CH403900A - Verfahren zur Verminderung der durch eine benachbarte Energieleitung induzierten Ströme in den Innenleitern koaxialer Leitungen mit Gleichstromfernspeisung in Fernmeldekabeln - Google Patents

Description

  Verfahren zur     Verminderung    der     durch    eine benachbarte Energieleitung     induzierten     Ströme in den Innenleitern koaxialer Leitungen mit     Gleichstromfernspeisung          in        Fernmeldekabeln       In neuester Zeit werden sehr dünne     Koaxiallei-          tungen    mit weniger als 5 mm Aussendurchmesser,  sogenannte     Zwergtuben,    zur     übertragung    von mehre  ren Hundert     Trägerfrequenzkanälen    in Fernmeldeka  beln verwendet.

       Solche        Zwergtuben    werden in Ab  ständen von wenigen Kilometern durch viele fern  gespeiste und daher unbemannte, z. B. in der Erde  versenkte     Transistor-Zwischenverstärker        verstärkt,    so  dass es genügt, die bemannten     Hauptverstärkerämter     in grossen Abständen von etwa     60    km und mehr anzu  ordnen.

   Die Fernspeisung erfolgt,     zweckmässigerweise     von den bemannten     Verstärkerämtern    aus,     mittels     Gleichstrom auf den Innenleitern der     Zwergtuben,    wo  bei die Aussenleiter     isoliert    bleiben, um Induktions  wirkungen in den Stromkreisen     Innenleiter-Aussen-          leiter    möglichst zu vermeiden.

   Die     Innenleiter    sind  auf den langen     Strecken    zwischen den bemannten  Ämtern durchgeschaltet, und es lässt sich     deshalb     nicht vermeiden, dass durch benachbarte, insbesondere  parallel verlaufende Energieleitungen,     insbesondere     im Fall von Kurzschlüssen, trotz     der    als     Abschirmung     wirkenden, isolierten, Aussenleiter in den Innenleitern  Ströme induziert werden, deren Grösse das für der  artige     Transistorschaltungen    zulässige Mass weit über  steigt.  



  Die Erfindung besteht in einem     Verfahren    zur  Verminderung dieser Ströme mit dem     Kennzeichen,     dass     zwischen    die Aussenleiter und den     metallischen     Aussenmantel des Fernmeldekabels entweder an     Ka-          belabschnitts-Endstellen,    die speisenden     Hauptverstär-          kerämtern    zugeordnet sind, oder an     möglichst    gleich  mässig auf die ganze Kabelstrecke verteilten Stellen,       Induktivitäten    mit Wirkwiderständen geschaltet wer  den.

      Ein ähnliches Verfahren ist bisher nur bei mehr  adrigen     Fernmeldekabeln    mit     isolierten    metallenen  Aussenmänteln zur Herabsetzung der Spannungen im  Stromkreis     Adernbündel-Kabelmantel    vorgeschlagen  worden.

       Für    die selektive Entstörung von durch Hoch  frequenzsender     beeinflussten    konzentrischen Breit  bandkabeln mit gegen Erde     isoliertem    Aussenleiter ist  dagegen nur ein anderes Verfahren bekannt, nämlich  die Einschaltung eines Netzwerkes zwischen dem       Aussenleiter    und Erde, wodurch die durch die Stör  quelle hervorgerufene Spannung selbst zur Erzeugung  der in der Phase     entgegengestzt    gerichteten Kompen  sationsspannung verwendet wird.  



  Zur besseren     Veranschaulichung    der Erfindung       anhand    eines     Ausführungsbeispieles        sollen    die Figu  ren der Zeichnung dienen.     Fig.    1 zeigt die Einschal  tung von     Induktivitäten    am Ende eines schematisch  nur durch Linien dargestellten Fernmeldekabels mit  einer     Zwergtube.        Fig.    2 zeigt in Form     einer    räum  lichen Skizze den Fall eines     Fernmeldekabels    mit  vier     Zwergtuben.        Fig.    3 zeigt in Anlehnung an     Fig.    1       

  die        Einschaltung    von     Induktivitäten    an jedem zweiten       Zwischenverstärker.        Fig.    4 zeigt     schliesslich    das     Er-          satzschaltbild    eines dadurch zwischen zwei über  benachbarten     Zwischenverstärkerpunkten    vorhan  denen     Teilviercpoles.     



       Fig.    1 zeigt im     einzelnen    schematisch die Ver  teilung des im     Innenleiter    1 einer     Zwergtube    von der  Energieleitung 0 induzierten Stromes, der sieh dem       Fernspeisungsgleichstrom    überlagert und dadurch die  Verstärker     gefährdet.    Die voll ausgezogene Strom  kurve     f1        betrifft    den Fall des isolierten Aussenleiters 2  ohne zugeschaltete     Induktivitäten    und die gestrichelte  Kurve     J'1    den Fall     mit    als komplexe Widerstände     Re         dargestellten     

  Induktivitäten    an den Kabelenden zwi  schen dem     Aussenleiter    2 und dem Kabelmantel 3.  Es ist     hier    der Fall     dargestellt,    dass der Kabelmantel 3  von der Erde E isoliert ist; diese     Isolierung    ist jedoch  nicht unbedingt erforderlich.  



  Im Zuge des Innenleiters der     Zwergtube,    deren  Länge
EMI0002.0007  
   ist, liegt eine grosse     Anzahl    von Zwi  schenverstärkern T und an ihren beiden Enden je ein  Hauptverstärker H. Infolge des in der Energieleitung 0  fliessenden Stromes     J"    wird im     Innenleiter    an dem       Ort    x von der Streckenmitte aus gerechnet der     Strom            J(x)

          erzeugt.    In den bemannten speisenden Haupt  verstärkerämtern H sind erfindungsgemäss     zwischen     dem Aussenleiter und dem metallenen     Kabelmantel     die induktiven Widerstände     Ne    =     Re   <I>+</I>     jo,)Le,    zweck  mässig mit möglichst kleinem     Wirkwiderstand        Re    an  geordnet, die bei geeigneter     Wähl    eine wesentliche       Herabsetzung    des Stromes     J(x)    in der durch die Kurve  J'1     angedeuteten    Form bewirken.  



  Zur Klärung der Wirksamkeit einer solchen  Schaltung sei auf die Formel für den     Strom        J(x)    bei  elektrisch kurzen Leitungen verwiesen, wobei die  Zugehörigkeit der Leitungsgrössen zu den Strom  kreisen durch Fussindizes gekennzeichnet ist:

    
EMI0002.0028     
    Da es sich um     technische    Frequenzen handelt, ist  die Annahme     elektrisch    kurzer Längen     berechtigt.       Für den Stromkreis     Innenleiter-Aussenleiter    gilt  angenähert         9'12^        R121        #'12C12#   <B>(2)

  </B>    Für den Stromkreis     Aussenleiter-Kabelmantel    gilt angenähert         N23        ^        R231        1323        ^        .%(0        C23            rk    ist der     Kabelreduktionsfaktor    des Innenleiters,       x12    ist der resultierende     Reduktionsfaktor.    Um die  reduzierende Wirkung zu charakterisieren, genügt es,

      das Verhältnis<I>Q</I> der Ströme für     @"ie        jodle    und für       Ne    =     oo    zu betrachten.  
EMI0002.0052     
    Um also eine möglichst grosse     Reduktionswirkung    zu erzielen, muss man wählen:  
EMI0002.0054     
    Der Wirkwiderstand der     Induktivität        soll,    wie  nochmals betont wird, möglichst klein sein.  



  Hat man beispielsweise mit     einer    Anlage zu tun,  bei der für     f    = 50 Hz und bei     einer    Hauptverstärker  feldlänge l = 60 km z. B. ein kilometrischer Kapazi  tätswert  C23 = 0,1     ssFIkm            anzunehmen    ist, und     soll    das Stromverhältnis Q nicht  grösser als 0,01 sein, was     damit        gleichbedeutend    ist,  dass     der    induzierte Strom     1/100    vermindert werden       soll,    so     errechnet    man       L,    = 6,7     Henry,

            R8        C    21,2 Ohm.      Da es sich häufig um     mehrere,    also n     Zwergtuben     im gleichen Kabel handelt, deren Aussenleiter mitein  ander direkten Kontakt haben, lauten für diese die  obigen Formeln:  
EMI0003.0003     
    Das besagt, dass in diesem Fall die auf den     n-ten     Teil verkleinerten     Indüktivitäten    zwischen die in  direktem Kontakt     miteinander        befindlichen    Aussen  leiter und den metallenen Kabelmantel geschaltet wer  den.  



  Handelt es sich beispielsweise um ein Viertuben  kabel, wie     Fig.    2 zeigt, so gilt für     Zwergtuben    bei den  früher erwähnten rechnerischen Annahmen:       L,    = 1,68     Henry,          Re    5,3 Ohm.  



  Auch eine Annäherung an die Werte dieser For  meln würde bereits eine wesentliche Reduktionswir  kung zur Folge haben. Es sei auch noch     darauf    ver  wiesen, dass bei nur teilweiser oder bei überhaupt    ungleichmässiger Beeinflussung durch die Energielei  tung durch entsprechende     ungleichmässig        gewählte          Induktivitäten        Le    die gleiche Reduktionswirkung er  zielt werden kann.  



  Das     Verfahren        gemäss        der    Erfindung ist zwar bei       Fernmeldekabeln        mit        Zwergtuben    von     besonderem          Interesse    und deshalb an     ihrem        Beispiel    dargestellt  worden; es kann aber auch bei     Koaxialleitungen    mit  grösseren     Querschnitten    Verwendung finden, z. B. bei  der vom     CCITT        genormten        2,6/9,5-Tube.     



  Da bei dünnen     Koaxialleitungen    viele zugängliche       Zwischenverstärkerpunkte    vorhanden     sind,    besteht  auch die Möglichkeit, die     Querinduktivitäten        mög-          lichst    gleichmässig längs der ganzen     Kabelstrecke    zu  verteilen und dadurch eine     Art        Querbespulung    vorzu  nehmen.

       Fig.    3 zeigt einen solchen Fall, bei dem eine       Querinduktivität        Lq    mit dem     möglichst        klein    zu neh  menden Wirkwiderstand     R,    .an jedem zweiten     Zwi-          schenverstärkerpunkt        T1   <B>...</B>     Tm    zwischen Aussenlei  ter und     Kabelmantel    geschaltet ist.

   Man hat es     dann     mit m kurzen Teilstrecken der Länge s zu tun, auf     die     entsprechend     Fig.    4     alle    Leitungsgrössen zu beziehen  sind. Wenn<I>l</I> die Gesamtlänge ist, so sind<I>m =</I>     1/s     Teilstrecken vorhanden, wobei     im    vorliegenden     Fall     s der Abstand zweier überbenachbarter Zwischenver  stärker ist.

   Es     silt        dann:     
EMI0003.0062     
    Für den Strom     J(x)    gilt dann die Gleichungsgruppe:  
EMI0003.0064     
    Das Verhältnis Q der     Ströme    für       31"   <I>=</I>     R"        +        jcoL"        "        jcoLa    und     9t"    =     oo    ist hier:  
EMI0003.0074     
    Um also eine möglichst grosse Reduktionswirkung zu erzielen, muss man wählen:

    
EMI0003.0075     
    Dass die Längsverteilung der     Querinduktivitäten          (Querbespulung    die Anwendung des Verfahrens auch  für elektrisch lange Kabelstrecken ermöglicht,     ergibt       sich aus der allgemein gültigen     Gleichspannungs-          gruppe    für den Strom     J(x):

         
EMI0004.0001     
         Setzt    man in dem Klammerausdruck     y'23        =    O,  was erlaubt ist, wenn man     nicht    nur die     Bedingungs-          gleichung    (10) für     L,        erfüllt,        sondern    auch den Wirk  widerstand     R,    und den     Verlustwinkel    des     Dielektri-          kums    zwischen Aussenleiter und Kabelmantel mög  lichst klein wählt, so wird der Klammerausdruck un  abhängig von x angenähert gleich Null.  



  In diesem Fall spielt es offenbar keine Rolle, ob  es sich um eine     gleichmässige    oder um eine ungleich  mässige, z. B. nur teilweise Beeinflussung durch die  Energieleitung handelt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Verminderung von durch eine be nachbarte Energieleitung induzierten Störströmen in den Innenleitern von Koaxialleitungen mit Gleich stromfernspeisung in Fernmeldekabeln, dadurch ge kennzeichnet, dass zwischen die Aussenleiter und den metallenen Aussenmantel des Fernmeldekabels ent weder an Kabelabschnitts-Endstellen, die speisenden Hauptverstärkerämtern zugeordnet sind,

   oder an möglichst gleichmässig auf die ganze Kabelstrecke verteilten Stellen Induktivitäten mit Wirkwiderständen geschaltet werden. UNTERANSPRtrCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Beschaltung der Kabel an den Endstellen der Kabelstrecke erfolgt und dass die In- duktivitäten nach den folgenden Gleichungen gewählt werden: EMI0004.0034 wobei n die Anzahl der Koaxialtuben in einem Kabel angibt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Beschaltung der Kabel gleich mässig an längs der ganzen Kabelstrecke verteilten Stellen erfolgt und dass die Induktivitäten nach den folgenden Gleichungen gewählt werden: EMI0004.0042 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, für den Fall von n Koaxialleitungen, insbesondere Zwergtuben eines Kabels, dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber dem Grundfall n = 1 auf den n-ten Teil verkleinerte Induktivitäten zwischen die in direktem Kontakt mit einander befindlichen Aussenleiter und den metallenen Kabelmantel geschaltet werden. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch, für den Fall einer Anordnung der Induktivitäten in den Hauptver- stärkerämtern, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ungleichmässigen Beeinflussung durch die Energie leitung die Reduktionswirkung durch entsprechend ungleichmässig gewählte Induktivitäten erzielt wird.