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Verfahren und Meßeinrichtung zur Bestimmung der Dralleigenschaften
verdrillter Leiter in Fernmeldekabeln oder anderen Leitersystemen Zur Erzielung
kleiner Störkopplungen zwischen den verdrillten Leitungen bzw. Adergruppen, wie
Paare, Vierer o. dgl., von Fernmeldekabeln ist es erforderlich, die Drall-bzw. Schlaglängen
der verdrillten Adergruppen verschieden zu wählen. Enthält das Fernmeldekabel mehrere
Lagen verdrillter Adergruppen, so muß ferner auf die Einhaltung bestimmter Lagenschlaglängen
geachtet werden. Auf Grund theoretischer überlegungen hat man festgestellt, daß
es bestimmte günstige Beziehungen der Adergruppendralle untereinander und zwischen
den Adergruppendrallen einerseits und den Lagenschlaglängen andererseits gibt, die
besonders kleine Störkopplungen zur Folge haben, wobei für die Größe der Störkopplungen
die im fertigen Kabel vorhandenen wirksamen Dralle maßgebend sind, die sich aus
den Summen und Differenzen der Adergruppendralle und der Lagenschlaglängen ergeben.--
Gerade diese Tatsache ist ein Grund dafür, daß hinsichtlich der Erzielung kleiner
Kopplungen in Fernmeldekabeln mehr oder weniger empirische Untersuchungen und praktische
Erfahrungen eine ausschlaggebende Rolle spieen. Die Grundlage für die praktischen
Erfahrungen bildeten bisher ausschließlich die am fertigen Kabel vorgenommenen Kopplungsmessungen.
Aus diesen Kopplungsmessungen wurden die für die Fabrikation weiterer Kabel gewünschten
Folgerungen hinsichtlich der Beeinflussung der Kopplungen durch die Dralle gezogen.
Ferner bildeten die Kopplungsmessungen eine Grundlage für das Arbeiten der Verseilmaschinen.
Auf diese Weise konnten die Kopplungsmessungen zu einer stetigen Verminderung der
Kopplungen ausgewertet werden, entweder durch Wahl günstigerer Dralle oder durch
Verbesserung bzw. Abänderung der Verseilmaschinen. Diesem bekannten Verfahren haftet
aber der Nachteil
arf, daß es nur indirekt ein Urteil über das Arbeiten
der Verseilmaschinen und über nachträgliche Leiterverlagerungen ermöglicht, nämlich
über das Endergebnis in Form von Kopplungswerten.
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Die Erfindung beschreitet einen anderen Weg zur Bestimmung und Untersuchung
der Dralleigenschaften verdrillter Leiter in Fernmeldekabeln oder in anderen mehrere
verdrillte Leiter umfassenden Leitersystemen, wobei unter verdrillte Leiter allgemein
Leitergebilde zu verstehen sind, die aus zwei oder, mehreren miteinander verdrillten
bzw. verseilten Leitern bestehen, z. B. Litzenleither, verdrillte Paare und Vierer
für Fernmeldekabel usw. Erfindungsgemäß wird der Drallverlauf der einzelnen verdrillten
Leiter mittels einer außerhalb des ganz oder teilweise hergestellten Kabels bzw.
Leitersystems parallel zum verdrillten Leiter geführten Induktionsspule oder eines
anderen Meßorgans ermittelt. Auf diese Weise erhält man ein getreues Bild über die
im Kabel bzw. Leitersystem vorhandenen tatsächlichen Drallverhältnisse, d. h. unter
Berücksichtigung sämtlicher bei der Herstellung des Kabels oder Leitersystems eintretenden
Leiterverlagerungen und Dralländerungen. Das Verfahren gemäß der Erfindung hat demnach
gegenüber dem bekannten Verfahren den Vorteil, daß es eine direkte Kontrolle des
Arbeitens der Verseilmaschinen und der im Kabel oder sonstigen Leitersystem endgültig
vorhandenen Drallverhältnisseermöglicht.
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Vorteilhaft werden im Rahmen der Erfindung die einzelnen verdrillten
Leiter mit Wechselstrom beschickt, wobei das außerhalb des Kabels bzw. Leitersystems
entstehende magnetische Feld mittels einer Induktionsspule o. dgl. gemessen wird.
Man kann aber auch umgekehrt die außerhalb des Kabels bzw. Leitersystems parallel
zum verdrillten Leiter geführte Induktionsspule mit Wechselstrom beschicken und
dann die dadurch in dem verdrillten Leiter induzierten Ströme durch Messung ermitteln.
An Stelle einer Induktionsspule können sinngemäß auch andere durch elektromagnetische
Felder beeinflußbare Meßorgane Anwendung finden, z. B. Kathodenstrahlmeßgeräte.
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Der weiteren Erfindung gemäß wird der Verlauf der zu untersuchenden
verdrillten Leiter und damit die Parallelführung der Induktionsspule zu diesen durch
eine zusätzliche Messung ermittelt. Zu diesem Zweck kann der zu untersuchende verdrillte
Leiter mit einer oder mehreren hierzu parallel geführten verdrillten Leitern zu
einem oder mehreren wechselstrombeschickten Stromkreisen zusammengeschaltet werden,
deren örtliche Lage im Kabel mit Hilfe des dabei außerhalb des Kabels bzw. Leitersystems
entstehenden magnetischen Feldes durch eine Induktionsspule o. dgl. bestimmt wird.
Bei einem lagenweise aufgebauten Fernmeldekabel ist es besonders vorteilhaft, die
zu messende Adergruppe mit der in der gleichen Verseillage diametral gegenüberliegenden
Adergruppe zu einem Stromkreis zusammenzuschalten.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Die Fig. i bis q. dienen zunächst der Erläuterung, wie der örtliche
Verlauf einer Adergruppe innerhalb eines Fernmeldekabels und ferner der Aderverlauf
innerhalb dieser Adergruppe bestimmt werden kann. Die Fig. i stellt einen Querschnitt
nach der Linie A-B der Fig. 2 dar, während die Fig. 3 dem Querschnitt der
Linie C-D der Fig. q. entspricht. Von dem zu messenden mehrlagigen Fernmeldekabel,
dessen Bleimantel mit io bezeichnet ist, werden die beiden verdrillten Paare i i
und 12 betrachtet, die innerhalb ein und derselben Verseillage sich diametral gegenüberliegen.
Beide Paare beschreiben infolgedessen innerhalb des Kabels eine durch den Lagendrall
gegebene offene Schraubenlinie. Für die im einzelnen vorzunehmenden Messungen werden
die Paare i i und 12 durch die Wechselstromquelle 13 mit Wechselstrom beschickt.
Zur Ermittlung der durch den Wechselstrom erzeugten magnetischen Feldverteilung
dient die Induktionsspule 14, deren Achse senkrecht zur Kabelachse angeordnet ist
und die in der durch die Pfeile angedeuteten Weise sowohl in Längsrichtung als auch
in Querrichtung verstellbar ist. Die in der Induktionsspule 14 erzeugten Ströme
werden über den Verstärker 15 zum Galvanometer 16 oder zu einem Hörer geleitet.
Es wird angenommen, daß die Drallverhältnisse des Paares i i zu untersuchen sind.
Um den örtlichen Verlauf des Paares i i innerhalb des Kabels zu bestimmen, wird
entsprechend den Fig. i und 2 das Paar i i mit dem diametral gegenüberliegenden
Paar 12 zu einem Stromkreis zusammengeschaltet, indem die beiden Paare an dem einen
Ende an die Stromquelle 13 angeschlossen und an dem anderen Ende durch die Verbindung
17 kurzgeschlossen werden. Befindet sich die Induktionsspule 14 senkrecht über dem
Paar i i, d. h. in der durch beide Paare gebildeten Ebene, so ist der Induktionsstrom
ein Minimum, und das Galvanometer befindet sich in Nullstellung. Durch Verschiebung
der Spule in Längsrichtung und Drehung in Querrichtung kann die Spule 1 4. in einer
offenen Schraubenwindung um das Kabel und genau parallel zum Paar 1 i geführt werden.
Zur Bestimmung des
Verlaufs des Paardralles selbst, d. h. des Aderverlaufs
innerhalb des Paares i i wird entsprechend den Fig. 3 und 4 die Stromquelle 13 an
die beiden Adern des Paares i i angeschlossen, wobei der Kurzschluß 17 am Ende verbleibt.
Bei Ausführung der einzelnen Messungen wird zuerst nach der Schaltung gemäß den
Fig. i und 2 die Spule 14 senkrecht zum Paar i i eingestellt, bis das Galvanometer
16 Null anzeigt. Hierauf wird die Stromquelle gemäß den Fig.3 und 4 an das Paar
i i angeschaltet und in dieser Stellung der Galvanometerausschlag ermittelt. Diese
Messungen werden in Richtung des Paares i i in periodischen Abständen wiederholt,
so daß sich eine Meßreihe ergibt, die den im Kabel tatsächlich vorhandenen Drallverlauf
des Paares i i genau erkennen läßt. Der übersichtlichkeit halber werden die gemessenen
Werte zweckmäßig graphisch aufgezeichnet.
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Die Fig. 5 zeigt als Beispiel in graphischer Darstellung die an den
beiden Paaren und dem Phantomkreis eines Kabelvierers praktisch gemessenen Werte.
Auf der Abszissenachse ist die Länge des gemessenen Kabelstückes, auf der Ordinatenachse
die am Galvanometer gemessene Spannung bzw. der Galvanometerausschlag in Graden
aufgetragen. Die gestrichelte Kurve 18 zeigt das Meßergebnis für den Stamm i des
untersuchten Vierers, die punktierte Kurve i9 das Meßergebnis für den Stamm 2 und
die ausgezogene Kurve 2o das Ergebnis für den Phantomkreis des Vierers. Man erkennt,
daß die für den Phantomkreis geltende Kurve 2o einer verhältnismäßig gleichmäßigen
Sinuskurve nahekommt, was auf einen gleichmäßigen Viererdrall schließen läßt. Dagegen
zeigen die Kurven 18 und i g, daß die Paardralle ungleichmäßig verlaufen. Auf diese
Weise gewinnt man ein klares Bild über die im Kabel erzielten wirksamen Drallverhältnisse,
so daß Rückschlüsse auf die Genauigkeit der Fabrikation, auf das Arbeiten der Verseilmaschinen
usw. gezogen werden können.
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Die Erfindung gestattet nicht nur die Ermittlung des Drallverlaufes
selbst, sonderii, auch die Ermittlung der Drallrichtung der Einzelleiter innerhalb
des verdrillten Leiters. Dies geschieht der weiteren Erfindung gemäß durch eine
Rechts- oder Linksdrehung der Induktionsspule. Hat man entsprechend den Fig. i und
2 die Induktionsspule 14 senkrecht zu dem zu messenden Paar i i eingestellt, so
daß sich das Galvanometer 16 in Nullstellung befindet, so gibt man der Induktionsspule
über diese Einstellung hinausgehend eine zusätzliche Drehung, deren Winkel für alle
Meßpunkte im Längsverlauf des Kabels 'möglichst gleich groß sein soll. Die für diese
neue Einstellung der Induktionsspule erhaltene Meßreihe hat einen ähnlichen Verlauf
wie die Meßreihe nach den Fig. 3 und 4, doch ist sie gegenüber jener phasenverschoben,
und zwar voreilend oder nacheilend, je nachdem die zusätzliche Verdrehung der Spule
in entgegengesetztem oder gleichem Sinne mit der Drallrichtung des zu untersuchenden
Stromkreises erfolgt. Für die Drallrichtungsuntersuchung genügt es im allgemeinen,,
nur einen Teil der zweiten Meßreihe aufzunehmen, wie dies beispielsweise in den
Fig. 6, 7 und 8 dargestellt ist. Von diesen Figuren gilt die Fig. 6 für den Stamm
i, Fig. 7 für den Stamm 2 und Fig. 8 für den Phantomkreis eines praktisch untersuchten
Kabelvierers. Die Bedeutung der Kurven ist im Zusammenhang mit den in der Fig.5
dargestellten Kurven ohne weiteres klar. Die ausgezogenen Kurven 21, 22 und 23 zeigen
den Drallverlauf bei Normallage der Spule 14, d. h. für den Fall, daß sich die Spule
14 genau senkrecht über dem zu untersuchenden Kabelvierer befindet. Wird die Induktionsspule
um io° gegenüber der Normallage im Sinne des Rechtsdralles verdreht, so ergeben
sich die gestrichelten Kurven 24, 25 und 26. Wie aus den Figuren hervorgeht, haben
bei den Stammleitungen i und 2 die gestrichelten Kurven 24 und 25 gegenüber den
ausgezogenen Kurven 21 und 22 eine voreilende Phase, was bedeutet, daß die Drallrichtung
der Stämme entgegengesetzt zur Drehbewegung der Spule 14 gerichtet ist. Da die Spule
14 im Rechtssinne verdreht wurde, haben die Stämme also Linksdrall. Umgekehrt ist
die gestrichelte Kurve 26 gegenüber der ausgezogenen Kurve 23 beim Phantomkreis
nacheilend, so daß der Vierer in übereinstimmung der Rechtsdrehung der Spule 14
einen Rechtsdrall aufweist.
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Fig.9 zeigt eine vorteilhafte Ausführung der Meßeinrichtung einschließlich
der zugehörigen Schaltung. Das von der Bewehrung befreite, aber mit einem wasserdichten
Kabelmantel versehene Kabelstück 27 von etwa 2 bis 3 m Länge liegt zentrisch in
dem Rohr 28 aus Pertinax oder einem anderen nichtmetallischen Material, gegebenenfalls
unter Zuhilfenahme abstandhaltender Ringe. Auf dem Rohr 28 ist der trommelförmige
Läufer 29 verschiebbar und verdrehbar angeordnet, dessen zylinderförmiges Mittelstück
einerseits von der mit einer Gradeinteilung versehenen Skalenscheibe 3o und andererseits
von der für die Betätigung des Läufers vorgesehenen geränderten Handscheibe 31 begrenzt
ist. Die Gradeinteilung auf der Skalenscheibe ermöglicht u. a. die Kontrolle, in
welcher Entfernung vom Ausgangspunkt der Meßreihe sich der Läufer um 36o° gedreht
hat. Diese Entfernung ist gleich der Schlaglänge des Lagendralls. Auf dem zylinderförmigen
Mittelstück
des Läufers 29 sitzt die Induktionsspule 14 (Bezeichnung
entsprechend den Fig. i bis gewählt), deren geschirmte Zuleitung 32 als flexible
Leitung ausgebildet ist. Der Läufe 29 wird durch den eine Einstellmarke tragenden
Schlitten 33 auf dem Maßstab 34 in Längsrichtung verschoben, wobei ein genügender
Reibungswiderstand zwischen dem Schlitten und dem Maßstab eine ungewollte Verschiebung
des Schlittens in der Längsrichtung des Kabels vermeidet. Die Wechselstromquelle
i3 sendet über den Tiefpaß 35 einen Strom von ungefähr 8oo Hz einerseits über den
angepaßten Übertrager 36 und über den Umschalter 37 in die Kabelpaare i i und i2,
andererseits zur Gleichrichterbrücke 38, um dort die erforderliche Hilfsspannung
zu erzeugen, deren Größe durch das Potentiometer 39 geregelt werden kann. Der Umschalter
37 ermöglicht die für die erwähnten Messungen erforderlichen Umschaltungen mittels
der Schaltstange 40, die von jeder Stelle der Einrichtung aus bedienbar ist. Die
in der Spüle i 4. induzierte Spannung liefert der Gleichrichterbrücke über den Verstärker
i 5 die Meßspannung, die zusammen mit der Hilfsspannung in bekannter Weise die Ausschläge
des Galvanometers i 6 bewirkt. Statt des Galvanometers kann auch ein Schreibgerät
angeschlossen werden, das in mehr oder weniger automatischer Weise mit der Bewegung
des Läufers gekoppelt sein kann.
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Fig. io zeigt den Läufer 29 in perspektivischer Darstellung. In Übereinstimmung
mit der Fig. 9 ist die Induktionsspule mit 14, die linke Seitenscheibe mit 3o und
die rechte Seitenscheibe mit 31 bezeichnet. Wie ersichtlich, ist die Achse der verhältnismäßig
kleinen Induktionsspule senkrecht zur Achse des Läufers und damit senkrecht zur
Kabelachse gerichtet.
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Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen beschränkt.
Beispielsweise ist es möglich, die ganze Meßeinrichtung derart auszubilden, daß
auch größere Kabellängen, gegebenenfalls die gesamten Fabrikationslängen durch das
stationär aufgestellte Rohr 28 gezogen werden können, um auch während der Fabrikation
eine Kontrolle der Dralleigenschaften zu ermöglichen. Die Anwendung der Erfindung
auf andere Leitersysteme als Fernmeldekabel und ferner auf Leiter, die aus verdrillten
Teilleitern bestehen, kann sinngemäß in der beschriebenen Weise erfolgen.