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Selbstinduktionsspule vorwiegend zur Selbstinduktionsbelastung von Fernsprech- leitungen.
Bedeuten R, a und A Widerstand, Kapazität und Ableitung pro Längeneinheit einer zur Verminderung ihrer spezifischen Dämpfung mit Selbstinduktionsspulen belasteten Fernsprechleitung, ferner IV und L wirksamen Widerstand und Selbstinduktivität einer der im Abstand s voneinander befindliche n
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wird. Der wirksame Widerstand der Spulen miisste deshalb möglichst klein sein.
Da aber bei den bisher zur Spulenherstellung verwendeten Eisensorten mit der Verkleinerung von W das Gewicht der Spulen
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bis etwa 50% dieses Wertes nicht übersteigt, wobei die obere, eigentlich zu hohe Grenze, die für Fern- sprechk. t. belleitungen von 3 mm Leiterdurchmesser angewendet wurde, dadurch bedingt war, dass kleinere Werte von W nur durch eine ganz unmässige Vergrösserung des Spulengewichtes zu erreichen gewescn wären. Die Möglichkeit, den wirksamen Spulenwiderstand pro Einheit der Selbstinduktivität bei gleichem oder sogar kleinerem Spulengewicht kleiner als bisher machen zu können, ist daher besonders für Fern- sprechhitungen kleinen Widerstandes von grosser technischer Bedeutung. Die vorliegende Erfindung gibt diese Möglichkeit.
Der wirksame Widerstand der Spulen setzt sich zusammen aus dem Leitungswiderstand Wge der Spulenwicklung und aus einem Zuwachs A, der den Energieverlusten im Spulenkern durch Hysterese und Wirbelströme entspricht. Ist Ps der Wattverlust pro cm3 eines Eisenkernes
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des Bewickelungsdrahtes auf einen gewollten niedrigen Wert zu bringen, wenn dabei auch zur Unterbringung der Wicklung die Grösse und damit das Gewicht der Spule zunehmen, stehen hinsichtlich des Widerstandes A der Erreichung des gleichen Zieles erhebliche Schwierigkeiten entgegen, da hiezu die Auffindung eines geeigneten Eisenmaterials mit genügend kleinen Verlustkonstantcn erfordcrFeh ist.
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stromverluste bedeuten.
Innerhalb der für den praktischen Spulenbau in Betracht kommenden Grenzen von B kann diese
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durch Vergrösserung des Volumens V müsste dieses daher Beträge annehmen, die weit über der praktischen Ausführbarkeit liegen. Die Verkleinerung von A muss deshalb dadurch angestrebt werden, dass ein Eisenmaterial mit genügend kleiner Verlustziffer as verwendet wird.
Auch durch Verringerung der Permeabilität des Eisenmateriales wird, wie die Formel zeigt, der Wert von A verkleinert ; gleichzeitig muss dann aber, damit die Selbstinduktivität der Spule sich nicht ändert, entweder die Windungszahl der Bewicklung und damit der Widerstand Wge oder bei dessen Konstanthaltung das Spulengewicht erhöht werden. Für die Permeabilität. besteht daher ein günstigster Wert, bei dem für gegebene Zeitkonstante Z = -das Spulengewicht ein Minimum wird.
Eingehende Untersuchungen des Erfinders haben gezeigt, dass dieses Optium des Permeabilitätswertes bei kleinen Zeitkonstanten (etwa bis zu 0'025 Sekunden) ein nur wenig ausgeprägtes ist, mit wachsender Zeitkonstante aber innerhalb eines zunehmend enger werdenden Bereiches liegt, dessen Grenzen für die im praktischen Spulebau vorkommenden Selbstinduktivitätswerte von etwa O'IO bis 0'25 Henry bis zu einer Zeitkonstanten von etwa 0-04 Sekunden ungefähr bei den Werten 80 und 150, für höhere Werte der ZeitkonstantEnbeietwa80und 110 liegen. Beiden sehr kleinen magnetische n Feldstärke n in den Spulen- kernen handelt es sich dabei stets um die sogenannte Anfangspermeabilität des Materials.
Die Versuche des Erfinders waren deshalb darauf gerichtet, ein Material zu finden, das bei möglichster Unterschreitung der bisher für die Verlustziffer cev erhaltenen Werte gleichzeitig mit Anfangspermeabilitäten in den angegebenen Grenzen hergestellt werden kann. Als Ergebnis dieser Versuche wurde erfindungsgemäss ein Material gefunden, das aus einer Legierung möglichst von Kohlenstoff und sonstigen Verunreinigungen freien Eisens mit bis zu 25% Nickel besteht.
E'sen-Nickellegierungen sind bei entsprechendem Kohlenstoffgehalt als Nickelstähle in der Technik wohl bekannt. Se weisen aber ganz erhebliche Hystereseverluste auf. Durch Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes auf etwa 0'09-0'06% besitzt dagegen der Nicfelzusatz, wie die Versuche des Erfinders gezeigt haben, die E'gensehaft, die Hystereseverluste des Eisens bedeutend herabzusetzen, ohne gleichzeitig (wie dies z. B. bei den als Transformator-und Dynamobleehen bekannten Eisen-Siliziumlegierungen der Fall ist) die Anfangspermeabilität zu erhöhen. Diese kann vielmehr durch Erhöhung des Nickelzusatzes beliebig herabgedrückt und daher innerhalb der oben angegebenen Grenzen variiert werden.
Da durch den Nickelzusatz auch die Leitfähigkeit des Eisens erheblich verschlechtert wird, sinken auch die Wirbelstromverluste.
Als Ausführungsbe ; spiel sei ein vom Erfinder hergestelltes Nickeleiscn erwähnt, das aus praktisch reinem Eisen mit ungefähr 8% Nickelzusatz besteht. Die Verlustziffer M dieser Legierung ist kleiner als ein Drittel derjenigen von reinem Eisen. Die Anfangspermeabilität beträgt ungefähr 135. Mit dieser Legierung hergestellte Selbstmduktionsspulen, die bei 800 Perioden und 0'5 Milliampere Belastungsstrom eine Selbst'nduktivität von 0-15 Henry und eine Zeitkonstante von 0'04 Sekunden aufweisen, wiegen nur etwa 3-5 kg, während die bisher in der Technik angewandten Selbstinduktionsspulen mit gleichen elektrischen Konstanten 10-5 kg wiegen.
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Band-, Draht-oder Pulverform zur Anwendung kommt, ist für die Erfindung unwesentlich.
Das Material kann mit gleichem Vorteil wie für Belastungsspulen für alle Magnetisierungskerne verwendet werden, bei denen es darauf ankommt, bei geringstem Gewicht möglichst hohe Zeitkonstante, bzw. möglichst kleine Verluste zu erreichen.