DE425413C - Kern fuer Selbstinduktionsspulen zur Selbstinduktionsbelastung von Fernsprechleitungen - Google Patents

Description

• Kern für Selbstinduktionsspulen zur Selbstinduktionsbelastung von Fernsprechleitungen. Bedeuten R, C und A Widerstand, Kapazität und Ableitung pro Längeneinheit einer zur Verminderung ihrer spezifischen Dämpfung mit Selbstinduktionsspulen belasteten Fernsprechleitung, ferner W und L wirksamen Widerstand und Selbstinduktivität einer der im Abstands voneinander befindlichen Spulen, so ist Lekanntlich die spezifische Dämpfung der Fernsprechleitung Die durch Vergrößerung von L angestrebte Verkleinerung von ß wird also außer durch den zweiten Summanden. der Formel auch dadurch beeinträchtigt, daß zugleich mit der Erhöhung der Selbstinduktiv ität auf den Betrag der Widerstand R um den Betrag yt- des wirksamen Spulenwiderstandes vers größert wird. Der wirksame Widerstand der Spulen müßte deshalb möglichst klein sein. Da aber bei den bisher zur Spulenherstellung verwendeten Eisensorten mit der Verkleinerung von W das Gewicht der Spulen und damit die Kosten der Belastung ganz unverhältnismäßig ansteigen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Spülen möglichst so zu bauen, daß der Betrag von je nach dem Werte von R to bis etwa 5o Prozent dieses Wertes nicht übersteigt, wobei die obere, eigentlich zu hohe Grenze, die für Fernsprecbkabelleitungen von 3 mm Leiterdurchmesser angewendet wurde, dadurch bedingt war, daß kleinere Werte von W nur durch eine ganz unmäßige Vergrößerung des Spulengewichtes zu erreichen gewesen 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 Fernsprechleitungen kleinen Widerstandes von großer technischer Bedeutung. Die vorliegende Erfindung gibt diese Möglichkeit.
• Der wirksame Widerstand der Spulen setzt sich zusammen aus dem Leitungswiderstand der Spulenwickelung und aus einem Zuwachs, der auf die Hysterese- und Wirbelstromverluste in dem Eisenkern zurückzuführen ist.
• Während es verhältnismäßig leicht gelingt, den Leitungswiderstand durch entsprechenden Querschnitt des Bewickelungsdrahtes auf einen gewollten niedrigen Wert zu bringen, wenn dabei auch zur Unterbringung der Wickelung die Größe und damit das Gewicht der Spule zunehmen, stehen hinsichtlich des durch die Hysterese- und Wirbelstromverluste bedingten Widerstandes der Erreichung des gleichen Zieles erhebliche Schwierigkeiten entgegen, da hierzu die Auffindung eines geeigneten Eisenmaterials mit genügend kleinen Verlustkonstanten erforderlich ist.
• Auch durch Verringerung der Permeabilität des Eisenmaterials wird der Verlustwiderstand verkleinert; gleichzeitig muß dann aber, damit die Selbstinduktivität der Spule sich nicht ändert, entweder die Windungszahl der Bewickelung und damit der Leitungswiderstand oder bei dessen Konstanthaltung -das , Spulenge@yicht erhöht werden. Für die Permeabilität besteht daher ein günstigster Wert, bei dem für gegebene Zeitkonstante Z - das Spulengewicht ein Minimum wird. Eingehende Untersuchungen haben gezeigt, daß dieses Optimum des Permeabilitätswertes bei kleinen Zeitkonstanten (etwa bis zu o,025 Sekunden) ein nur wenig ausgeprägtes ist, mit wachsender Zeitkonstante aber innerhalb eines zunehmend enger werdenden Bereiches liegt, dessen Grenzen für die im praktischen Spulenbau vorkommenden Selbstinduktivitätswerte von etwa o,io bis ö,2,5 Henry bis zu einer Zeitkonstanten von etwa 0,04 Sekunden ungefähr bei den Werten 8o und 150, für höhere Werte der Zeitkonstanten bei etwa 8o und i io liegen. Bei den sehr kleinen magnetischen Feldstärken in den Spulenkernen 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 mögiichster Unterschreitung der bisher für die Verlustziffer erhaltenen Werte gleichzeitig mit Anfangspermeabilitäten in den angegebenen Grenzen hergestellt werden kann. Als Ergebnis dieser Versuche wurde ein Material gefunden, das aus einer Legierung eines möglichst von Kohlenstoff und sonstigen Verunreinigungen freien Eisens mit Nickel besteht.
• Eisen-Nickellegierungen sind an sich belcannt. Die als Nickelstähle bekannten kohlenstoffhaltigen Legierungen weisen aber ganz erhebliche Hystereseverluste auf. Durch Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes auf etwa o,og bis o,o6 Prozent besitzt dagegen der Nickelzusatz, wie Versuche gezeigt haben, die Eigenschaft, die Hystereseverloste des Eisens bedeutend herabzusetzen ohne gleichzeitig (wie dies z. B. bei den als Transformator- und Dynamoblechen bekannten Eisen-Siliciumlegierungen der Fall ist) die Anfangspermeabilität zu erhöhen. Diese kann vielmehr durch Erhöhung des Nickelzusatzes beliebig herabgedrückt und daher innerhalb der oben angegebenen Grenzen geändert werden. Da durch den Nickelzusatz auch die Leitfähigkeit des Eisens erheblich verschlechtert wird, sinken auch die Wirbelstromverluste.
• Als Ausführungsbeispiel sei ein vom Erfinder hergestelltes Nickeleisen erwähnt, das aus praktisch reinem Eisen mit ungefähr 8 Prozent Nickelzusatz besteht. . Die Verlustziffer dieser Legierung ist kleiner als derjenigen von reinem Eisen. Die Anfangspermeabilität beträgt ungefähr i35-Mit dieser Legierung hergestellte Selbstinduktionsspulen, die bei 8oo Perioden und 0,5 Miniampere Belastungsstrom eine Selbstinduktivität 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 io,5 kg wiegen.
• Wie das Material zum Aufbau der Magnetisierungskerne unterteilt wird, d. h. ob es in Scheiben-, Band-, Draht- oder Pulverforen zur Anwendung kommt, ist für die Erfindung unwesentlich.

Claims (1)

1. PATENT- ANSPRUCH: Kern für Selbstinduktionsspulen zur Selbstinduktionsbelastung von Fernsprechleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß derselbe aus einer Legierung eines von Kohlenstoff und sonstigen Verunreinigungen möglichst freien Eisens mit Nickel besteht, die eine Anfangspermeabilität zwischen $o und i 5o besitzen.