DE565743C

DE565743C - Verfahren zur induktiven Symmetrierung von mehrfach verketteten Spulensystemen in Fernmeldeanlagen

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Publication number: DE565743C
Application number: DED60781D
Authority: DE
Original assignee: KARL DOHMEN
Current assignee: KARL DOHMEN
Priority date: 1931-03-29
Filing date: 1931-03-29
Publication date: 1932-12-06

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
6. DEZEMBER 1932

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 c GRUPPE

in Fernmeldeanlagen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. März 1931 ab

Die Symmetrierung der einzelnen Wicklungszweige in mehrfach verketteten Spulensystemen für Fernmeldeanlagen, d. h. in Spulensystemen, die gleichzeitig in verschiedene Leitungskreise eingeschaltet sind, ist ein wichtiges Moment bei der Spulenfabrikation. Die Gleichheit der elektrischen Werte der einzelnen Spulenwicklungen bestimmt nämlich einerseits die Höhe der

ίο Nebensprechdämpfung zwischen den Leitungskreisen, zu deren Belastung das Spulensystem dient, andererseits die Freiheit von äußerer Beeinflussung. Beim Vierspulensystem zur Belastung eines Fernmeldevierers hat man die zur Symmetrierung notwendigen technischen Maßnahmen leicht erkannt, da die elektrischen Verhältnisse hier ziemlich einfach liegen. Man macht, wenn man von Widerstandsdifferenzen und kapazitiven Kopplungen absieht, die fabrikationsmäßig ohne weiteres klein genug erhalten werden können, die Selbstinduktion der Stammhälften einander gleich und ebenso die der Viererwicklungshälften. Das Verschwinden der Selbstinduktionsdifferenzen in den Stammhälften bedeutet Nebensprechfreiheit zwischen den Stammkreisen und dem zugeordneten Viererkreis und gleichzeitig Freiheit von äußerer Beeinflussung in den Stammkreisen: die Svmmetrie der Selbstinduktion der Viererhälften ist maßgebend für die Geräuschfreiheit des Vierers bei äußerer Beeinflussung.

Beim Dreispulensystem sind die elektrischen Zusammenhänge verwickelter und bisher nicht genügend erkannt und berücksichtigt worden. Man hat sich damit begnügt, die Nebensprechdämpfung innerhalb des Spulensystems auszugleichen, in der Annahme, daß ein derartiger Ausgleich alle Symmetrieforderungen erfüllt. Das ist jedoch nicht der Fall; es soll daher im folgenden ein Verfahren angegeben werden, das erfindungsgemäß eine Lösung des Symmetrierproblems beim Dreispulensystem bringt und auch auf andere verkettete Spulensysteme ausgedehnt werden kann.

Bezeichnet man in dem Dreispulensystem entsprechend den Abb. 1 und 2 die Selbstinduktivitäten der einzelnen Wicklungszweige bei den Stammspulen mit L\, Zn₁ Lm, Ziv, bei den Viererspulen mit L₁, L₂, L₃, Z₄ und die Gegeninduktivitäten mit ./W₁₃, Af₂₃, M_u, M_2i, so ist die für das Übersprechen zwischen Stamm 1 und Stamm 2 maßgebende induktive Impedanz

W₁ = M₁₃ — Uf₂₃ — M₁₄ + M₂₄. (1)

Für das Mitsprechen zwischen Vierer und Stamm 1 wird, wenn man allgemein in M_xy = M_yx setzt, die entsprechende Größe

ih.₂ = IL₁- L11+ Z₁- Z₂] + [M₁₃-M₂₃

und für das Mitsprechen zwischen Vierer und Stamm 2 erhält man W₃ = [Z_m — Z_IV + Z.,—Z₁]+ [M₁₃+ M₂₃- M₁₄-M₂₄].

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Der induktive Nebensprechausgleich innerhalb des Spulensystems ist gleichwertig dem Ausgleich der Größen Wi₁, m* und Wi₃. Damit ist jedoch das Symmetrierproblem beim Dreispuiensystem noch nicht gelöst. Werden nämlich die vier Wicklungen des Spulensystems von Strömen in gleichem Sinne durchflossen, sei es z. B. dadurch, daß das Fernsprechkabel, das derart pupinisiert ist, unter äußerer Beeinflussung durch eine benachbarte Starkstromleitung steht, oder dadurch, daß die dem Vierer übergeordneten Achter für Fernmeldezwecke ausgenutzt werden, so werden die für das Auftreten von Störungen maßgebenden Impedanzen

in Stamm 1
in Stamm 2

und im Vierer

_gl = [L₁- L_n + L₁ —L₂] & = [L₁₁₁-Li_V +L₃-L₄] -[M₁₃-M₂₃+M₁₄-M₂₄],
— [M₁₃ + M₂₃ -M₁₄-M₂₄]

i — ¹A ^hB'

wenn l_A und I₁. die Selbstinduktivitäten der in wirksamer Viererschaltung parallel geschalteten Wicklungen der Stämme ι und 2 sind. Die Beziehung (6) gilt in der gleichen Weise für ein Vierspulensystem, bei dem der entsprechende Ausgleich von g_s notwendig wird, wenn die Leitungen unter Starkstrombeeinflussung stehen bzw. wenn zwei solcher Vierspulensysteme zur Belastung eines Achters dienen, in dem dann etwa die halbe Viererinduktivität wirksam wird. Diese Beziehung kann daher als bekannt vorausgesetzt werden. Zur vollständigen Kennzeichnung des Symmetrierproblems sind jedoch Angaben hierüber notwendig.

Entsprechend dem Dargelegten wird man nun nicht nur wie bisher die Größen Wi₁, Wi₂, m_s und g_s ausgleichen, sondern man schaltet erfindungsgemäß jegliche Art gegenseitiger und äußerer Beeinflussung dadurch aus, daß man außerdem die Selbstinduktionsdifferenzen

"HI -"IV "ι -"--'S •^-^rf4 '.^=z /o

und die Gegeninduktivitätsdifferenzen

M₁₈ — M₂₃ + M₁₄ — M₂₄ = μ₂, M₁₃ + M₂₃ — M₁₄ — M₂₄ == μ,

gesondert zum Verschwinden bringt. Damit 4-5 sind nämlich gleichzeitig die Bedingungen gi = o und g₂ = ο erfüllt.

Will man andererseits keinen vollkommenen Ausgleich durchführen, sondern je nach den Anforderungen an die Freiheit von innerer und äußerer Beeinflussung zur Erleichterung der Fabrikation bestimmte Toleranzen für Wi₁, Wi₂, Wi₃ und für g_lt g_a, g₃ zulassen, so errechnen sich die notwendigen Ausgleichsgenauigkeiten für die Selbst- bzw. Gegeninduktivitätsdifferenzen aus den Gleichungen (1) bis (6). Durch systematische Kombination von Stammspulen mit bestimm-(4) (5) (6)

ten Induktivitätsdifferenzen und Viererspulen mit entsprechenden Selbstinduktivitäts- und Gegeninduktivitätsdifferenzen ergeben sich unter Glattschaltung oder Kreuzung der Adern gemäß Abb. 3 weitere Fabrikationserleichterungen, da diese Möglichkeiten bei Festsetzung der Toleranzgrenze mit berücksichtigt werden können.

Im fertigen Spulensatz sei z. B. zulässig für M₁, m₂, m_s die Unsymmetrie 1, für St> gs> gs die Unsymmetrie 2.

Bei einer Glattschaltung des Spulensatzes entsprechend der Abb. 3a seien für die durch die Gleichungen (1) bis (6) definierten Größen !Ti₁ bis ov folgende Werte festgestellt worden: Wi₁ < i,o ^= + 4,5

W₂==+ 5,5 ga— — 2,3

W₃ = 4,3 g₃ <2,0

und weiter die Einzelwerte

Li — Ln = + 3,o L_m — L_iV = —2,0 L₁ — L₂ =+2,o L₃ —L₄ =—1,3

^=+0,5 μ₃ = —ΐ,ο.

Durch Kreuzen der Spulenwicklungen entsprechend Abb. 3d werden die Größen Vn₁ und gj, nicht beeinflußt. Die anderen Größen erhalten folgende Werte:

M₂ = + 3,0 — 2,0 — 0,5 = + 0,5 ni_s = — 2,0 + i,3 + 1,0 — + 0,3 g 1 = + 3>o — 2,0 + 0,5 = + i,5 If₂ = — 2,0 + 1,3 — i,o = — 1,7.

Damit wurden alle Größen nicht den zulässigen Unsymmetriewert überschreiten.

Aus den Grundgleichungen (1) bis (6) sind die für sämtliche Kombinationsmöglichkeiten der Spulenwicklungen zu erwartenden Ergebnisse leicht ableitbar. Durch Kreuzen entsprechend Abb. 3 b werden m_s, g₂ und g₃ nicht beeinflußt, Wi₁ erhält umgekehrtes Vorzeichen, behält aber seine absolute Größe; weiter wird

und

m_a = [Li-Lu] — [(L₁ — L₂) + (M₁₃ -M₂₃ + M₁₄-M₂₄)] g, = [L₁-L_n]-[(L₁-L₂)-(M₁₃- M₂₃ +M₁₄-M₂₄)].

Kreuzen gemäß Abb. 3 c ist ohne Einfluß auf «i₂, g_t und g₃ ; für JH₁ gilt das gleiche wie in Abb. 3 b. Die übrigen Größen ändern sich folgendermaßen; es wird

und

m, = [Z₁₁₁ -Z_n-] — [(L-, -L,) + (M₁₃ + M₂₃ -M_n-M₂₄)] _& = [Lm — iiv] — L(L₃ — L₁) — (M₁₃ + M₂₃ -M₁₄ — M₂₄)].

Die Unsymmetrien der Wicklungen der Yiererspule addieren oder subtrahieren sich also einfach zu den Unsymmetrien der Wicklungen der Stammspulen, und zwar kann entsprechend den Abb. 3 ε bis 3 h auch von der Möglichkeit Gebrauch gemacht werden, die Wicklungen I, II mit den Wicklungen 3, 4 und III, IV mit 1, 2 glatt oder gekreuzt zusammenzuschalten, wenn dadurch eine bessere Kompensation erreicht wird.

Beim Ausgleich der Größen Ui₁, μ», μ₃ kann man so verfahren, daß man jede der drei Größen für sich ohne Beeinflussung der beiden anderen durch Zuschaltung kleiner Gegeninduktivitäten oder Verlagerung der Wicklungen in der durch folgendes Beispiel charak-

X_x — λ,

ν-_Λ,

-_Λ,

Durch Addition der Unsymmetrien in der Stamm- und Viererspule zu dieser Größe erhält man den endgültigen Wert für das Mitsprechen zwischen Achter und Stamm 1. Die entsprechenden Beziehungen kann man dann für alle Kombinationen aufstellen.

Claims

'Patentansprüche :

i. Verfahren zur induktiven Symmetrierung von mehrfach verketteten Spulensystemen in Fernmeldeanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die in jedem Sprechkreis des verketteten Systems zwischen den Leitern wirksamen Selbstinduktivitätsdifferenzen als auch die Gegeninduktivitätsdifferenzen ermittelt und diese terisiertenWeise ausgleicht: es sei ^₂ = + Λ" dann wird dadurch, daß man M₂₃ und M₂₄ Λ"

um je ^- vergrößert.

: o, während

auf auf der

und M₃ unverändert bleiben.

Das dargelegte Symmetrierverfahren
stattet ohne weiteres eine Ausdehnung
beliebig verkettete Spulensysteme, z. B.
ein Siebenspulensystem, zur Belastung
sieben Sprechkreise eines Achters (s. Abb. 4). In der Achterspule ist, wenn die /!-Werte die Selbstinduktionskoeffizienten und die y-Werte die Gegeninduktivitätskoeffizienten bedeuten, z. B. die für das Mitsprechen zwischen Achter und Stamm 1 maßgebende Größe gleich

- *"ü2 + «'Π

Differenzen jede für sich gesondert abgeglichen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleich nur mit einer gewissen Toleranz erfolgt, die einerseits bestimmt wird durch die Forderung nach einer bestimmten Neben-Sprechdämpfung innerhalb des Spulensystems und andererseits durch die Forderung nach einer bestimmten Freiheit von äußerer Beeinflussung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausgleich der Gegeninduktivitätsdifferenzen so vornimmt, daß durch den Ausgleich einer Kombination die Gegeninduktivitätsdifferenzen in den anderen Kombinationen nicht beeinflußt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen