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Rohrförmiger veränderbarer elektrischer Kondensator . Die Erfindung
betrifft einen rohrförmigen veränderbaren elektrischen Kondensator mit Einstellung
jedes Kapazitätswertes durch mindestens drei Belegungen, von denen mindestens zwei
feste Belegungen in ständig gleich großen Teilen durch die zugehörige weitere bewegliche
Belegung gegenseitig gekoppelt werden. Bei den bekannten Kondensatoren dieser Art
ist die bewegliche Belegung drehbar angeordnet, was den Nachteil hat, daß sie in
bezug auf die festen Belegungen genau zentriert werden muß und der Kondensator infolgedessen
bei Erfüllung hoher Anforderungen an Gleichmäßigkeit der Kapazitätsänderung und
Einhaltung des jeweils eingestellten Kapazitätswertes nur durch teure, eine Massenherstellung
ausschließende Präzisionsarbeit hergestellt werden kann.
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Gemäß der Erfindung sind die festen Belegungen durch eine ihrer Zahl
entsprechende Unterteilupg eines Metallzylinders in Halb-, Drittel-, Viertelzylinder
usw. gebildet, und es besteht die bewegliche Belegung aus einem über ihnen axial
verschiebbaren Zylinder, dessen Axialverschiebung die Änderung der Kopplung der
festen Belegungen untereinander bewirkt. Diese Axialverschiebung ist von einem veränderlichen
Mehrfachkondensator mit gemeinschaftlichem Antrieb her bereits bekannt, der aber
nicht rohrförmig, sondern plattenförmig ist und infolgedessen gegenüber dem Kondensator
gemäß der Erfindung schon bei Einzelanordnung und in erhöhtem Maß bei Anordnung
mehrerer Kondensatoren das Entstehen von Störkopplungen über die großen parallel
liegenden Flächen der festen und insbesondere auch der beweglichen Belegungsplatten
begünstigt. Die Rohrform gestattet ferner im Gegensatz zur Plattenform eine erhebliche
Vereinfachung des gesamten konstruktiven Aufbaues des Kondensators ohne Beeinträchtigung
der Kapazitätskonstanz. Der Kondensator gemäß der Erfindung gestattet infolgedessen
die Massenherstellung und trotzdem die Erzielung größter Kapazitätskonstanz. Beispielsweise
wurde bei einem Kondensator mit dem Nennwert q.o Piccofarad nur eine höchste Schwankung
von 0,5 Piccofarad in einem mehrere Monate umfassenden Zeitraum festgestellt.
Selbst Eichkondensatoren weisen eine prozentual größere Schwankung auf.
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Der Kondensator gemäß der Erfindung ist insbesondere für Ausgleichszwecke
in Fernmeldekabelanlagen zu verwenden. Die Verwendung von veränderbaren Kondensatoren
für diesen Zweck ist ungewöhnlich und soll deshalb zunächst näher erläutert werden.
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Um in Fernmeldekabeln Nebensprechstörungen zu vermeiden, werden entweder
während der Fabrikation der Kabel besondere Maßnahmen angewandt, um die Kapazitätsdifferenzen
der einzelnen Verseilelemente
möglichst gering zu halten, d.Ii.
um eine möglichst hohe -",vininetrie der einzelnen Kapazitätswerte zu erzielen.
Bekanntlich hat es jedoch keinen Zweck, diesen Ausgleich bereit während der Fabrikation
allzu vollkommen vorzunehmen, da während des Transportes und der Verlegung durch
die unvermeidlichen Biegungen des Kabels Verlagerungen der Adern eintreten, durch
die die Kapazitätsunsynilnetrien wieder gestört werden. Es ist also in allen Fällen,
sowohl wenn bereits die Kapazitätswerte «-ährend der Herstellung des Kabels in hohem
Maße ausgeglichen sind als auch wenn derartige Maßnahmen nicht getroffen wurden,
stets ein Ausgleich der Kapazitätsunsvnnnetrien auf der Verlegestrecke erforderlich.
N\,'enn man den Ausgleich finit Ililfe des bekannten Kreuzungsverfahrens vornimmt,
erhält nian jedoch noch keine vollstiindig syninletrisihen Kapazitätswerte, da es
praktisch uninögIicli ist, zu einem bestellen-(len Kopplungswert einen gleich grollen
negativen Kopplungswert zum Ausgleich iinKahel zti finden. -Man ist also auch in
diesem Falle gezwungen. die bestellen bleibenden Restkopplungen durch Zuschalten
von Kondensatoren auszugleichen. Wenn auf das Kreuzen verzichtet wird und der Gesamtausgleich
lediglich durch Kondensatoren erfolgt, muß, ebenso wie beine Kreuzungsverfahren,
eine größere Anzahl voll Kondensatoren vorrätig gehalten werden, damit man den gewünschten
Kapazitätswert aussuchen kann. Da nun ini voraus nicht bekannt ist, in welcher Größenanordnung
die auszugleichenden Kopplungen liegen, so ist man gezwungen, für den Streckenausgleich
einen größeren Vorrat von Kondensatoren zu halten. Dieser Nachteil mußte bisher
in Kauf genommen werden. Man könnte statt dessen nach den iNIeßwerten des Kabels
in der Fabrik Kondensatoren herstellen, die den genauen Sollwert der Kapazität haben.
Die Herstellung voll Xondensatoren mit ganz bestimmten Kapazitäts-,verten bereitet
aber erhebliche fabrikatorische Schwierigkeiten, so daß man ebenfalls aus wirtschaftlichen
Gründen geringe Toleranzen zulassen muß, die jedoch für einen vollkommenen Kopplungsausgleich
nicht erwünscht sind. Diese Nachteile werden mit den veränderbaren Kondensatoren
gernäl@ der Erfindung sämtlich vermieden. Soll beispielsweise ein Ausgleichskondensator
auf (:<rund der am verlegten Kabel vorgenommenen Kopplung: -niesstnig eine Kapazität
voll 377 ,1IPF aufweisen. so wird inan zweckniiit)ig einen Kondensator 1n11 einem
-Nennwert voll 300 (!(IF wählen. hie genaue Einstellung auf 377'U,(dF
er-
folgt erst am V erlegungsort, lind Zwar werden die fehlenden 77 ri,il,'
durch entsprechende Verschiebung der beweglichen Belegung bis zu dein erforderlichen
wirksamen Verhältnis der beiden festen Belegungsflächen zuein-,-gnder eingestellt.
Mit Hilfe eines Kapazi-:t:itsniessers. der auf 377 ,c!cF eingestellt ist, 'wird
die Wirkung der Verschiebung der verstellbarcn Belegung kontrolliert. :,Man kann
jedoch auch während der Kopplungsmessung den verstellbaren Kondensator an die auszugleicheilden
Adern anschließen und alsdann die verstellbare Belegung so lange verschieben, bis
das Tonniininiuni im FMrer des Kopplungsmessers den erzielten Ausgleich der Kapazitätsunsyninietrie
angibt.
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Die konstruktive Ausführung des Kondensators gemäß der Erfindung und
insbesondere die Abmessungen und die horin seiner Belegungen richten sich nach dem
Verwendtingszweck und dein zur Unterbringung der Kondensatoren verfügbaren Raum.
1:s empfiehlt sich, der beweglichen Belegung die gleiche Länge wie den festen Belegungen
zu geben. Die festen Belegungen werden vorteilhaft auf der einen Seite (innere oder'
äußere Mantelfläche) eines aus Isolierstoff bestehenden Zylinders und die bewegliche
Belegung auf der anderen Seite des Zylinders angeordnet. Als Werkston für den Isolierstoffzylinder
kommt vorzugsweise ein unhygroskopischer Stoff iriit möglichst hoher Dielektrizitätskonstante
in Frage. Zur Kopplung der festen Belegungen dient die von ihnen isoliert angeordnete
dritte bewegliche Belegung, die durch den Isolierstoffzvlinder von den untereinander
verschiedene Polarität aufweisenden festen Belegungen getrennt ist und über ihnen
verstellt werden kann. Je nach dem einzustellenden Kapazitätswert l-ißt man die
festen Belegungen durch Axialverschiebung der beweglichen Belegung mehr oder weniger
übergreifen. Die Kondensatorbelegungen können gerade Begrenzungskanten haben. Es
können aber auch die einander gegenüberstehenden Begrenzungskanten der festen Belegungen
kurvenförmig verlaufen und gegebenenfalls auch eine Längsfuge oder sonstige Begrenzungskanten
des die bewegliche Belegung bildenden Metallzylinders kurvenförmig verlaufen. Beispielsweise
können die Begrenzungskanten flach einer Parabel ausgeschnitten sein. Zwischen Einstellung
und eingestelltem Kapazitätswert läßt sich auf diese Weise nach `@runsch lineare
oder nichtlineare, z. B. auch eine quadratische Abh'ingigkeit erzielen. Zu diesem
Zweck können ferner eine oder alle Belegungeil eine vorn Zvlinderniantel abweichende
äußere Oberflicke erhalten; z. B. können die Belegungeil die Form eines Kegelstuinpfinantels
oder eines parabolischen Körpers haben. Eine ulierwiinsclite Verschiebung der beweglichen
Belegung ist durch besondere
Klemmittel zu verhindern; zu diesem
Zweck wird die bewegliche Belegung vorteilhaft mittels Federringen, Preßringen,
Schrumpfringen, Klemmschrauben oder mittels Gewinde das in den Isolierstoffzylinder
und die bewegliche Belegung eingeschnitten ist, auf dem Isolierstoffzylinder festgestellt.
Unter Umständen genügt es auch, die verschiebbare Belegung mit Schlitzen zu versehen
und federnd auszubilden, so daß sie infolge ihrer inneren Spannung auf der Isolierhülse
in jeder Stellung festgeklemmt ist.
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Der veränderbare Kondensator gemäß der Erfindung kann entweder, wenn
nur geringe Kapazitätsdifferenzen auszugleichen sind, für sich allein oder anderenfalls
in Parallelschaltung mit einem größeren Kondensator fester Kapazität verwendet werden:
Vorteilhaft wird der Kondensator, dessen Kapazitätswert unveränderlich ist, im Innern
des rohrförmigen veränderbaren Kondensators untergebracht, wobei vorteilhaft die
Belegungen beider Kondensatoren ungefähr die gleiche Länge haben.
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Ein Ausführungsbeispiel des Kondensators gemäß der Erfindung ist in
der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. i den Kondensator im Längsschnitt, Fig.
2 einen Schnitt nach der Linie A-B und Fig. 3 das Schaltschema.
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Der Kondensator weist einen Isolierstoffzylinder i auf. Auf der Innenwand
dieses Isolierstoffzylinders sind die beiden Belegungen a und 3 verschiedenen Potentials
als Teile eines Zylindermantels angeordnet, und zwar werden sie vorteilhaft mit
Hilfe eines elastischen Körpers, beispielsweise aus Gummi, an die Innenwand angedrückt.
Isolierstange 4 und 5 trennen beide Belegkanten so voneinander, daß ein größerer
Kriechweg geschaffen ist. Die Belegkanten verlaufen geradlinig und parallel zur
Längsachse des Kondensators, sie können jedoch auch unter einem Winkel zur Längsachse
verlaufen.
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Die zum Koppeln der beiden spannungsführenden Belegungen miteinander
erforderliche dritte Belegung 6 ist auf der Außenfläche des Isolierstoffzylinders
i angeordnet. Sie besteht aus einem mit dein Längsschlitz 7 versehenen Metallrohr,
das vermöge seiner federnden Eigenschaft in jeder beliebigen Stellung auf dem Isolierstoffzylinder
i festsitzt. Die mit g bezeichnete Kante der verschiebbaren Belegung ist geradlinig
und verläuft rechtwinklig zur Längsachse des Kondensators.
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I111 Innern des verstellbaren Kondensators ist ein Kondensator 8 mit
festem Kapazitätswert untergebracht, der durch die Isolierrippen .l. und 5 abgestützt
ist. Seine Zuführungsleitungen To sind bei 11 und 12 an die Innenbelegungen des
veränderbaren Kondensators durch Lötverbindungen angeschlossen, an deren Stelle
auch Verschraubungen benutzt werden könnten.
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Aus dem Schaltschema, Fig. 3, ist die Parallelschaltung des Festkondensators
mit dem veränderbaren Kondensator ersichtlich. Je nachdem, wie weit die verstellbare
Kondensatorfläche 6 die Belegungen :2 und 3 übergreift, ergibt sich der erforderliche
Kapazitätswert.