CH100791A

CH100791A - Procédé pour augmenter la self-induction de conducteurs électriques.

Info

Publication number: CH100791A
Authority: CH
Inventors: Co Bell Telephon Manufacturing
Original assignee: Bell Telephone Mfg
Priority date: 1916-07-24
Filing date: 1921-03-30
Publication date: 1923-09-01
Also published as: CH100789A

Description

Proc6d6 pour augmenter la self-Indnetion de condneteurs 61oeti-Iques. Oti a constat# depuis longtew-ps que l'effieaeit6 de tran,#mission d'une ligne #lee- trique, telle qu'une ligne t61#phonique, peut kre auginent6e en accroissaritartificiellement Pinductance de son eireuit. Les deux proc6dds suivis ordinairement dans ce but sont pre- miärement l'insertion de distances en distances dans le circuit, de bobines dites de charge, et deuxi#mernent FempIoi tout le long du con- dueteur constituant le circuit d'une enveloppe forrn#e d'un corps magn6tique. Dans ces deux eas, la mati6re titilis6e pour former Je noyau des bobines de charge ou Penveloppe des condueteurs, doit pr6senter certaines cai-aet6- ristiques permettant d'obtenir les r6sultats voulus. Ces caraet6ristiques consistent en une baute r6sistivit6, en une perte par hyst#r6sis extrAmement faible, en une stabilit# magn6- tique ou constance de la perm6abilit# par rapport aux courants de conversation mAme, si des courants intenses sont superposds sur le circuit, et en une perm6abilit6 tr#s 61ev#e pour les faibles forces magn6tisaiites utilis6es.

Jusqu'ici le fer a 6t6 utilis6 pour la construe tiondesnoyauxdesbobinesdechargeoLideseiive- loppes des condtieteurs t616phoniques pupinis6s d'une manMre contintie. Ces noyaux sont gändralement form6s de t61es de fer, de fils de fer, ou de fer pulvärisA darts le eas des noyaux annulaires, tandis que Penveloppe pupinisante est constitu6e en enroulant un fil de fer tout le long du coriducteur. Cependant dans ces eas, on a trouv6 que la perin#abilit6 pour les forcels magnUisantes utilis#es West pas suffisamment grande pour obtenir Pin- ductance voultie, et Pon doit alors recouvrir ä un aceroissement coüteux du diamäre des condueteurs. De plus, la r6sistance Mectrique effective du condueteur est consid6i-ablement augnient6e par suite de l'hyst6räsis et des pertes par courants de Foucault rAsultant de la baute conductivit6 du fer. Vinductance que Pon a pti pratiquement introduire par cette pupinisation est en rAalit6 träs faible, et dans plusieurs cas, seulement un cinquiäme de Finductance voulue a W atteinte. Par saite, la pupiiiisation continue des condue- teurs, en utilisant le fer cornme mati & e ma- gütique, n'a pas 6t6 apte A remplacer Pein- ploi des bobines de charge, except6 dans certains eas sp6eiaux, tels que par exemple pour les cäbles t61dphoniques sous-marins relativement courts.

Vemploi d'autres corps fortement para- magn6tiques, particuliäreinentle nickel ' a W propos6. Une des o#jections en co qui con- cerne le nickel, est que sa perm6abilit6 pour les courants faibles g6n6ralemeut utilis6s dans les installations de communication, est plus basse que celle du fer. L'addition d'une potite quantit6 de nickel au fer, environ 5"/o, a dt6 sugg6r6e, mais n'a jamais reQu dappli- eation commereiale dans ces genres d'ins- tallation.

La pr6sente invention se rapporte ä un procdd6 pour charger les conducteurs dlec- triques, suivant Iequel on utilise pour charger les conducteurs une mati#re magnetique, comprenant plusieurs 616ments du groupe magn6tique et pHsentant, pour de faibles forces magn6tisaiites, une permdabilit6 beau- eoup plus haute que le fer, et on dispose cette matiäre en relation inductive par rapport ä un condueteur.

Le prgsent proc6d6 peut Atre partieuliäre- ment utilisd pour charger les eireuits t619- phoniques oü Jes forces magn6tisantes sont extrAmernent faibles, car elles sorit dans ces eireuits rarement plus grandes que deux dixi#mes de gauss et g#i)6ralemeiit inf6rieure ä cette valeur. Aussi dans la deseription suivante, on envisage sp6eialemerit Papplica- tion du pi-ocdd6 ä ce genre de eireuit, mais il est övident qu'il peut etre utilis6 pour pupiniser d'autres genres de conducteurs.

Pour mieux faire comprendre le procdd6, on se rWra au dessin annex6, qui reprAsente A titre d'exemple, dans les fig. 1 et 2 deux condueteurs pupinis6s, dans la fig. 8 un dia- gramme, et dans la fig. 4 une bobine de charge obtenue moyennant le prock6.

Dans la deseription suivante, on suppose que Palliage utilisö renferme approximative- inent 70'/o de nickel et 30'/o de fer, mais dvidemment le procdU dkrit peut s'appliquer ä tous les genres d'alliages döcrits dans le brevet n" 100789. Suivant la fig. 1, un condueteur pupinisä comprend un fil de euivre 2 recouvert d'une couche uuique d'un ruban 3 form6 de Palliage de nickel et de fer mentionn6 ei-dessus. La largeur et l'6paisseur du ruban peuvent Atre ehoisies conforin6metit aux conditions mka- niques, qui doivent kre remplies pour faciliter Penroulement du ruban sur le fil, en übservant toutefois qu'il est inutile de soumettre le ruban ä un effort plus grand qu'il West ii6cessaire, car cet effort tend ä r6duire la perm6abilit6 de la mati & e pupinisante. En pratique, on a trouv# qu'un fil d'un diamkre de1,8 mm etiviron, donne des rdsultats sa- tisfaisants, s'il est recouvert d'un ruban de 0,076 mm d'dpaisseur et de3,175 min de largeur. Si un tel ruban oti nAme des rubans d'autres 6paisseurs sont insuffisants pour donner le poids voulu de pupinisation, il est prUdrable d'enrouler deux ou plusieurs couches de ruban sur le condLicteur plutöt que d'uti- liser une seule couche dun ruban plus 6pais. Cela est montrb sur la fig. 2 dans laquelle une couche supplörnentaire est indiqu6e en 4. L'action 61ectromagndtique d'une s6rie de couches, comparde ä Paction öleetroma-n6t!que d'une couche unique d'dpaisseur egale ä la somme des dpaisseurs des couches multiples, est de r6duii-e les pertes par courants de Foucault dans le condueteur pupinis6. Ainsi qu-Ion Je voit sur la fig. 2, les difförentes couches de ruban sont enrouMes dans des directions alterndes, et ce genre d'enroulement est pi-Wrable, non seulement paree qu'il offre une meilleure structure, mais aussi paree qti*il rdduit et dgalise la tension, qui pent Atre appliqu6e, aux rubans par suite de quelques flexions ou toronnages subis par les condueteurs pupiiiis6s.

L'aetion de l'enrotileinent du ruban sur le fil de cuivre, ainsi qu'il est montr6 sur les fig. 1 et2, a pour r6sultat de diminuer for- tement la perni#abilit6 de la mati#re magn6- tique. Cette r6duction est certainement due ä la traction #I laquelle est soumis Je ruban pendant Penroulement. La haute perm6,abilitd du ruban, qui est perdue par Penroulernent ne peut Atre retrouv6e qu'en soumettailt le conducteur recouvert de son ruban ä Faction du recuit. Mais, si le condueteur recouvert -de la matiäre pupinisante est recuit dans une condition de lovage, la plus haute perm6a- bilt6 obtenue dans le ruban peut Atre large- ment et irr6guliärement r6duite, quand le conducteur pupinis6 est redress6 et toronnö, oti autrement tendu, pendant los kapes suivantes de la formation d'un cäble quel- conque. De telles r6ductions dans la permk- bilit6 de la mati#re pupinisante, sont ordi- nairement plus grandes avee un filrecouvert d'une couche unique qu'avee un fil recouvert d'une double couche. 11 est probable quo ces r6duetions sont dues ä la traction produite sur le ruban lorsque le conducteur passe de sa condition de lovage ä la condition daus Iaquelle il se trouve dans le cäble. Dautre part, dans les opgrations ordinaires de recuit, bien quo celle-ci semblent kre pratiquement identiques, Fon obtient des r6sultats fortement diff6rents par rapport ä la perm6abilit6 obtenue pour la mati & e pupinisante, ainsi quo par rapport ä ses propri6t6s physiques etä la suseeptibilit6 avee laquelle change la perm6a- bilit6. En d'autres termes, pour des recuits ordinaires il est impossible d'obtenir des condueteurs pupinis6s de qualit6 uniforme, soit par rapport ä la valeur de la perm6a- bilitä donn6e ä la matiäre pupinisante ou par rapport ä la stabilit6 de la perm#abilit6 sous la traction mkanique, qui peut par la suite lui Atre impos6e. La raison probable de ces Asultats irrAguliers et peu satisfaisants obte- nus par le recuit ordinaire, Urtoule de ce qui sera expliquA ei-apr#s.

Pour 6viter los inconv6nients ei-dessus mentionn6s, on d6place los condueteurs recou- verts ä travers un fourneau, oü ils sont soumis ä Faction de la chaleur en ayant soin, en premier lieu de los kirer, afin de los placer dans une position tendue ä travers le fourneau, e'äst-ä-dire quo Pensernble form6 par le condueteur et la matike magnUique est maintenue dans certaine condition de tension,-pendant l'actioii du recuit. De plus, il est n6cessaire quo cette tension soit main- tenue pendarit le refroidissement qui succHe le recuit. De cette manibre, le ruban et le fil de cuivre sönt recuits pratiquement dans la mAme condition, quo celle occup6e dans RTI ID="0003.0278" WI="3" HE="4" LX="1708" LY="225"> la suite par le condueteur pupinisg. Si apr#s le recuit, ces condueteurs sont soigneusement enrou16s sur des bobines d'un diamkre suffl- samment grand, la haute perrnöabilit# obtenue- par cette op6ration peut etre conservöe pen- dant los interruptions de travail se produisant dans la construction compläe d'un üAble. En deuxi#me lieu, on ne doit utiliser pour le recuit d'un conducteur pupinisd quo cer- taines temp6ratures, et la dur#e de l'op6ration doit kre bien d6termin6e. Los caraet6res propres du recuit varient suivant le condue- teur pupinise et suivant los diff6rentes per- m6abilit6s qu'il doit prAsenter, ainsi qu'i1 rAsulte de Petude des courbes de la fig. 3.

Suivant cette figure, quatre courbes repr6- sentent los changernents apport6s dans la permäabilit6 d'un condueteur pupinise, ("on- form8ment ä la variation de la tempdrature etä la dur6o de l'op6ration du recuit. Ces courbes ont W d6termin6es au moyen d'essais fait sur des fils en cuivre d'environ 1,8 mm de diamUre recouverts de deux couches d'un ruban formg de Palliage envisag6 comprenant environ 70 '/o de nickel et30 % de fer. Dans ces deux couches, le ruban est enrou16 stii- vant deux directions oppos6es, et il pr6sente une 6paisseur d'environ 0,076 mm et une lar- geur d'environ 3,175 mm. Los couches A, B C etD montrent la relation existant entre la perm6abilitd obtenue (port6e suivant Paxe des ordonn#es), et la dur6e du recuit (port#e suivant Faxe des abseisses) aux tempärattires respectives de860, 800, 750 et700 degrds centigrades. Dans ce diagramme, los abseisses qui repHsentent la durk du recuit sont expri- m6es en minutes, tandis quo los ordonAes expriment les perm6abilit6s pour los forees magn6tisantes produites par los courants t61#phoniques. D*apr#s ces courbes, on voit quo plus haute est la temp6rature, plus ra pide est l'aecroissement de la perm6abilitd. D'apräs los courbes A, B et0, on constate quo la prolongation du recuit au delä d.'un certain temps ne produit plus un accroisse- ment de la perm6abilit#, mais tine diininution de celle-ei. Ces deux faits expliquent les rbsultats peu satisfaisants obtentis, quand on emploie le procM6 ordinaire du recuit. Si la tenip6rattire du fourneati est pouss(#e ä une trop grande valeur, des changements excessi- venient petits dans la dur#e de l'op6i-.itiorl produisent de grandes variations daris la perm#abilit6 obtenue de la mati#re pupinisante utilis6e pour recouvrir le fil trait6. Ind#pen- damment de la temp6rature du fourneau, la perni#abilit6 s'aeci-oit ä une valeur eritique pour Iaquelle un changeme;it dans I'ötat physique de la mati & e pupinisante a lieu, si la dur6e de l'op6ration est trop longue. Si cette durde est encore prolong6e, il en r6sulte une r6duetion de la perni6abilit6. Le change- nient dans l'6tat physique est tel que m6ine, si la perrn6abilit# voulue est observ6e dans la mati#re pupinisante imm6diatement apräs que le condueteur pupinis6 a W recuit, cette pei-m6abilit6 sera exti-Amement suseeptible d'ftre rMuite par suite de la terision, qui lui est impos6e pendant la manipulation du con- dueteur Hsultant du travail n6cessaire pour la fortnation d'un cäble. Les courbes inontrdes sur la fig. 3 faeilitent le choix d'une temp6- rature voulue et la duräe propre ä l'op & ation du recuit, afin d'obtenir la perin6abilit# voulue dans Falliage recouvrant le fil.

Quelle que soit la teinp6ratui,e choisie, la durAe du recuit ne doit pas 6tre proloijg6e assez Iongtemps pour produire le changement iiientionn6 dans Ntat physique de Falliage. En d*autres termes, Pop6ration de recuit doit #tre itisuffisante en temp#rature et en durk pour changer la perin6abilit6 de Valliage au delä de la valeur eritique. A part cette objection, il est 6vident que la temp6rature proppe du fourneau et la dur6e de l'op6ratioii d#pendent de l'exaetitude avee Iaquelle la temp & ature et la durk peuvent Atre r#gIks, c'est-h-dire la vitesse avec laquelle le fil passe ä travers le fourneau. Cela döpend aussi des variations perinises dans la permdabilit6 du condueteur pupinis6. Au point de vue de Nconomie dans la fabrieation, il est äsirable que la durk de l'op6ratioii soit aussi courte que possible, et la temp6rattive doit done Atre choisie aussi haute que le permet les faetetirs ci-dessus nientionn6s.

De ce qui pr6c,#de, on peut d6terniiiier les conditions que doit prösenter le recuit pour ]es alliages mentionn4. Ce moyen de recuire la mati#re pupinisante d'un conducteur entib- rement recouvert pour une certaine permk- bilitä reeliei-ch6e, peut Atre ti,#s importante. Par exemple, quand des condueteurs pupinis6s sont utilisäs dans des eäbles duplex pour circuits fantörnes, il est n6cessaire que ces coi)diieteurs soient inderitiques aux points de vue de leurs propi-i6t#s physiques, inagn#- tiques et Mectriques. Quoiqu'il soit possible de pupiniser des condueteurs au moyen d'une inati#re magnötique pHsentant une perinöa- bilit6 plus haute que celle Usirk, et de r6- duire ensuite celle-ei ä la valeur voulue au moyen, d'un traitement mkanique des con- dueteurs pupinWs, comme par exemple en les souinettant ä des efforts de flexion, ce proced, pour obtenir des condueteurs uniform6metit pupinis6s pour des eäbles t616phoniques ou cäbles analogues West pas satisfaisant ä cause da eliangement qui peut se produire dans les propi-i6t6s physiques du condueteur et des diffleult6s qui en Hsulte dans son toronnage.

Vallia-e inentionn6 ei-dessus peut aussi 6tre utilis6 dans le eas de la pupinisation de eireuits au inoyen de bobines de charge, ces alliages entrant alors daris la construction des noyaux de ces bobines. Dans ce eas, des fils de petit diamUre form6s de Palliage choisi sont iso]6s et enroulds en un cylindre pKsentant les diinensions voulues et servant de noyaux ä (ine bobine de charge. La fig. 4 donne une vue d'une bobine semblable com- prenant un noyau 6 forrn6 de fils d'alliage iso16s, et des eri*i,oulements 7 et8 indiqu6s schrnatiquernent. Afin de Aduire la perm6a- bilit# effeetive du noyau qui offi-e ordinaire- ment la plus haute perm6abilit6 voulue, ainsi que pour donner ä la mati#re constitutive la constance et la stabilit6 Usirable au point de vue de la pei-m6abilit6 mAme,. si des cou- rants intenses sont superpos#s sur le eircuit de la bobine de charge, le noyau est pourvu d'entrefers 9 constitués d'une matière non magnétique. Le nombre et la longueur de ces entrefers peuvent être déterminéesà volonté. Les fils constituant le noyau6 sont maintenus ensemble en les enveloppant d'un ruban10 d'une matière non magnétique, comme il est d'usage pour les noyaux enfil de fer. Les sections de noyau de chaque côté des entrefers sont maintenues en place au moyen de colliers11, ou d*une autre manière quel conque.

Ordinairement la tension exercée sur les fils d'alliage lors de la formation d'un noyau de la bobine ne diminue pas sérieusement la perméabilité. Toutefois, si on le désire, les fils d'alliage peuvent être recuits par l'opéra tion décrite ci-dessus, de manièreà amener la perméabilité de la matièreà une certaine valeur définie, et cela avant leur isolation et leur enroulement sous forme de cylindre.

Au point de vue de l'isolation entre le fil de cuivre et la première couchede ruban, ainsi que Pisolation entre les couches succes sives de ruban, l'oxyde qui se formeà la surface des rubans lors de l'opération du recuit décrite ci-dessus est suffisant. Toutefois, si on le désire, les rubans peuvent être recouverts d'une couche d'une autre substance isolante quelconque.

Claims

REVENDICATION: Procédé pour augmenter la self-induction de conducteurs électriques, caractérisé en ce qu'on utilise une matière magnétique, compre nant plusieurs éléments du groupe, desélé- ments ferro-magnétiques, et présentant, pour de faibles forces magnétisantes, une perméa bilité beaucoup plus haute que le fer et qu'on dispose cette matière de manière qu'un cou rant passant par le conducteury produise un champ magnétique. SOUS-REVENDICATIONS: 1 Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce quelamatière magnétique est appliquée sur l'âme du conducteur en au moins une couche. Procédé suivant la revendication, caractérW en ce que la matière est appliquée sur l'âme du conducteur par couches enroulées successivement et en sensopposé. 3 Procédé suivant la revendication, caractérisé en ce qu'on redéveloppe dans la matière magnétique après l'avoir appliqué sur le conducteur la haute perméabilité pour de faibles forces magnétisantes, en la soumettant à un traitement par la chaleur. 4 Procédé suivant la revendication et la sous- revendication 3, caractérisé en ce que la matière magnétisante est soumise pendant un temps déterminéà l'action de la chaleur, puis éloignée de l'influence de cette chaleur, afin d'être refroidie. 5 'Procédé suivant la revendication et les sous-revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ladite matière est déplacéeà une certaine vitesseà travers un fourneau où elle est soumiseà l'action de la chaleur. 6 Procédé suivant la revendication et les sous-revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la matière et le conducteur qu'elle recouvre sont soumisà une certaine tension pendant l'action de la chaleur. 7 Procédé suivant la revendication et les so us-revendi cations3 à 6, caractérisé en ce que la tensionà laquelle est soumise le conducteur recouvert de la matière magné tique pendant le recuit est maintenue pendantle refroidissement. 8 Procédé suivant la revendication et la sous- revendication 3, caractérisé en ce que la matière est appliquée sur le conducteur en couches successives et alternées, le conduc teur et les couches de matière magnétique étant ensuite soumises au recuit. 9 Procédé suivant la revendication et les sous-revendications 3 et8, caractérisé en ce que les couches sont isolées entre elles et par rapportà l'âme du conducteur par un oxyde, qui se forme sur la matière magnétique.