bobin yükleme - Loading coil

Pupin bobinleri Belgrad'daki PTT Müzesi'nde (Sırbistan)

Bir yükleme bobin veya yuk bobını bir bir indüktör bir sokulur elektronik devre onun geliştirmek için endüktans . Terim, uzun mesafeli telgraf iletim kablolarında sinyal bozulmasını önlemek için kullanılan indüktörler için 19. yüzyılda ortaya çıkmıştır. Terim aynı zamanda radyo antenlerindeki indüktörler için veya çalışma frekansında elektriksel olarak kısa bir anten rezonansı yapmak için anten ile besleme hattı arasındaki indüktörler için de kullanılır .

Yükleme bobinleri kavramı , 1860'larda ilk transatlantik telgraf kablosunun yavaş sinyalleşme hızı sorununu incelerken Oliver Heaviside tarafından keşfedildi . İletilen sinyalin genlik ve zaman gecikmesi bozulmasını önlemek için ek endüktansın gerekli olduğu sonucuna vardı. Distorsiyonsuz iletim için matematiksel koşul, Heaviside koşulu olarak bilinir . Önceki telgraf hatları karada veya daha kısaydı ve bu nedenle daha az gecikmeye sahipti ve ekstra endüktans ihtiyacı o kadar büyük değildi. Denizaltı iletişim kabloları özellikle soruna maruz kalıyor, ancak dengeli çiftler kullanan 20. yüzyılın başlarındaki kurulumlar , sızdırmazlık sorununu önleyen, ayrı ayrı yükleme bobinleri yerine genellikle sürekli olarak demir tel veya bantla yüklendi.

Yükleme bobinleri tarihsel olarak Mihajlo Pupin'den sonra Pupin bobinleri olarak da bilinir , özellikle Heaviside koşulu için kullanıldığında ve bunları yerleştirme işlemine bazen pupinizasyon denir .

Uygulamalar

Dengeli yüklü bir telefon hattının şeması. Kondansatörler ayrı bileşenler değildir, ancak hattın yakın aralıklı tel iletkenleri arasındaki dağıtılmış kapasitansı temsil eder, bu noktalı çizgilerle gösterilir. Yükleme bobinleri, ses (ses) sinyalinin hat kapasitansı tarafından bozulmasını önler. Yükleme bobininin sargıları, çekirdekte indüklenen manyetik akı her iki sargı için aynı yönde olacak şekilde sarılır.

telefon hatları

(solda) New York'tan Chicago 1922'ye bir AT&T uzun mesafe telefon hattı için Toroidal 0.175 H yükleme bobini. Kablodaki 108 bükümlü çiftin her biri bir bobin gerektiriyordu. Bobinler , telefon direği üzerindeki yağla doldurulmuş çelik bir tankın (sağda) içine alındı. Kablo, her 6000 fitte (1.83 km) bir yükleme bobini gerektiriyordu.

Yükleme bobinlerinin yaygın bir uygulaması, bir telefon kablosundaki bükümlü dengeli çiftlerin ses frekansı genlik tepkisi özelliklerini geliştirmektir . Bükümlü çift dengeli bir format olduğundan, dengeyi korumak için çiftin her bir ayağına yükleme bobininin yarısı yerleştirilmelidir. Bu sargıların her ikisinin de aynı çekirdek üzerinde oluşması yaygındır. Bu , bobin üzerindeki dönüşlerin sayısının arttırılması gerekmeyen akı bağlantılarını arttırır. Ortak çekirdeklerin kullanılmasına rağmen, bu tür yükleme bobinleri , diğer devrelere kuplaj sağlamadıkları için transformatör içermezler.

Teller bir çift ile seri olarak periyodik olarak yerleştirilmiş yükleme bobinleri azaltmak zayıflatma kadar yüksek ses frekanslarında kesici frekansının bir alçak geçirgen filtre bobinleri endüktans (artı tellerin dağıtılmış endüktans) ile oluşturulan ve dağıtılmış kapasitans teller arasında. Kesme frekansının üzerinde, zayıflama hızla artar. Bobinler arasındaki mesafe ne kadar kısa olursa, kesme frekansı o kadar yüksek olur. Kesme etkisi, toplu indüktörler kullanmanın bir eseridir . Sürekli dağıtılmış endüktans kullanan yükleme yöntemlerinde kesinti yoktur.

Yükleme bobinleri olmadan, hat tepkisine, frekansla hafifçe artan zayıflama ile hattın direnci ve kapasitansı hakimdir. Tam olarak doğru endüktansa sahip yükleme bobinlerinde, ne kapasitans ne de endüktans baskındır: yanıt düzdür, dalga biçimleri bozulmaz ve karakteristik empedans kesim frekansına kadar dirençlidir. Bir ses frekansı filtresinin tesadüfi oluşumu, gürültünün azaltılması açısından da faydalıdır.

DSL

Yükleme bobinleri ile, bir devrenin sinyal zayıflaması , iletim hattının geçiş bandı içindeki sinyaller için düşük kalır , ancak ses kesme frekansının üzerindeki frekanslar için hızla artar. Telefon hattı daha sonra analog veya dijital taşıyıcı sistemler veya dijital abone hattı (DSL) gibi daha yüksek frekanslar gerektiren uygulamaları desteklemek için yeniden kullanılırsa , yükleme bobinleri çıkarılmalı veya değiştirilmelidir. Paralel kapasitörlü bobinlerin kullanılması, m'den türetilen bir filtrenin topolojisine sahip bir filtre oluşturur ve kesmenin üzerindeki bir frekans bandı da geçirilir. Kaldırma yapılmadan, örneğin merkez ofisten 4 mil (6,4 km) uzaktaki aboneler için DSL desteklenemez.

Taşıyıcı sistemler

Amerikan erken ve orta 20. yüzyıl telefon kablolarında, genellikle birçok bobini tutan bobin kutularında, bir mil (1.61 km) aralıklarla yük bobinleri vardı. Bobinlerin daha yüksek frekansları geçmek için çıkarılması gerekiyordu, ancak bobin kutuları , daha sonra bu mesafeye 1,5 Mbit/s sinyali iletebilen dijital T-taşıyıcı sistemlerinin tekrarlayıcıları için uygun yerler sağladı . Daha dar sokaklar ve daha yüksek bakır maliyeti nedeniyle, Avrupa kabloları daha ince tellere sahipti ve daha yakın mesafeler kullandı. Bir kilometrelik aralıklar, Avrupa sistemlerinin 2 Mbit/s taşımasına izin verdi.

radyo anteni

Merkeze yerleştirilmiş bir yükleme bobinine sahip tipik bir mobil anten

1912'de New Jersey'de güçlü bir uzun dalga radyotelgraf istasyonunda kullanılan devasa bir anten yükleme bobini .

Radyo antenlerinde başka bir tür yükleme bobini kullanılır . Monopol ve dipol radyo antenleri, radyo dalgaları için rezonatör görevi görecek şekilde tasarlanmıştır ; verici güç, anten yoluyla antene uygulanan iletim hattı uyarmakta duran dalgalar anten elemanı gerilim ve akım. "Doğal olarak" rezonans olması için, antenin, kullanılan radyo dalgalarının dalga boyunun dörtte biri (veya genellikle tek katları tercih edilen bu uzunluğun katları) kadar fiziksel bir uzunluğa sahip olması gerekir . Rezonansta, anten, kendisine uygulanan tüm gücü vericiden emerek saf bir direnç gibi elektriksel olarak hareket eder .

Çoğu durumda, pratik nedenlerden dolayı anteni rezonans uzunluğundan daha kısa yapmak gerekir, buna elektriksel olarak kısa anten denir . Çeyrek dalga boyundan daha kısa bir anten , iletim hattına kapasitif reaktans sunar . Uygulanan gücün bir kısmı iletim hattına geri yansır ve vericiye doğru geri döner. Aynı frekansta zıt yönlerde çalışan iki akım , iletim hattında birden büyük duran dalga oranı (SWR) olarak ölçülen duran dalgalara neden olur . Yükseltilmiş akımlar, kabloyu ısıtarak enerjiyi boşa harcar ve hatta vericiyi aşırı ısıtabilir.

Elektriksel olarak kısa bir anten rezonansı yapmak için , antene seri olarak bir yükleme bobini yerleştirilir. Bobin, kısa antenin kapasitif reaktansına eşit ve zıt bir endüktif reaktansa sahip olacak şekilde inşa edilmiştir , bu nedenle reaktans kombinasyonu iptal edilir. Bu şekilde yüklendiğinde, anten iletim hattına saf bir direnç göstererek enerjinin yansımasını engeller. Yükleme bobini genellikle antenin tabanına, onunla iletim hattı arasına yerleştirilir ( temel yükleme ), ancak daha verimli radyasyon için bazen anten elemanının ortasına yerleştirilir ( merkez yükleme ).

Güçlü vericiler için yükleme bobinleri, özellikle düşük frekanslarda zorlu tasarım gereksinimlerine sahip olabilir. Radyasyon direnci kısa antenler düşük olarak, birkaç ohm çok düşük olabilir LF veya VLF antenler yaygın kısadır ve endüktif yük en çok ihtiyaç duyulan bantlar. Bobin sargısındaki direnç, radyasyon direnciyle karşılaştırılabilir veya bu direnci aştığından, aşırı elektriksel olarak kısa antenler için yükleme bobinleri , çalışma frekansında çok düşük AC direncine sahip olmalıdır . Cilt etkisi kayıplarını azaltmak için , bobin genellikle yakınlık etkisi direncini azaltmak için dönüşler aralıklı olarak tek katmanlı sargılı boru veya Litz telinden yapılır . Genellikle yüksek voltajları işlemek zorundadırlar. Dielektrik kayıplarda kaybedilen gücü azaltmak için bobin genellikle ince seramik şeritler üzerinde desteklenen havada asılı tutulur. Düşük frekanslarda kullanılan kapasitif yüklü antenler son derece dar bant genişliklerine sahiptir ve bu nedenle frekans değiştirilirse, anteni yeni verici frekansı ile rezonansa ayarlamak için yükleme bobini ayarlanabilir olmalıdır. Variometreler sıklıkla kullanılır.

Toplu güç iletimi

Uzun mesafeli toplu güç iletim hatlarında yüksek kapasitans nedeniyle kayıpları azaltmak için, esnek bir AC iletim sistemi (FACTS), statik VAR kompansatör veya statik senkron seri kompansatör ile devreye endüktans eklenebilir . Seri kompanzasyon, devreye endüktans sağlıyorsa devreye seri bağlanmış bir indüktör olarak düşünülebilir.

Campbell denklemi

Campbell denklemi, yüklü bir çizginin yayılma sabitini tahmin etmek için George Ashley Campbell'den kaynaklanan bir ilişkidir . şöyle belirtilmektedir;

${\displaystyle \cosh(\gamma 'd)=\cosh(\gamma d)+{\frac {Z}{2Z_{0}}}\sinh(\gamma d)}$

nerede,

${\görüntüleme stili \gama \!\,}$ yüksüz hattın yayılma sabitidir

${\görüntüleme stili \gamma '\!\,}$ yüklü hattın yayılma sabitidir

${\görüntüleme stili d\!\,}$ yüklü hattaki bobinler arasındaki aralıktır

${\displaystyle Z\!\,}$ bir yükleme bobininin empedansı ve

${\displaystyle Z_{0}\!\,}$ yüksüz hattın karakteristik empedansıdır.

Daha mühendis dostu bir başparmak kuralı, yükleme bobinlerinin aralığı için yaklaşık gereksinimin, iletilen maksimum frekansın dalga boyu başına on bobin olmasıdır. Bu yaklaşıma, yüklenen çizgiyi sabit bir k filtresi olarak ele alarak ve ona görüntü filtresi teorisi uygulayarak ulaşılabilir . Temel görüntü filtresi teorisinden, bir alçak geçiren sabit k filtresinin açısal kesme frekansı ve karakteristik empedansı şu şekilde verilir;

${\displaystyle \omega _{c}={\frac {1}{\sqrt {L_{\frac {1}{2}}C_{\frac {1}{2}}}}}}$  ve,  ${\displaystyle Z_{0}={\sqrt {\frac {L_{\frac {1}{2}}}{C_{\frac {1}{2}}}}}}$

nerede ve yarım bölüm eleman değerleridir.${\displaystyle L_{\frac {1}{2}}}$${\displaystyle C_{\frac {1}{2}}}$

Bu temel denklemlerden gerekli yükleme bobini endüktansı ve bobin aralığı bulunabilir;

${\displaystyle L={\frac {Z_{0}}{\omega _{c}}}}$  ve,  ${\displaystyle d={\frac {2}{\omega _{c}Z_{0}C}}}$

burada C, hattın birim uzunluğu başına kapasitanstır.

Bunu, kesme dalga boyu verimleri başına bobin sayısı cinsinden ifade etmek;

${\displaystyle {\frac {\lambda _{c}}{d}}=\pi vZ_{0}C}$

burada v , söz konusu kablonun yayılma hızıdır.

O zamandan beri${\displaystyle v={1 \üzerinde Z_{0}C}}$

${\displaystyle {\frac {\lambda _{c}}{d}}=\pi }$.

Campbell bu ifadeye, benzer bir sonuç elde eden Charles Godfrey tarafından 1898'de tarif edilen ağırlıklarla periyodik olarak yüklenen mekanik bir çizgi ile benzetme yoluyla ulaştı. Bu türden mekanik yüklü hatlar ilk olarak Joseph-Louis Lagrange (1736-1813) tarafından incelenmiştir .

Kesim frekansının üzerindeki frekansların iletilmediği kesinti olgusu, yükleme bobinlerinin istenmeyen bir yan etkisidir (filtrelerin geliştirilmesinde oldukça faydalı olmasına rağmen ). Yükleme bobinlerinin topaklanmış yapısından kaynaklandığı için sürekli yükleme kullanımıyla kesinti önlenir.

Tarih

Oliver Heaviside

Oliver Heaviside

Yükleme bobininin kökeni, Oliver Heaviside'ın iletim hatları teorisi üzerine çalışmasında bulunabilir . Heaviside (1881), hattı sonsuz derecede küçük devre elemanlarından oluşan bir ağ olarak temsil etti. Operasyonel hesabını bu ağın analizine uygulayarak Heaviside koşulu olarak bilinen şeyi keşfetti (1887) . Bu, bir iletim hattının distorsiyonsuz olması için yerine getirilmesi gereken koşuldur . Heaviside koşulu, seri empedansı , Z'nin, tüm frekanslarda şönt kabulü , Y ile orantılı olması gerektiğidir . Açısından birincil hat katsayıları durumdur:

${\displaystyle {\frac {R}{G}}={\frac {L}{C}}}$

nerede;

${\görüntüleme stili R}$ hattın birim uzunluk başına seri direncidir.

${\görüntüleme stili L}$ birim uzunluk başına hattın seri öz endüktansıdır

${\görüntüleme stili G}$birim uzunluk başına hat izolatörünün şönt kaçak iletkenliğidir

${\görüntüleme stili C}$ birim uzunluk başına hat iletkenleri arasındaki şönt kapasitansı

Heaviside, kendi zamanında kullanılan pratik telgraf kablolarında bu koşulun sağlanmadığının farkındaydı. Genel olarak, gerçek bir kablo,

${\displaystyle {\frac {R}{G}}\gg {\frac {L}{C}}}$

Bunun başlıca nedeni, Heaviside'ın zamanından daha iyi yalıtkanlara sahip modern kablolarda daha da belirgin olan kablo yalıtkanından geçen düşük sızıntı değeridir. Bu nedenle, koşulu karşılamak için, seçenekler G veya L'yi artırmaya veya R veya C'yi azaltmaya çalışmaktır. R'yi azaltmak için daha büyük iletkenler gerekir. Bakır telgraf kablolarında zaten kullanılıyordu ve bu, gümüş kullanımı dışında mevcut en iyi iletkendir. R'yi azaltmak, daha fazla bakır ve daha pahalı bir kablo kullanmak anlamına gelir. C'yi azaltmak aynı zamanda daha büyük bir kablo anlamına gelir (mutlaka daha fazla bakır olmasa da). G'yi artırmak son derece istenmeyen bir durumdur; bozulmayı azaltırken aynı zamanda sinyal kaybını da artıracaktır. Heaviside, bozulmayı azaltmanın yolu olarak L'yi artırma stratejisiyle baş başa bırakan bu olasılığı düşündü, ancak reddetti.

Heaviside (1887), iletkenleri daha da uzağa yerleştirmek ve yalıtkanı demir tozuyla yüklemek de dahil olmak üzere, endüktansı artırmak için çeşitli yöntemler önerdi. Son olarak, Heaviside, hat boyunca aralıklarla ayrık indüktörlerin kullanılması önerisini (1893) yaptı. Ancak, İngiliz GPO'yu bu fikri benimsemeye ikna etmeyi asla başaramadı . Brittain bunu, Heaviside'ın belirli kablo parametreleri için bobinlerin boyutu ve aralığı hakkında mühendislik ayrıntıları sağlayamamasına bağlıyor. Heaviside'ın eksantrik karakteri ve kendisini düzenden ayrı tutması da onu görmezden gelmelerinde rol oynamış olabilir.

John Taş

John S. Stone , American Telephone & Telegraph Company (AT&T) için çalıştı ve Heaviside'ın fikirlerini gerçek telekomünikasyona uygulamaya çalışan ilk kişi oldu. Stone'un fikri (1896), patentini aldığı bimetalik demir-bakır kablo kullanmaktı. Stone'un bu kablosu, demir içeriği nedeniyle hat endüktansını artıracak ve Heaviside koşulunu karşılama potansiyeline sahipti. Ancak Stone, 1899'da şirketten ayrıldı ve fikir hiçbir zaman uygulanmadı. Stone'un kablosu sürekli yüklemenin bir örneğiydi, sonunda uygulamaya konan bir ilke diğer formlardır, örneğin bu makalenin ilerleyen kısımlarında Krarup kablosuna bakın.

George Campbell

George Campbell , Boston tesislerinde çalışan başka bir AT&T mühendisiydi. Campbell, Stone'un bimetalik kablosuyla ilgili soruşturmayı sürdürmekle görevlendirildi, ancak kısa süre sonra yükleme bobini lehine onu terk etti. Onun bağımsız bir keşfiydi: Campbell, Heaviside'ın Heaviside koşulunu keşfetme konusundaki çalışmalarının farkındaydı, ancak Heaviside'ın bir hattın bunu karşılamasını sağlamak için yükleme bobinleri kullanma önerisinden habersizdi. Yön değişikliğinin motivasyonu Campbell'ın sınırlı bütçesiydi.

Campbell, kendisine ayrılan bütçeyle gerçek bir telefon hattı üzerinden pratik bir gösteri hazırlamak için uğraşıyordu. Yapay hat simülatörlerinin gerçek bir hatta bulunan dağıtılmış miktarlar yerine toplu bileşenler kullandığını düşündükten sonra , endüktansı Stone'un dağıtılmış hattını kullanmak yerine toplu bileşenlerle yerleştirip ekleyemeyeceğini merak etti. Hesapları, telefon yolları üzerindeki rögarların, rotayı kazmak veya yeni kablolar döşemek zorunda kalmadan yükleme bobinlerini yerleştirebilecek kadar birbirine yakın olduğunu gösterdiğinde, bu yeni plana geçti. Bir telefon kablosuna bobin yüklemenin ilk gösterimi, Pittsburgh kablosunun 46 mil uzunluğundaydı (test aslında Boston'daydı, kablo daha önce Pittsburgh'da test için kullanılmıştı) 6 Eylül 1899'da gerçekleştirildi. Campbell'ın kendisi ve asistanı tarafından. Kamu hizmetine sunulan yüklü hatları kullanan ilk telefon kablosu, 18 Mayıs 1900'de Boston'da Jamaica Plain ile West Newton arasındaydı.

Campbell'ın bobinleri yükleme konusundaki çalışması, frekans bölmeli çoğullama için çok önemli olduğu kanıtlanan filtreler üzerindeki sonraki çalışmaları için teorik temeli sağladı . İstenmeyen bir yan etki olan yükleme bobinlerinin kesme fenomeni, arzu edilen bir filtre frekans tepkisi üretmek için kullanılabilir.

Michael Pupin

Pupin'in yükleme bobini tasarımı

Mucit ve ABD'ye Sırp göçmen Michael Pupin de bobin yükleme hikayesinde rol oynadı. Pupin, Campbell'ınkine rakip bir patent başvurusunda bulundu. Pupin'in bu patenti 1899'a aittir. Bazen Pupin'in yükleme bobini patenti olarak anılan, ancak aslında farklı bir şey olan daha eski bir patent (1894, Aralık 1893'te dosyalanmıştır) vardır. Kafa karışıklığını anlamak kolay, Pupin'in kendisi, 1894'te bir dağa tırmanırken bobin yükleme fikrini ilk kez düşündüğünü iddia ediyor, ancak o sırada ondan hiçbir şey yayınlanmamış.

Pupin'in 1894 patenti, hattı indüktörler yerine kapasitörlerle "yükler", teorik olarak kusurlu olduğu ve hiçbir zaman uygulamaya konmadığı bir şema. Karışıklığa ek olarak, Pupin tarafından önerilen kapasitör şemasının bir varyantı gerçekten de bobinlere sahiptir. Ancak bunların hiçbir şekilde hattı telafi etmesi amaçlanmamıştır. Standart ekipmanla test edilebilmesi için sadece hatta DC sürekliliğini geri yüklemek için oradalar. Pupin, endüktansın, 50 Hz'in üzerindeki tüm AC sinyallerini bloke edecek kadar büyük olması gerektiğini belirtir. Sonuç olarak, yalnızca kondansatör hatta önemli bir empedans ekler ve "bobinler, belirtilenden önce sonuçlar üzerinde herhangi bir maddi etki yapmaz".

Hukuk savaşı

Heaviside fikrini asla patentlemedi; gerçekten de, çalışmalarından hiçbir ticari avantaj elde etmedi. Bu buluşu çevreleyen yasal anlaşmazlıklara rağmen, Campbell'in yükleme bobinlerini kullanarak bir telefon devresini gerçekten inşa eden ilk kişi olduğu tartışılmaz. Ayrıca Heaviside'ın ilk yayınlayan olduğuna ve birçok kişinin Pupin'in önceliğine itiraz edeceğine dair çok az şüphe olabilir.

AT&T, iddiası üzerine Pupin ile yasal bir savaş verdi. Pupin patenti alan ilk kişiydi, ancak Campbell, Pupin patentini bile vermeden önce (Aralık 1899) pratik gösteriler gerçekleştirmişti. Campbell'ın dosyalamadaki gecikmesi, AT&T'nin yavaş iç işleyişinden kaynaklanıyordu.

Ancak AT&T, Campbell'ın önerdiği patent başvurusundan, patent sunulmadan önce gerekli olacak tam endüktans değerini ayrıntılandıran tüm tabloları ve grafikleri aptalca sildi. Pupin'in patenti (daha az doğru) bir formül içerdiğinden, AT&T eksik açıklama iddialarına açıktı. Heaviside'ın önceki yayını nedeniyle buluşun patentsiz ilan edilmesiyle savaşın sona ereceğinden korkanlar, bu meydan okumadan vazgeçmeye ve AT&T'nin her iki patenti de kontrol etmesi için Pupin'in patentinde yıllık bir ücret karşılığında bir seçenek satın almaya karar verdiler. Ocak 1901'de Pupin'e 200.000 $ (2011'de 13 milyon $) ödenmişti ve 1917'de AT&T tekeli sona erdiğinde ve ödemeler durduğunda toplam 455.000 $ (2011'de 25 milyon $) almıştı.

AT&T'ye Fayda

Buluş, AT&T için muazzam bir değere sahipti. Telefon kabloları artık daha önce mümkün olan mesafenin iki katı için kullanılabilir veya alternatif olarak, aynı mesafede önceki kalitenin (ve maliyetinin) yarısı kadar bir kablo kullanılabilir. Campbell'ın gösteriye devam etmesine izin verip vermemeyi düşünürken mühendisleri, yalnızca New York ve New Jersey'de yeni kurulum maliyetlerinde 700.000 $ tasarruf edeceklerini tahmin etmişti. AT&T'nin 20. yüzyılın ilk çeyreğinde 100 milyon dolar tasarruf ettiği tahmin ediliyor. Her şeyi başlatan Heaviside, hiçbir şey almadan döndü. Ona bir jeton ödemesi teklif edildi, ancak işi için kredi istediği için kabul etmedi. İronik bir şekilde, önceki yayını kabul edilmiş olsaydı, "doğru yönde dolar akışına ... müdahale edeceğini ..." belirtti.

Denizaltı kabloları

Bozulma denizaltı iletişim kabloları için özel bir sorundur , çünkü kısmen uzun uzunlukları daha fazla bozulmanın oluşmasına izin verir, ancak aynı zamanda yalıtım malzemesinin özelliklerinden dolayı kutuplardaki açık kablolardan daha fazla bozulmaya duyarlı olduklarından. Sinyalin farklı dalga boyları malzemede farklı hızlarda hareket ederek dağılmaya neden olur . Heaviside'ı sorunu incelemeye ve çözüm bulmaya motive eden , ilk transatlantik telgraf kablosundaki bu sorundu. Yükleme bobinleri dispersiyon sorununu çözer ve bunların bir denizaltı kablosunda ilk kullanımı 1906'da Siemens ve Halske tarafından Konstanz Gölü boyunca bir kabloda yapıldı .

Ağır denizaltı kabloları ile yükleme bobinlerini kullanmanın bir takım zorlukları vardır. Yükleme bobinlerinin şişkinliği kablo gemilerinin kablo döşeme aparatından kolayca geçemiyordu ve yükleme bobininin döşenmesi sırasında gemi yavaşlamak zorunda kaldı. Bobinlerin döşendiği yerlerdeki kesintiler, döşeme sırasında kabloda gerilimlere neden oldu. Büyük bir özen gösterilmeden kablo parçalanabilir ve onarılması zor olabilir. Bir başka sorun da, zamanın malzeme biliminin, bobin ve kablo arasındaki bağlantıyı deniz suyu girişine karşı yalıtmakta güçlük çekmesiydi. Bu meydana geldiğinde kablo harap oldu. Kesinti frekansı olmaması avantajına da sahip olan bu sorunların üstesinden gelmek için sürekli yükleme geliştirilmiştir.

Krarup kablosu

Danimarkalı bir mühendis olan Carl Emil Krarup , ayrık yükleme bobinlerinin sorunlarını çözen sürekli yüklü bir kablo biçimi icat etti. Krarup kablosu, birbirine temas eden bitişik dönüşlerle merkezi bakır iletkenin etrafına sürekli olarak sarılmış demir tellere sahiptir. Bu kablo, herhangi bir telekomünikasyon kablosunda sürekli yüklemenin ilk kullanımıydı. 1902'de Krarup hem bu konuda makalesini yazdı hem de Helsingør (Danimarka) ile Helsingborg (İsveç) arasındaki ilk kablonun kurulumunu gördü .

kalıcı kablo

Permalloy kablo yapısı

Krarup kablosu hatta endüktans eklese de, bu Heaviside koşulunu karşılamak için yetersizdi. AT&T, daha yüksek manyetik geçirgenliğe sahip daha iyi bir malzeme aradı . 1914 yılında, Gustav Elmen keşfettik Permalloy manyetik nikel-demir alaşımı tavlanmış. c. 1915, Oliver E. Buckley , HD Arnold ve Elmen, tümü Bell Laboratuarlarında , bakır iletkenlerin etrafına sarılmış kalıcı bant kullanarak denizaltı iletişim kablosu oluşturma yöntemini önererek iletim hızlarını büyük ölçüde iyileştirdiler .

Kablo, 1923'te Bermuda'da bir denemede test edildi. Hizmete giren ilk kalıcı kablo , Eylül 1924'te New York ve Horta'yı (Azorlar) birbirine bağladı . 40 kelime/dakikanın iyi kabul edildiği bir zaman. İlk transatlantik kablo sadece iki kelime/dk'ya ulaştı.

Mu-metal kablo

Mu-metal kablo yapısı

Mu-metal permalloy ile benzer manyetik özelliklere sahiptir, ancak alaşıma bakır eklenmesi sünekliği arttırır ve metalin tele çekilmesine izin verir. Mu-metal kablonun yapımı permalloy kablodan daha kolaydır, mu-metal, Krarup kablosundaki demir tel ile aynı şekilde çekirdek bakır iletkenin etrafına sarılır. Mu-metal kablonun bir başka avantajı, yapının kendisini değişken bir yükleme profiline vermesidir, bu sayede yükleme uçlara doğru incelir.

Mu-metal, 1923 yılında , kabloyu ilk olarak Western Union Telegraph Co için yapan Londra'daki Telegraph İnşaat ve Bakım Şirketi tarafından icat edildi . Western Union, permalloy kullanan AT&T ve Western Electric Company ile rekabet halindeydi . Permalloy patenti Western Electric tarafından tutuldu ve bu da Western Union'ın onu kullanmasını engelledi.

Yama yükleme

Kabloların sürekli yüklenmesi pahalıdır ve bu nedenle yalnızca kesinlikle gerekli olduğunda yapılır. Bobinlerle toplu yükleme daha ucuzdur, ancak zor contaların ve kesin bir kesme frekansının dezavantajlarına sahiptir. Bir uzlaşma şeması, kablonun sürekli olarak tekrarlanan bölümlerde yüklendiği yama yüklemesidir . Aradaki bölümler boş bırakılır.

Mevcut uygulamada

Yüklü kablo, denizaltı iletişim kabloları için artık kullanışlı bir teknoloji değil, yerini ilk önce elektrikle çalışan hat içi tekrarlayıcılar kullanan eş eksenli kablo ve ardından fiber optik kablo aldı . Yüklü kablo üretimi 1930'larda azaldı ve daha sonra savaş sonrası diğer teknolojilerin yerini aldı. Yükleme bobinleri bugün hala bazı sabit telefon hatlarında bulunabilir, ancak yeni kurulumlarda daha modern teknolojiler kullanılmaktadır.

Ayrıca bakınız

• Elektrik uzatma
• Anten tuner
• Sabit k filtresi
• Yüksüz hayalet

Referanslar

bibliyografya

• Bakshi, VA; Bakshi, AV, İletim Hatları ve Dalga Kılavuzu , Teknik Yayınlar, 2009 ISBN  8184316348 .
• Bray, J., Yenilik ve İletişim Devrimi , Elektrik Mühendisleri Enstitüsü, 2002 ISBN  0852962185 .
• Brittain, James E., "Yükleme bobininin tanıtımı: George A. Campbell ve Michael I. Pupin", Technology and Culture , cilt. 11, hayır. 1, pp. 36-57, Society for the History of Technology adına The Johns Hopkins University Press, Ocak 1970.
• Godfrey, Charles, "Periyodik olarak yüklü bir dizi boyunca dalga hareketinin yayılmasıyla bağlantılı süreksizlikler üzerine" , Philosophical Magazine , ser. 5, cilt. 45, hayır. 275, s. 356-363, Nisan 1898.
• Griffiths, Hugh, "Oliver Heaviside", ch. 6, Sarkar, Tapan K; Mailloux, Robert J; Oliner, Arthur A; Salazar-Palma, Magdalena; Sengupta, Dipak L, Kablosuz Tarihi , Wiley, 2006 ISBN  0471783013 .
• Heaviside, O., Electrical Papers , American Mathematical Society Kitabevi, 1970 (1892'den yeniden basım) OCLC  226973918 .
• Huurdeman, AA, Telekomünikasyonun Dünya Çapında Tarihi , Wiley-IEEE, 2003 ISBN  0471205052 .
• Kragh, H., "Krarup kablosu: Buluş ve erken gelişme", Teknoloji ve Kültür , cilt. 35, hayır. 1, pp. 129–157, Society for the History of Technology adına The Johns Hopkins University Press, Ocak 1994.
• Mason, Warren P., "Elektrik ve mekanik analojiler" , Bell System Teknik Dergisi , cilt. 20, hayır. 4, s. 405-414, Ekim 1941.
• May, Earl Chapin, "'Permalloy'da dört milyon — kazanmak için!" , Popüler Mekanik , cilt. 44, hayır. 6, sayfa 947-952, Aralık 1925 ISSN  0032-4558 .
• Nahin, Paul J., Oliver Heaviside: Viktorya Çağının Elektrik Dehasının Yaşamı, Çalışması ve Zamanları , JHU Press, 2002 ISBN  0801869099 .
• Newell, EL, "Okyanus kabloları için yükleme bobinleri" , Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü'nün İşlemleri, Bölüm I: İletişim ve Elektronik , cilt. 76, is. 4, s. 478-482, Eylül 1957.
•  Bu makale , Genel Hizmetler İdaresi belgesindeki kamuya açık materyalleri içermektedir  : "Federal Standart 1037C" .( MIL-STD-188'i desteklemek için )

Dış bağlantılar

• Allan Green, "Enderby's Wharf'ta 150 Yıllık Sanayi ve Girişim" , Atlantik Kablosu ve Denizaltı İletişiminin Tarihi . Sürekli yüklenen kablonun fotoğraflarını içerir.