DE468574C - Bewehrung fuer Einleiterwechselstromkabel, die der UEbertragung von Starkstrom dienen, aus ferromagnetischem Material - Google Patents

Description

• Bewehrung für Einleiterwechselstromkabel, die der Übertragung von Starkstrom dienen, aus ferromagnetischem material Bei Einleiterkabeln pflegt man auf Bewehrung mit Eisen- oder Stahlmaterial zu verzichten, um die durch magnetische Hysteresis in solchen Stoffen auftretenden Verluste zu vermeiden. Ein Mittel, die Hystereseverluste zu vermindern, besteht bekanntlich darin, daß man eine Drahtbewehrung auf die Einleiterkabel aufbringt, bei welcher die einzelnen Drähte durch Lücken voneinander getrennt sind (offene Drahtbewehrung), zu dem Zwecke, dem magnetischen Induktionsfluß einen größeren Widerstand entgegenzusetzen. Die Lücken zwischen den Drähten können mit irgendeinem nicht magnetisierbaren Material ausgefüllt sein, z. B. mit einem Isolationsmaterial, oder mit Zink, mit dem Bewehrungsdrahte zum Rostschutze häufig überzogen werden. Man kann in der gleichen Absicht die Drallängen auf Kosten der Festigkeit der Bewehrung vergrößern. Mit diesen Maßnahmen allein ist es aber bisher nicht gelungen, die Verluste bei Verwendung von ferromagnetischen Drähten auf einen unschädlichen Bruchteil der Ohmschen Verluste im Kupferleiter, der sogenannten Kupferverluste, zu ermäßigen. Andere Bewehrungsmaterialien, die nicht magnetisierbar sind, sind wegen ihres hohen Preises wenig empfehlenswert.
• Die Erfindung bietet nun ein Mittel, das zusammen mit anderen oben aufgeführten Vorsichtsmaßnahmen (große Drallänge, offene Bewehrung) die Verluste auch bei ferromagnetischeu Stoffen genügend klein hält. Die Erfindung gibt an, welche geeigneten ferromagnetischen Stoffe für die Bewehrung eines Einleiterkabels benutzt werden können.
• Die durch die Bewehrung bedingten Verluste sind hauptsächlich Hystereseverluste. Wenn man nun durch die geschilderten Vorsichtsmaßnahmen dafür sorgt, daß die in den Bewehrungsdrähten herrschende magnetische Induktion verhältnismäßig klein bleibt, so wird man bei allen in Betracht kommenden ferromagnetischen Substanzen niemals bis in den Bereich der Sättigung kommen. Bei geringen -Induktionen zeigen aber die einzelnen Stoffe ein gänzlich anderes Verhalten hinsichtlich der Hystereseverluste als im Bereiche der Sättigung. So haben wir gefunden, daß bei einer offenen Bewehrung Materialien, die wegen ihrer geringen Hystereseverluste im Maschinen- und Transformatorenbau bevorzugt werden (z. B. mit Silicium legierte Eisensorten), verhältnismäßig hohe Verluste geben. Diese liegen in derselben Größenordnung wie die von gewöhnlichem, nicht siliciertem Eisen. Diese Materialien haben alle eine verhältnismäßig geringe Koerzitivkraft. Umgekehrt hat sich gezeigt, daß ferromagnetische Materialien um so geringere Verlust-. bei kleinen Feldern zeigen, je größere Koerzitivkraft sie besitzen. Unter Koerzitivkraft ist hier, wie üblich, die magnetische Feldstärke verstanden, die wirken muß, um nach einer bis zur Sättigung erfolgten Magnetisierung und nach Rückgang der Feldstärke auf o die im remanenten Magnetismus noch vorhandene Induktion zum Verschwinden zu bringen. .
• Die für den praktischen Gebrauch im Einzelfall wichtigste Messung ist die Feststellung der Zusatzverluste der Bewehrung; am besten werden diese im Verhältnis zu den sogenannten Kupferverlusten ausgedrückt. Es wurde in Einleiterkabeln mit "einer .bestimmten Drahtbewehtung verschiedenen Materials und 95 qmm Querschnitt des Kupferleiters durch Versuche gefunden:

  Zusatzverluste

  in der Bewehrung

  Bewehrungsmaterial in Hundertsteln

  derKupfervertuste

  °/o

  Nicht härtbares Material: Eisen 6o bis 120

  mit weniger als o,2 0/0 C, auch

  legiert mit Si

  Mittelgekohlte Stähle (Thomas-, 15 bis 30.

  Siemens-Martin-, Elektrostahl)

  bis etwa o,7 0,!0 C .

  HochgekohlteStähle(übero,70/0C) unter 15

  Die Aufstellung zeigt die Abhängigkeit der Verluste von dem C-Gehalt des B.ewehrungsmaterials. Man weiß, daß die Koerzitivkraft der Stähle mit wachsendem C-Gehalt ansteigt und ihr Maximum etwa bei 1,5 % C erreicht. Jedoch sind Stähle mit über- o,9 % C zur Drahtverarbeitung bereits ungeeignet, so daß mit Stahldraht von o,9 % C die beste Wirkung zu erzielen ist.
• Die angeführten Messungen sind für 50-periodigen Wechselstrom von ioo bis 25o Ampere durchgeführt worden.
• Man weiß ferner, daß die Kosrzitivkraft nicht nur von den chemischen Beimengungen des Eisens, sondern auch von der Art der Bearbeitung (Glühen, Abschrecken, Ziehen usw.) in hohem Maße abhängig ist; die oben angeführten günstigen Verlustzahlen beziehen sich auf Stähle, bei denen in bekannter Weise ein hoher Härtegrad erreicht ist. Werden diese härtbaren Stähle z. B. von über gooe C an langsam abgekühlt, so liegen ihre Koerzitivkräfte bei :einem C-Gehalt von o,2 bis 1,5 % zwischen 2 und 12 GauBi. Werden die Stähle mit dem gleichen C-Gehalt von etwa 85o° C abgeschreckt, so liegen die Koerzitivkräfte zwischen 15 und 65 Gauß. Bei solchen Materialien mit einem C-Gehalt von 0,7 bis o,9 % wurden in den oben geschilderten Versuchen Bewehrungsverluste- festgestellt, die weniger als 2 % der Kupferverluste betrugen. Im Verhältnis dazu liegt die Koerzitivkraft der Siliciumlegierungen um i Gauß herum und bei noch viel kleineren Werten.
• In den wenigen Fällen, in denen man Einleiterwechselstromkabel mit ferromagnetischem Material bewehrt hat, hat man stau Eisen oder Stahl verwendet, dessen C-Gehalt o,6 % nicht überstieg. Vor allem hat man die Verwendung von Stoffen hoher Koerzitivkraft möglichst vermieden, da Drähte aus solchen Stoffen schwerer zu verarbeiten sind. Im Gegensatz zu der bisherigen Gepfiogenheit wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, zur Erzielung geringer Hystereseverluste Drähte aus Stoffen hoher Koerzitivkraft, z. B. Stahldrähte mit mehr als o,6 % C-Gehalt, zu verwenden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Bewehrung für Einleiterwechselstromkabel, die der Übertragung von Starkstrom dienen, aus ferromagnetischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung geringer Bewehrungsverluste,ein Material mit erhöhter IZoexzitivkraft zur Bewehrung verwendet wird. ä. Bewehrung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Bewehrungsmaterial gehärtete Kohlenstoffstähle von o,6 bis o,9 % C-Gehalt verwendet werden.