DE437008C - Method for eliminating earth current disturbances in long telegraph cables caused by fluctuations in the earth potential - Google Patents

Description

(W'60185(W'60185

In der Kabeltelegraphie wird allgemein zur Rückleitung der Telegraphierströme die Erde verwendet. Hierbei ist das Kabel am Anfang über die Sendeeinrichtung, am Ende über die Empfangseinrichtung geerdet. Diese Anordnung bringt es mit sich, daß bei Schwankungen des Erdpotentials Erdströme in dem Kabel fließen und den Telegraphierbetrieb stören. Störungen dieser Art machen sich besonders stark geltend, wenn man unter Verwendung von neuzeitlichen Yerstärkungsmitteln und entsprechend empfindlicheren Empfangsschaltungen zu höheren Telegraphiergeschwindigkeiten übergeht. In der Annahme, daß der größte Teil der Erdströme vom festen Lande herrührt und daß im tieferen Wasser die gewöhnlichen Schwankungen des Erdpotentials viel geringer sind, ist bei Seekablen vorgeschlagen worden, die Erdungsstelle in die See hinaus zu verlegen. Eine solche Anordnung zeigt Abb. 1; darin bedeutet 1 die zum Telegraphieren dienende Kabelader, 3 die Empfangsanordnung, 2 die Erdungsleitung, die gewöhnlich in das Telegraphenkabel selbst gelegt wird, indem man dieses von der Empfangsstelle eine Strecke weit in die See hinaus zweiadrig ausführt und die zweite Ader am seewärts gelegenen Ende erdet. Der Erfolg dieser Maßnahme ist indessen nur gering, weil die zugrunde gelegte Annahme nicht den wirklichen Verhältnissen entspricht. Tatsächlich schwankt das Erdfeld auch in der See, und das lange Seekabel wird von den Schwankungen des Erdfeldes naturgemäß anders, im allgemeinen viel stärker, beeinflußt als die im Vergleich zum Kabel kurze Erdleitung. Infolgedessen sind die Erdströme in den Leitungen 1 und 2 verschieden stark; die Differenz dieser Ströme durchfließt die Empfangsanordnung und stört den Empfang.In cable telegraphy, The return line of the telegraph currents uses the earth. Here the cable is at the beginning via the transmitting device, grounded at the end via the receiving device. This arrangement it means that with fluctuations in the earth potential earth currents flow in the cable and the telegraph operation disturb. Disturbances of this kind are particularly pronounced when one is under Use of modern strengthening agents and correspondingly more sensitive ones Receiving circuits moves to higher telegraphing speeds. Assuming that most of the earth currents originates from the land and that in the deeper water the usual fluctuations of the earth potential are much lower has been proposed in sea cables which To lay the earthing point out into the sea. Such an arrangement is shown in Fig. 1; in this 1 means the cable core used for telegraphing, 3 the receiving arrangement, 2 the Ground wire, usually placed in the telegraph cable itself by this runs a distance far into the sea from the receiving point with two wires and the second wire at the seaward end is grounded. The success of this measure is, however, only slight, because the assumption on which it is based does not reflect the real conditions is equivalent to. In fact, the earth's field also fluctuates in the sea, and so does the long submarine cable is naturally influenced differently, generally much more strongly, by the fluctuations of the earth's field than the comparison short earth line to the cable. As a result, the earth currents are in lines 1 and 2 different strengths; the difference between these currents flows through the receiving arrangement and disturbs the reception.

Nach der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls eine die Telegraphierleitung eine Strecke weit begleitende Hilfsleitung ver-According to the present invention, the telegraph line is also one The accompanying auxiliary line

4Ü70084Ü7008

wendet; sie dient hier aber nicht zur Erdung der Empfangseinrichtungen. Vielmehr werden die in der Hilfsleitung infolge der Schwankungen des Erdfeldes entstehenden Ströme dazu benutzt, die störenden Wirkungen des Erdstromes in der eigentlichen Kabelader auf den Empfänger aufzuheben.turns; However, it is not used here to ground the receiving devices. Rather be uses the currents arising in the auxiliary line as a result of the fluctuations in the earth's field to reduce the disruptive effects of the earth current in the actual cable core on the receiver.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Telegraphierleiter streckenweise begleitende ίο Hilfsleiter zur Kompensation von elektrischen Störströmen zu verwenden, weiche von der Einwirkung benachbarter Stromkreise, insbesondere von Starkstromnetzen, herrühren. In allen diesen bekannten Anordnungen begleitet der Kompensationsleiter die gestörte Leitung annähernd innerhalb der ganzen Störungszone. Dadurch wird erreicht, daß in der Hauptleitung und im Korrektionsleiter im wesentlichen gleichartige Störströme bzw. Störspannungen erzeugt werden, die im Empfangsapparat gegeneinandergeschaltet wirken und sich so aufheben. Wollte man diesen Gedanken auf die von den Schwankungen des Erdpotentials hervorgerufenen Störungen anwenden, so müßte man den Korrektionsleiter ebenso lang machen wie die Hauptleitung selbst, da diese auf ihrer ganzen Länge in dem störenden Erdfelde liegt. Man käme so zu der bekannten Anordnung der Doppelleitung, die zwar störungsfrei, aber wegen des doppelten Aufwandes an Leitermaterial kostspielig ist.It has already been proposed to accompany the telegraph ladder in places ίο To use auxiliary conductors to compensate for electrical interference currents, soft from the effects of neighboring circuits, especially high-voltage networks. In all of these known arrangements, the compensation conductor accompanies the disturbed line approximately within the whole fault zone. This ensures that in the main line and in the correctional leader Essentially similar interference currents or interference voltages are generated, which are switched against one another in the receiving apparatus act and cancel out. If one wanted this thought to be caused by the fluctuations of the earth potential To apply disturbances, one would have to make the correctional leader as long as the main line itself, since it is open its entire length lies in the disturbing earth field. One would come to the familiar one Arrangement of the double line, which is trouble-free, but because of the double effort conductor material is expensive.

Nach der vorliegenden Erfindung wird zur Kompensation der Erdstromstörungen ein Hilfsleiter verwendet, der die zu schützende Leitung nur auf einer Teilstrecke begleitet. Eine solche Kompensation ist zwar wegen der Verschiedenheit der Länge des Kabels und des Kompensationsleiters nicht ohne weiteres möglich; sie wird erfindungsgemäß in der Weise bewirkt, daß die der Kompensationsleitung entnommenen Erdströme zunächst umgeformt und verstärkt werden.According to the present invention, a ground current disturbance is compensated for Auxiliary ladder is used, which accompanies the line to be protected only on part of the route. Such compensation is due to the difference in length of the cable and the compensation ladder not easily possible; it is according to the invention in the way causes the earth currents removed from the compensation line initially be reshaped and reinforced.

In einigen bekannten Anordnungen werden die dem Hilfsleiter entnommenen Ströme dadurch in ihrem Verlaufe geändert, daß der Hilfsleiter an die Empfangseinrichtung nicht unmittelbar, sondern über einen Kondensator in Reihe mit einem Widerstand angeschlossen wird. Diese Anordnung hat den Zweck, die in den Störströmen im Hilfsleiter und im Hauptleiter auftretenden geringen Unterschiede auszugleichen, die von der Verschiedenheit der Schaltung der beiden Leiter auf der Seeseite am Rande der Störzone herrühren. Zur erfindungsgemäßen Beseitigung der Erdstromstörungen in langen Kabeln mittels des Hilfsleiters ist die genannte Anordnung nicht brauchbar; da der Hilfsleiter nur einen Teil des Störfeldes umfaßt, ist eine entsprechende Umformung und Verstärkung der von ihm gelieferten Kompensationsströme erforderlich, wie im folgenden des näheren ausgeführt wird.In some known arrangements, the currents drawn from the auxiliary conductor changed in their course by the fact that the auxiliary conductor to the receiving device is not directly, but connected in series with a resistor through a capacitor will. This arrangement has the purpose of minimizing the interference currents occurring in the auxiliary conductor and in the main conductor Compensate for differences caused by the dissimilarity of the circuitry of the two conductors on the sea side at the edge of the fault zone. For elimination according to the invention of the earth current disturbances in long cables by means of the auxiliary conductor is the mentioned arrangement not usable; since the auxiliary conductor only covers part of the interference field, a corresponding reshaping and amplification is required of the compensation currents supplied by it, as will be explained in more detail below.

! Abb. 2 zeigt als Beispiel die Anwendung der Erfindung auf ein einfach (simplex) betriebenes Kabel. 1 ist das Telegraphierkabel, ' 2 die Kompensationsleitung, die entweder ■ neben dem Kabel besonders verlegt oder auch als zweite Ader des Kabels selbst ausgeführt sein kann. Seewärts endigt die Kompensationsleitung entweder isoliert, oder sie wird unmittelbar oder über einen Widerstand geerdet. An 'der Empfangsstelle ist die Kompensationsleitung zu einer Anordnung 4 geführt, in welcher die aus der genannten Leitung kommenden Erdströme umgeformt und verstärkt werden. Die Kabelader 1 selbst führt, wie üblich, zu einem Empfangsstromkreis 3, welcher in bekannter Weise Mittel zur Umformung und gegebenenfalls zur Verstärkung des Empfangsstromes enthält. Auf den Empfangsapparat 5 wirken gleichzeitig die aus 1 über 3 und die aus 2 über 4 ankommenden Ströme. Der Stromkreis 4 wird derart eingestellt, daß die aus den Leitungen ι und 2 kommenden Störströme sich in ihrer Wirkung auf den Empfangsapparat 5 vollständig aufheben. Diese Einstellung wird bewerkstelligt, während das Kabel vom fernen Ende aus keinen Sendestrom erhält. Ist sie geschehen, so wird der Empfangsapparat 5 nur noch von den aus der Telegraphenader ι beim Senden rom fernen Ende her ankommenden Zeichen beeinflußt.! Fig. 2 shows as an example the application of the invention to a simple (simplex) operated Cable. 1 is the telegraph cable, '2 the compensation line, which is either ■ Specially laid next to the cable or designed as a second core of the cable itself can be. Towards the sea, the compensation line ends either insulated or it becomes grounded directly or through a resistor. The compensation line is at the receiving point led to an arrangement 4 in which the earth currents coming from said line are transformed and be reinforced. The cable core 1 itself leads, as usual, to a receiving circuit 3, which in a known manner contains means for converting and, if necessary, for amplifying the received current. At the same time, those from 1 via 3 and those from 2 via 4 act on the receiving apparatus 5 incoming streams. The circuit 4 is set in such a way that the lines ι and 2 coming interference currents affect the receiving apparatus 5 completely cancel. This adjustment is done while the cable is from the far end is not receiving any transmit power. When it is done, it becomes the receiving machine 5 only from the end remote from the telegraph line when sending rom incoming characters.

Die in der Abb. 2 angegebene Art der Verbindung der Anordnungen 3, 4 und 5 soll nur ein Ausführungsbeispiel für die Kompensation der aus den Leitungen 1 und 2 herrührenden Störwirkungen auf den Empfänger darstellen. Man kann die Kompensation auch durch andere an sich bekannte Mittel erreichen; bei elektromagnetisch wirkenden Empfangsapparaten z. B. dadurch, daß man diese mit zwei getrennten Wicklungen versieht, von denen die eine von den Strömen aus der Anordnung 3, die andere von den Strömen aus der Anordnung 4 durchflossen wird. Eine solche Einrichtung ist in dem weiter unten näher erörterten Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 vorgesehen.The type of connection of the assemblies 3, 4 and 5 indicated in Fig. 2 is only intended an embodiment for the compensation of the resulting from the lines 1 and 2 Represent disruptive effects on the recipient. The compensation can also be achieved by other means known per se; with electromagnetically acting receivers z. B. by providing them with two separate windings, of which one of the currents from the arrangement 3, the other of the currents from the arrangement 4 flowed through will. Such a device is in the embodiment discussed in more detail below provided according to Fig. 5.

Die Art der in der Anordnung 4 vorzunehmenden Umformung und das Maß der nötigen Verstärkung richten sich im einzelnen nach der Länge und der Bauart des Telegraphenkabels und der Kompensationsleitung und auch nach der Empfangsschaltung am Kabel und der Schaltung am Ende der Kompensationsleitung. Bei der verwickelten Natur dieser Zusammenhänge ist es am einfachsten, im gegebenen Falle die Umformung und Verstärkung der aus der Kompensationslei-The type of deformation to be carried out in the arrangement 4 and the extent of the The necessary gain depends in detail on the length and type of the telegraph cable and the compensation line and also after the receiving circuit on the cable and the circuit at the end of the compensation line. Given the intricate nature of these relationships, it is easiest to transform and in the given case Reinforcement of the compensation line

487008487008

tung entnommenen Strome durch den Versuch einzustellen. Ergibt sich, daß die Kompensationsleitung aus dem gesamten Bereich der Störströme infolge ihrer kürzeren Länge die höheren Frequenzen bevorzugt, so muß, um diesen Unterschied auszugleichen, die Anordnung 4 ihrerseits die niederen Frequenzen in entsprechend stärkerem !Maße nach dem Empfänger 5 hin liefern. Ein einfaches Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 3. Hier dient der aus dem Widerstand 41 und dem damit parallel geschalteten Kondensator 42 bestehende Stromkreis dazu, die von der Kompensationsleitung 2 gelieferten Erdströme umzuformen und dabei die niederen Frequenzen zu begünstigen. Die notwendige Verstärkung kann etwa durch eine Röhrenschaltung 43 bewirkt werden.of the currents drawn by the experiment to adjust. It turns out that the compensation line from the entire area the interference currents prefer the higher frequencies due to their shorter length, so must, in order to compensate for this difference, the arrangement 4 in turn uses the lower frequencies to a correspondingly greater extent deliver to the recipient 5. A simple embodiment is shown in Fig. 3. Here that of the resistor 41 and the capacitor 42 connected in parallel with it is used existing circuit to the earth currents supplied by the compensation line 2 to transform and thereby favor the lower frequencies. The necessary amplification can be provided by a tube circuit 43 are effected.

Ergibt der praktische Versuch dagegenThe practical experiment shows against it

ao die Notwendigkeit, bei der Umformung umgekehrt die höheren Frequenzen des λόιι der Kompensationsleitung gelieferten Stromes zu begünstigen, so kann man z. B. die in Abb. 4 gezeichnete Anordnung verwenden.ao the need to reverse the higher frequencies of the λόιι the conversion To favor compensation line supplied current, so you can z. B. the one in Fig. 4 Use drawn arrangement.

Die Abb. 3 und 4 stellen lediglich einfache Beispiele für die Ausführung des Erfindungsgedankens dar, den aus der Hilfsleitung kommenden Erdstrom so umzuformen und zu verstärken, daß er den aus dem Kabel kommenden Erdstrom in seiner Wirkung auf den Empfangsapparat aufhebt. Xach den bekannten Regeln der Wechselstromlehre lassen sich der Anordnung nach Abb. 3 unzählige andere zur Seite stellen, die ebenso wie diese die Eigenschaft haben, daß sie in der Richtung von der Kompensationsleitung zum Empfangsapparat die tieferen Frequenzen stärker übertragen als die höheren Frequenzen. Entsprechendes gilt von der Anordnung nach Abb. 4. Selbstverständlich kann man auch die Ströme zuerst verstärken und dann umformen oder bei mehrstufiger Verstärkung die Umformung zwischen irgendwelchen Verstärkerstufen einreihen.Figs. 3 and 4 represent only simple examples for the implementation of the inventive concept, from the auxiliary line transform and amplify incoming earth current in such a way that it acts on the earth current coming from the cable cancels the receiving set. Follow the well-known rules of alternating current theory the arrangement according to Fig. 3 put countless others aside, just like this have the property that they lower frequencies in the direction from the compensation line to the receiving apparatus transmitted more strongly than the higher frequencies. The same applies to the arrangement according to Fig. 4. Of course, the currents can also be amplified first and then reshape or, in the case of multi-stage amplification, queue the reshaping between any amplifier stages.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Gegensprech- (Duplex-) Telegraphie zeigt Abb. 5. Hier ist die Telegraphenleitung ι mit den beiden Impedanzen 6 und 6' und dem künstlichen Kabel 1' zur Brücke geschaltet. In der einen Brückendiagonale liegt die Empfangsschaltung 3 mit dem Empfangsapparat 5; in der anderen Brückendiagonale, d. h. zwischen dem Punkt 9 und der Erde, liegt die Sendeeinrichtung 8.An embodiment of the invention for the case of the two-way (duplex) Telegraphy is shown in Fig. 5. Here is the telegraph line ι with the two impedances 6 and 6 'and the artificial cable 1' connected to the bridge. The receiving circuit 3 is located in one of the bridge diagonals the receiving set 5; in the other bridge diagonal, d. H. between point 9 and the earth, the transmitter 8 lies.

Zur Kompensation der in der "Leitung τ fließenden Erdströme in bezug auf den Empfangsapparat 5 dient ebenso wie in dem vorher beschriebenen Beispiel die Kompensaj tionsleitung 2 mit der Anordnung 4 zur Um-■ formung und Verstärkung der von 2 gelieferten Erdströme. Eine Schwierigkeit ent- ; steht im vorliegenden Fall dadurch, daß die · j in der Leitung I fließenden Sendeströme in j der Hilfsleitung 2 Induktionsströme erzeugen, die ihrerseits auf dem Wege über den Stromkreis 4 den Empfangsapparat beeinflussen und so den Empfang stören würden. \ Zur Behebung der genannten .Schwierigkeit \ erweist es sich als zweckmäßig, hier auf die ; in dem Betrieb mehradriger Kabel bereits mit Erfolg angewendeten Mittel zur Kompensierung der Induktionsströme zurückzu- ; greifen, z. B. auf die in Abb. 5 gestrichelt dargestellte Anordnung. Hierbei liefert der störende Sender 8 über die vom Punkt 9 ausgehende gestrichelt gezeichnete Leitung und den Stromkreis 10 Zusatzströme zum Verbindungspunkt 11 des Stromkreises 4 mit der Nachbildung 2' der Leitung 2. Der Kreis läßt sich in an sich bekannter Weise so einstellen, daß die Zusatzströme die Wirkungen der aus der Leitung 2 kommenden Induktionsströme in bezug auf die Anordnung 4 und somit auch auf den Empfangsapparat 5 aufheben.As in the example described above, the compensation line 2 with the arrangement 4 for transforming and amplifying the earth currents supplied by 2 is used to compensate for the earth currents flowing in the line τ with respect to the receiving apparatus 5. is in the present case in that the · j in the line I flowing transmit streams in j the auxiliary line produce 2 induced currents, in turn, influence by way of the circuit 4 of the receiving apparatus and would thus interfere with the reception. \ to solve the above .Schwierigkeit It proves to be expedient to fall back on the means for compensating the induction currents that have already been successfully used in the operation of multi-core cables, e.g. the arrangement shown in broken lines in Fig. 5. Here the interfering transmitter 8 delivers Via the line drawn in dashed lines starting at point 9 and the circuit 10 additional currents to the connection point 11 of the Stro mkreises 4 with the replica 2 'of the line 2. The circuit can be set in a manner known per se so that the additional currents cancel the effects of the induction currents coming from the line 2 with respect to the arrangement 4 and thus also to the receiving apparatus 5.

Claims (3)

Patent-An Sprüche:Patent-to sayings: i. Verfahren zur Beseitigung von durch die Schwankungen des Erdpotentials hervorgerufenen Erdstromstörungen in lan- go gen Telegraphenkabeln (z.B. Seekabeln), dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkung der im Kabel auftretenden Erdströme auf den Empfangsapparat aufgehoben wird durch Erdströme, die einer die Telegraphenleitung auf einer Teilstrecke begleitenden Hilfsleitung entnommen werden und die derart umgeformt und verstärkt werden, daß der Unterschied zwischen den vom Kabel und den von der Hilfsleitung gelieferten Erdströmen in bezug auf den Empfangsapparat praktisch ausgeglichen wird.i. Method of eliminating those caused by fluctuations in the earth potential Earth faults in long telegraph cables (e.g. submarine cables), characterized in that the effect of the earth currents occurring in the cable on the receiving apparatus is canceled by earth currents that accompany one of the telegraph lines on a part of the route Auxiliary line are taken and which are reshaped and reinforced in such a way that the difference between the earth currents supplied by the cable and the auxiliary line is practically balanced on the receiving set. 2. Anordnung nach Anspruch 1 für den Gegensprechbetrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Senderströmen der Telegraphenleitung in der Hilfsleitung induzierten Ströme in ihrer Wirkung auf den Empfangsapparat durch eine Gegenkopplung aufgehoben werden. u₀ 2. Arrangement according to claim 1 for the intercom operation, characterized in that the currents induced by the transmitter currents of the telegraph line in the auxiliary line are canceled in their effect on the receiving apparatus by a negative feedback. u ₀ 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplung durch eine besondere von dem störenden Sender ausgehende Verbindung oder Kopplung mit dem Hilfsstromkreis bewirkt wird.3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the negative feedback by a special connection or coupling with the auxiliary circuit emanating from the interfering transmitter is effected. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.1 sheet of drawings. ßr.nnrcKT is der bmchsdot-ckerei.ßr.nnrcKT is the bmchsdot-ckerei.