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Fernmeldekabel mit elektrostatischen Schutzhüllen Die Erfindung betrifft
ein Fernmeldekabel, bei dem ein Teil oder alle Leitungen Schützhüllen besitzen,
die zum Schutz gegen störende Beeinflussungen durch benachbarte Starkstromleitungen
gegen den Bleimantel isoliert sind.
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In den Kabeladern wird bekanntlich durch benachbarte Starkstromleitungen
eine Spannung induziert, derart, daß Hin- und Rückleitung eines jeden Sprechkreises
an jeder Stelle gleiches Potential annehmen, vorausgesetzt, daß sie in ihren elektrischen
Werten einander völlig gleich sind. » Eine solche Gleichheit kann nun aber praktisch
nie in dem erforderlichen Maße erzielt werden, insbesondere nicht für die Teilkapazitäten
gegen die Umgebung. Diese Kapazitätsdifferenzen bewirken, daß Hin- und Rückleitung
der Sprechkreise geringe Potentialunterschiede erhalten, die sich in dem betreffenden
Sprechkreis ,als Störgeräusch auswirken. Die Potentialunterschiede zwischen Hin-
und Rückleitung sind dabei einerseits der Kapazitätsdifferenz und anderseits dem
Spannungsunterschied zwischen den Adern des betreffenden Sprechkreises und den Teilen
der Umgebung proportional, gegen welche Hin- und Rückleitung verschiedene Teilkapazitäten
haben. Hätte die gesamte Umgebung überall das gleiche Potential wie der betreffende
Sprechkreis, so könnten auch bei noch so großen Kapazitätsdifferenzen niemals Störgeräusche
auftreten. Ein Fernmeldekabel mit elektrostatischen Schutzhüllen ist also so zu
konstruieren, daß die Spannungsdifferenz zwischen Leiter und umgebender Hülle ein
Minimum wird. Zur Erreichung dieses Zwecks wurde nun bereits vorgeschlagen, die
elektrischen Konstanten so zu wählen, daß die Fortpflanzungsgröße der elektrischen
Störungen auf der Hülle praktisch gleich der Fortpflanzungsgröße -auf den Adern
ist, da unter dieser Voraussetzung Hülle und Ader dasselbe Potential haben sollen.
Diese Angabe -ist nicht zutreffend, wie -folgende überlegung zeigt: Besitzen Ader
und Hülle gegenüber der induzierenden Starkstromleitung dieselbe Gegeninduktivität,
wie dies praktisch stets der Fall ist, so wird in ihnen dieselbe EMK induziert.
Die Spannung; die Ader und Hülle --demzufolge gegen Erde aufweisen, hängt von ihren
elektrischen Konstanten und dem sich daraus ergebenden Stromverlauf ab. Betrachtet
man zunächst nur die Spannung an den Enden, so kann man sich die Ader und die Hülle
je durch einen Generator A -bzw. H mit gleicher EMK ersetzt denken, die beide
in Kaskade auf denselben Verbraucher, nämlich Erde bzw. den Bleimantel, arbeiten.
Die an den Klemmen der beiden Generatoren auftretende Spannung, die der Summe der
an den Enden von Ader und Hülle auftretenden Spannungen gegen Erde- entspricht,
ist nun gleich der EMK minus dem Produkt aus innerem Wider=
stand
und Stromstärke. Da beide Generatoren verschiedenen inneren Widerstand besitzen
und verschiedene Stromstärken führen, so könnte man schließen, daß. sich die inneren
Widerstände so bemessen ließen, daß das Produkt aus innerem Widerstand und Stromstärke
für beide gleich ist. Wäre dies jedoch der Fall und infolgedessen die Klemmenspannung
beider gleich, so könnte von der Ader nach der Hülle kein Strom fließen, d. h. der
Generator A könnte selbst keinen Strom führen.. Wenn der Generator aber den Strom
Null führt, so ist das Produkt aus innerem Widerstand und Stromstärke ebenfalls
Null. Die Klemmenspannung würde gleich der EMK und damit größer als die Klemmenspannung
des Generators H, der stets einen Strom führt. Aus dem Gesagten ergibt sich, daß
es unmöglich ist, durch Bemessung des inneren Widerstandes von H bzw. der Fortpflanzungsgröße
der Hülle die Spannungsdffferenz zwischen Hülle und Ader gleich Null zu machen.
Es besteht in jedem Falle zwischen einer Ader und einer leitend durchverbundenen
Hülle eine Spannungsdifferenz, die gleich dem durch den zwischen beiden fließenden
Strom hervorgerufenen Spannungsabfall ist.
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;Die Spannungsdifferenz ist nun um so größer, je größer das Fortpflanzungsmaß
der Hülle gegen Erde und je kleiner das Fortpflanzungsmaß der Ader gegen die Hülle
ist oder, anders ausgedrückt, je größer der Strom ist, den die Hülle führt, und
je kleiner der Strom in. der Ader ist. Der Vergrößerung des Fortpflanzungsmaßes
der Ader gegen die Hülle sind mit Rücksicht auf die zulässige Betriebskapazität
Grenzen gesetzt. Es bleibt somit nur der Weg, das Fortpflanzungsmaß der Hülle gegen
Erde möglichst klein zu machen. Zu diesem Zweck. müßte man den Ohmschen Widerstand
der Hülle und ihre Kapazität gegen Erde möglichst klein machen. Dies bedingt aber
sehr teure Hüllen. Außerdem haben sie den Nachteil, daß bei Unterbrechung der leitenden
Schutzhülle an irgendeiner Stelle (z. B. bei der Fabrikation oder bei der Montage)
sehr erhebliche Spannungsunterschiede zwischen Kabeladern und Schutzhülle auftreten
können..
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Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß
die gegen den Bleimantel und gegeneinander isolierten elektrostatischen. Schutzhüllen
längs des Kabels nicht leitend durchverbunden, sondern in gegen die Wellenlänge
des induzierenden Stromes kurzen Abständen unterteilt sind.
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Dies hat zur Folge, daß kein Spannungsabfall des Hüllenstörstromes
zwischen Hülle und Erde besteht und daß das Potential der Hülle nicht mehr vorwiegend
direkt durch die beeinflussende Starkstromleitung bestimmt wird, sondern in erster
Linie durch die Umgebung der Hülle, wie sich leicht zeigen läßt: Besitzt die Ader
das Potential VQ, die äußere Umgebung der Hülle das Potential V" und die Hülle selbst
das Potential P, und bezeichnet man ferner die Leitfähigkeit zwischen Ader und Hülle
mit Ca und diejenige zwischen Hülle und äußerer Umgebung mit C", so gilt
nach dem Kirchhofscheri Gesetz unter der Voraussetzung, daß in der Hülle kein Störstrom
mehr erzeugt wird: (Va - v) c. + (V" - v) c. - o ,
woraus
sich das Potential der Hülle zu
ergibt. Die erfindungsgemäß unterteilten Schutzhüllen sind also in bezug auf die
Induzierung von außen her keine selbständigen Gebildet mehr, deren Potential von
ihrem Fortpflanzungsmaß bestimmt wird, sondern sie sind als punktförmig anzusehen
und nehmen zwangsweise stets das Potential ihrer Umgebung an, und zwar unabhängig
, von ihrem Ohmschen Widerstand.
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Wie sich aus dem Gesagten ergibt, tritt die beabsichtigte Wirkung
nur dann ein, wenn die Unterteilung der Hüllen in hinreichend kleinen Abständen,
also beispielsweise je Spulenfeld oder auch je Kabellänge erfolgt. Eine Unterteilung
in Abständen von --o bis a 5 Inn, wie sie für andere Zwecke vorgeschlagen wurde,
würde nicht zum Ziele führen. Anderseits sind auch in kurzen Abständen unterteilte
Hüllen, die untereinander und mit Erde in leitender Verbindung stehen, wie sie ebenfalls
bereits vorgeschlagen wurden, hinsichtlich dieser Beseitigung der Starkstromstörwirkung
völlig wirkungslos. Die gewünschte Störbeseitigung tritt nur dann ein, wenn die
Schutzhüllen in hinreichend kleinen Abständen unterteilt und gegeneinander und gegen
den. Bleimantel isoliert sind.
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Um bei der Unterbrechung der leitenden Schutzhüllen längs des Kabels
keine ungeschützten, zu störendem Nebensprechen Anlaß gebenden Stellen zu erhalten,
werden die Schutzhüllen an den Unterbrechungsstellenl vorzugsweise isoliert überlappt.
Als Abstand, in dem eine solche Unterbrechung vorgenommen wird, kommt der Spulenabs.tand
in Frage; auch kann eine Unterbrechung in jeder Verbindungsmuffe erfolgen.