Bespulte Leitung mit Pupinspulen
Bespulte Leitung Schaltplan

Bespulte Leitungen wurden im Telefonnetz eingesetzt. Es konnte dadurch eine Verringerung der Dämpfung erreicht werden und dadurch die Reichweite erhöht werden.

 

Nach dem Erfinder dieses Verfahrens Michael Pupin werden bespulte Leitungen auch Pupinleitungen und die dazu notwendigen  Spulen als Pupinspulen bezeichnet.

 

Der komplexe Widerstand von Telefonleitungen mit Doppelader kann durch Erhöhung der Induktivität verringert werden.

 

Die Pupinspulen kompensieren mit ihrem induktiven Widerstand die in Telefonleitungen wegen enger Parallelführung der Adern auftretende Kapazität.


Es ergeben sich jedoch zwischen den einzelnen Leitern kleine Unterschiede in der Kapazität. Die Ursache liegt in der Eigenart der Luftraumisolierung der Papierkabel und läst sich durch kleine Ungenauigkeiten bei der Herstellung nie ganz vermeiden. Der Ausgleich erfolgt durch Kondensatormuffen.

 

In den Fernsprechleitungen wurden früher im Abstand von circa 1.7 km und in dem Auslauffeld bei circa 850 m Spulen mit einer Induktivität von 80/50 mH eingesetzt. Die Leitungen wurden dadurch pupinisiert.


Die Kondensatormuffen zum Ausgleich der Kapazitätsunterschiede wurden zwischen zwei Pupin Spulenkästen eingebaut.
 

Ein anderes Konstruktionsprinzip zu Erhöhung der Kabelinduktivität wird beim Krarupkabel angewendet.

 

Beide Verfahren wurden nur in Fernkabeln eingesetzt. Die Teilnehmerleitungen zur nächsten Ortsvermittlungsstelle werden nur unbespulte Anschlussleitungen verwendet.

 

Inzwischen gibt es im öffentlichen deutschen Telefonnetz keine Pupinleitungen mehr.

Pupinspule Schematischer Aufbau

In manchen Ländern gab es noch lange Zeit bespulte Leitungen.

 

Sie sind für die Verwendung der DSL-Technik ungeeignet, da die Spulen die hohen Frequenzen abschwächen und daher die in der DSL-Technik verwendeten Signale nicht durchlassen.

 

Das rechte Bild zeigt den mechanischen Aufbau einer Pupinspule.


Geschichte


Die ersten Ideen und die Entwicklung zu bespulten Leitungen gehen auf Oliver Heaviside und die transatlantische Telegrafiekabel zwischen Europa und Nordamerika aus dem Jahr 1887 zurück.


Heaviside stellte fest, dass durch zusätzlich eingefügte Spulen in Seekabeln die Signalverzerrungen abnahmen. Die mathematische Beschreibung des Effektes ist als Heaviside-Bedingung bekannt, die beschreibt, unter welchen Umständen ein Signal über eine elektrische Leitung möglichst verzerrungsfrei übertragen werden kann.

Manchmal werden bespulte Leitungen auch als Pupinleitungen bezeichnet, die auf den Physiker Mihajlo Pupin zurückgehen, der 1894 aufgrund der Vorarbeiten von Oliver Heaviside diese Technik zum Patent anmeldete, aber nicht der eigentliche Erfinder dieses Verfahrens ist.

Bei Seekabeln wurde aufgrund der größeren Länge gegenüber an Land verlegten Telegrafenkabelstrecken die gesteigerte Reichweite zuerst bedeutend. Die regelmäßige Anordnung von diskreten Spulenkästchen entlang des Seekabels ist allerdings konstruktiv umständlich, weshalb in den Folgejahren die Induktivität des Kabels durch konstruktive Maßnahmen gesteigert wurde. Dabei wird der elektrische Leiter aus Kupfer in Form spezieller permeabler Metallbänder aus Eisen umwickelt, die kontinuierlich in den Kabelmantel eingearbeitet sind. Erste Arbeiten dazu leistete um 1900 der dänische Telegrafeningenieur Carl Emil Krarup, der das nach ihm benannte Krarupkabel entwickelte.

Verbesserungen ergaben sich in den Folgejahren durch den Ersatz der Eisenbänder durch höher permeable Legierungen aus Mu-Metall (Permalloy). 1923 wurden entsprechende Kabel in Bermuda von AT&T getestet, das erste regulär eingesetzte Seekabel mit Mu-Metall zur Bespulung wurde im Folgejahr zwischen New York und Horta auf den Azoren von AT&T in Betrieb genommen. Verbesserungen in den Metalllegierungen führten zu diversen Patenten wie in 1923 von Western Union, einem damaligen Konkurrenten von AT&T.

Anfang des 20. Jahrhunderts spielten bespulte Leitungen auch bei an Land verlegten Telegrafenleitungen und später in Telefonleitungen zwischen einzelnen Ortsvermittlungsstellen eine Rolle. Im deutschen Telefonnetz wurden früher im Abstand (S) von 1700 m (1680-1720 m und Auslauffeld (S/2) 840-860 m) Spulen mit einer Induktivität von 80/50 mH eingesetzt.

Sie wurden im Bereich der leitungsgebundenen Kommunikationstechnik zunächst durch Koaxialkabel und in Folge weitgehend durch Lichtwellenleiter ersetzt. Bespulte Teilnehmeranschlussleitungen sind durch die Bandbreitenlimitierung für die DSL-Technik ungeeignet.
 

Weitere Information finden Sie unter:
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  • Karl Emil Krarup, entwickelt das Krarupkabel   
  • Baubeginn des Rheinlandkabels   
  • Fernkabel Linz-Bruck/Mur mit Pupinspulen