Anordnung zum Schutz von Fernmeldekabeln gegen Fremdstrombeein flussung durch Starkstromanlagen
Gegenstand des Hauptpatentes ist eine Anordnung zum Schutz von Fernmeldekabeln gegen Fremdstrombeeinflussung durch Starkstromanlagen mit Hilfe einer durch einen Verstarker erzeugten Spannung,
die als Gegenspannung der infolge Fremdstrombeeinflussung in den Adern des Kabels auftretenden Störspannung entgegenwirkt. Gema..ss dem Patentanspruch des Hauptpatentes wird dabei eine an einer in den Kabelmantel oder dessen Ersatzleiter eingeschalteten Impedanz erzeugte Spannung oder die Spannung des Kabelmantels gegen Erde einem Verstärker als Eingangsspannung zugeführt, wahrend an die Ausgangsseite des Verstärkers die Primärspule eines Reduktionstransformators angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung aus der Gesamtheit der Kabeladern besteht. Mit Hilfe dieser Anordnung war es möglich, die auftretenden Störspannungen auch bei zeitlichen Änderun- gen der Beeinflussungsspannung weitgehend zu kompensieren.
Es hlt sich nun gezeigt, dass der Wirkungsgrad der Anordnung nach dem Hauptpatent je nach dem Betriebszustand eines Fernmeldekabels sehr unterschiedlich sein kann. Bekanntlich fliesst bei einem Fernmeldekabel in allen oder in einem Teil der Adern ein betriebsnotwendiger Gleichstrom. Dieser Gleichstrom kann z. B.
erforderlich sein zur Speisung einer Anlage mit Mikrophonstrom, fir Wählvorgänge oder zum Halten von Relais. Er kann in den verschiedenen Adern eines Kabels in unterschiedlicher Stark und unterschiedlicher Richtung fliessen. Wird ein Kabel durch viele Teilnehmer gleichzeitig ungünstigerweise in der gleichen Speiserichtung belegt, so tritt tiber den ganzen Kabelquerschnitt gesehen ein Summen-Gleichstrom auf. Da das zu schützende Kabel gemass dem Hauptpatent in ein oder mehreren Windungen um den Kern eines Reduktionstransformators geffibrt ist, kann das Eisen des Transformatorkernes infolge des Summengleichstromes vorgesattigt werden.
Durch diese Vorsattigung verliert der Kern einen Teil seiner gewünschten magnetischen Eigenschaften, und der Wirkungsgrad der Anordnung gemass dem Hauptpatent wird hierdurch ungünstig beeinflusst.
Die vorliegende Zusatzerfindung hat eine Verbesserung der Anordnung gemass dem Hauptpatent zum Gegenstand, durch die erreicht wird, dass die Anordnung auch beim Auftreten eines Summengleichstromes optimal arbeitet und auch dann eine ausreichende Kompensation der Störspannungen möglich ist.
Dies wird gemass der vorliegenden Zusatzerfindung dadurch erreicht, dass Mittel vorhanden sind, um einer auf dem Kern des Reduktionstransformators angeordneten Wicklung einen Gleichstrom solcher Richtung und Stark zuzuführen, dass durch das von ihm erzeugte magnetische Gleichfeld das durch den in den Adern des Fernmeldekabels fliessenden Summen-Gleichstrom erzeugte magnetische Gleichfeld kompensiert wird. Auf diese Weise wird die Vorsattigung des Eisens aufgehoben und der Reduktionstransformator wird wieder voll wirksam.
Die auf dem Kern des Reduktionstransformators angeordnete Wicklung kann eine zusatzliche Wicklung oder die mit dem Ausgang des Verstarkers verbundene Primar- spule sein.
Zur Erzeugung des der Wicklung zuzufiihrenden Gleichstromes kann ein Gleichstromverstarker dienen, dessen Eingangssignal der in den Fernmeldeadern fliessende Summen-Gleichstrom ist. Der die Wicklung zuzufüh- rende kompensierende Gleichstrom ist dann abhängig von der Grösse und der Richtung des Summen-Gleichstromes und vom Verstärkungsgrad des Gleichstromverstärkers.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, zur Erzeugung des der Wicklung zuzuführenden Gleichstromes, dass eine steuerbare Gleichstromquelle dient, wobei der Steuersignalgeber ein Halbleiter-Vierpol ist, dessen Eingangssignal von der Grösse der auf einer Kabelader vorhandenen Reststörspannung abhängig ist. Durch das von einer kompensierten Kabelader abgenommene und tiber den Halbleiter-Vierpol der steuerbaren Gleichstromquelle ausgeführte Signal wird der kompensierende Gleichstrom nach Grdsse und Richtung so gesteuert, dass an der kompensierenden Kabelader und somit auch an allen anderen Adern des Kabels, die gemeinsam die Sekundärwicklung des Reduktionstransformators bilden, gegen Erde jeweils ein Minimum an Starspannung auftritt.
Ausführungsbeispiele von Anordnungen gemass der vorliegenden Zusatzerfindung sind in den beigefügten Figuren 1 und 2 schematisch dargestellt.
Bei den in den Figuren dargestellten Anordnungen ist, wie im Hauptpatent beschrieben, der Kabelmantel 1, in dem infolge Fremdstrombeeinflussung der Mantelstrom 1m fliesst, aufgetrennt, und die Trennstelle ist durch eine Impedanz 2 überbrückt. Die zwischen den Enden der Impedanz 2 auftretende Spannung wird dem Eingang 3 eines Verstärkers 4 zugeführt. An dem Ausgang 5 des Verstär- kers 4 ist die Primärwicklung 6 eines Reduktionstransformators angeschlossen. Als Sekundärwicklung 8 ist das zu schützende, mehradrige Kabel 9 um den Eisenkern 7 des Reduktionstransformators gewickelt.
Weiterhin ist eine zusätzliche Wicklung 12 auf den Elsenkern 7 des Reduktionstransformators aufgebracht. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist diese zusätz- liche Wicklung 12 an den Ausgang 15 eines Gleichstrom verstarkers 13 angeschlossen. Als Eingangssignal für den Gleichstromverstärker 13 dient ein Signal, das vom Eingangselement 14 des Gleichstromverstärkers 13 entsprechend dem in den Fernmeldeadern 9 fliessenden Summen Gleichstrom 15 erzeugt wird. Der erzeugte kompensierende Gleichstrom wird der Wicklung 12 des Reduktionstransformators zugeftibrt und damit wird die schädliche Wirkung des Summen-Gleichstromes der Fernmeldeadern 9 aufgehoben.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfiihrungsform ist die zusätzliche Wicklung 12 an den Ausgang 19 einer steuerbaren Gleichstromquelle 18 angeschlossen. Zur Ansteuerung der Gleichstromquelle 18 dient ein Halbleiter-Vierpol 16, dem als Eingangssignal die verbleibende Rest-Stör- spannung einer kompensierten Ader 17 gegen Erde zuge führt wird. Der mit Hilfe der Gleichspannungsquelle 18 erzeugte kompensierende Gleichstrom wird der Wicklung 12 zugeftihrt und bezüglich seiner Grösse und seiner Richtung durch den Regelkreis so gesteuert, dass für das Kabel 9 jeweils das Kompensationsoptimum erreicht wird.
Als steuerbare Gleichstromquelle 18 kann selbstver standlich wiederum ein Gleichstromverstärker verwendet werden, dem als Eingangssignal ein von dem Halbleiter Vierpol 16 erzeugter Steuerstrom zugeführt wird. Weiterhin kann es in gewissen Fallen von Vorteil sein, wenn die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen des Gegenstandes der vorliegenden Zusatzerfindung miteinander kombiniert werden. In diesem Falle werden dem Gleichstromverstarker 13 zwei Eingangssignale zugeführt, von denen eines von dem in den Adern 9 fliessenden Summen-Gleichstrom und das andere von der auf einer Ader 17 verbleibenden Rest-Störspannung abhangig ist.
Arrangement for the protection of telecommunication cables against the influence of external currents by high voltage systems
The subject of the main patent is an arrangement for the protection of telecommunication cables against the influence of external currents by high voltage systems with the help of a voltage generated by an amplifier,
which, as a counter voltage, counteracts the interference voltage that occurs in the wires of the cable as a result of external current influences According to the claim of the main patent, a voltage generated at an impedance connected to the cable jacket or its substitute conductor or the voltage of the cable jacket to ground is fed to an amplifier as input voltage, while the primary coil of a reduction transformer is connected to the output side of the amplifier Secondary winding consists of the entirety of the cable cores. With the help of this arrangement, it was possible to largely compensate for the interference voltages that occur even when the influencing voltage changes over time.
It has now been shown that the efficiency of the arrangement according to the main patent can be very different depending on the operating state of a telecommunication cable. It is well known that in a telecommunication cable an operationally necessary direct current flows in all or in some of the cores. This direct current can e.g. B.
be necessary for supplying a system with microphone current, for dialing processes or for holding relays. It can flow in the different cores of a cable in different strengths and different directions. If a cable is occupied by many subscribers at the same time, unfavorably in the same feed direction, a total direct current occurs across the entire cable cross-section. Since the cable to be protected is wired in one or more turns around the core of a reduction transformer according to the main patent, the iron of the transformer core can be saturated due to the total direct current.
As a result of this presaturation, the core loses part of its desired magnetic properties, and the efficiency of the arrangement according to the main patent is adversely affected by this.
The subject of the present additional invention is an improvement of the arrangement according to the main patent, by means of which it is achieved that the arrangement works optimally even when a cumulative direct current occurs and sufficient compensation of the interference voltages is possible even then.
According to the present additional invention, this is achieved in that means are present to supply a winding arranged on the core of the reduction transformer with a direct current in such a direction and strength that the direct magnetic field generated by it causes the sum of the total amount flowing through the cores of the telecommunication cable. Direct current generated magnetic direct field is compensated. In this way the presaturation of the iron is canceled and the reduction transformer is fully effective again.
The winding arranged on the core of the reduction transformer can be an additional winding or the primary coil connected to the output of the amplifier.
A direct current amplifier can be used to generate the direct current to be fed to the winding, the input signal of which is the total direct current flowing in the telecommunications wires. The compensating direct current to be supplied to the winding is then dependent on the size and direction of the total direct current and on the gain of the direct current amplifier.
Another possibility is that a controllable direct current source is used to generate the direct current to be fed to the winding, the control signal transmitter being a semiconductor quadrupole whose input signal depends on the size of the residual interference voltage on a cable core. Through the signal taken from a compensated cable core and carried out via the semiconductor quadrupole of the controllable direct current source, the compensating direct current is controlled according to magnitude and direction so that on the compensating cable core and thus also on all other cores of the cable, the common secondary winding of the reduction transformer form, a minimum of star voltage occurs against earth.
Exemplary embodiments of arrangements according to the present additional invention are shown schematically in the accompanying FIGS.
In the arrangements shown in the figures, as described in the main patent, the cable sheath 1, in which the sheath current 1m flows due to the influence of external currents, is separated, and the separation point is bridged by an impedance 2. The voltage occurring between the ends of the impedance 2 is fed to the input 3 of an amplifier 4. The primary winding 6 of a reduction transformer is connected to the output 5 of the amplifier 4. The multi-core cable 9 to be protected is wound as the secondary winding 8 around the iron core 7 of the reduction transformer.
Furthermore, an additional winding 12 is applied to the Elsenkern 7 of the reduction transformer. In the embodiment shown in FIG. 1, this additional winding 12 is connected to the output 15 of a direct current amplifier 13. The input signal for the direct current amplifier 13 is a signal which is generated by the input element 14 of the direct current amplifier 13 in accordance with the total direct current 15 flowing in the telecommunication wires 9. The compensating direct current generated is fed to the winding 12 of the reduction transformer and thus the harmful effect of the total direct current of the telecommunication wires 9 is canceled.
In the embodiment shown in FIG. 2, the additional winding 12 is connected to the output 19 of a controllable direct current source 18. A semiconductor quadrupole 16 is used to control the direct current source 18, to which the remaining residual interference voltage of a compensated wire 17 to earth is fed as an input signal. The compensating direct current generated with the aid of the direct voltage source 18 is fed to the winding 12 and its size and direction are controlled by the control circuit in such a way that the optimum compensation is achieved for the cable 9.
A direct current amplifier can of course be used as the controllable direct current source 18, to which a control current generated by the semiconductor quadrupole 16 is fed as an input signal. Furthermore, in certain cases it can be advantageous if the embodiments of the subject matter of the present additional invention shown in FIGS. 1 and 2 are combined with one another. In this case, the direct current amplifier 13 is supplied with two input signals, one of which is dependent on the total direct current flowing in the wires 9 and the other on the residual interference voltage remaining on a wire 17.