DE893814C - Induktives Ausgleichselement fuer Fernmeldeleitungen - Google Patents

Induktives Ausgleichselement fuer Fernmeldeleitungen

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DE893814C
DE893814C DES12456D DES0012456D DE893814C DE 893814 C DE893814 C DE 893814C DE S12456 D DES12456 D DE S12456D DE S0012456 D DES0012456 D DE S0012456D DE 893814 C DE893814 C DE 893814C
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DE
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rotary
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DES12456D
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Inventor
Fritz Schmidt
Adolf Dipl-Ing Weis
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/02Details
    • H04B3/26Improving frequency characteristic by the use of loading coils

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Induktives Ausgleichselement für Fernmeldeleitungen Bei der Übertragung von Fernmeldeströmen hoher Frequenz über Fernmeldeleitungen, insbesondere von Trägerfrequenzströmen über unbelastete Fernmeldekabelleitungen, treten bekanntlich zwischen den parallel verlaufenden Fernmeldeleitungen auch induktive bzw. magnetische Kopplungen auf, die zu unerwünschten Nah- und Fernnebensprechstörungen führen. Die Wirkungen der magnetischen Kopplungen sind deshalb schwierig zu beseitigen, weil die Kopplungen meistens komplex sind, d. h. nicht nur eine rein induktive Komponente, sondern. auch eine zur induktiven Komponente phasenverschobene Widerstandskomponente aufweisen. Zum Ausgleich komplexer magnetischer Kopplungen ist ein Ausgleichselement mit zwei hintereinandergeschalteten Differentialübertragern mit gegenseitig gewickelten Primärspulen und gleichsinnig gewickelten Sekundärspulen bekanntgeworden, wobei in dem einen Übertrager zur Einstellung des Realbetrages der Gegeninduktivität bzw. der induktiven Komponente ein Massekern und in dem anderen Übertrager zur Einstellung des Imaginärteiles der Gegeninduktivität bzw. der Widerstandskomponente ein Metallkern bzw. eine Kurzschlußwicklung je für sich verstellbar angebracht sind. Ein derartiges Ausgleichselement hat zwar den Vorteil, daß beide Kopplungskomponenten getrennt voneinander eingestellt werden können. Es hat sich aber gezeigt, daß die von diesem bekannten Ausgleichselement erzeugten Kopplungen von den Symmetrie- und Scheinwiderstandsverhältnissen der auszugleichenden Leitungen gegen Erde abhängig sind. Sind daher die bereits ausgeglichenen Leitungen nachträglichen Änderungen hinsichtlich ihrer Scheinwiderstandsverhältnisse gegen Erde unterworfen, so würde dies in vielen Fällen wieder die Entstehung von magnetischen Kopplungen zur Folge haben und unter Umständen eine Nachregulierung der Ausgleichselemente erfordern. Es wurde ferner erkannt, daß die Ursache des Einflusses der Scheinwiderstandsverhältnisse gegen Erde in erster Linie in der noch verhältnismäßig großen Gegeninduktivität zwischen zwei zu verschiedenen Leitungen gehörigen Wicklungsteilen des Ausgleichselementes zu erblicken ist.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß das induktive Ausgleichselement aus mindestens zwei Drehübertragern, die einen Aufbau wie Drehvariometer aufweisen, gebildet, von denen der eine die induktive Komponente und der andere unabhängig hiervon die Widerstandskomponente der komplexen Kopplung bzw. Unsymmetrie erzeugt. Dabei werden vorteilhaft die in die eine Leitung, z. B. in die störende Leitung eingeschalteten Wicklungen der beiden.Drehübertrager auf die Statoren und die in die andere Leitung, z. B. in die gestörte Leitung eingeschalteten Wicklungen der beiden Drehübertrager auf -die Rotoren aufgebracht.
  • Das in dieser Weise ausgebildete induktive Ausgleichselement hat in erster Linie den Vorteil, daß sowohl die Induktivität der einzelnen Wicklungen als auch die Gegeninduktivität zwischen den Wicklungsteilen verschiedener Leitungen auf sehr kleine Werte herabgesetzt werden können. Hierdurch wird nicht nur der störende Einfluß der Scheinwiderstandsverhältnisse der Leitungen gegen Erde, sondern auch eine störende zusätzliche induktive Belastung der Leitungen durch die in Reihe zu den Leitungen liegenden Wicklungen des Ausgleichselementes vermieden. Ferner kann die durch das induktive Ausgleichselement erzeugte kapazitive Kopplung sehr klein gehalten werden, so daß zusätzliche Abschirmmaßnahrrien wie bei den bekannten magnetischen Ausgleichselementen nicht erforderlich sind. Der Drehübertrager wird dabei derart ausgebildet, daß eine möglichst enge Kopplung zwischen Stator- und Rotorwicklungsteilen entsteht. Zweckmäßig läuft die Rotorwicklung innerhalb der Statorwicklung.
  • Die Erfindung wird im folgenden zunächst an Hand der Fig. z erläutert, die das Schaltungsprinzip des neuen Ausgleichselementes zeigt. Es sind a und b die beiden Adern der einen Stammleitung und c und d die beiden Adern der anderen Stammleitung eines Vierers. Zwischen den beiden Stammleitungen sei eine komplexe magnetische Kopplung vorhanden, die durch das erfindungsgemäß ausgebildete Ausgleichselement ausgeglichen werden soll. Das Ausgleichselement besteht aus den beiden in Reihe zu den Stammleitungen geschalteten Drehübertragern D' und .D". Der Drehübertrager D' umfaßt die in der Stammleitung a-b liegenden Wicklungen Lä und L,', die beide auf dem Stator des Drehübertragers aufgebracht sind. Andererseits sind die für die Stammleitung c-d vorgesehenen Wicklungen L,' und La' auf dem Rotor angeordnet. In entsprechender Weise liegen die Wicklungen La" und Lb" der Stammleitung a-b auf dem Stator und die Wicklungen L," und L," der Stammleitung c-d auf dem Rotor des Drehübertragers D". Durch eine derartige Aufteilung der Übertragerwicklungen wird eine gleichmäßige Belastung der Leitungen durch die Wicklungen erreicht. Aus der angegebenen Wicklungsverteilung erkennt man, daß sämtliche Wicklungen der Stammleitung a-b als Statorwicklüngen und sämtliche Wicklungen der Stammleitung c-d als Rotorwicklungen ausgebildet sind. Selbstverständlich können umgekehrt sämtliche Wicklungen der Stammleitung a-b auf den Rotoren und sämtliche Wicklungen der Stammleitung c-d auf den Statoren angeordnet sein. Mit Hilfe der beiden Drehübertrager werden die Kopplungskomponenten von einer Stammleitung auf die ändere unmittelbar übertragen, und zwar beide Komponenten unabhängig voneinander. Beispielsweise wird der Drehübertrager D' zur Erzeugung der induktiven Komponente und der Drehübertrager D" zur Erzeugung der Widerstandskomponente benutzt. Stehen die zueinander gehörigen Stator- und Rotorwicklungen, z. B. die Wicklungen Ld und L,' senkrecht aufeinander, so ist die Kopplung gleich Null, bei parallel verlaufenden Wicklungsflächen jedoch ein Maximum, und zwar j e nach dem Wicklungssinn in positiver oder negativer Richtung. Bei einer Drehung -des Rotors von o bis 18o° wird also die Kopplung kontinuierlich von einem negativen Maximum durch Null bis zu einem positiven Maximum geändert.
  • Damit z. B. mit dem Drehübertrager D" eine Widerstandskomponente erzeugt werden kann, ist es erforderlich, daß die mit diesem Drehübertrager erzeugte Komponente gegenüber der mit dem Drehübertrager D' erzeugten induktiven Komponente eine Phasendrehung aufweist. Dies läßt sich durch die zusätzliche Anordnung von Widerständen zu den Wicklungen des Drehübertragers D" erreichen. Beispielsweise kann der einen Statorwicklung eine Reihenschaltung von Induktivität und Ohmschen Widerstand parallel gelegt werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Rotorkern mit einer Kurzschluß- i wicklung aus leitendem Material, wie Kupfer und/oder Eisen, zu versehen. Als am wirksamsten hat sich aber die Herstellung des Rotorkernes aus einem massiven Metall, vorzugsweise aus Eisen, gezeigt, wobei der Ganz- bzw. Vollmetallkern als eine Kurzschlußwick- j lung aufzufassen ist. Zum Unterschied hiervon wird vorteilhaft der Rotorkern des Drehübertragers D' zur Erzeugung der induktiven Komponente als Massekern ausgebildet.
  • In den Fig. 2 bis 5 ist eine besonders zweckmäßige Ausführungsform eines induktiven Ausgleichselementes gemäß der Erfindung dargestellt, bei dem beide Drehübertrager zu einer Konstruktionseinheit zusammengefaßt sind und alle Statorwicklungen von dem gleichen Tragkörper aufgenommen werden. Ferner ist es ein wesentliches Merkmal des in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausgleichselementes, daß der Rotorkern des Drehübertragers zur Erzeugung der induktiven Komponente als Massekern und der Rotorkern des Drehübertragers zur Erzeugung der Widerstandskomponente als massiver Metallkern ausgebildet ist. Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Element, die Fig. 3 eine Seitenansicht des gegenüber der Fig. 2 um die Längsachse um go° gedrehten Elementes, die Fig. q. einen Querschnitt an der Stelle A-B und die Fig. 5 einen Querschnitt an der Stelle C-D. Zum besseren Verständnis sind die einzelnen Wicklungen mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem Schaltungsbild gemäß der Fig. i versehen. - Mit dem an der Endplatte io befestigten U-förmigen Träger ii sind die zylindrischen Ringe 12 und 13 vorzugsweise in einem Stück verbunden, die die Statorwicklungen Lä und L,' sowie L"" und L b" tragen. Auf der in der Endplatte io mittels des Drehknopfes 1q. drehbaren Hohlachse 15 sitzt der als Massekern ausgebildete Rotorkern 16 mit den Rotorwicklungen L,' und Ld . Der zweite als massiver Eisenkern ausgebildete Rotorkern 17 mit den Wicklungen L," und La" sitzt auf der Achse 18, die im linken Teil innerhalb der Hohlachse 15 und am rechten Ende in dem U-förmigen Träger ii drehbar gelagert ist und mittels des Drehknopfes ig gedreht werden kann.
  • Wie aus den Figuren hervorgeht, liegen bei jedem Drehübertrager die zueinander gehörigen Wicklungen, z. B. die WicklungenLä undL,',ineinandergeschachtelt und bei maximaler Kopplung in der gleichen Ebene, so daß sich ein sehr großer Kopplungsfaktor ergibt. Dies hat den Vorteil, daß zur Erzielung der gewünschten Kopplung die Induktivität der einzelnen Wicklungen verhältnismäßig klein gehalten werden kann. Beispielsweise beträgt bei der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Ausführung die Induktivität der Wicklung je Stammleitung nur etwa 2,4,uH gegenüber 8 bis g,uH bei der bekannten Ausführung mit Differentialübertrager. Zur Erzeugung dieser kleinen Induktivität genügt es, jede einzelne Wicklung aus 3 bis q. Windungen zu bilden. In der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Stellung der Rotoren liegen die zueinander gehörigen Wicklungen in einer Ebene parallel zueinander, so daß sich in dieser Stellung eine maximale Kopplung ergibt. Werden die Drehknöpfe um go° gedreht, so ergibt sich die Kopplung Null. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise bei einer Induktivität je Stammleitung von nur 2,4,uH bis zu einer Frequenz von 6o kHz und darüber induktive Kopplungskomponenten bis zu 32o nH und Widerstandskomponenten bis zu 22o nH und beliebige Phasenwinkel zwischen den beiden Kopplungskomponenten einstellen. Die kapazitive Kopplung zwischen zwei Stammleitungen beträgt dabei nur 6 pF, so daß im allgemeinen von besonderen Abschirmmaßnahmen zwischen den Wicklungen abgesehen werden kann.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Die einzelnen Teile des Ausgleichselementes lassen sich in beliebiger anderer Weise fohnen, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Es ist beispielsweise möglich, die Drehknöpfe mit den Rotoren durch ein Untersetzungsgetriebe zu verbinden, um die Rotoren feiner einstellen zu können. Den Drehknöpfen werden zweckmäßig Skalen zugeordnet, auf denen die eingestellten Kopplungswerte direkt abgelesen werden können. Der die Statorwicklungen und die Rotoren umfassende Teil der Ausgleichselemente wird zweckmäßig in einen Metallbehälter eingeschlossen.

Claims (7)

  1. PATEN TANSPß«CHE: i. Induktives Ausgleichselement für Fernmeldeleitungen, gekennzeichnet durch mindestens. zwei Drehübertrager, von denen der eine die induktive Komponente und der andere unabhängig hiervon die Widerstandskomponente der komplexen Kopplung bzw. Unsymmetrie erzeugt.
  2. 2. Ausgleichselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die in die eine Leitung, z. B. in die störende Leitung eingeschalteten Wicklungen der Drehübertrager auf die Statoren und die in die andere Leitung, z. B. in die gestörte Leitung eingeschalteten Wicklungen der Drehübertrager auf die Rotoren aufgebracht sind.
  3. 3. Ausgleichselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorkern des Drehübertragers zum Einstellen der induktiven Komponente als Massekern und der Rotorkern des Drehübertragers zum Einstellen der Widerstandskomponente als massiver Metallkern, vorzugsweise als massiver Eisenkern, ausgebildet ist. q..
  4. Ausgleichselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Widerstandskomponente bestimmte Rotor eine Kurzschlußwicklung trägt.
  5. 5. Ausgleichselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß alle Statorwicklungen der Drehübertrager von einem einzigen Tragkörper aufgenommen werden.
  6. 6. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem U-förmigen Träger (ii) zwei zylindrische Ringe (i2 und 13) verbunden sind, die zur Aufnahme der Statorwicklungen dienen.
  7. 7. Ausgleichselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Rotorkern auf einer in der Endplatte (io) drehbaren Hohlachse (i5) und der andere Rotorkern auf einer innerhalb dieser Hohlachse gelagerten Achse (i8) befestigt ist, wobei beide Achsen und damit beide Rotoren getrennt voneinander von außen mittels Drehknöpfe od. dgl, gedreht werden können.
DES12456D 1942-02-10 1942-02-10 Induktives Ausgleichselement fuer Fernmeldeleitungen Expired DE893814C (de)

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