लोडिंग कॉइल

बेलग्रेड (सर्बिया) में पीटीटी संग्रहालय में पुपिन कुंडली

भारण कुंडली या भार कुंडली एक प्रेरक है जिसे एक विद्युत परिपथ में उसके प्रेरकत्व को प्रवर्धित करने के लिए समायोजित किया जाता है। लंबी दूरी के टेलीग्राफ प्रसारण तारों में संकेत विरूपण को रोकने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों के लिए 19वीं शताब्दी में यह शब्द उत्पन्न हुआ। इस शब्द का उपयोग ऐन्टेना में प्रेरकों के लिए या ऐन्टेना और इसकी प्रभरण वाहिका के मध्य किया जाता है, जिससे इसकी संकार्य आवृत्ती पर विद्युत परिपथ से अनुनादी ऐन्टेना निर्मित किया जा सके।

1860 के दशक में पहली अटलांटिक पार टेलीग्राफ तारों की धीमी संकेतन गति की समस्या का अध्ययन करते हुए भारण कुंडलीयों की अवधारणा की खोज ओलिवर हीविसाइड ने की थी। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रेषित संकेत के आयाम और समय विलंब विरूपण को रोकने के लिए अतिरिक्त प्रेरकत्व आवश्यक था। विरूपण मुक्त संचरण के लिए गणितीय स्थिति को हीविसाइड स्थिति के रूप में जाना जाता है। पूर्व प्रायोजित टेलीग्राफ प्रणालियाँ स्थलीय या छोटी थीं और इसलिए उनमें देरी कम थी, और अतिरिक्त प्रेरकत्व की आवश्यकता उतनी बड़ी नहीं थी। पनडुब्बी संचार तार विशेष रूप से समस्या के अधीन हैं, परंतु संतुलित युग्मों का उपयोग करते हुए 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ में प्रायः लोहे के तार या टेप के साथ भारण कुंडली के साथ भारित किया जाता था, जिससे पारीबंधन की समस्या से बचा जाता था।

भारण कुंडलीयों को ऐतिहासिक रूप से मिहाजलो इडवोर्स्की पुपिन के बाद पुपिन कुंडली के रूप में भी जाना जाता है, विशेष रूप से जब हेविसाइड स्थिति के लिए उपयोग किया जाता है और उनके समायोजन की प्रक्रिया को कभी-कभी प्यूपिनाइजेशन कहा जाता है।

अनुप्रयोग

एक संतुलित भरी हुई टेलीफोन लाइन का आरेख। संधारित्र असतत घटक नहीं हैं, परंतु लाइन के निकट स्थित तार संचालकों के मध्य वितरित संधारित्र का प्रतिनिधित्व करते हैं, यह बिंदीदार रेखाओं द्वारा इंगित किया जाता है। भारण कुंडली श्रव्य संकेत को लाइन संधारण द्वारा विकृत होने से रोकते हैं। भारण कुंडली की वाइंडिंग इस तरह से होती है कि कोर में प्रेरित चुंबकीय प्रवाह दोनों वाइंडिंग के लिए एक ही दिशा में होता है।

टेलीफोन लाइनें

(left) Toroidal 0.175 H loading coil for an AT&T long distance telephone trunkline from New York to Chicago 1922. Each of the 108 twisted pairs in the cable required a coil. The coils were enclosed in an oil-filled steel tank (right) on the telephone pole. The cable required loading coils every 6000 ft (1.83 km).

का एक सामान्य अनुप्रयोग ध्वनि-आवृत्ति भारण कुंडलीयों का एक सामान्य उपयोग एक दूरभाष तारों में व्यावर्तित युग्म तार के ध्वनि-आवृत्ति विशेषताओं को सुधारना होता है। क्योंकि व्यावर्तित युग्म एक संतुलित रेखा प्रारूप है, संतुलन बनाए रखने के लिए युग्म के प्रत्येक चरण में आधा भारण कुंडली समायोजित की जानी चाहिए। इन दोनों वाइंडिंग्स का एक ही कोर पर बनना साधारण बात है। यह चुंबकीय प्रवाह संयोजन को बढ़ाता है, जिसके बिना कुंडली पर घुमावों की संख्या को बढ़ाना अनिवार्य हों जाता है। सामान्य कोर के उपयोग के बाद भी, ऐसे भारण कुंडलीयों में ट्रांसफार्मर सम्मिलित नहीं होते हैं, क्योंकि वे अन्य परिपथों को विद्युतकीय युग्मन प्रदान नहीं करते हैं।

किसी युग्म के साथ अनुक्रम में निर्धारित समय-समय पर जोड़े गए भारित कुंडली ऊँचे ध्वनि आवृत्तियों पर अधिकतम अल्पविराम फ़िल्टर द्वारा निर्मित लो-पास फ़िल्टर की कटऑफ आवृत्ति तक ऊँचे ध्वनि आवृत्तियों में छायांकन को कम करते हैं। कटऑफ आवृत्ति से ऊपर, छायांकन त्वरित रूप से बढ़ता है। कुंडली के बीच की दूरी जितनी कम होगी, आपूर्ती बंद करने की आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। कटऑफ प्रभाव पिंडित प्रेरकों का उपयोग करने की एक शिल्पकृति है। निरंतर वितरित-तत्व प्रारूप प्रेरकत्व का उपयोग करके भारण विधियों के साथ कोई कटऑफ नहीं है।

कुंडलीयों को भारित किए बिना, लाइन की प्रतिक्रिया प्रतिरोध और लाइन के संधारित्र पर आधारित होती है, जिसमें क्षीणन आवृत्ति के साथ धीरे-धीरे बढ़ता है। सही प्रेरकत्व के भारण कुंडली के साथ, न तो संधारित्र और न ही प्रेरकत्व आधारित होता है: प्रतिक्रिया सपाट होती है, तरंग अपरिवर्तित रहते हैं और विशिष्ट प्रतिबाधा कटऑफ आवृत्ति तक प्रतिरोधक होती है। एक ऑडियो आवृत्ति फिल्टर का संयोग गठन भी उस कोलाहल को कम करने में लाभप्रद है।

डीएसएल

भारण कुंडलीयों के साथ, ट्रांसमिशन लाइन के पासबैंड के भीतर संकेतों के लिए एक सर्किट का संकेत क्षीणन कम रहता है लेकिन ऑडियो कटऑफ आवृत्ति के ऊपर आवृत्तियों के लिए तेजी से बढ़ता है। यदि टेलीफोन लाइन को बाद में उन अनुप्रयोगों का समर्थन करने के लिए पुन: उपयोग किया जाता है जिनके लिए उच्च आवृत्तियों की आवश्यकता होती है, जैसे एनालॉग या डिजिटल वाहक प्रणाली या डिजिटल खरीदारों की पंक्ति (डीएसएल) में, भारण कुंडलीयों को हटा दिया जाना चाहिए या प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। समांतर कैपेसिटर के साथ कुंडलीयों का उपयोग एम-व्युत्पन्न फ़िल्टर के टोपोलॉजी के साथ एक फ़िल्टर बनाता है और कट ऑफ के ऊपर आवृत्तियों का एक बैंड भी पारित किया जाता है। हटाने के बिना, विस्तारित दूरी पर ग्राहकों के लिए, उदाहरण के लिए, केंद्रीय कार्यालय से 4 मील (6.4 किमी) से अधिक, डीएसएल का समर्थन नहीं किया जा सकता है।

कैरियर सिस्टम

अमेरिकी शुरुआती और मध्य 20वीं सदी के टेलीफोन केबल में एक मील (1.61 किमी) के अंतराल पर भार कुंडली होते थे, आमतौर पर कुंडली के मामलों में कई लोग होते थे। उच्च आवृत्तियों को पारित करने के लिए कुंडली को हटाया जाना था, लेकिन कुंडली के मामलों ने डिजिटल टी वाहक सिस्टम के रिपीटर्स के लिए सुविधाजनक स्थान प्रदान किया, जो तब 1.5 Mbit/s संकेत को उस दूरी पर प्रसारित कर सकता था। संकरी गलियां और तांबे की उच्च लागत के कारण, यूरोपीय केबलों में पतले तार होते थे और निकट दूरी का उपयोग करते थे। एक किलोमीटर के अंतराल ने यूरोपीय प्रणालियों को 2 Mbit/s ले जाने की अनुमति दी।

रेडियो एंटीना

केंद्र में स्थित भारण कुंडली के साथ एक विशिष्ट मोबाइल एंटीना

1912 में न्यू जर्सी में एक शक्तिशाली लॉन्गवेव रेडियो टेलीग्राफी स्टेशन में उपयोग किया जाने वाला एक विशाल एंटीना भारण कुंडली।

एक अन्य प्रकार के भारण कुंडली का उपयोग रेडियो एंटीना (रेडियो) में किया जाता है। मोनोपोल एंटीना और द्विध्रुवीय एंटीना रेडियो एंटेना रेडियो तरंगों के लिए गुंजयमान यंत्र के रूप में कार्य करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं; एंटीना की संचरण लाइन के माध्यम से एंटीना पर लागू ट्रांसमीटर से शक्ति, एंटीना तत्व में वोल्टेज और करंट की खड़ी तरंगों को उत्तेजित करती है। "स्वाभाविक रूप से" गुंजयमान होने के लिए, ऐन्टेना की भौतिक लंबाई रेडियो तरंगों के तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई की भौतिक लंबाई होनी चाहिए (या उस लंबाई का एक गुणक, विषम गुणकों के साथ आमतौर पर पसंद किया जाता है)। अनुनाद पर, ऐन्टेना विद्युत रूप से एक शुद्ध विद्युत प्रतिरोध के रूप में कार्य करता है, ट्रांसमीटर से उस पर लागू सभी शक्ति को अवशोषित करता है।

कई मामलों में, व्यावहारिक कारणों से, एंटीना को गुंजयमान लंबाई से छोटा करना आवश्यक होता है, इसे विद्युत रूप से छोटा एंटीना कहा जाता है। एक चौथाई तरंग दैर्ध्य से छोटा एंटीना ट्रांसमिशन लाइन के लिए कैपेसिटिव रिएक्शन प्रस्तुत करता है. लागू की गई कुछ शक्ति वापस ट्रांसमिशन लाइन में परिलक्षित होती है और ट्रांसमीटर की ओर वापस जाती है. एक ही आवृत्ति पर विपरीत दिशाओं में चलने वाली दो धाराएँ संचरण लाइन पर खड़ी तरंगों का कारण बनती हैं, एक से अधिक स्थायी तरंग अनुपात (SWR) के रूप में मापा जाता है। उन्नत धाराएं तार को गर्म करके ऊर्जा बर्बाद करती हैं, और ट्रांसमीटर को ज़्यादा गरम भी कर सकती हैं।

एक विद्युत लंबाई एंटीना अनुनाद बनाने के लिए, एंटीना के साथ श्रृंखला में एक भारण कुंडली डाला जाता है। कुंडली शॉर्ट ऐन्टेना के कैपेसिटिव रिएक्शन के बराबर और विपरीत एक आगमनात्मक प्रतिक्रिया के लिए बनाया गया है, इसलिए रिएक्शन का संयोजन रद्द हो जाता है। जब इतना लोड किया जाता है तो ऐन्टेना ट्रांसमिशन लाइन के लिए एक शुद्ध प्रतिरोध प्रस्तुत करता है, ऊर्जा को परावर्तित होने से रोकता है। भारण कुंडली को अक्सर एंटीना के आधार पर, इसके और ट्रांसमिशन लाइन (बेस लोडिंग) के बीच रखा जाता है, लेकिन अधिक कुशल विकिरण के लिए, इसे कभी-कभी एंटीना तत्व (सेंटर लोडिंग) के मध्य बिंदु के पास डाला जाता है।

शक्तिशाली ट्रांसमीटरों के लिए कुंडली लोड करने में विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर चुनौतीपूर्ण डिजाइन आवश्यकताएं हो सकती हैं। छोटे एंटेना का विकिरण प्रतिरोध बहुत कम हो सकता है, जैसे कम आवृत्ति या बहुत कम आवृत्ति बैंड में कुछ ओम, जहां एंटेना आमतौर पर छोटे होते हैं और आगमनात्मक लोडिंग की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। क्योंकि कुंडली वाइंडिंग में प्रतिरोध विकिरण प्रतिरोध के बराबर है, या उससे अधिक है, अत्यधिक विद्युत रूप से छोटे एंटेना के लिए भारण कुंडली में ऑपरेटिंग आवृत्ति पर बेहद कम एसी विद्युत प्रतिरोध होना चाहिए। त्वचा के प्रभाव के नुकसान को कम करने के लिए, कुंडल अक्सर टयूबिंग या लिट्ज तार से बना होता है, एकल परत वाइंडिंग के साथ, निकटता प्रभाव (विद्युत चुंबकत्व) प्रतिरोध को कम करने के लिए अलग-अलग घुमावों के साथ। उन्हें अक्सर उच्च वोल्टेज को संभालना पड़ता है। ढांकता हुआ नुकसान में बिजली की हानि को कम करने के लिए, तार को अक्सर पतली सिरेमिक पट्टियों पर समर्थित हवा में निलंबित कर दिया जाता है। कम आवृत्तियों पर उपयोग किए जाने वाले कैपेसिटिव लोडेड एंटेना में अत्यधिक संकीर्ण बैंडविंड होते हैं, और इसलिए यदि आवृत्ति बदली जाती है तो एंटीना को नई ट्रांसमीटर आवृत्ति के साथ प्रतिध्वनित करने के लिए भारण कुंडली को समायोजित किया जाना चाहिए। प्रारंभ करनेवाला अक्सर उपयोग किया जाता है।

बल्क पावर ट्रांसमिशन

लंबी दूरी की इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन # बल्क ट्रांसमिशन पर उच्च कैपेसिटेंस के कारण होने वाले नुकसान को कम करने के लिए, लचीला एसी संचरण प्रणाली (FACTS), एक स्टैटिक VAR कम्पेसाटर, या एक स्थिर तुल्यकालिक श्रृंखला कम्पेसाटर के साथ सर्किट में इंडक्शन पेश किया जा सकता है। श्रृंखला मुआवजे को श्रृंखला में सर्किट से जुड़े एक प्रारंभ करनेवाला के रूप में माना जा सकता है यदि यह सर्किट को प्रेरकत्व की आपूर्ति कर रहा है।

कैंपबेल समीकरण

कैंपबेल समीकरण एक लोडेड लाइन के प्रसार स्थिरांक की भविष्यवाणी करने के लिए जॉर्ज एशले कैंपबेल के कारण एक संबंध है। यह कहा गया है;

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

कहाँ,

$\gamma \!\,$ अनलोडेड लाइन का प्रसार स्थिरांक है

$\gamma '\!\,$ भरी हुई रेखा का प्रसार स्थिरांक है

$d\!\,$ लोड लाइन पर कुंडली के बीच का अंतराल है

$Z\!\,$ एक भारण कुंडली का प्रतिबाधा है और

$Z_{0}\!\,$ अनलोडेड लाइन की विशेषता प्रतिबाधा है।

अंगूठे का एक अधिक इंजीनियर अनुकूल नियम यह है कि भारण कुंडलीयों को भरने के लिए अनुमानित आवश्यकता संचरित होने वाली अधिकतम आवृत्ति के प्रति तरंगदैर्ध्य दस कुंडली है। लोडेड लाइन को स्थिर k फिल्टर के रूप में मानकर और उस पर छवि प्रतिबाधा लागू करके इस सन्निकटन पर पहुंचा जा सकता है। बुनियादी छवि फिल्टर सिद्धांत से कोणीय कटऑफ आवृत्ति और कम-पास फिल्टर की विशेषता प्रतिबाधा | कम-पास निरंतर k फिल्टर द्वारा दिया जाता है;

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

कहाँ ${\textstyle L_{\frac {1}{2}}}$ और $C_{\frac {1}{2}}$ आधा खंड तत्व मान हैं।

इन बुनियादी समीकरणों से आवश्यक भारण कुंडली इंडक्शन और कुंडली स्पेसिंग पाई जा सकती है;

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

जहाँ C रेखा की प्रति इकाई लंबाई की धारिता है।

कटऑफ वेवलेंथ यील्ड प्रति कुंडली की संख्या के संदर्भ में इसे व्यक्त करना;

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

जहाँ v विचाराधीन केबल के प्रसार का वेग है।

तब से ${\textstyle v={1 \over Z_{0}C}}$ तब

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

कैंपबेल इस अभिव्यक्ति पर 1898 में चार्ल्स गॉडफ्रे द्वारा वर्णित वजन के साथ समय-समय पर भरी हुई एक यांत्रिक रेखा के साथ सादृश्य द्वारा पहुंचे, जिन्होंने एक समान परिणाम प्राप्त किया। इस तरह की मैकेनिकल लोडेड लाइनों का अध्ययन सबसे पहले जोसेफ-लुई लाग्रेंज (1736-1813) ने किया था। कटऑफ की घटना जिससे कटऑफ आवृत्ति से ऊपर की आवृत्तियों को प्रसारित नहीं किया जाता है, भारण कुंडली का एक अवांछनीय दुष्प्रभाव है (हालांकि यह निष्क्रिय एनालॉग फिल्टर विकास में अत्यधिक उपयोगी साबित हुआ)। कटऑफ को निरंतर लोडिंग के उपयोग से बचा जाता है क्योंकि यह भारण कुंडलीयों की गांठदार प्रकृति से उत्पन्न होता है।

इतिहास

ओलिवर हीविसाइड

ओलिवर हीविसाइड

भारण कुंडली की उत्पत्ति ट्रांसमिशन लाइनों के सिद्धांत पर ओलिवर हीविसाइड के काम में पाई जा सकती है। हीविसाइड (1881) ने असीम रूप से छोटे सर्किट तत्वों के नेटवर्क के रूप में रेखा का प्रतिनिधित्व किया। इस नेटवर्क के विश्लेषण के लिए अपने परिचालन कलन को लागू करके उन्होंने (1887) की खोज की जिसे हीविसाइड स्थिति के रूप में जाना जाता है। यह वह शर्त है जिसे पारेषण लाइन को विरूपण से मुक्त करने के लिए पूरा किया जाना चाहिए। हीविसाइड स्थिति यह है कि श्रृंखला विद्युत प्रतिबाधा, Z, सभी आवृत्तियों पर शंट प्रवेश, Y के समानुपाती होनी चाहिए। प्राथमिक रेखा गुणांक के संदर्भ में स्थिति है:

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

कहाँ:

$R$ प्रति यूनिट लंबाई लाइन का श्रृंखला प्रतिरोध है

$L$ प्रति इकाई लंबाई की रेखा का स्व-प्रेरकत्व श्रृंखला है

$G$ शंट रिसाव विद्युत प्रतिरोध और प्रति इकाई लंबाई लाइन इन्सुलेटर का संचालन है

$C$ लाइन कंडक्टर प्रति यूनिट लंबाई के बीच शंट कैपेसिटेंस है

हीविसाइड को पता था कि उनके दिन में व्यावहारिक टेलीग्राफ केबलों में यह स्थिति पूरी नहीं हुई थी। सामान्य तौर पर, एक वास्तविक केबल में,

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

यह मुख्य रूप से केबल इंसुलेटर के माध्यम से रिसाव के कम मूल्य के कारण है, जो कि आधुनिक केबलों में और भी अधिक स्पष्ट है, जिसमें हीविसाइड के दिनों की तुलना में बेहतर इंसुलेटर हैं। शर्त को पूरा करने के लिए, विकल्प इसलिए हैं कि G या L को बढ़ाने या R या C को कम करने का प्रयास किया जाए। R को कम करने के लिए बड़े कंडक्टर की आवश्यकता होती है। कॉपर पहले से ही टेलीग्राफ केबल्स में उपयोग में था और यह चांदी का उपयोग करने के लिए उपलब्ध सबसे अच्छा कंडक्टर है। घटते आर का अर्थ है अधिक तांबे और अधिक महंगी केबल का उपयोग करना। घटते सी का मतलब एक बड़ा केबल भी होगा (हालांकि जरूरी नहीं कि अधिक तांबा हो)। जी बढ़ाना अत्यधिक अवांछनीय है; जबकि यह विकृति को कम करेगा, यह उसी समय संकेत हानि को बढ़ाएगा। हीविसाइड ने इस संभावना पर विचार किया, लेकिन खारिज कर दिया, जिसने उसे विरूपण को कम करने के तरीके के रूप में एल बढ़ाने की रणनीति के साथ छोड़ दिया। हीविसाइड तत्काल (1887) ने प्रेरकत्व को बढ़ाने के कई तरीकों का प्रस्ताव किया, जिसमें कंडक्टरों को और अलग करना और इन्सुलेटर को लोहे की धूल से लोड करना शामिल था। अंत में, हीविसाइड ने लाइन के साथ अंतराल पर असतत प्रेरकों का उपयोग करने का प्रस्ताव (1893) दिया। हालाँकि, वह इस विचार को अपनाने के लिए ब्रिटिश सामान्य डाकघर को मनाने में कभी सफल नहीं हुए। ब्रिटैन इसका श्रेय विशेष केबल मापदंडों के लिए कुंडली के आकार और रिक्ति पर इंजीनियरिंग विवरण प्रदान करने में हीविसाइड की विफलता को देता है। हीविसाइड के सनकी चरित्र और खुद को प्रतिष्ठान से अलग करने से भी उनकी अनदेखी में उनकी भूमिका हो सकती है।

जॉन स्टोन

जॉन स्टोन स्टोन|जॉन एस. स्टोन ने अमेरिकी टेलीफोन और टेलीग्राफ कंपनी (एटी एंड टी) के लिए काम किया और हीविसाइड के विचारों को वास्तविक दूरसंचार पर लागू करने का प्रयास करने वाले पहले व्यक्ति थे। स्टोन का विचार (1896) एक बाईमेटेलिक आयरन-कॉपर केबल का उपयोग करना था जिसका उन्होंने पेटेंट कराया था। स्टोन की यह केबल लौह सामग्री के कारण लाइन प्रेरकत्व को बढ़ाएगी और इसमें हीविसाइड की स्थिति को पूरा करने की क्षमता थी। हालांकि, स्टोन ने 1899 में कंपनी छोड़ दी और इस विचार को कभी लागू नहीं किया गया। स्टोन की केबल निरंतर लोडिंग का एक उदाहरण थी, एक सिद्धांत जिसे अंततः अन्य रूपों में व्यवहार में लाया गया था, उदाहरण के लिए इस आलेख में बाद में #Krarup केबल देखें।

जॉर्ज कैंपबेल

जॉर्ज एशले कैंपबेल एक अन्य एटी एंड टी इंजीनियर थे जो उनकी बोस्टन सुविधा में काम कर रहे थे। कैंपबेल को स्टोन की बायमेटेलिक केबल की जांच जारी रखने का काम सौंपा गया था, लेकिन जल्द ही इसे भारण कुंडली के पक्ष में छोड़ दिया गया। उनकी एक स्वतंत्र खोज थी: कैम्पबेल को हीविसाइड की स्थिति की खोज में हीविसाइड के काम के बारे में पता था, लेकिन इसे पूरा करने के लिए एक लाइन को सक्षम करने के लिए भारण कुंडली का उपयोग करने के हीविसाइड के सुझाव से अनजान थे। दिशा बदलने की प्रेरणा कैंपबेल का सीमित बजट था।

कैंपबेल आवंटित किए गए बजट के साथ एक वास्तविक टेलीफोन मार्ग पर एक व्यावहारिक प्रदर्शन स्थापित करने के लिए संघर्ष कर रहा था। यह विचार करने के बाद कि उनके कृत्रिम रेखा सिमुलेटर वास्तविक रेखा में पाए जाने वाले वितरित-तत्व मॉडल मात्राओं के बजाय गांठ-तत्व मॉडल घटकों का उपयोग करते हैं, उन्होंने सोचा कि क्या वह स्टोन की वितरित रेखा का उपयोग करने के बजाय गांठ वाले घटकों के साथ प्रेरकत्व सम्मिलित नहीं कर सकते। जब उनकी गणना से पता चला कि टेलीफोन मार्गों पर मैनहोल पर्याप्त रूप से एक साथ बंद थे, तो बिना मार्ग को खोदने या नए केबल बिछाने के खर्च के बिना भारण कुंडली डालने में सक्षम थे, उन्होंने इस नई योजना को बदल दिया। एक टेलीफोन केबल पर कुंडली लोड करने का सबसे पहला प्रदर्शन तथाकथित पिट्सबर्ग केबल की 46-मील लंबाई पर था (परीक्षण वास्तव में बोस्टन में था, केबल को पहले पिट्सबर्ग में परीक्षण के लिए इस्तेमाल किया गया था) 6 सितंबर 1899 को किया गया था। खुद कैंपबेल और उनके सहायक द्वारा। सार्वजनिक सेवा में डाली गई भरी हुई लाइनों का उपयोग करने वाली पहली टेलीफोन केबल 18 मई 1900 को बोस्टन में जमैका प्लेन और वेस्ट न्यूटन के बीच थी। भारण कुंडली पर कैंपबेल के काम ने फिल्टर पर उनके बाद के काम के लिए सैद्धांतिक आधार प्रदान किया जो आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन के लिए बहुत महत्वपूर्ण साबित हुआ। भारण कुंडली की कट-ऑफ घटना, एक अवांछनीय साइड-इफ़ेक्ट, का उपयोग वांछित फ़िल्टर आवृत्ति प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

माइकल पुपिन

भारण कुंडली का पुपिन का डिज़ाइन

संयुक्त राज्य अमेरिका के आविष्कारक और सर्बियाई आप्रवासी मिहाजलो इदवोर्स्की पुपिन ने भी भारण कुंडली की कहानी में एक भूमिका निभाई। पुपिन ने कैंपबेल के एक प्रतिद्वंद्वी पेटेंट दायर किया। पुपिन का यह पेटेंट 1899 का है। इससे पहले का एक पेटेंट है (1894, दिसंबर 1893 में दायर) जिसे कभी-कभी पुपिन के भारण कुंडली पेटेंट के रूप में उद्धृत किया जाता है, लेकिन वास्तव में, यह कुछ अलग है। भ्रम को समझना आसान है, पुपिन खुद दावा करते हैं कि उन्होंने पहली बार 1894 में एक पहाड़ पर चढ़ते समय कुंडली लोड करने के विचार के बारे में सोचा था, हालाँकि उस समय उससे कुछ भी प्रकाशित नहीं हुआ है।

पुपिन का 1894 का पेटेंट प्रेरकों के बजाय कैपेसिटर के साथ लाइन को लोड करता है, एक ऐसी योजना जिसकी सैद्धांतिक रूप से त्रुटिपूर्ण होने के कारण आलोचना की गई है और कभी व्यवहार में नहीं लाते। भ्रम को जोड़ने के लिए, पुपिन द्वारा प्रस्तावित कैपेसिटर योजना के एक संस्करण में वास्तव में कुंडलीयों हैं। हालांकि, इनका इरादा किसी भी तरह से लाइन की भरपाई करना नहीं है। वे वहां केवल डीसी निरंतरता को लाइन में बहाल करने के लिए हैं ताकि मानक उपकरणों के साथ इसका परीक्षण किया जा सके। पुपिन का कहना है कि इंडक्शन इतना बड़ा होना चाहिए कि यह 50 हर्ट्ज से ऊपर के सभी एसी संकेत को ब्लॉक कर दे। नतीजतन, केवल कैपेसिटर लाइन में कोई महत्वपूर्ण प्रतिबाधा जोड़ रहा है और कुंडली पहले नोट किए गए परिणामों पर किसी भी भौतिक प्रभाव का प्रयोग नहीं करेंगे।

कानूनी लड़ाई

हीविसाइड ने कभी अपने विचार का पेटेंट नहीं कराया; वास्तव में, उन्होंने अपने किसी भी कार्य का कोई व्यावसायिक लाभ नहीं उठाया। इस आविष्कार के आसपास के कानूनी विवादों के बावजूद, यह निर्विवाद है कि कैंपबेल भारण कुंडली का उपयोग करके वास्तव में एक टेलीफोन सर्किट का निर्माण करने वाला पहला व्यक्ति था। इसमें भी कोई संदेह नहीं हो सकता है कि हीविसाइड सबसे पहले प्रकाशित हुआ था और कई लोग पुपिन की प्राथमिकता पर विवाद करेंगे। एटी एंड टी ने अपने दावे को लेकर पुपिन के साथ कानूनी लड़ाई लड़ी। पुपिन पहले पेटेंट कराने वाले थे, लेकिन कैंपबेल ने पहले ही व्यावहारिक प्रदर्शन किया था, इससे पहले कि पुपिन ने अपना पेटेंट (दिसंबर 1899) दायर किया था। दाखिल करने में कैंपबेल की देरी एटी एंड टी की धीमी आंतरिक साजिशों के कारण थी। हालांकि, एटी एंड टी ने मूर्खतापूर्ण तरीके से कैंपबेल के प्रस्तावित पेटेंट आवेदन से उन सभी तालिकाओं और ग्राफ़ को हटा दिया, जो पेटेंट जमा करने से पहले आवश्यक प्रेरकत्व के सटीक मूल्य का विवरण देते हैं। चूंकि पुपिन के पेटेंट में एक (कम सटीक) सूत्र शामिल था, एटी एंड टी अपूर्ण प्रकटीकरण के दावों के लिए खुला था। इस डर से कि एक जोखिम था कि हेविसाइड के पूर्व प्रकाशन के कारण आविष्कार को अप्राप्य घोषित किए जाने के साथ लड़ाई समाप्त हो जाएगी, उन्होंने चुनौती से दूर रहने और पुपिन के पेटेंट पर एक वार्षिक शुल्क के लिए एक विकल्प खरीदने का फैसला किया ताकि एटी एंड टी दोनों पेटेंट को नियंत्रित कर सके। जनवरी 1901 तक पुपिन को $200,000 (2011 में $13 मिलियन) का भुगतान किया गया था) और 1917 तक, जब AT&T एकाधिकार समाप्त हो गया और भुगतान बंद हो गया, तो उसे कुल $455,000 (2011 में $25 मिलियन) प्राप्त हुए थे।).

एटी एंड टी को लाभ

आविष्कार एटी एंड टी के लिए बहुत महत्वपूर्ण था। टेलीफोन केबलों को अब पहले से दुगुनी दूरी के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, या वैकल्पिक रूप से, पिछली गुणवत्ता (और लागत) के आधे हिस्से को उसी दूरी पर इस्तेमाल किया जा सकता है। यह विचार करते समय कि क्या कैंपबेल को प्रदर्शन के साथ आगे बढ़ने की अनुमति दी जाए, उनके इंजीनियरों ने अनुमान लगाया था कि वे अकेले न्यूयॉर्क और न्यू जर्सी में नई स्थापना लागतों में $700,000 बचाने के लिए खड़े थे। यह अनुमान लगाया गया है कि 20वीं सदी की पहली तिमाही में AT&T ने $100 मिलियन की बचत की। Heaviside, जिसने यह सब शुरू किया, कुछ भी नहीं लेकर आया। उसे एक सांकेतिक भुगतान की पेशकश की गई थी, लेकिन वह स्वीकार नहीं करेगा, अपने काम का श्रेय चाहता है। उन्होंने विडंबनापूर्ण ढंग से टिप्पणी की कि यदि उनके पूर्व प्रकाशन को स्वीकार कर लिया गया था तो यह हस्तक्षेप करेगा ... उचित दिशा में डॉलर के प्रवाह के साथ ...।

पनडुब्बी केबल

पनडुब्बी संचार केबलों के लिए विरूपण एक विशेष समस्या है, आंशिक रूप से क्योंकि उनकी बड़ी लंबाई अधिक विरूपण को बनाने की अनुमति देती है, बल्कि इसलिए भी कि वे इन्सुलेट सामग्री की विशेषताओं के कारण ध्रुवों पर खुले तारों की तुलना में विरूपण के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। संकेत की विभिन्न तरंग दैर्ध्य सामग्री में विभिन्न वेगों पर यात्रा करती है जिससे फैलाव (ऑप्टिक्स) होता है। यह पहली ट्रान्साटलांटिक टेलीग्राफ केबल पर समस्या थी जिसने हीविसाइड को समस्या का अध्ययन करने और समाधान खोजने के लिए प्रेरित किया। भारण कुंडली फैलाव की समस्या को हल करते हैं, और पनडुब्बी केबल पर उनका पहला उपयोग 1906 में सीमेंस और Halske द्वारा लेक कॉन्स्टेंस के पार एक केबल में किया गया था। भारी पनडुब्बी केबलों के साथ भारण कुंडलीयों का उपयोग करने में कई कठिनाइयां हैं I भारण कुंडली का उभार केबल जहाजों के केबल बिछाने के उपकरण से आसानी से नहीं गुजर सकता था और भारण कुंडली बिछाने के दौरान जहाज को धीमा करना पड़ता था। बिछाने के दौरान जहां कुंडली स्थापित किए गए थे, वहां से केबल में तनाव पैदा हो गया था। बहुत सावधानी के बिना, केबल टूट सकती है और मरम्मत करना मुश्किल होगा। एक और समस्या यह थी कि उस समय के भौतिक विज्ञान में समुद्री जल के प्रवेश के विरुद्ध कुंडली और केबल के बीच के जोड़ को सील करने में कठिनाइयाँ थीं। इस दौरान केबल क्षतिग्रस्त हो गई। इन समस्याओं को दूर करने के लिए निरंतर लोडिंग का विकास किया गया, जिसमें कटऑफ फ्रीक्वेंसी न होने का भी लाभ है।

क्रुप केबल

एक डेनिश इंजीनियर, कार्ल एमिल क्रारुप ने लगातार लोड होने वाली केबल के एक रूप का आविष्कार किया, जिसने असतत भारण कुंडली की समस्याओं को हल किया। क्रारुप केबल में केंद्रीय तांबे के कंडक्टर के चारों ओर एक दूसरे के संपर्क में आसन्न घुमावों के साथ लोहे के तार लगातार घाव होते हैं। यह केबल किसी भी दूरसंचार केबल पर लगातार लोडिंग का पहला प्रयोग था। 1902 में, क्रुप दोनों ने इस विषय पर अपना पेपर लिखा और हेलसिंगोर (डेनमार्क) और हेलसिंगबर्ग (स्वीडन) के बीच पहली केबल की स्थापना देखी।

परमलॉय केबल

Permalloy केबल निर्माण

भले ही क्ररुप केबल ने लाइन में इंडक्शन जोड़ा, यह हीविसाइड स्थिति को पूरा करने के लिए अपर्याप्त था। एटी एंड टी ने उच्च पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) के साथ बेहतर सामग्री की खोज की। 1914 में, गुस्ताव एल्मेन ने permalloy की खोज की, जो एक चुंबकीय निकल-लौह एनीलेड मिश्र धातु है। सी में। 1915, ओलिवर ई. बकले, हेरोल्ड डी. अर्नोल्ड|एच. डी. अर्नोल्ड, और एल्मेन, सभी बेल लैब्स में, तांबे के कंडक्टरों के चारों ओर लिपटे परमालॉय टेप का उपयोग करके पनडुब्बी संचार केबल के निर्माण की एक विधि का सुझाव देकर संचरण गति में बहुत सुधार किया।

1923 में बरमूडा में एक परीक्षण में केबल का परीक्षण किया गया था। सितंबर 1924 में न्यूयॉर्क शहर और हॉर्टा (अज़ोरेस) से जुड़ी पहली स्थायी केबल को सेवा में रखा गया था। सबमरीन टेलीग्राफ केबलों पर परमलॉय केबल सक्षम संकेतिंग गति को एक समय में 400 शब्द/मिनट तक बढ़ाया जाना चाहिए जब 40 शब्द/मिनट को अच्छा माना जाता है। पहली ट्रान्साटलांटिक केबल ने केवल दो शब्द/मिनट हासिल किए।

म्यू-मेटल केबल

File:Mu metal submarine telegraph cable construction.svg

म्यू-मेटल केबल निर्माण

म्यू-मेटल में परमलॉय के समान चुंबकीय गुण होते हैं लेकिन मिश्रधातु में कॉपर मिलाने से लचीलापन बढ़ जाता है और धातु को तार में खींचा जा सकता है। परमलॉय केबल की तुलना में म्यू-मेटल केबल का निर्माण करना आसान है, कोर कॉपर कंडक्टर के चारों ओर म्यू-मेटल ठीक उसी तरह लिपटा होता है जिस तरह क्रारुप केबल में लोहे का तार होता है। म्यू-मेटल केबल के साथ एक और फायदा यह है कि निर्माण खुद को एक वेरिएबल लोडिंग प्रोफाइल के लिए उधार देता है जिससे लोडिंग सिरों की ओर पतला हो जाता है।

म्यू-मेटल का आविष्कार 1923 में टेलीग्राफ निर्माण और रखरखाव कंपनी , लंदन द्वारा किया गया था। जिन्होंने शुरुआत में वेस्टर्न यूनियन के लिए केबल बनाया था। वेस्टर्न यूनियन एटी एंड टी और पश्चिमी इलेक्ट्रिक कंपनी के साथ प्रतिस्पर्धा में थे जो परमालॉय का उपयोग कर रहे थे। Permalloy का पेटेंट वेस्टर्न इलेक्ट्रिक के पास था जिसने वेस्टर्न यूनियन को इसका इस्तेमाल करने से रोक दिया था।

पैच लोड हो रहा है

केबलों की लगातार लोडिंग महंगी होती है और इसलिए इसे केवल तभी किया जाता है जब बिल्कुल आवश्यक हो। कुंडलीयों के साथ लम्प्ड लोडिंग सस्ता है लेकिन इसमें कठिन मुहरों और एक निश्चित कटऑफ आवृत्ति का नुकसान है। एक समझौता योजना पैच लोडिंग है जिससे केबल को बार-बार खंडों में लगातार लोड किया जाता है। बीच वाले हिस्से खाली रह जाते हैं।

वर्तमान अभ्यास

लोडेड केबल अब सबमरीन संचार केबलों के लिए एक उपयोगी तकनीक नहीं है, जिसे पहले विद्युत चालित इन-लाइन अपराधी ्स का उपयोग करके समाक्षीय केबल | सह-अक्षीय केबल और फिर प्रकाशित तंतु | फाइबर-ऑप्टिक केबल द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। 1930 के दशक में लोडेड केबल के निर्माण में गिरावट आई और फिर द्वितीय विश्व युद्ध के बाद की अन्य तकनीकों ने इसका स्थान ले लिया। भारण कुंडलीयों आज भी कुछ टेलीफोन लैंडलाइन में पाए जा सकते हैं लेकिन नए प्रतिष्ठान अधिक आधुनिक तकनीक का उपयोग करते हैं।

यह भी देखें

• विद्युत लम्बाई
• एंटीना ट्यूनर
• लगातार k फ़िल्टर
• अनलोडेड फैंटम

ग्रन्थसूची

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•  This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).

बाहरी संबंध

• Allan Green, "150 Years Of Industry & Enterprise At Enderby's Wharf", History of the Atlantic Cable & Undersea Communications. Includes photographs of continuously loaded cable.