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Ausgleichselement für den kapazitiven und komplexen Ausgleich von
Fernmeldekabelanlagen Zur BL-seitigung des durch die Kapazitätsdifferenzen in Fernmeldekabeln
bedingten Nebensprechens ist es bekannt, Ausgleichselemente in Gestalt von Kondensatoren
in den Adern des KaMs einzuschalten. Diese Ausgleichskondensatoren sind in der Regel
in besonderen Kondensatorkästen oder -muffen zusammengefaßt, und die hierbei verwendeten
Kondensatoren stellen verhältnismäßig teure Sonderkonst#uktionen dar. Es sind hierfür
bisher in,der Regel Papierwickel-oder Silberspiegelkondensatoren mit keramischer,
vergossener Umhüllung verwendet worden, Diese Kondensatoren mußten- bisher in allen
praktisch benötigten elektrischen Werten vorrätig geh-,alten werden und bedingten
damit eine umfangreiche, kostspielige Lagerhaltung. Auch bezüglichdes Einbaus derartiger
Ausgleichskondensatoren ergalben sich, insbesondere beiTrägerfrequenzbetrieb, erhebl#iche
Schwierigkeiten, da sich die fälschen-de Bündelungskapazität mit zunehmender Frequenz
immer stä,rker geltend macht. Solange es sich nur um einen kapazitiven Ausgleich
handelt, sind es vorwiegend die Zuleitungen, die durch ihre Kapazität gegen die
Umgebung den Ausgleich f älschen. Es kommt hinzu, #daß diese Umgebungskapazitäten
oft recht unstabil sind, da das mehr oder weniger lockere Leitungsbündel bei Erschütterungen
und insbesondere bei Reparaturen Lagenänderungen und damit auch Kapazitätsänderungen
erfährt. Häufig wird auch ein, komplexer Ausgleich erforderlich, der durch eine
Reihenschaltung eines Kondensatars und eines Widerstandes realisiert wird. Hier
tritt ein zusätzlicher fälschender Effekt infolge der Umgebungskapazität der inneren
Verbindungsleitung zwischen
Widerstand und- Kondensator auf, 3vpbei
sich besonders ungünstig auswirkt, daß diese Umgebungskapazität nicht definiert
ist.
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Gegenstand der Erfindung ' is 1 t ein Ausgleichselement
für den kapazitiven und komplexen Ausgleich von Fernmeldekabelanlagen, das frei
von den erwähnten Nachteilen -ist und die Verwendung handelsüblicher hochwertiger
Kleinkondensatoren mit Keramik- oder Kunstfoliendielektrikum sowie ehenialls allgemein
gebräuchlicher hochwertiger Schichtwiderstände gestattet, Diese in der Hochfrequenztechnik
weit verbreiteten, zumeist stabförmigen Kondensatoren und Widerstände lassen sich
aus den oben angegebenen Gründen und vor allem wegen ihrer größeren mechanischen
Empfindlichkeit nicht ohne weiteres zu Ausgleichszwecken in Fernmeldekabeln verwenden.
Aufgabe der Erfindung Ist, eini Einhauelement fürden genannten Zweck zu schaffen,
das für alle praktisch vorkommenden Betriebsfälle den gleichen Aufbau besitzt, bei
großer mechanischer Festigkeit einen einfachen Einbau ermöglicht und durch Anbringung
geeignet ausgebildeter Schirme genau definierte, lageunabhängige Kapazitätswerte
zu bilden gestattet.
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Zum Ausgleich von Fernmeldekabeln ist nun ein feuchtigkeitsbeständiger
auswechselbarer Kondensator bereits bekannt mit dem besonderen Merkmal eines mehrteiligen
bzw. aufklappbaren- Schutzkörpers mit im Inneren des Aufnahmeraumes angeordneten
Anschlußkontakten, mit denen einerseits die nach -außen, geführten Schaltadern und
andererseits die Anschlußkontakte des innen-liegenden, auswechselbar angeordneten
Kondensators leitend verbunden sind. Die Auswechselbarkeitdes Kondensator.s, auf
die es bei der bekannten Anordnung offensichtlich besonders ankommt, ohne daß an
den Schaltadern irgendwelche Maßnahmen vorgenommen werden müssen, soll außer durch
die besonderen-Nnschlußkontakte im Inneren des geteilten Schutzkörpers-dadurcherzielt
werden, daß dieVerbindung der Anschlußdrähte mit den Metallbelegen der insbesondere
ein plattenfGrmiges Dielektrikum aufweisenden Kondensatoren vorzugsweise durch Kontaktwirkung
unter Vermeidung einer Verlötling oder Verschweißung erzielt wird. Die Herstellung
Diener KO'ndeüsatoren.- soll in'der Fiabrik -#u#h n-u- r bis zu'einer solchen Stufe
vorgenommen werden, daß ihr Kapazitätswert festliegt und'sie lager- und versandfertig
sind. Die nur bis zu dieser Stufe hergestellten Konidensatoren sollendann am Ausgleichsort
in den Schutzkörper eingesetzt werden.
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Dlie Erfindung macht von, diesem in der Praxis bisher jedoch nicht
verwendeten Gedanken insoweit Gebrauch, daß die elddrischen, Aals IZ'-onidensator-en
oder Widerstände wirkenden Elemente erst am Einbauort der Ausgleichselemente ins
Kabel in zylindrische Schutzkörper eingesetzt werden. Das A.usgleichselement gemäß
der Erfindung unterscheidet sich aber von der bekannten Anordnung dadurch, daß'
keine nur bis zu einer bestimmten Stufe hergestellten und vorzugsweise plattenförmigen
Kondensatoren auswechselbar in die zylindris ' chen Schutzkörper eingesetzt
werden, eondern daß handelsübliche, d. h. auch für andere Verwendungsz-wecke
gebrauchsfertige, stabförmige und mit eige:#en festen Zuleitungen versehenen Kondensatoren
und im Bedarfsfall auch Widerstände an sich bekannter Art in durch Messung festgelegten
und nicht zur Auswechslung bestimmten Werten im Inneren einer,doppelten rohrförmigen
geschlossenen Hülse durch feste, durch Verlöten oder Verschweißun'- erzielte Verbindung
ihrer Zuleitungen mit Abdeckkappen der Innenhülse eingespannt sind. Zweckmäßig erfolgt
dafiei durch an iden Enden der äußeren Schutzhülse angeordnete lösbar e Druckscheiben
eine ZugentlüstungiderAusgleichselemente. # Die Hülsenform gestattet, in einfacher
Wei(se, an sich bekannte Abschirmungen vorzunehmen, insbesondere derart, daß. sie
auch bei komplexem Ausgleich alle elektrischen Elemente erfassen, und vermeidet:dadurch
die beim Einbau der bisher Üblichen Ausgleichselemente, (die -in der Regel getrennt
in, wie schon erwähnt, vergossenen Gehäusen untergebracht war-en, durch ihre Verbindungsleitungen
verursachten Abgleichschwierigkeiten.
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Diese Abgleichschwierigkeiten und ihre einfache Beseitigungdurch die
Anordnung gemäß der Erfindung ergeben sich, .aus folgenden theoretischen Betrachtungen:
Bekanntlich bestehen in einem Kabel zwischen sämtlichen Stromkreisen gewisse Teilkapazitäten.
Außerdem weist jederStromkreis noch eine weitere Teilkapazität gegen. die Umgebung
auf. .Nimmt man beispielsweise die Teilikapazität Cl. zw,ischen den Leitern i und
3 eines Vierers an, und legt parallel zu dieser einen Ausgleichskondensätor
CA, so besitzen auch dessen Zuleitungen gewisse K apazitäten CA1 und
CA3 Z-UrLTmgebung. Da jedoch ,die Umgebung unstabil und #undcfinierbar ist, sind
auch diese Kapazitäten -undefiniert. Ganz anders gestalten sich jedoch die Verhältnisse
bei symmetrischer Aufteilung des Abgleichs durch Halbierung der Abgleichkondensatoren
und Verteilung auf die Stromkreise i bis 3 und 2 bis 4. Sieht man dabei gleichzeitig
Kondensatoren mit Z2 konzentrischen Belegunigen vor und verwendet man geschirmte
Zuleitungen, deren Schirme geerdet sind und sich über den, äußeren Kondensatorbelag
erstrecken, so ergeben, sich außerordentlich kleine Er-dkapazitäts,differe-nze'n
zwischen den Zuleitungen, so,daß deren Einfluß selbst bei höheren Frequenzen ,rernachlässighar
klein, -wird. Eine solche Anordn-ung des kapazitiven Abgleichs läßt sich jedoch
bei der durch die Erfindung gegebenen Aufbauweise besonders leicht durchführen.
Für die Erfassung der äußeren, Zuleitungskapazitäten bei einem komplexen Abgleich,
also bei Reihenischaltung von Kondensator und Widerstand, gilt,das gleiche. Dagegen
kann hier auch die als besonders störend in Erschein.ung tretende Umgebunggskapazität
des Leiters zwischen, Kondensator und Widerstand voll erfaßt werden, und zwar durch
eine doppelte Schirmung. Man verwendet wieder geschirmte Zuleitungen und versieht
auch den Widerstand mit einem inneren konzentrischen Schirm, der mit dem äußeren
Anschluß des Widerstandes verbunden ist.
Reicht der Außenbelag oder
ein entsprechender Schirm ;des Abgleichkonden-sators nahe heran an den Schirm des
Ausgleichs;widerstandes, so hat die Verbindungsleitung zwischen Widerstand und Kondensator
nur einen vernachlässigbar klein-en Blurchgriff zu einem 5,ußeren, an Erde liegenden
Schirm, ,der mit -den Abschirmungen der Zuleitun#gen verbunden ist. Sind die von
Erde isolierten inneren Schirme des Kondensators und des Widerstandes sowie die
Länge der Zuleitungen gleich groß, so besteht eine vollständige Symmetrie der zusätz-1
ichen Erdteilkapa#zitäten. Diese Bedingungen lassen "ich mit den hülsenförrnigen
Einbauelementen in denkbar,einfacher Weise realisieren.
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Ein weiterer Vorteil besteht in der Beseitigurg der Notwendigkeit,
Spezialkondensatoren aller praktisch erforderlichen Größen am Lager halten zu müssen,
von denen gegebenenfalls nureinige wenige bestimmte Werte benötigt werden. Durch
die An-Nvendbarkeit handelsüblicher Kondensatoren und Widerstände, die in allen
Werten jederzeit greifbar sind und jederzeit auch für andere Zwecke verwendet werden
können, wird diese kostspielige, zum größten Teil nicht zur Verwendung kommende
Lagerlialtung vermieden und praktisch auf nur zwei Einbauelemente für kapazitiven
und komplexen Ausgleich beschränkt, die sich unter-einander nurdurch ihre Länge
unterscheiden.
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Die Hülsen selbst können je nach dem Verwendungszweck verschieden
ausgebildet sein. In Fällen, in dene-ir eine Abschirmung nicht erforderlich ist,
wie z. B. bei Niederfrequenzübertragunger4 wird man zweckmäßig für beide Hülsen
Isolierstoff verwenden. D#ie innere Hülse ist dabei vorteilhaft an beiden Enden
offen und mit leicht lösbaren Abdeckkappen bel iobiger Afusf ührung und Befestigung
versehen. iDiese Abideckkappen besitzen eine Durchführung für die Zuleitungsdrähte
der im Hülseninneren untergebrachten Elemente und müssen so ausgebildet sein, daß
die Zuleitungsdrähte fest mit ihnen verbunden werden können. Dies geschieht zweckmäßig
in der Weise, daß die Zuleitungen mit den metallischen Abdeckkappen derart verlötet
werden, daß die Ausgleichselemente in der Hülse in gestreckter Lage ein-gespannt
sind. Die Abdeck.-kappender Innenhülse werden durch die an den Enden der Außenhülse
einschraubbaren oder mittels ,eines ;Bajonettverschliisses oder ähnlicher Befestigungsweisen
gehaltenen Druckscheiben auf der Innenhülse festgehalten. Die Zuführungsleitungen
treten durch Durchführungen in den D#ruckscheiben hindurch.
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Die Ausbildung der Schirme kann, in verschiedener Weise erfolgen.
So kann z. B. die'Innenhülse sowohl mit einem inneren als auch mit einem äußeren
metallischen Belag versehen werden, der allerdings höchstens mit einerder Abdeckkappen
in leitender Verbindung stehen darf, wenn diese auch aus Metall bestehen. Man kann
auch eine der Abdeckkappen. so ausbiliden, daß sie sich hülsenartig über die ganze
Länge der Hülse erstreckt und nur durch einen aus Isoliergründen notwendigen Zwischenraum
von der Abdeckkappe des- anderen Endes getrennt ist. Schließlich kann die ganze
innere Hülse aus Metall sein. In diesem Fall ist nur eine Abdeckkappe notwendig"die
unter Zwischenfügung eines schmalen Isolierstückes auf das eine Hülsenende aufgesetzt
wird. Das andere Hülsenende ist dann geschlossen und hat ein-en beispielsweise konischen
Verlauf. Durch Verbindung dieses Hülsenendes mit der Zuleitung wird der Schirm auf
das Potential des einen Pols des Abgleichele,mentes gebracht. Versieht man auch
die Außenhülle auf ihrer Oberfläche mit einem metallischen Belag und eridet diesen,
so erreicht man damit den Vorteil genau definierter Kapazitäten der Abgleicheletriente
gegen die Umgebung E rdie. Dies ist von besonderer Bedeutung bei mit höheren
Frequenzen betriebenen Trägerfrequenzkabeln.
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In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele für die 'Erfindungdargestellt,
die doppelte "#,bschirn-iung in der beschriebenen Weise bes-itzen und damit für
den Trägerstrombetrieb besonders geeignet sind. Die Erfindung ist jedoch nicht a-uf
diese Ausführungsforra beschränkt. Insbesondere ist es nicht nötig, daß die Einbauelernente
stabförmig sind, sondern es können atich andere handelsübliche Blauformen verwendet
werden bei entsprechender Anpassung :der Hülsenform. Die Ausführungsbeispiele zeigen
in Fig. i ein Ausgleichselement fÜr komplexen Ausgleich, in Fig. 2 ein E;o.Iches
für rein kapazitiven Abgleich. Die Grundforni ist in. beiden Fallen die gleiche,
Unterschiede bestehen nur in der Hülsenlänge und der einen Abdecl<:kappe.
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Bei dem komplexen Ausgleichselement sind der Kondensator i und der
Widerstand.2 gleichachsig in einer gemeinsamen Hülse untergebracht. Diese ist in
folgender Weise aufgeibaut: Die innere Hülse setzt sich aus zwei metallischen, an
einem Ende konisch abgeschlossenen, am anderen Ende offenen Teilhülsen
3 und 4 zusammen. jede dieser Teilhülsen nimmt ein Abgleichelement auf. Die-
konischen Enden weiGen eine zentrale Blohr#ung zur D,Iurchführung des einen Zuleitungsdrahtes
des Abgleichelementes auf, der an dieser Stelle 5 mit der Hülse verlötet
oder verschweißt ist. Die zweit-en Zuleitungsdrähte der beiden Elemente sind bei
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miteinander verlätet. Beide Teilhülsen wer-den,durch ein Distanzstück
7 aus hochwertigem Isolieririaterial, wie Polystyrol, miteinander verbunden,
indem sie auf dieses Distanzstück berührungsfrei aufgeschoben werden.
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Wieersichtlich, ist hierbei besonderer Wert auf eine möglichst kurve
Verbindung zwischen dem Konden#sator und dem Widerstand gelegt. Um die Kapazität
gegen die Umhüllung klein zu halten-, ist das Distanzstück aus kapazitätsarmem Miaterial
und außerdem als konkave- Scheibe ausgebildet. Dadurch ist es möglich, den Widerstand
sehr nahe an die Mittelebene des Distanzstückes heranzubringen. Dlie Verbindungsstelle
zwischen, Widerstand und Kondensator wird in der gezeichneten Weise mittels verlöteter
Schlaufen gebildet. Die gekrümmt gezeichneten Zuleitungen ergeben sich aus der zur
Zeit
gebräuchlichsten Ausführungsf orm der keramisehen Kondensatoren --und Schichtwiderstände.
Diese macht gegebenenfalls die Anbringung eines Berührungsschutzes gegenüber der
Hülse an den nicht mit der Hülse verbundenen Enden der Aus-(S -ig, die bei einer
zentralen ",leichselemente notwend Herausführungder Zuleitungen aus den Elementen
unnötig ist. Das so zusammengesetzte Ausgleichselement wird zum mechianischen Schutz
in eine äußere- Hülse in, Gestalt eines beispielsweise aus Isolierpreßstoff bestehenden
Röhrchens 8,geschobhen, das außen einen metallischen Belagg besitzt, der später
an Erde gelegt wird. Dieser äußere Schirm kann, wie bereits erwähnt, bei weniger
empfindlichen Ausgleichsmaßnahmen wegfallen. Dias Außenröhrchen 8 -wird beiderseits
durch Isolierstoffdruckscheiben io verschlossen, die mittels eines flachgängigen
Gewindes in das Röhrchen hinein--geschraubt werden und dadurch die inneren Teilhül,sen
fest an das DistanzstÜck 7 pressen.
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Im Gegensatz zu dem bisher üblichen Verfahren des luftdichten Abschlusses
durch Vergießen, das neben anderen Nachteilen vor allem den Nachteil besaß, daß
beim Verlöten der Muffe die Vergußmasse häufig arusfloß, wird bei den Ausgleichselementen
gemäß der Erfindung die an sich bereits bekannte Maßnahme getroffen, daß die Hülsen
zur Vermeidung von innerer Feuchtigkeit und zur besseren Durchläftung beim Ausheizen
der Kondensatorenmuffe unvergossen und mittels besonderer Löcher luftdurchlässig
bleiben. Während bei einem bekannten Ausgleichselementdieser Art aber die aus Isolierstoff
-bestehende Hülse selbst vielfach und durch ziemlich große Löcher in der Querrichtung
durchlöchert ist, sind bei dem Ausgleichselement gemäß der ',Erfindung sämtliche,
das Einba,uelement in axi-aler Richtung abschließenden Teile mit Entlüftungslöchern
bzw. -kanälen ii versehen. Diese Anordnung,der Entlüftungslöcher hat bei abgesch#irmten
Hülsen den großen Vorzu#g, daß die elektrische Abschirmung der eingebauten Kondensatoren
und Widerstände nicht beeinträchtigt wird, während dies bei dem bekannten Ausgleichselement
,der Fall ist.
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Das in Fig.:2 dargestellte, rein kapazitive. Ausgleichseleinent weist
grundsätzlich den gleichen Aufbau auf. Gleichartige Teile sind daher mit den gleichen
Bezugsziffern wie in Fig. i versehen. Das Einbauelement besitzt hier nur reichlich
die halbe Länge desjenigen für einen, komplexen Ausgleich und besteht praktisch
aus -der für die Aufnahme des Kondensators i benötigten Teilhülse 3. An,
Stelle des Widerstandsteiles ist auf das DistanzstÜck, 7
eine metallische
Abschlußplatte 12 aufgesetzt, mit der:der zweite Zuleitungsdraht des Kondensators
an der Stelle 13 verlötet ist. Als mechanischer Schutz und zur Zugentlastung #dient
ein gleiches, nur entsprechend kürzeres Isolierröhrchen mit ebenfalls den gleichen
Druckscheiben. Das Zusammenfügen der einzelnen Teile erfolgt in-der gleichen einfachen
Weise wie beim komplexen Ausgleich. Der Allschluß der Ausgleichselemente an die
Zuleitungen zu den Kabeladern kann in, Übereinstimmung mit der hierfür bisher üblichen
Technik erfolgen. Vorzugsweise werden da-bei auch geschirmte Zuleitungen verwendet.
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Ein wesentlicher Faktor beider Konstruktion der Ausgleichselemente
ist ihreGröße und ihr Gewicht, da durch sie die Dimensionierung der Kondensatorenmuffen
bzw. -kästen bestimmt wird. Die Einhauelemente gemäß der Erfindung sind trotz ihrerdoppelten
#Hülsen nicht größer als die bisher üblichen Einbauelemente, jedoch, insbesondere
in höheren Kapazitätswerten, wesentlich leichter. Vorteile in elektrischer Hinsicht
fallen jedoch noch mehr ins Gewicht, da die Verwendungsmöglichkeit von Kondensatoren
mit hochwertigem, konstantern Dielektrikum die zeitliche Konstanz der Ausgleichselemente
in weitem Mäße zu steigern gestattet. Weitere elektrische und wirtschaftliche Vorteile
sind bereits oben -,genannt worden.