenähert gleich ——

wird.

In der Praxis ist es zweckmäßig, die Abstände zwischen den Leitern durch Versuch festzustellen. Hierbei verwendet man zweckmäßig die in Fig. 8 dargestellte Anordnung. Hier ist ein Modell von mehreren Leitergruppen in passendem Maßstabe hergestellt, und zwar in der Form einer Anzahl von Metallzylindern A₁, A₂, A₃ ... und B₁, B₂, B₃ ..., die auf einer isolierenden Unterlage D aufgestellt sind. Wenn man nun einen Fernsprechhörer H z. B. zwischen die Metallzylinder A₂ und B₂ einschaltet und z. B. den Metallzylindern A₁, B₁ eine Wechselspannung aufdrückt, derart, daß diese Zylinder, die einem Leiterpaar entsprechen, entgegengesetztes Potential erhalten, und schließlich die Zylinder so verschiebt, daß man ein Lautminimum im Hörer erhält, so befinden sich die Zylinder A₂, B₂ nunmehr auf einer Äquipotentialfläche. Wenn dieses Verfahren an verschiedenen Zylinderpaaren wiederholt wird, so erhält man schließlich die möglichst günstige Gruppierung der Metallzylinder. Wenn nun die Abstände gemessen werden, so kann man durch Herabsetzen der Abstände zwischen den Zylindern im gleichen Verhältnis wie dem Verhältnis zwischen den Drahtdurchmessern und den Durchmessern der Modellzylinder diejenigen Werte erhalten, die in der Praxis in einer Anlage mit z. B. einem Leiter vielfach zu verwenden sind.

Wenn der Versuch für den besonderen Fall ausgeführt werden soll, daß die Leiter nach Fig. 6 in zwei parallelen Ebenen angeordnet sind, so verfährt man zweckmäßig in der in Fig. 9 veranschaulichten Weise. Hierbei werden die Leiterreihen A₁, A₂, A₃ bzw. B₁, B₂, -B₃ ... auf getrennten isolierenden Unterlagen D₁, D₂ aufgestellt. Die Abstände zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Zylindern werden im Verhältnis zur gewünschten Teilung A gewählt, und man hat nun einmal den Abstand zwischen den Leiterebenen und zum andern die Versetzung der Leiter in der einen Ebene im Vergleich zu den Leitern in der andern Ebene festzustellen. Auf der Zeichnung bezeichnet T₁ einen als

Stromquelle dienenden Transformator. Die Sekundärspule des Transformators besitzt einen geerdeten Mittelpunktsabgriff L₁, wodurch erzielt wird, daß die beiden eingeschalteten Zylinder A± und B₄ Potentiale erhalten, die im Verhältnis zur Erde symmetrisch sind. Zweckmäßig ist auch der Hörer H über einen Transformator T₂ z. B. an die beiden Leiter A₃ und B_z angeschlossen, und die Primärwicklung ίο des Transformators ist ebenfalls mit einer geerdeten Mittelabzapfung L₂ versehen, wodurch verhindert wird, daß störende Ladeströme über den Körper der beobachtenden Person fließen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung bei Kontaktfeldern oder Vielfachverbindungen für Wähler in Selbstanschlußanlagen, in denen die in das Kontaktfeld bzw. in die Vielfachverbindungen eingehenden Sprechleitungszweige aus parallelen Drähten bestehen und die a- und ö-Drähte in getrennten, untereinander parallelen Ebenen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die «-Drähte in ihrer Ebene so gegen die δ-Drähte versetzt sind, daß beim Stromdurchgang in einem bestimmten Leiterpaare die a- und δ-Drähte des vorhergehenden und des darauffolgenden Leiterpaares sich auf einer Äquipotentialfläche des vom ersten Leiterpaare erzeugten Feldes befinden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolation im Raum zwischen zwei benachbarten Reihen von a- und δ-Drähten aus einem festen Isolierstoff besteht, der eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzt als die zweckmäßig aus Luft bestehende Isolation in den Zwischenräumen zwischen den in jeder einzelnen Reihe liegenden Drähten.

3. Verfahren zur Herstellung von Kontaktfeldern oder Vielfachfeldern nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem aus einer Anzahl von auf eine *5 isolierende Unterlage gestellten Metallzylindern bestehenden maßstäblichen Modell des Vielfachfeldes bzw. Kontaktfeldes ein Hörer zwischen zwei, einem Sprechleiterpaar entsprechende Zylinder eingeschaltet und anderen, benachbarten Leiterpaaren entsprechenden Zylinderpaaren eine Wechselspannung so aufgedrückt werden, daß die zusammengehörenden Sprechzweigen entsprechenden Zylinder entgegengesetzte Polarität erhalten wird, daß die Zylinder dann so verschoben werden, daß ein Lautminimum im Hörer entsteht, worauf der Hörer auf das nächste, einem anderen Leiterpaar entsprechende Zylinderpaar geschaltet wird usw., und schließlich die Leitergruppe entsprechend den auf natürliche Größe reduzierten Werten der gegenseitigen Abstände zwischen den Modellzylindern aufgebaut wird.

4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Modellzylinder auf zwei gegeneinander verschiebbaren Unterlagen angebracht werden, derart, daß eine Reihe von Zylindern auf jeder Unterlage entsprechend den beiden Drahtebenen aufgestellt wird, worauf die Unterlagen gegeneinander so lange verschoben werden, bis ein Lautminimum erhalten wird.

5. Anordnung für das Verfahren nach. Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hörer an die Sekundärwicklung eines Transformators und die mit einer geerdeten Mittelabzapfung versehene Primärwicklung des Transformators an die zwei Leiter angeschlossen wird, wo Lautminimum festgestellt werden soll.

6. Anordnung für das Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung von der Sekundärwicklung eines Transformators zugeführt wird, deren Mittelpunkt geerdet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen