DE905254C - Spulensystem mit veraenderlicher Gegeninduktivitaet - Google Patents

Spulensystem mit veraenderlicher Gegeninduktivitaet

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DE905254C
DE905254C DEW3449D DEW0003449D DE905254C DE 905254 C DE905254 C DE 905254C DE W3449 D DEW3449 D DE W3449D DE W0003449 D DEW0003449 D DE W0003449D DE 905254 C DE905254 C DE 905254C
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DE
Germany
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mutual inductance
windings
coil
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coils
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Expired
Application number
DEW3449D
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English (en)
Inventor
Paul Stephen Darnell
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AT&T Corp
Original Assignee
Western Electric Co Inc
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F21/00Variable inductances or transformers of the signal type
    • H01F21/02Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers
    • H01F21/06Variable inductances or transformers of the signal type continuously variable, e.g. variometers by movement of core or part of core relative to the windings as a whole

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

  • Spulensystem mit veränderlicher Gegeninduktivität Die Erfindung richtet sich auf Anordnungen zur Übertragung von Nachrichten und insbesondere auf Induktivitätsspulen mit verstellbaren magnetischen Kernen und festen Wicklungen, die zur Verwendung in, derartigen Anordnungen dienen.
  • In der elektrischen Nachrichtentechnik ist eine der Möglichkeiten, durch die die Übertragungsgüte vrerschlechtert werden kann, die in einem Kreis durch Ströme in einem anderen benachbarten Kreis verursachte Störung. Ein Extremfall tritt dabei für die Übertragung von Trägerströmen auf, die mittels Kabel übertragen, werden, in denen die einzelnen Paare, welche die Sprechkreise darstellen, dicht aneinander angeordnet sind. Diese Störung zwischen benachbarten Kreisen ist unter dem allgemeinen Namen Nebensprechen bekannt. Im folgenden richtet sich der Ausdruck Nebensprechen auf alle Arten von Störungen, die in der elektrischen Nachrichtenübertragungstechnik auftreten und die in einem Kreis durch in einem anderen Kreis fließende Ströme verursacht werden. Das Nebenspnechen ist daher eine der Eigenschaften einer Cbertragungsleitung, die ihren Wirkungsgrad "hinsichtlich der Klarheit und Deutlichkeit des empfangenen Signals herabsetzt.
  • Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Übertragung von Nachrichten durch elektrische Ströme zu verbessern, das Nebensprechen in den Übertragungsleitungen zu verringern und der Ausgleich der Nebensprechspannungen in diesen Leitungen. Dieser Ausgleich wird bei einem Spulensyst:em mit veränderlicher Gegeninduktivität, das mehrere Wicklungen und einen in Abschnitte unterteilten verschiebbaren magnetischen Kern enthält, gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jede der u'icklungen in zwei Abschnitte unterteilt ist und die Abschnitte des Magnetkerns so gelagert sind, daß durch ihre Verschiebung nach der einen Richtung die gegenseitige Induktivität zwischen den Wicklungsteilen der einen Abschnitte vergrößert und die gegenseitige Induktivität zwischen den Wicklungsteilen der .anderen Abschnitte herabgesetzt wird. Die Erfindung soll an Hand der Abbildun,gen näher erläutert «-erden.
  • Es ist bereits eine Anzahl von Vorschlägen zur Beseitigung des Nebensprechens gemacht worden, die sich .auf den Abgleich der Störspannungen richten. So beschreibt die USA.-Patentschrift 2 oo8 o6 i ein Übertragungssystem zur Beseitigung des Nebensprechens, in dem ein Schema von Verbindungen zwischen den einzelnen Kabelpaaren angegeben ist, das sich noch weiter ausdehnen läßt, je mehr Paare des Kabels zur Trägerfrequenzübertragung ausgenutzt werden. Die USA-Patentschrift 2 o8o 2i; richtet sich auf eine Verbesserung des in dieser Patentschrift beschriebenen Systems. Die v3rIiegende Erfindung stellt eine weitere Verbesserung dieser Systeme dar und richtet sich auf eine verbesserte Induktivitätsspule, die in das System der L; SA.-Patentschrift 2080217 eingeschaltet werden kann.
  • Die in den Abb. i, 2, ;, 4. dargestellte erfindungsgemäße Induktivität besteht aus einem Rohr i i aus Isoliermaterial, auf dem, Wicklungen in zwei Abschnitten 12 und 13 angebracht sind. Die Röhre kann aus irgendeinem geeigneten Isoliermaterial bestehen, in der Praxis haben sich Röhren aus Phenolfiber als zweckmäßig erwiesen.
  • Innerhalb der Röhre i i. befinden sich zwei zylindrische Kerne aus magnetischem Material 14 und 15, die auf einen Stab 16 aus unmagnetischem Material befestigt sind. Die Kerne bestehen zweckmäßig aus Molybdänp:ermalloystaub gemäß der USA.-Patentschrift 1 768 443. Dieses Pulver kann gemäß der USA.-Patentschrift 1 669 649 präpariert und zu einer ausreichenden Feinheit ausgemahlen werden, so daß es ein 4oo-Maschen-Sieb passiert. Nachdem der richtige Feinheitsgrad erreicht ist, werden die Teilchen is.@liert und in zylindrische Formen gepreßt.
  • Der unmagnetische Stab 16 besteht vorzugsweise aus Messing, das an einem Ende von einer IsöIierscheibe 17 gebaltert wird. Das andere Ende des Stabes 16 ist mit Gewinde versehen und durch eine Metallbuchse 18 geschraubt, die in dem Isolierteil 19 liegt. Der Stab 16 besitzt einen abnehmbaren Sech.skantkopf 20, mit dessen Hilfe der Stab gedrebt werden kann, um die Lage der Kerne 14 und 15 gegenüber den Windungen 12 und 13 einzustellen. Natürlich kann der Sechskantkopf durch ein anderes geeignetes Mittel zur Drehung des Stabes 16 ersetzt werden.
  • Die Anschlüsse 2 i der Wicklungen liegen in Bohrungen des Isolierteils i9, um den Anschluß der @Vicklungen zu ermöglichen. Diese Anschlüsse sind an dem Isolierteil in der Nähe ihrer Außenseite befestigt, und sie besitzen eine derartige Länge, daß sie umgebogen werden und mit den Enden einer Spuke, wenn erforderlich, verlötet werden können, so daß die Verwendung von besonderen Verbindungsdrähten zwischen den Einheiten, wie sie bei der USA.-Patentschrift 2 080 217 vorgesehen sind, unnötig wird.
  • Auf dem Rohr i i sind in der Nähe des Teils 19 zwei Hilfsspulen 22 und 23 angebracht, die aus zwei Wicklungen 24 und 25 mit induktivem Widerstand bestehen, und es sind die bestimmten der; Hauptwindungen zu einem noch später zu erläuternden Zweck parallel geschaltet.
  • Eine aus Aluminium oder einem anderen Leichtmetall bestehende unmagnetische Abschirmung 26 sitzt auf einem abgesetzten Teil des Isolierteils i9, so daß es eine Hülle für die Röhre i i, die Wicklungen usw. bildet. In dem Behälter befindet sich Wachs oder .ein anderes Mittel, um das Eintreten von Feuchtigkeit zu verhindern.
  • Die Wic,'klungen sind auf der Röhre i i in zwei Abschnitten mit zwei Lagen angebracht, wobei jede Lage der einzelnen Abschnitte aus zwei besonderen Spulenwieklungen bestelht. Diese besonderen Spulen sind so gewickelt, daß die Drähte sich bei einer Windung nur einmal kreuzen. Diese Wicklungsanordnung ist deutlicher aus Abb.4 zu ersehen, in der der Block i i die Röhre oder den Wicklungskörper darstellt, während 14 und 15 die Kerne und 16 der -Stab, sind, auf dem die Kerne befestigt sind.
  • Vor -der Beschreibung der in Abb. .4 dargestellten Wicklungsart ist zu beachten, daß gemäß der Schaltung nach Ab-b. 5 der Abschnitt 13 vier getrennte Spulen 34, 36, 38 und 40 und der Abschnitt 12 vier getrennte Spulen 35, 37, 39 und 41 besitzt. Die Spulen 34, 37, 38 und 3.9 sind in einer Richtung gewickelt, während die Spulen 3 5, 36, 40 und 41 in der entgegengesetzten Richtung gewickelt sind. Die Spule 34 besteht aus abwechselnden Windungen der inneren Lage des Abschnitts 13, die entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt sind, während die Spule 36 ,aus den übrigen Windungen der inneren Lage des Abschnitts 13 besteht, die im Uhrzeigersinn ,gewickelt sind. Die Spule 38 besteht aus abwechselnden Wicklungen der äußeren Lage des Abschnitts 13 und ist entgegen dem Uhrzeiigersinn gewickelt, während -die Spule 4o aus den übrigen Windungen dieser äußeren Lage besteht, die im Uhrzeigersinn gewickelt sind. Ebenso besteht bei dem anderen Abschnitt die Spule 3 5 ,aus abwechselnden Windungen der inneren Lage des Abschnitts 12, die im Uhrzeigersinn gewickelt sind, während die Spule 37 aus den übrigen Windungen der inneren Lage besteht, die entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt sind. Die Spule 39 besteht aus abwechselnden Wicklungen der äußeren Lage des Abschnitts 12, die entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt sind, während die Spule 41 aus den übrigen. Windungen der äußeren Lage besteht, die im Uhrzeigersinn gewickelt sind.
  • Verfolgt man, ausgehend von der Klemmei, den Verlauf des Drahtes R, so ergibt sich, daß dieser Draht, von der linken Seite der Spule aus gesehen, entgegen dem Uhrzeigersinn gewunden ist und daß er die erste und dritte Wicklung der inneren Lage darstellt. Von der Klemme i läuft er nach rechts, dann nach oben und hinter die Spule zum unteren Ende, darauf nach oben und diagonal zum rechten Ende und wiederum um die Spule in der erforderlichen Anzahl von Windungen für diesen Abschnitt. Der Draht W ist, von der linken Seite aus betrachtet, im Uhrzeigersinn gewickelt und verläuft von der Klemme 2 nach rechts, dann. nach unten und hinter die Spule, darauf nach oben und auf die Vorderseite, schließlich diagonal nach rechts und wiederum in der erforderlichen Weise um die Spule herum.
  • Die Drähte R und W verlaufen dann in einer Nut, die der Nut 27 in Abb. i entspricht und in der diametral gegenüberliegenden Seite der Röhre i i angebracht ist, zum zweiten Abschnitt 12. Diese Drähte sind bei ihrem Verlauf vom Abschnitt 13 zum Abschnitt 12 eine ungerade Anzahl von Malen verdrillt, und sie sind im Abschnitt 12 in der umgekehrten Richtung gewickelt wie im Abschnitt 13, d. h. der Draht R ist, von links aus gesehen, im Uhrzeigersinn gewickelt, während der Draht W entgegen dem Uhrzeigersinn gewickelt ist. Das Wicklungsverfahren ist im Abschnitt 12 das gleiche wie im Abschnitt 13, und zwar derart, daß die Drähte eines jeden Paares sich nur einmal auf einer Windung kreuzen. Die Drähte R und W haben an der Stelle 28 im Abschnitt 13 und an der Stelle 29 im Abschnitt 12 typische Kreuzungspunkte. Der Draht R ist zu der Klemme 5 und der Draht W zu der Klemme 6 herausgeführt. In der Praxis werden die Drähte eines Paares zu einer Windung auf einmal gewickelt, so daß sich nur eine einzige Kreuzung ergibt. Der Draht R wird z. B. in einer Richtung gewunden und der Draht W mit dem Draht R gekreuzt und darauf in der Nähe des Drahtes R in der entgegengesetzten Richtung in einer Windung gewunden. Dann kreuzt der Draht R den Draht W bei 28, und der Draht R erhält eine andere Windung in der Nähe des Drahtes W. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis die Windungen 34 und 36 vollständig sind.
  • Die Drähte G und B, die von den Klemmen 3 und 4 ausgehen, liegen in der zweiten Lage. Sie beginnen jedoch auf der Seite der Röhre i i, die dem Anfangspunkt der Drähte R und W gegenüb.erliegt, und kreuzen sich nach Vollendung jeder Windung am Punkt 3o in der äußeren Lage des Abschnitts 13 und am Punkt 31 im Abschnitt 12. Die Kreuzungspunkte liegen natürlich auf gegenüberliegenden Seiten der Röhre i i gegenüber den Kreuzungspunkten der Drähte R und W. Beim übergang von Abschnitt 13 in den Abschnitt 12 in der Nut 27 behalten die Drähte G und B die gleiche Lage zueinander, d. h. sie werden eine gerade Anzahl von Malen verdrillt und in derselben Richtung im Abschnitt 12 gewunden wie im Abschnitt 13. Die Drähte G und B sind zu den Klemmen 7 und 8 herausgeführt.
  • Den zwischen den Klemmen i und 5 liegenden Windungen des Drahtes R ist ein induktiver Widerstand 24 parallel geschaltet, während der induktive Widerstand 25 den zwischen den Klemmen 2 und 6 liegenden Windungen des Drahtes W parallel geschaltet ist.
  • Die Art und Weise, in der diese Einheit arbeitet, ergibt sich klarer aus der Abb. 5, die zwei Paare eines Kabels darstellt. Jedes Paar bildet einen Kreis, über den ein Verkehr erfolgen kann.
  • Zur Beschreibung der Arbeitsweise der Anordnung .soll angenommen werden, daß die Signale über das .aus den Leitern 1-5 und 2-6 der Abb. 5 bestehende Paar übertragen werden und daß infolge von irgendwelchen Bedingungen zwischen den beiden Paaren in dem .aus den Leitern 3-7 und 4-8 bestehenden Paar eine Spannung induziert wird, die von dem aus den Leitern 1-5 und 2-6 gebildeten Paar, @d. h. den dieses Paar durchfließenden Signalstrom, herrührt. Diese induzierte Spannung verursacht einen Stromfluß in ,dem aus den Leitern 3-7 und 4-8 gebildeten Paar, der eine Störung bei der Übertragung in diesem Paar verursacht.
  • Die Anordnung zur Neutralisierung dieser Spannung arbeitet wie folgt: In einem bestimmten Augenblick soll angenommen werden, daß der Strom im Leiter 1-5 von i nach 5 und im Leiter 2-6 von 6 nach 2 fließt, wie es durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Der in den einzelnen Spulen sich ausbildende magnetische Fluß hat dann den durch die ausgezogenen Pfeile angezeigten Verlauf. Der von der Spule 34 hervorgerufene Fluß verläuft von rechts nach links in der Zeichnung. Da der Windungssinn der Spule 3 5 gegen den der Spule 34 umgekehrt ist, verläuft auch der Fluß in entgegengesetzter Richtung. In der Spule 37 fließt der Strom von rechts nach links, und da der Windungssinn gegenüber dem der Spule 35 umgekehrt ist, verläuft der Fluß in den Spulen 35 und 37 in der gleichen Richtung. Aus demselben Grund verläuft der Fluß in der Spule 36 in entgegengesetzter Richtung zu dem der Spule 37, jedoch in der gleichen Richtung wie der der Spule 34.
  • Die Spule 34 ist mit einem derartigen Abstand von der Spule 35 und die Spule 36 mit einem derartigen Abstand von der Spule 37 angeordnet, daß im wesentlichen keine Durchdringung des Flusses der Spulen 34 und 36 mit dem der Spulen 35 und 37 oder des Flusses der Spulen 35 und 37 mit dem der Spulen 34 und 36 stattfindet. Das bedeutet, daß zwischen ihnen keine Gegeninduktivität vorhanden ist. Der von den Spulen 34 und 36 herrührende Fluß durchläuft die Spulen 38 und 4o in der Richtung des zu diesen Spulen gehörigen ausgezogenen Pfeiles, da diese Spulen auf den vorhergenannten angeordnet sind. Ebenso dringt der Fluß der Spulen 35 und 37 in der durch die entsprechenden ausgezogenen Pfeile angedeuteten Richtung in die Spulen 39 und 40 ein. Die eben genannten Zustände sind vorhanden, wenn die einstellbaren Kerne .sich in ihrer Mittellage befinden, wie es in den Abb. z, 4 und 5 gezeigt ist.
  • Die in dem aus den Leitern 3-7 und 4-8 gebildeten Paar induzierten Nebensprechspannungen, die durch die äußeren Bedingungen der Einrichtung durch den Signalstrom in dem aus den Leitern 1-5 und z-6 gebildeten Paar hervorgerufen werden, können in einer Richtung verlaufen, so daß der Stromfluß in der gleichen Richtung wie der Signalstrom in dem aus den Leitern 1-5 und a-6 gebildeten Paar oder aber in entgegengesetzter Richtung verläuft.
  • Es soll zunächst angenommen werden, daß diese Spannungen in einer Richtung liegen, durch die ein Stromfluß in der gleichen Richtung wie die Signalströme verursacht wird, d. h. daß die außerhalb der Anordnung induzierten Spannungen einen Stromfluß von 3 nach 7 und 8 nach 4 hervorzurufen suchen. Da diese Spule 34 in der gleichen Richtung gewickelt ist wie- die Spule 38 und da die Spule 36 in der gleichen Richtung gewickelt ist wie die Spule 40 und der Fluß von den Spulen 34 und 36 in die Spulen 38 und 40 in der gleichen Richtung eintritt wie der der Spulen 34 und 36, liegen die induzierten Spannungen in den Spulen 38, 4o in einer Richtung, die der der von außen her ausgebildeten Spannungen entgegengesetzt ist. Im anderen Abschnitt der Anordnung sind die Spulen 35 und 37 in entgegengesetzten Richtungen gewunden, und der von den Spulen 35 und 37 herrührende Fluß tritt in die die Spulen 39 und 41 in der gleichen Richtung ein. Die in den Spulen 39 und 41 durch die Ströme in den Spulen 35 und 37 induzierten Spannungen sind derart, daß sie die von außen her ausgebildeten Spannungen in ihrer Wirkung unterstützen. Um die Nebensprechspannungen zuneutralisieren, muß die Kopplung zwischen den Spulen 34 und 36 und den Spulen 38 und 40 vergrößert werden, wähnend die Kopplung zwischen den Spulen 35 und 37 und den Spulen 39 und 41 verringert werden muß. Dies wird durch Verschiebung der Kerne 14 und 15 von ihrer Mittellage nach links erzielt, wie es Abb. 5 zeigt, d. h. die Kerne müssen aus den Feldern der Spulen35, 37, 39 und 41 herausgebracht und in die Felder der Spulen 34, 35, 38 und 40 gebracht werden. Der in entgegengesetzter Richtung wirkende Fluß wird daher entsprechend den angenommenen Bedingungen vergrößert, während der in gleicher Richtung wirkende Fluß verringert wird. Prüfungen des aus den Leitern 3-7 und 4-8 bestehenden Paares ergeben, wann die Kerne einen ausreichenden Abstand zur Neutralisierung der unerwünschten Spannungen bekommen haben.
  • Wenn die von außen induzierten Spannungen in entgegengesetzter Richtung liegen, wie es bei der vorhergehenden Erörterung angenommen wurde, müssen die Spannungen von den Spulen 35 und 37 vorherrschen. Dies wird durch eine Bewegung der Kerne 14 und 15 nach rechts, wie es Abb. 5 zeigt, herbeigeführt, d. h. die Kerne müssen aus dem Feld der Spulen 34, 36, 38 und 4o herausgebracht und in das Fehl der Spulen 35, 37, 39 und 41 gebracht werden.
  • Abb. 6 zeigt ,an Hand einer Kurve die Art, in der die gesamte Gegeninduktivität zwischen dem Paar 1-5 und a-6 und dem Paar 3-7 und 4-8 sich umkehrt, wenn die Kerne verschoben werden. Die Ordinaten der Kurve bezeichnen Gegeninduktivitäten in Mikrohenry bei einem Strom mit einer Frequenz von .i kHz, während die Abszissen die Stellungen des Kernes nach links oder rechts von der Mittellage angeben. Wenn die Kerne sich in der mit Null bezeichneten Mittellage befinden, ist die gesamte oder resultierende Gegeninduktivität der Anordnung Null, weil die Gegeninduktivität im Abschnitt 12 der Gegeninduktivität im Abschnitt 13 gleich und entgegengerichtet ist.
  • Wenn die Kerne aus der Mittellage verschöben werden, s @o ändert sich die resultierende Gegeninduktivität. Diese resultierende Gegeninduktivität wird bei einer Verschiebung der Kerne nach links als positiv bezeichnet. Infolgedessen ist die resultierende Gegeninduktivität bei einer Verschiebung nach rechts negativ, wie sich aus der vorhergehenden Erörterung leicht einsehen läß.t. Dort wurde festgestellt, daß der vorherrschende Fluß sich ändert, wenn die Kerne über die .Mittellage hinaus bewegt wenden. Die Kerne können daher ,auch auf eine Lage eingestellt werden, in der sie die Nebensprechspannungen neutralisieren, ungeachtet der Tatsache, in welcher Richtung ein Stromfluß hervorgerufen wind, und ungeachtet ihrer Größen innerhalb der Grenzen des Arbeitsbereiches der Anordnung. Es ergibt sich leicht aus dieser Kurve, ,daß die Absolutwerte der Gegeninduktivität für eine gleiche Verschiebung der Kerne in beiden Richtungen von der ,Mittellage im wesentlichen gleich sind.
  • Abb.7 zeigt graphisch, wie bei einer Änderung der Gegeninduktivität in den Abschnitten 12 und 13 die induktive Reaktanz in dem aus den Leitern 1-5 und z-6 gebildeten Paar im wesentlichen konstant bleibt. Bei dieser Abbildung bezeichnen die Ordinaten Induktivitäten in Mikrohenry bei einem Strom mit einer Frequenz von i kHz, während die Abszissen die Lage der Kerne auf der rechten oder linken Seite der Mittellage ,angeben. Die effektive Induktivität der Spulen 34 und 36 ist in ,der Kurve F dargestellt. Diese Kurve hat dieselbe Form wie die der Abb. 6, nur daß die Kurve E" die Änderung der Gesamtinduktivität, d. h. der Gegeninduktivität und der Selbstinduktivität für die Spulen 34 und 36 zeigt, während die Kurve der Abb.6 die Änderung in der resultierenden Gegeninduktivität aller Spulen veranschaulicht. Die Kurve L° zeigt, daß bei der Mittellage der Kerne die Gesamtinduktivität der Spulen 34 und 36 ungefähr 2,45 Mikrohenry beträgt und daß bei einer Verschiebung der Kerne nach links die Gesamtinduktivität einen Spitzenwert von ungefähr 3,20 Mikrohenry erreicht. Bei einer Verschiebung der Kerne nach rechts fällt die Gesamtinduktivität der Spulen 34 und 36 bis auf ungefähr i,2o Mikrohenry ab. In ähnlicher Weise zeigt die Kurve F die Änderung der Gesamtinduktivität der Spulen 3 5 und 37 bei einer Verschiebung der Kerne.
  • Die Maximal- und .Minimalwerte für die Spulen 35 und 37 sind die gleichen wie für die Spulen 34 und 36. Das Minimum für die Kurve F befindet sich an der Stelle, an der die Kurve E das Maximum hat, und das Maximum der Kurve F tritt bei der Lage der Kerne auf, für die die Kurve E ein Minimum hat. In der Mittellage der Kerne ist die Gesamtinduktivität der Spulen 34 und 36 gleich der Gesamtinduktivität der Spulen 35 und 37.
  • Die Kurve G der Abb.7 zeigt die gemessene Änderung der Gesamtinduktivität der Schleife i-5-6-2, welche die Spulen 34, 35, 36 und 37 enthält, bei einer Änderung der Lage der Kerne für die volle in Frage kommende Verschiebung der Kerne. Es ist zu beachten, daß diese Kurve einen ziemlich flachen Verlauf hat.
  • Die Kurve H der Abb. 7 zeigt die Änderung der gesamten Induktivität der Schleife r-5-6-2, die sich aus den Kurven E und F ergibt, d. h. die Kurve H ist aus den Kurven E und F durch Addition der Ordinaten von E und F abgeleitet. Die Kurve H dient zu Vergleichszwecken, um zu zeigen, daß die Kurvenform der gemessenen Werte gleich der der gewünschten Werte ist. Die Verschiedenheit in den Absolutwerten der Kurven G und H ist einer geringen Gegeninduktivität zuzuschreiben, welche zwischen den -Spulen des Abschnitts 12 und den Spulen des Abschnitts 13 vorhanden ist. Die Trennung der Abschnitte 12 und 13 in dem Maße, daß diese kleine Gegeninduktivität beseitigt wird, würde die Anordnung für einen zweckmäßigen Aufbau zu lang machen. Dieser geringe Betrag der Gegeninduktivität reicht nicht aus, um die wirkungsvolle Arbeitsweise der Anordnung bei ihrer praktischen Anwendung zu stören.
  • Die Kurven E, F und G zeigen, daß mit der Zunahme der Gesamtinduktivität der Spulen 34 und 36 bei einer Verschiebung der Kerne nach links die Gesamtinduktivität der Spulen 35 und 37 abnimmt und daß der Betrag der Zunahme im wesentlichen gleich dem Betrag der Abnahme ist. Da ferner diese Spulen aus Draht gleichförmiger Abmessungen und Eigenschaften gewickelt sind und da die Durchmesser der Spulen gleich sind, kommt die Induktivitätszunahme der Spule 34 der Induktivitätsabnahme der Spule 3 5 gleich. Infolgedessen bleibt die Gesamtinduktivität der Spule 34 zuzüglich der der Spule 35 im wesentlichen konstant. Dies trifft auch für die Spulen 36 und 37 zu. Infolgedessen ist die induktive Reaktanz der Leitung 1-5 gleich der der Leitung 2-6. Diese induktive Reaktanz bleibt bei Änderung der Gegeninduktivität infolge einer Verschiebung der Kerne im wesentlichen konstant.
  • Die für die Schleifei-5-6-2 erörterten Bedingungen treffen auch auf die Schleife 3-7-8-4 zu. Es ist daher beim Fließen von Longitudinalströmen keine induktive Unsymmetrie vorhanden, und es kann sich kein Nebensprechen daraus ergeben. Die Longitudinalströme können infolge von Geräuschen oder ähnlichen Störungen auftreten. Wenn der Starkstrom zur Speisung der Verstärker über das Signalkabel übertragen wird, ist es wahrscheinlich, daß er den Longitudinalströmen aufgedrückt wird, d. h. daas aus den Leitern 1-5 und 2-6 gebildete Paar stellt einen Leiter für den Speisestrom dar, während ein anderes Paar, z. B. 3-7 und 4-8, dien anderen Leiter bildet. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, die auf Neutralisation. des Nebensprechens zwischen den Stammleitungen eingestellt ist, tritt daher kein Nebensprechen infolge der Longitudinalströme auf, das als eine Art Nebensprechen von Phantomleitung zur Stammleitung betrachtet werden kann.
  • Wie bereits vorher erwähnt, ist der induktive Widerstand 24 den Spulen 34 und 35 und der induktive Widerstand 25 den Spulen 36 und 37 parallel geschaltet. Der Zweck dieser induktiven Widerstände ist es, de Gegeninduktivitätscharakteristik der Spulen 34 bis 41 der zwischen irgendwelchen Kabelpaaren vorhandenen Gegeninduktivität anzugleichen. Stellt man die Gegeninduktivität der Spulen 34 'bis 41 durch m i und die Gegeninduktivität zwischen den Kabelpaaren. durch m 2 dar, so ergeben theoretische Bedingungen, die durch Messungen nachgeprüft sind, daß m 2 infolge des Annäherungseffektes komplexen Charakter hat und durch die Formel Ma + jmb dargestellt werden kann, worin m" die in Phase liegende Komponente und jmb die um 9o° phasenverschobene Komponente ist. Die induktiven Widerstandswicklungen sind so ausgebildet, daß die Gegeninduktivität m i durch die Parallelschaltungen in der Weise geändert wird, daß die richtige Beziehung von m" -% jmb zwischen den beiden Paaren wirksam ist.
  • Spulen, die in die übertragungsleitungen zur Belastung u. dgl. eingeschaltet sind, verursachen wegen der Kapazitäten, die zwischen den Drähten der Spulen auftreten, gleichfalls Nebensprechen. Dies ist den Fachleuten wohlbekannt, und es sind Anstrengungen gemacht worden, um bei der Herstellung derartiger Spulen die sogenannte Kapazitätsunsymmetrie zwischen den Stammleitungen auf einem Minimum zu halten, da das sich aus dieser Unsymmetrie ergebende Nebensprechen um so größer ist, je größer die Unsymmetrie ist.
  • Die Abb. 8, 9 und i o zeigen, wie bei der erfindungsgemäßen Anordnung diese Art von Nebensprechen dadurch auf einem Minimum gehalten wird, daß die Kapazitätsunsymmetrie zwischen den Stammleitungen im wesentlichen auf Null herabgesetzt wird. In Abb. 8 ist die Lage der einzelnen Windungen der Abschnitte für die Anordnung dargestellt. Im Abschnitt 13 liegt die erste Windung des Drahtes G direkt über der ersten Windung des Drahtes R entsprechend dem Verdrahtungsdiagramm der Abb. 4. Die erste Windung des Drahtes B liegt über der ersten Windung des Drahtes W und neben der ersten Windung des Drahtes G, während die erste Windung des Drahtes W neben der ersten Windung des Drahtes R liegt. Die zweite Windung des Drahtes G liegt neben der -ersten Windurig des Drahtes B und über der zweiten Windung des Drahtes R, welche neben der ersten Windung des Drahtes W liegt. Dies setzt sich über den Abschnitt 13 für die sechs Windungen jedes Drahtes in einer jeden Lage fort.
  • Im Abschnitt -I2 liegt infolge der ungeraden Windunggzahl,- die die Drähte R und W beim C'hergang vom Abschnitt auf den Abschnitt 12 erhalten, die erste Windung des Drahtes G über der ersten Windung des Drahtes W und die erste Windung des Drahtes B über der ersten Windung des Drahtes R. Diese Anordnung setzt sich für die sechs Windungen jedes Drahtes im Abschnitt 12 fort.
  • Abb.9 zeigt die wesentlichen Kapazitäten, die zwischen den einzelnen Windungen vorhanden sind. Nimmt man Gleichförmigkeit des Leiterdurchmessers und der Isolationsstärke - an, so ist die Kapazität zwischen jeder Windung des Drahtes G und des Drahtes R und zwischen jeder Windung der Drähte B und W im Abschnitt 13 und zwischen jeder Windung der Drähte G und W sowie zwischen jeder Windung der Drähte B und R im Abschnitt 12 gleich und kann durch C i dargestellt werden. Die Kapazität zwischen jeder Windung der Drähte G und W und jeder Windung der Drähte B und R im Abschnitt 13 und zwischen jeder Windung der Drähte G und R sowie der Drähte B und W im Abschnitt 12 ist gleich und kann durch C 2 dargestellt werden.
  • In Abb. io sind Brückenanordnungen der Kapazitäten C i und C 2 für die beiden Abschnitte dargestellt. Für einen Abschnitt mit sechs Windungen jedes einzelnen Drahtes ist eine Gesamtkapazität von 6 C i zwischen den Drähten R und G und 6 C i zwischen den Drähten B und W vorhanden, während zwischen den Drähten G und W und zwischen den Drähten R und B in jedem Fall im Abschnitt 13 eine Kapazität von i i C 2 vorhanden ist. Im Abschnitt 12 besteht zwischen den Drähten R und B und den Drähten G und W eine Kapazität von 6 C i und zwischen den Drähten R und G sowie den 'Drähten B und W eine Kapazität von I I C 2.
  • In der Fernsprechtechnik wird die Kapazitätsunsymmetrie der Stammleitung zwischen zwei Leiterpaaren in Abhängigkeit von dem die vorliegende Anordnung bildenden Paares bestimmt zu [Kapazität (R-B) -Kapazität (W-0)] - [Kapazität (R-0) -E- Kapazität (W-B)]. Infolgedessen ergiht sich aus der Brückenanordnung für den Abschnitt 13 eine Kapa,zitätsunsymmetrie von 22 C 2--- 12 C I und für den Abschnitt 12 eine Kapazitätsunsymmetrie von 12 C I--22 C 2. Die beiden Abschnitte sind in Serie geschaltet, so daß die Kapazitäten zwischen den Windungen parallel zueinander liegen. Wenn die beiden Unsymmetrien 22C 2- I2 C i und 1 2 C I - 22C 2 addiert werden, ergibt sich das Resultat Null. Für eine Anordnung mit jtWindungen für jeden Grad der Lage ergibt sich eine kapazitive Unsymm.etrie meinem Abschnitt von [ä (2 it - i) C i- 2 n C 2] umd in dem anderen Abschnitt eine Unsymmetrie von [2 1t C I -2 (2 1t- I )C 2]. Werden-diese, Unsymmetrien zusammengezählt, so ergibt sich eine resultierende Unsymmetrne von Null. Es- sind zwar noch weitere Kapazitäten zwischen den Windungen der Drähte vorhanden, jedoch sind diese Kapazitäten so klein, daß sie vernachlässigt werden können.
  • Die Kapazität C 3 in Abb. 9 des Drahtes R zum Draht W und die Kapazität C q. des Drahtes G zum Draht B gehen nicht in die. gegenseitige kapazitive Unsymmetrie ein. sondern gehören mit zu der kapazitiven Belastung, die notwendig ist, um die induktive Reaktanz zu neüträlisieren, die durch Einschaltung der erfindungsgemäßen Anordnung der Übertragungsleitung zugezählt wird. Die kapazitive Belastung, die durch diese Kapazitäten hinzugefügt wird, reicht normalerweise nicht aus und muß durch äußere Kapazitäten vergrößert werden. Zu -diesem Zweck sind die Kondensatoren 32 und 33 der Abb. 5 zu der Anordnung der Erfindung hinzu-.. efügt.
  • Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Übertragungsleitung beschrieben, bei der der Einfachheit 'halber zwei Kabelpaare gezeigt sind. Die Erfindung ist jedoch auch in vielen anderen Fällen, z. B. bei Übertragungsleitungen mit einer Vielzahl von Paaren, bei der eine größere Zahl induktiver Anordnungen gemäß der Erfindung zur Verwendung kommt, anwendbar.

Claims (9)

  1. PATENTANSPROCHE: i. Spulensystem mit veränderlicher Gegeninduktivität, das mehrere Wicklungen und einen in Abschnitte unterteilten verschiebbaren magnetischen Kern enthält, dadurch ;gekennzeichnet, daß jede der Wicklungen in zwei Abschnitte unterteilt ist und . die Abschnitte des Magnetkerns so gelagert sind, daß durch ihre Verschiebung nach der einen Richtung die gegenseitige Induktivität - zwischen den Wicklungsteilen der einen Abschnitte vergrößert und die gegenseitige Induktivität zwischen- den Wicklungsteilen der anderen Abschnitte herabgesetzt wird.
  2. 2. Veränderliche Gegeninduktivität nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitätsspule aus einer Anzahl von Wicklungen besteht, die in zwei Abschnitte mit mehreren Lagen aufgeteilt sind, und daß innerhalb des die Spule tragenden Isolierkörpers ein in zwei Teile unterteilter Magnetkern verstellbar gegenüber den Windungen angeordnet ist, um die Gegeninduktivität zwischen den Wicklungen des einen Spulenabschnitts zu vergrößern und die Gegeninduktivität zwischen den Wicklungen des anderen Spulenabschnitts zu verringern.
  3. 3. Veränderliche Gegeiiinduktivität nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, -daß jede Lage der Spulenabschnitte aus zwei Wicklungen besteht, deren Windungen in entgegengesetzter Richtung gewickelt sind. .1.
  4. Veränderliche Gegeninduktivität nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind.
  5. 5. Veränderliche Gegeninduktivität nach Anspruch a oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt zwei Lagen von Wicklungen enthält, die derart gewickelt sind, daß die zwischen den Lagen verursachte Kapazitätsunsymmetrie im wesentlichen gleich Null ist.
  6. 6. Veränderliche Gegeninduktivität nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drähte von benachbarten Wicklungen einander bei jeder Windung einmal überkreuzen und daß die überkreuzungspunkte auf einer zur Achse der Windungen parallelen Linie liegen.
  7. 7. Veränderliche Gegeninduktivität nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bestimmten Wicklungen induktive Widerstände parallel geschaltet sind. B.
  8. Veränderliche Gegeninduktivität nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einer Anordnung zum Abgleich des Nebensprechens, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Verstellung des -#Zagnetkerns gegenüber den Spulen die Gegeninduktivität zwischen der inneren und der äußeren Windung eines Spulenabschnitts vergrößert und die Gegeninduktivität zwischen der inneren und der äußeren Wicklung des anderen Spulenahschnitts verringert wird, während die induktive Reaktanz der Einheiten annähernd konstant gehalten wird.
  9. 9. Veränderliche Gegeninduktivität nach Anspruch 8 zur Verwendung in einem Vierdrahtübertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule aus acht in zwei besonderen Abschnitten von vier Wicklungen angeordneten Wicklungen besteht, wobei die Wicklungen jedes Abschnitts in zwei Schichten angeordnet und die Windungen jeder Schicht abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind und die vier inneren Wicklungen zur Verbindung innerhalb eines Paares des Leitersystems dienen, während die vier äußeren Wicklungen zur Verbindung innerhalb des anderen Paares bestimmt sind. io. Veränderliche Gegeninduktivität nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kernteile in ihrer Gesamtheit gegen die Wicklungen verstellbar sind, während sie gegeneinander nicht verstellt werden können.
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