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Verfahren zur Änderung der elektrischen Eigenschaften von Fernsprechkabeln,
vorzugsweise zum Ausgleich der Kapazitätsdifferenzen Beim Bau von Fernsprechkabeln,
speziell für größere Entfernungen (Fernkabel), ist es zur Vermeidung von Störungen
eines Sprechkreises durch andere Sprechkreise oder durch benachbarte Starkstromleitungen
erforderlich, den Sprechkreisen gegenüber anderen Sprechkreisen und der Umgebung
eine symmetrische Lage zu geben. Ungleichmäßigkeiten "im Aufbau der Sprechkreise
ergeben Unterschiede in den Kapazitäten (Differenzkapazitäten) der Hin- und Rückleitung
eines Sprechkreises gegen andere Sprechkreise und gegen die Umgebung und damit elektrische
Kopplungen der Kreise untereinander.
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Es ist im allgemeinen nicht möglich, die Kabel in der Fabrik von vornherein
so herzustellen, daß sie, zur Strecke zusammengeschaltet, bereits den Anforderungen
an kapazitive Gleichmäßigkeit genügen. Man ist vielmehr gezwungen, die Differenzkapazitäten
nach der Verlegung des Kabels durch Einschalten sogenannter Ausgleichskondensatoren
oder durch andere Mittel auszugleichen. Man hat auch versucht, jede einzelne Kabellänge
für sich in der Fabrik dadurch auszugleichen, daß man an einem Ende der Längen durch
Veränderung der Lage der Leiter zueinander, durch Einschalten von Kapazitäten oder
durch Einfügung zusätzlicher Dielektrika usw. künstliche, den in der Länge verteilten
Differenzkapazitäten entgegengesetzt gleiche Kapazitätsdifferenzen erzeugte. Solche
Verfahren haben u. a. den Fehler, daß sie nur wirksam sind, wenn die Kabellänge
als Ganzes auch auf der Strecke bestehen bleibt. Wird jedoch die Länge auf der Strecke
geschnitten, .beispielsweise um einen Pupinkasten einzuschalten, so wird der Ausgleich
hinfällig. Überdies dürfte der Ausgleich der Einzellängen an einem Ende kaum ohne
eine Durchmesservergrößerung dieses Endes durchzuführen sein.
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Der Gedanke der Erfindung besteht darin, die kapazitiven und magnetischen
Verhältnisse von Adergruppen (Betriebskapazitäten, Kopplungen, Erdkapazitäten usw.)
auf der ganzen Länge eines Kabelstückes, d. h. etwa einer Fabrikationslänge oder
mehrerer ausgelegter und zusammengeschalteter Längen, zu verändern, und zwar ohne
Anwendung dielektrischer Zusatzmaterialien.
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Gemäß der Erfindung werden solche Änderungen durch elektrischen Stromdurchgang
oder durch Anlegen einer elektrischen Spannung bewirkt, gegebenenfalls unter Verwendung
eines Hilfsleiters, der zwischen den Adern oder in der Aderisolation, beispielsweise
im Innern einer etwa dreiteiligen Papierkordel, untergebracht ist.
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Die Größe der Änderung kann man durch geeignete Wahl der Einwirkungsdauer
und
-stärke von Strom oder Spannung einstellen, wobei die Änderung
selbst durch alle möglichen Wirkungen von Strom oder Spannung (z. B. elektrostatische,
thermomechanische, chemische, magnetische usw.) bewirkt werden kann.
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Benutzt man die Wärmewirkung des elektrischen Stromes, so wird man
vorzugsweise Temperaturen wählen, die oberhalb der normalen Trockentemperatur für
das Kabel, d. h. oberhalb von etwa iao° und unterhalb einer Temperatur liegen, die
auch bei sehr kurzzeitigen Beanspruchungen dem Papier schädlich werden können, d.
h. unterhalb von etwa 350°-Diese dem Verfahren gemäß der Erfindung gesetzten ungewöhnlich
hohen `fiemperaturgrenzen verbieten die Verwendung zusätzlicher schmelzbarer dielektrischer
Massen, da der Erweichungspunkt der in Frage kommenden Stoffe unter i io bis i3o°
liegt. Die Wärmewirkung des elektrischen . Stromes wird daher lediglich zur Änderung
der kapazitiven und magnetischen Verhältnisse in normalen Kabeln oder zur Lageänderung
eingebrachter zusätzlicher metallischer Massen benutzt. Die Änderung normaler Kabel
kann dabei entweder dadurch bewirkt werden, daß durch die Erwärmung das nach der
normalen Trocknung noch Feuchtigkeit enthaltende Papier in seinen dielektrischen
Eigenschaften oder in seiner Form und Lage u. a. durch die sich plötzlich ausdehnende
Luft verändert wird, oder daß durch Temperaturdifferenzen in Adergruppen und die
dadurch entstehenden vorübergehenden oder dauernden Lageänderungen der Leiter eine
dauernde, Verschiebung der elektrischen Eigenschafen der Gruppen hervorgerufen wird.
Derartige dauernde Änderungen treten jedoch in der Rege] erst auf, wenn man die
Temperaturdifferenzen ungewöhnlich hoch (über ioo bis i5o°) wählt. Zur Vermeidung
von Papierschäden sind daher sehr kurzzeitige Belastungen mit ungewöhnlich hohen
Stromstärken (bis etwa i 5o Amp. pro mm2) zu empfehlen.
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Dieses Verfahren kann durchaus systematisch angewandt werden, wie
das beifolgende Beispiel zeigen möge: Es liege eine Gruppe von vier Adern, die mit
gleichem Drall gleichzeitig zu einem Sternvierer miteinander verseilt sind, in leihem
größeren Kabel. Erhitzt man nun eine der vier Adern, dann verlängert sich diese
Ader, tritt aus dem Viererseil heraus und drückt die Umgebung (andere Adergruppen
derselben Lage oder benachbarter Lagen) fort. Die restlichen drei Adern schließen
sich nach dem Austritt der erwärmten Ader aus dem Viererseil vermöge der Drallspannung
enger zusammen. Nach der Abkühlung zieht sich die vorher aus dem Viererseil herausgetretene
Ader wieder zusammen, und da sie in ihre alte Lage zwischen den drei anderen nicht
mehr zurück kann, weil ihr früherer Platz durch das Zusammenziehen der drei Adern
ausgefüllt ist, so preßt sie sich eng an die drei Adern heran und drückt dadurch
die Isolation zwischen sich und den drei Adern enger zusammen, als es vor dem Belasten
der Fall gewesen ist. Durch diesen Vorgang werden die Teilkapazitäten der @erhitzten
Ader gegen die drei übrigen Adern vergrößert. Da nun außerdem die äußere Umgebung
der belasteten Adern auch nach deren Zusammenziehung noch etwas weiter entfernt
bleibt als vor der Erwärmung, so wird die Kapazität der erwärmten Ader gegen die
Umgebung, d. h. ihre Erdkapazität, herabgesetzt. Besteht also beispielsweise eine
Erdkapazitätsdifferenz zwischen der ersten und dritten Ader in der Weise, daß die
erste 'Ader die höhere Erdkapazität besitzt, so kann man die Erdkapazitäten durch
Belasten der ersten Ader gleichmäßig machen, d. h. die (schädliche) Differenz beseitigen.
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Verwendet man zusätzliche metallische Stoffe zur Änderung der kapazitiven
Verhältnisse, dann kann man so vorgehen, daß man den Leiter ganz oder abschnittweise
an:einen oder einzelnen Punkten mit einem dünnen Überzug eines in dem gerannten
Temperaturintervall schmelzenden Metalls versieht und diesen Überzug nach Fertigstellung
des Kabels oder der betreffenden Gruppe allein durch Stromdurchgang mehr oder weniger
zum Erweichen oder Schmelzen bringt und dadurch die kapazitiv wirksame Oberfläche
des Leiters verändert. Man kann eine ähnliche Wirkung auch dadurch erzielen, daß
man den Leiter mit einem Belag Leines beider Ausgleichstemperatur sublimierenden
Metalls belegt, welches sich bei der Erhitzung teilweise auf der Isolation niederschlägt.
Der Metallüberzug über den Leiter kann beispielsweise als hauchdünne Schicht fest
auf der ganzen Oberfläche liegen, d. h. etwa galvanisch oder durch Hindurchziehen
durch eine Schmelze aufgebracht sein. Bei der Erwärmung wird diese Haut flüssig,
die glatte Oberfläche wird aufgereiht und dadurch die Einzeladerkapazität allseitig
vergrößert. Es werden also in diesem Falle nicht nur wie beim ersten Verfahren.
die Teilkapazitäten gegen die Adern desselben Vierers, sondern auch die Erdkapazitäten
eindeutig vergrößert. Die elektrische Festigkeit solcher Adern bleibt immer noch
ausreichend, da für Schwachstromkabel von Ader zu Ader nur geringe Durchschlagsfestigkeiten
(meist nur 5oo Volt) verlangt werden und die Durchschlagsfestigkeit normaler Adern
wesentlich
höher liegt. Man kann fernerhin auf den Leiter eine mit
metallischen Zusätzen versehene Isolation anbringen und das Metall durch die Wirkung
von Strom oder Spannung in seiner Lage verändern. An Stelle des Metalls kann man
dabei auch ein Salz verwenden, das sich im Ausgleichsprozeß unter Metallbildung
zersetzt.
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Sinngemäß kann man an Stelle der zusätzlichen metallischen Stoffe
auch den Hilfsleiter selbst benutzen .oder eine elektrische Wirkung zwischen dem
Hilfsleiter und dem Hauptleiter ausnutzen, etwa durch Zerstäuben oder Verbrennen
von Metall oder durch Veränderung von Lage und Eigenschaften des Isolationsmaterials.
Verwendet man statff des gleichmäßigen Überzuges einen Hilfsleiter, so kann es in
der Weise geschehen, da.ß man einen dünnen Draht mit einem Schmelzpunkt von beispielsweise
zoo° in mehr oder weniger enger Spirale direkt um den Leiter wickelt und diesen
Draht durch die Erwärmung des Leiters zum Schmelzen bringt. Er wird sich dann mit
größerer Oberfläche an den Leiter heranziehen und dadurch eine Kapazitätsänderung
hervorrufen. Metallschicht oder Hilfsleiter können natürlich auch im Dielektrikum
vom Leiter getrennt liegen und durch die Erwärmung in ihrer Lage verändert werden.
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Die beiliegende Abbildung zeigt den Hilfsleiter als Kern einer dreiteiligen
Papierkordel. Darin bedeutet i den Kupferleiter, a die dreiteilige Papierkordel
und 3 den Hilfsleiter.
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Man kann schließlich auch die magnetischen Wirkungen auf einem stromdurchflossenen
Leiter etwa dadurch ausnutzen, daß man das Kabel in ein von außen erzeugtes Magnetfeld
bringt und durch dessen mechanische Wirkung auf einzelne stromdurchflossene Leiter
oder Leitergruppen Lageänderungen dieser Leiter verursacht.