DE19920199A1 - Electrical alternating current conductor for high frequency currents has perimeter of cross-sectionally outer surface extended in order to reduce resistance by applying grooves - Google Patents
Electrical alternating current conductor for high frequency currents has perimeter of cross-sectionally outer surface extended in order to reduce resistance by applying groovesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik und kann in den elektrischen Leitungen der Hochfrequenzströme für die grossen Strecken benutzt werden.The invention relates to the field of electrical engineering and can be applied in electrical Lines of high-frequency currents are used for the long distances.
Es sind elektrische Leiter bekannt, hauptsächlich mit dem runden und rechtwinkeligen
Querschnitt, mit einer ebenen (glatten) Oberfläche über dem Aussenperimeter. Der
Widerstand dieser Leiter wird nach der aus der Theorie der Elektrotechnik bekannten
Formel berechnet:
Electrical conductors are known, mainly with a round and right-angled cross-section, with a flat (smooth) surface over the outer perimeter. The resistance of these conductors is calculated using the formula known from the theory of electrical engineering:
wo
R - Widerstand des Leiters
ρ - spezifischer Widerstand eines 1 m langen Leiters
l - Länge des Leiters
S - Querschnitt des Leiters ist.Where
R - resistance of the conductor
ρ - specific resistance of a 1 m long conductor
l - length of the conductor
S - cross section of the conductor.
Nach dieser Formel lässt sich ziemlich genau der Widerstand für den konstanten Strom und für den Niederfrequenzstrom bis 50 Hz ermitteln. Bei der Industriefrequez für die Ganzstahlleiter erhöht sich der Widerstand auf 1,5-2fache. According to this formula, the resistance for the constant current can be almost exactly and determine for the low-frequency current up to 50 Hz. At the industrial frequency for the All-steel conductor increases the resistance to 1.5-2 times.
Bei Hochfrequenzgeräten fängt im elektrischen Leiter in der Theorie der Elektrotechnik sogenannte "Oberflächeneffekt" an, zu wirken, der darin besteht, dass der Strom auf die Aussenoberfläche rausgedrückt wird und nur über der dünnen Schicht an der Oberfläche des Leiters verläuft, d. h. der stromdurchlassene Querschnitt des Leiters verringert sich schroff und in diesem Zusammenhang steigt schroff sein Widerstand auf.In high-frequency devices, the electrical conductor begins with the theory of electrical engineering so-called "surface effect" to act, which consists in that the current on the External surface is pushed out and only over the thin layer on the surface of the Conductor runs, d. H. the current-carrying cross section of the conductor is reduced sharply and in this connection his resistance grows sharply.
Die aus der Theorie der Elektrotechnik angeführte Formel (1) für die Ermittlung des Widerstands wird für die Ermittlung des Widerstands in den Hochfrequenzstromleitungen ungültig und die Anwendung der Leiter mit einem runden Querschnitt wird wegen der schroffen Erhöhung von ihrem Widerstand nicht rational. Die Vergrößerung des Leiterquerschnitts für die Senkung seines Widerstands führt zu einer weiteren Vergrößerung seiner Masse, was die Belastungen auf die Abstütze der elektrischen Leitungen erhöht, die Spannmechanismen der Elektroleiter erschwert, und es kommt zu keiner effektiven Widerstandssenkung, da auch bei einem vergrößerten Leiterquerschnitt stromdurchlassend nur die dünne Schicht über der Außenoberfläche des Leiters wird.The formula (1) from the theory of electrical engineering for determining the Resistance is used to determine the resistance in the high-frequency power lines invalid and the application of the ladder with a round cross section is because of the abrupt increase in their resistance is not rational. The enlargement of the Conductor cross section for lowering its resistance leads to a further increase its mass, which increases the stresses on the support of the electrical lines Clamping mechanisms of the electrical conductors are difficult, and there is no effective one Resistance lowering, since current is also permeable with an enlarged conductor cross-section only the thin layer over the outer surface of the conductor will.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die stromleitende Schicht zu vergrößern und den Widerstand des Stromleiters zu verkleinern.The object of the invention is to enlarge the current-conducting layer and the Resistance of the conductor to decrease.
Die Lösung dieser Aufgabe erreicht man, in dem man die auf der Oberfläche des Leiters Rinnen anbringt. Dabei hängt der Widerstand des Leiters von der Anzahl und der Konfiguration der Rinnen.The solution to this problem is achieved by placing it on the surface of the conductor Gutters. The resistance of the conductor depends on the number and the Configuration of the channels.
Auf den Zeichnungen ist gezeigt:The drawings show:
Fig. 1 elektrischer Leiter, Fig. 1 of electrical conductors,
Fig. 2 der Schnitt auf A-A Vorführung mit geraden Rinnen, Fig. 2 is the section on AA Screening with straight grooves,
Fig. 3 der Schnitt auf A-A Vorführung mit abgerundeten Rinnen, Fig. 3, the section on AA Screening with rounded troughs,
Fig. 4 Dichte der Stromverteilung über dem Leiterquerschnitt. Fig. 4 density of the current distribution over the conductor cross section.
Die Fläche des runden Leiterquerschnitts in der Formel (1)
The area of the round conductor cross section in the formula (1)
D - Leiterdurchmesser
L = P - π D
L = P - Perimeterlänge von der Aussenoberfläche des Leiterquerschnitts
D - conductor diameter
L = P - π D
L = P - perimeter length from the outer surface of the conductor cross section
r - Radius des Leiters,
r - radius of the conductor,
d. h. die Querschnittsfläche des runden Leiters ist direkt-proportional der Perimeterlänge der Kreislinie.d. H. the cross-sectional area of the round conductor is directly proportional to the length of the perimeter the circular line.
Für den Quadratquerschnitt des Leiters mit der Quadratseite "a"
For the square cross section of the conductor with the square side "a"
S = a2 (4).S = a 2 (4).
Die Perimeterlänge des Quadratquerschnitts
The perimeter length of the square section
P = 4.a.P = 4.a.
Die Fläche des Quadratquerschnitts kann man ausdrücken:
The area of the square cross section can be expressed:
S = 4.a + (a - 4).a (5)
S = 4.a + (a - 4) .a (5)
oder
or
S = P + (a - 4).a (6),
S = P + (a - 4) .a (6),
d. h. genauso, wie auch im runden Leiterquerschnitt, hängt die Quadratfläche von der Perimeterlänge "P" ab.d. H. just as in the round conductor cross-section, the square area depends on the Perimeter length "P".
1. a = 7; S = 72 1. a = 7; S = 7 2
= 49
= 49
nach der Formel (4)
according to the formula (4)
S = 4.7 + (7 - 4).7 = 49
S = 4.7 + (7 - 4) .7 = 49
nach den Formeln (5), (6)
according to the formulas (5), (6)
2. a = 8; S = 82 = 64
2. a = 8; S = 8 2 = 64
S = 4.8 + (8 - 4).8 = 64
S = 4.8 + (8 - 4) .8 = 64
3. a = 9; S = 92 = 81
3. a = 9; S = 9 2 = 81
S = 4.9 + (9 - 4).9 = 81.S = 4.9 + (9 - 4) .9 = 81.
Solcherweise ist aus den angeführten Formeln (3), (5), (6) zu sehen, dass der Leiterquerschnitt, und folglich auch sein Widerstand von der Aussenperimeterlänge des Leiterquerschnitts abhängt.It can be seen from the formulas (3), (5), (6) that the Conductor cross section, and consequently its resistance from the outside perimeter length of the Conductor cross-section depends.
Den Leiterwiderstand für die Hochfrequenzströme kann man nach der Formel ermitteln:
The conductor resistance for the high-frequency currents can be determined using the formula:
k = 0,5.r - Koeffizient für den runden Querschnitt mit dem Radius "r"
k = (a-4).a - Koeffizient für den Quadratquerschnitt mit der Seite "a".k = 0.5.r - coefficient for the round cross section with the radius "r"
k = (a-4) .a - coefficient for the square section with the side "a".
Der Widerstand des elektrischen Leiters für den Hochfrequenzstrom ist umgekehrt- proportional der Aussenperimeterlänge des Querschnitts.The resistance of the electrical conductor for the high-frequency current is reversed- proportional to the outside perimeter length of the cross section.
Für die Verringerung des Widerstands ist es nötig, die Perimeterlänge des Querschnitts zu vergrössern. To reduce the resistance it is necessary to change the cross section perimeter length to enlarge.
Bei dem "Oberflächeneffekt" verläuft der Strom nur über der Außenoberfläche des Leiterquerschnitts mit der Tiefe "h", die sich bei der Vergrößerung der Stromfrequenz verringert. Beim Streben der Frequenz nach ∞ strebt die Tiefe "h" dem 0 zu. Bei der Stromhochfrequenz wird zum stromdurchlassenden Querschnitt nu der dünne Streifen mit der Stärke "h" vom ganzen Leiterquerschnitt, darum hängt der Widerstand hauptsächlich von der Perimeterlänge des Leiterquerschnitts ab. Daraus folgt, dass für die Verringerung des Widerstands von dem Hochfrequenzstromleiter ist es nötig, die Perimeterlänge des Querschnitts zu vergrößern.With the "surface effect", the current runs only over the outer surface of the Conductor cross section with the depth "h", which increases with the increase in the current frequency reduced. When the frequency strives towards ∞, the depth "h" tends towards 0. In the Current high frequency becomes the current-transmitting cross-section nu the thin strip with the Thickness "h" from the entire conductor cross-section, therefore the resistance depends mainly on the perimeter length of the conductor cross section. It follows that for the reduction of the Resistance of the high-frequency current conductor, it is necessary to change the perimeter length of the Enlarge cross-section.
Die vorzuschlagenden Muster der Leiter auf der Fig. 1; 2; 3 haben ein verlängertes Perimeter des Querschnitts im Vergleich zu den bekannten Leitern. Auf der Fig. 2 ist ein Querschnitt mit den geradeseitigen Zähnen gezeigt. Auf der Fig. 3 - mit den abgerundeten Zähnen. Die geradeseitigen Zähne (Rinnen), Fig. 2, sind für die Herstellung einfacher, als die auf der Fig. 3. Es ist unkompliziert, die Perimeterlänge des Leiterfeuerschnitts zu berechnen, die von der Anzahl der Rinnen abhängt und folglich unkompliziert ist, auch den Widerstand des Leiters zu berechnen.The proposed patterns of the ladder on Fig. 1; 2; 3 have an elongated perimeter of cross section compared to the known conductors. In FIG. 2 a cross section is shown with the straight-sided teeth. In Fig. 3 - with the rounded teeth. The straight teeth (grooves), Fig. 2, are simpler to manufacture than those on Fig. 3. It is straightforward to calculate the perimeter length of the ladder fire section, which depends on the number of grooves and is therefore straightforward, including that Calculate resistance of the conductor.
Die elektrischen Leiter mit dem Zahnprofil auf der Fig. 3 haben ein längeres Querschnittsperimeter über dem Außenquerschnitt des Leiters im Vergleich zu den geradeseitigen (geraden) Zähnen (Fig. 2), und folglich haben einen niedrigeren Widerstand, sind aber komplizierter in der Herstellung und Berechnung der Perimeterlänge des Leiterquerschnitts.The electrical conductors with the tooth profile in FIG. 3 have a longer cross-sectional perimeter over the outer cross-section of the conductor compared to the straight-sided (straight) teeth ( FIG. 2), and consequently have a lower resistance, but are more complicated to manufacture and to calculate the perimeter length of the conductor cross section.
Der Leiterquerschnitt "S" ist direkt-proportional der Perimeterlänge seiner Außenoberfläche "P" (siehe die Formeln 3, 5, 6, 7) und folglich führt die Vergrößerung der Perimeterlänge des Querschnitts (Fig. 2, 3) durch die Anbringung der Rinnen zu einer beachtlichen Verringerung des Widerstands dem Hochfrequenzstrom.The conductor cross section "S" is directly proportional to the perimeter length of its outer surface "P" (see formulas 3, 5, 6, 7) and consequently the increase in the perimeter length of the cross section ( Fig. 2, 3) leads to the attachment of the grooves a considerable reduction in the resistance to high-frequency current.
Die Tiefe "h" der Rinnen (Fig. 4) auf der Oberfläche des Leiters muss der Stärke der stromdurchlassenden Schicht beim "Oberflächeneffekt" von dem Hochfrequenzstrom gleich (adäquat) sein.The depth "h" of the trenches ( FIG. 4) on the surface of the conductor must be (adequate) the thickness of the current-transmitting layer in the "surface effect" from the high-frequency current.
Für die Laboruntersuchungen der Abhängigkeit des Widerstands von der Stromfrequenz und dem Rinnenprofil können die Muster der elektrischen Leiter mit der mechanischen Bearbeitung hergestellt werden. Bei den industriellen Anwendung werden die elektrischen Leiter mit dem Metallwalzen hergestellt.For laboratory tests of the dependence of the resistance on the current frequency and The pattern of the electrical conductors with the mechanical can be used for the channel profile Machining. In industrial applications, the electrical Ladder made with the metal rolling.
Die angeführten neuen theoretischen Abhängigkeiten geben eine neue Richtung für die Untersuchung des entstehenden "Oberflächeneffekts". Auf Grund der neuen Formeln, wo der Widerstand dem Perimeter des Außenquerschnitts des Leiters umgekehrt proportional ist, kann man elektrische Leiter herstellen, die sich von den bekannten durch einen verringerten Widerstand und Querschnitt unterscheiden.The new theoretical dependencies listed give a new direction for the Investigation of the resulting "surface effect". Due to the new formulas, where the resistance is inversely proportional to the perimeter of the outer cross section of the conductor, one can produce electrical conductors which differ from the known ones by a reduced one Differentiate between resistance and cross-section.
Die Anwendung der neuen elektrischen Wechselstromzähler erlaubt es, eine große Metallmenge zu ersparen, sie verringert die Verluste der Elektroenergie in den Wechselstromleitungen. Die Zähne auf der Oberfläche der Leiter stellen Versteifungsrippen vor, dank denen sich die Durchbiegung zwischen den Abstützen verringert, und es weniger Anstrengungen in den Spannmechanismen der Leiter gebraucht wird.The application of the new electric AC meter allows a large one To save the amount of metal, it reduces the loss of electrical energy in the AC lines. The teeth on the surface of the ladder provide stiffening ribs thanks to which the deflection between supports is reduced and less Efforts are needed in the tensioning mechanisms of the ladder.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1999120199 DE19920199A1 (en) | 1999-05-03 | 1999-05-03 | Electrical alternating current conductor for high frequency currents has perimeter of cross-sectionally outer surface extended in order to reduce resistance by applying grooves |
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Publications (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE19920199A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1347466A3 (en) * | 2002-03-19 | 2004-01-02 | Goto Electronic Co., Ltd. | Electric wire |
| US7479597B1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-01-20 | International Business Machines Corporation | Conductor cable having a high surface area |
| FR2940724A3 (en) * | 2008-12-30 | 2010-07-02 | Renault Sas | Electrical circuit i.e. electrical conductor, for use in e.g. motor, has Kerfs defining slots in plane of effective section and forming parallel planes that are arranged parallel to flow direction of alternative current |
-
1999
- 1999-05-03 DE DE1999120199 patent/DE19920199A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6967289B2 (en) | 2002-03-19 | 2005-11-22 | Goto Electronic, Co. | Electric wire |
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