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Ein-oder Mehrpliasenhochstromleitung.
Bei Ein-und Mehrphasenhochstromleitungen, d. s. Leitungen für besonders hohe Ströme, z. B. die Zuleitungen zu elektrischen Öfen, ist es von Wichtigkeit, den induktiven Widerstand und damit den induktiven Spannungsabfall und die Blindleistung des Systems niedrig zu halten. Um nun den induktiven Spannungsabfall herabzusetzen, ist die Selbstinduktion :
1. durch geeignete Bemessung der Leiter möglichst niedrig zu halten und
2. durch entsprechende Anordnung von Leitern, die phasenverschobene Ströme führen, noch weiter zu vermindern.
Wird neben einem stromführenden Leiter ein zweiter stromführender Leiter angeordnet, so induziert der in letzterem fliessende Strom in dem ersteren eine Spannung der gegenseitigen Induktion, welche sich mit der durch den den Leiter selbst durchfliessenden Strom verursachten Spannung der Selbstinduktion geometrisch zusammensetzt. Ist die Phasenverschiebung zwischen den beiden Strömen grosser als YOU, so wird die Resultierende aus der RMK der Selbstinduktion und der EMK der gegenseitigen Induktion eine induktive Komponente ergeben, die kleiner ist als die EMK der Selbstinduktion.
Da diese Resultierende den eigentlichen induktiven Spannungsabfall darstellt, ist somit durch den Einfluss des zweiten Leiters eine Herabsetzung des induktiven Widerstandes erreicht worden. Es können selbstverständlich statt zweier Leiter mehrere Leiter, die Ströme verschiedenster Phasenverschiebung führen, einander gegenseitig beeinflussen. Die grösste Wirkung wird erzielt, wenn die beeinflussenden Ströme um 1800 gegeneinander phasenverschoben sind.
Die Grösse der gegenseitigen Induktion hängt ausser von der Stromstärke von der Verkettung der Leiter ab, deren Grad kann durch Verminderung des Abstandes der Leiter oder durch Wahl solcher
Querschnittsformen erhöht werden, die einen möglichst geringen mittleren geometrischen Abstand der Leiter voneinander ergeben. Der grösste Grad der Verkettung wird erreicht, wenn gemäss der Erfindung ein oder mehrere Leiter andere phasenverschobene Ströme führende umschliessen.
Wohl sind Patente über die Anordnung phasenverschobene Ströme führender Leiter bekannt, z. B. eine Anordnung von Leitern zur Verminderung des induktiven Spannungsabfalles nach dem deutschen Patent Nr. 514193, laut welchem die zu einer Phase gehörigen Leiter in einer Ebene liegen und die von den Leitern der verschiedenen Phasen gebildeten Ebenen nebeneinander angeordnet sind, so dass eine Umschliessung nicht stattfindet. Die Unterteilung eines Leiters in mehrere parallel geschaltete ist in der amerikanischen Patentschrift Nr. 1263941 angeführt, welches eine konzentrische Anordnung von Leitern, die hochgespannte Ströme führen, zwecks Herabsetzung der Korona-Verluste betrifft.
Zur gleichmässigen Verteilung des elektrostatischen Feldes bei Leitungen für Gleich-und Wechselstrom höchster Spannung und grösster Leistung ist eine Anordnung von Leitern in Rohrform mit innerhalb dieses Rohres angeordneten Rückleitungen in Verbindung mit einem Kapazitätsgenerator in der britischen Patentschrift Nr. 407847 angegeben.
Sowohl bei dem amerikanischen als auch bei dem britischen Patent handelt es sich um die Beeinflussung der elektrostatischen Felder, bei Hochstromleitungen, wie sie die Erfindung betrifft, entsteht jedoch ein starkes, elektromagnetisches Feld und gewinnt daher die Verminderung des induktiven Spannungsabfalles besondere Bedeutung.
Der äussere bzw. die äusseren Leiter umschliessen nach der Erfindung das gesamte Feld des inneren bzw. der inneren Leiter. Beispiele für derartige Anordnungen zeigen die Fig. 1, 2,3 und 4. In Fig. 1 ist eine Anordnung von Leitern dargestellt, bei welcher z. B. das äussere Rohr die Hinleitung und das
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innere Rohr die Rückleitung eines Einphasensystenies bildet. Diese Anordnung wird in dem später gerechneten Beispiel mit der nach Fig. 5. welche ebenfalls ein Einphasensystem darstellt. verglichen.
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einander, bei der Anordnung nach Fig. 1 sieht man. wie folgende Berechnung zeigt, dass die von dem inneren Leiter in dem äusseren induzierte EMK der gegenseitigen Induktion grösser ist als die EMK der Selbstinduktion.
Es tritt also eine vollständige Authebung des induktiven Spannungsabfalles in dem äusseren Leiter ein.
Die mittleren geometrischen Abstände der Leiter von sich selbst ergeben sich aus den Beziehungen :
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und der mittlere geometrische Abstand der Leiter voneinander aus :
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da. ra. us wenn :
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Wird nun angenommen, dass das innere Rohr von einem Strom durchflossen wird. der gegen den im äusseren fliessenden um 1800 phasenverschoben ist. dass also die beiden Leiter Hin-und Rück- leitung bilden, so ergibt sich bei 4000 Amp.
Belastung, einer Leiterlänge von 10 m, und 50 Hertz ein Spannungsabfall : im äusseren Leiter von :
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im inneren Leiter von :
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von den gleichen Dimensionen wie das innere Rohr bei der vorbehandelten Anordnung nach Fig. 5 gewählt, wobei der Abstand der Leiter mit 22-5 mm gleich bleibt (der mittlere geometrische Abstand der Rohre voneinander ist dann gleich dem Mittelabstand, der 77-5 mm beträgt), dann ergibt sich der Spannungsabfall mit
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Spannungsabfalles um 64%.
Gegebenenfalls kann auch die an sich bekannte künstliche Kühlung der Leiter angewendet. werden,