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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.
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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.
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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. .
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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.
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Die angeführten Messungen sind für 50-periodigen Wechselstrom von
ioo bis 25o Ampere durchgeführt worden.
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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.
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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.