DE471814C - Elektrischer Leiter aus Draehten von Doppelmetall - Google Patents

Elektrischer Leiter aus Draehten von Doppelmetall

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DE471814C
DE471814C DEM100027D DEM0100027D DE471814C DE 471814 C DE471814 C DE 471814C DE M100027 D DEM100027 D DE M100027D DE M0100027 D DEM0100027 D DE M0100027D DE 471814 C DE471814 C DE 471814C
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DE
Germany
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wires
iron
copper
metal
conductor
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DEM100027D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing E H G Dettmar
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GEA Group AG
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Metallgesellschaft AG
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/08Several wires or the like stranded in the form of a rope

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  • Insulated Conductors (AREA)

Description

  • Elektrischer Leiter aus Drähten von Doppelmetall Die fürelektrische Freileitungen am meisten verwendeten Metalle sind Kupfer und Aluminium. Letzteres hat jedoch eine vrerhältnis,, mäßig geringe Zugfestigkeit, so daß es in vielen. Fällen nicht allein, sondern in Verbindung mit Eisen angewendet wird (Stahlaluminiumseil). Bei diesen Verbundleitern ist also Eisen im wesentlichen das tragende und Aluminium das leitende Metall.
  • In manchen Fällen reicht für Freileitungen. auch die Zugfestigkeit von Kupfer, die ja erheblich höher ist als die des Aluminiums, nicht mehr aus, z. B. bei großen Spannweiten. Hier verwendete man bisher gewöhnlich Bronze:, deren Zugfestigkeit erheblich höher liegt als die des Kupfers. Eine Vereinigung von Eisen und Kupfer ähnlich der von Eisen und Aluminium zu Verbundseilen ist nämlich nicht- möglich mit Rücksicht auf die starken elektrolytischen Zerstörungen, die hierbei eintreten würden.
  • Es gibt allerdings eine Möglichkeit der Vereinigung von Eisen und Kupfer, bei der :diese Gefahr ausgeschaltet wird. Das ist die Verwendung von Seilen aus Doppelmietalldrähten, bei denen ein Kernmetall (Eisen) mit einem überzugmetall (Kupfer) verschweißt ist. Da für die Lebensdauer der Doppelmetalldrähte in der Hauptsache die Güte der Verschweißung der beiden Metalle ausschlaggebend ist, werden im Betrieb für derartige Seile hauptsächlich Drähte aus dem unter dem Namen Kupferpanzerstahl (K. P. S.) bekannt gewordenen Werkstoff verwendet, der nach dem in den deutschen Patentschriften z07 86r;- --o8 769 und 305 56o beschriebenen Verfahren hergestellt wird. An den Verbindungsstellen der Seilre kann durch Wahl richtiger Seilverbinder der Zutritt der Feuchtigkeit ausgeschlossen und somit auch an den Schnittstellen des Seils die elektrolytische Zerstörung verhindert werden. Solche Seile aus Doppelm:etälldrähten haben aber den Nachteil, daß ihre Induktivität recht beträchtlich ist, d. h. also ihr WecUselstromwiderstand ist höher als der für Gleichstrom. Und zwar beträgt die Widerstandserhöhung ungefähr z5%. Sie ist also ziemlich @erheblich. Die Verwendung von Seilen aus Doppelmetalldrähten wird demgemäß für die Leitung von Wechselstrom erst dann, in größerem Umfange in Frage kommen, wenn es gelingt, diese Induktivität zu vermindern.
  • Bei dem Aufbau eines Seiles aus Einzeldrähten verschiedenen Werkstoffs sind ferner außer deni elektrolytischen Verhalten und, soweit Eisen in Frage kommt, außer der erhöhten Induktivität auch noch die Ausdehnungskennziffern der beiden verschiedenen Metalle zu beachten. Ein ungünstiges elektroly: i=ches Verhalten vermindert die Lebensdauer der Seile. Eine erhebliche InduktivG.-tät erfordert einen erheblich größeren Querschnitt, d. h. sie verteuert das Seil. Ein erheblicher Unterschied in den Ausdehnungskennüffern der beiden Metalle führt zu Schwierigkeiten an den Verbindungsstellen. Es müssen dann die beiden Metalle getrennt verbunden werden, und nur seins .derselben; kann als tragend angenommen werden.
  • Blei der bekannten Verbundanwendung von Eisen und Aluminium ist die Gefahr der Zerstörung durch Elektrolyse sehr gering. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Eisendrähte in verzinktem Zustande verwendet werden. Zink steht aber in der elektrolytischen Spannungsreihe ganz nahe bei Aluminium, so daß der Spannungsunterschied zwischen beiden sehr gering ist. Da auch Eisen ziemlich nahe bei Aluminium steht, würde selbst bei dem Abblättern kleiner Teile der Zinkschicht noch keine erhebliche Gefahr reintreten. Kupfer steht aber sehr weit von Eisen sowohl wie von Zink, so daß eine einfache Verbundanwendung von Eisen: und Kupfer einen erheblichen Spannungsuntexschied und damit auch starke elektrolytische Zerstörungen ergeben würde.
  • Hinsichtlich der Induktivität ist die Verbundanwendung von Eisen und Aluminium sehr günstig, da man Eisen innen und Aluminium außen. verwenden kann. Es kann sich dann kein erheblicher Kraftlinienschluß, um die Stromleiter bilden; wie aus E. T. Z. 19'z6 S. 5o5 hervorgeht, ist die Induktivitäteines richtig gebauten Eisen-Aluminium-Seiles sehr gering. Die Widerstandserhöhung bei. Wechselstrom gegenüber Gleichstrom beträgt nur ungefähr i bis 2 % . Nur vorn Standpunkte der Induktivität aus betrachtet, würde auch ein Aufbau des Leiters aus Eisendrähten und Kupferdrähten möglich sein und ebenfalls eine so niedrige Erhöhung des Widerstandes bei Wechselstrom gegenüber Gleichstrom ergeben, vorausgesetzt, daß im Leiter die Eisendrähte und die Kupferdrähte richtig angeordnet sind.
  • Betrachtet man die Ausdehnung der verschiedenen Leiter, so ergibt sich, daß die Verbundanwendung von Eisendrähten und Aluminiumdrähten sehr ungünstig wirkt. Die Wärmeausdehnungskennziffer von Eisen ist 1,22 X 1O-5, .die des Aluminiums beträgt 2,3 X 10-5, ist also fast doppelt so groß. Eis,en-Aluminium-Seile müssen daher so verbunden werden, daß der Kern aus Eisendrähten und der Mantel aus Aluminiumdrähten vollständig getrennt behandelt werden. Die Verbinder für solche Seile sind also sehr verwickelt. Wollte man zusammen aus Eisendrähten und Kupferdrähten aufgebaute Seile herstellen, so würde auch eine getrennte Verbindung beider Leitermetalle notwendig werden, weil die Wärmeausdehnungskennziffer von Kupfer ungefähr 47 X i o-5, beträgt, d. h. G.00/0 größer als die des Eisens ist.
  • Aus Vorstehendem ,ersieht man, daß aus Eisendrähten und Aluminiumdrähten gebildete Seile Schwierigkeiüen hinsichtlich der Verbinder verursachen, in bezug auf Induktivität und auf Elektrolyse sich aber verhältnismäßig günstig verhalten. Aus Eisendrähten und Kupferdrähten aufgebaute Seile sind dagegen zwar günstig in bezug auf Induktivität, aber ungünstig in bezug auf Elektrolyse und Wärmeausdehnung (Verbinder). Seile der letzteren Bauart werden also technisch kaum verwendbar sein. Dagegen sind Seile; aus Doppelmetalldrähten überhaupt nicht der Gefahr der elektrolytischen Zerstörung ausgiesetzt. Ebenso können sie, weil die Ausdehnungskennziffer aller Einzeldrähte gleich ist, in einfachster Weise verbunden werden. Sie haben aber, wie bereits erwähnt, leine ziemlich große Induktivität. Man hat nun versucht, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß man eine Anzahl von Drähten aus DoppelmetaU mit einer Anzahl von Kupferdrähten oder mit Eisendrähten verseilte. Das kann z. B. bei .einem i 9 ,drahtigen Seile in der Weise geschehen, daß man nur die inneren 7 Drähte aus Doppelmetall macht und die äußeren 12 Drähte aus Kupfer, wobei also die inneren 7 Drähte als Tragdrähte, die äußeren 12 Kupferdnähte im wesentlichen als Leitungsdrähte wirken. Man kann aber auch die inneren 7 Drähte aus Eisen, die äußeren 12 Drähte aus Doppelmetall herstellen. Auch. dann würden. itn: wesentlichen die äußeren 12 Drähte die leitenden sein. Die Induktivität ist in beiden. Fällen verhältnismäßig niedrig. Diese beiden Verbundstille haben aber erhebliche Fehler. Das erste verhält sich zwar in b@ezug auf Elektrolyse günstig, weil alle verwendeten Leiber an ihrer Oberfläche nur Kupferenthalten; .ein Spannungsunterschied ist also nicht gegeben. Die Wärm-eausdehnung ist aber bei den äußeren Kupferdrähten um q.0% größer als bei den inneren. Doppelmetalldrähten, denn die Wärmeaus:d:ehnungskemiziffer z. B. von Kupferpauzerstahl ist gleich der von Eisen; d. h.= 1,22X i o-5. Das zweite Verbundseil (innen Eisen, außen Doppelmetall) verhält sich in bezug auf Elektrolyse sehr schlecht, weil Eisen und Kupfer leinen sehr großen Spannungsunterschied aufweisen. Es ist günstig in bezug auf Ausdehnung, denn diese ist bei Eisen und Doppelmetall gleich. Es verhält sieh ferner ziemlich günstig in b;ezug auf Induktivität; denn der wesentlichste Teil des Stromes fließt in der äußeren Lage des Leiters. Ungünstig ist dieses Verbundseil ferner -in bezug auf die Leitfähigkeit, denn die der Eisendrähte ist schlecht und die Leitfähigkeit der gewöhnlichen Doppehnetalldrähte ist auch verhältnismäßig gering.
  • Durch die Erfindung gelingt es, alle diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Der Leiter gemäß der Erfindung besteht aus Doppelmetalldrähten. Die Stärke der überzugsmetallschicht dieser Drähte wird jedoch verschieden gewählt, und zwar liegen im, Innern des Leiters Drähte finit dünner und an der Oberfläche des Leiters Drähte mit dicker Schicht von überzugsmetall. In den Abb. i und 2 sind Querschnitte des neuen Leiters dargestellt. In dem Querschnitt nach Abb. i hat der innerste- Draht a die schwächste, die Drähte der Lage b haben eine etwas stärkere und die Drähte der äußersten Lage c eine sehr kräftige Schicht von überzugsmetall. Für den Leiter nach Abb. 2 sind nur zwei verschiedene Sorten von Doppelmetalldrähten verwendet worden. Die Drähte d mit der dünnen überzugsmetallschicht liegen im Innern, die Drähte f mit der stärkeren Schicht an der Oberfläche des Leiters.
  • In der Regel werden für den neuen Leiter Doppelmetalldrähte aus Kupfer (Überzugsmetall) und Eisen (Kernmetall), insbesondere aus Kupferpanzerstahl verwendet. Doch kommen in besonderen Fällen auch andere Doppelmetalle, z. B. Aluminium und Eisen u. dgi., in Frage.
  • Natürlich braucht der Leiter gemäß der Erfindung nicht ausschließlich aus Runddrähten zu bestehen, er kann auch aus unrunden Drähten oder Verbindungen von Runddrähten und/oder urirunden Drähten bestehen. Auch auf Hohlseile, die aus mehr als einer Lage von Drähten angefertigt werden, ist der Erfindungsgedanke anwendbar.
  • An den Leitern gemäß der Erfindung können keine elektrolytischen Zerstörungen auftreten, da ja alle Einzeldrähte außen z. B. nur Kupfer haben. Die Leiter zeigen ferner keine Schwierigkeiten in bezug auf Wärmeausdehnung, da Doppelmetalle z. B. mit Eisenkern und verschiedenem Kupfergehalt gleiche Wärmeausdehnung besitzen. Ferner sind die Leiter gemäß der Erfindung in bezug auf Induktivität bedeutend günstiger als z. B. ein Seil, das aus mehreren Lagen von gleichen Doppelmetalldrähten besteht, und zwar aus folgenden Gründen: Erstens haben bei dem Leiter gemäß der Erfindung .die inneren Einzeldrähte, da sie vorwiegend aus Eisen bestehen, einen hohen Widerstand, d. h. der Strom fließt im wesentlichen in der äußeren Schicht. Zweitens ist aber auch der magnetische Schluß der äußeren Schicht, weil in dieser der Eisengehalt klein ist, schlecht. Diese beiden Tatsachen bewirken, daß die Induktivität der neuen Seile nur i,o5 - i, i beträgt. Die Verwendung der neuen Leiter nach Abb. i und 2 kommt auch fürLeitungen mit sehr hohen Spannungen besonders deswegen in Frage, weil die Oberfläche des Leiters sehr groß ist (was ja zum Zwecke der Verminderung von Koronaverlusten notwendig ist), seine Festigkeit erheblich ist, keine Gefahr der Elektrolyse besteht, und einfache Verbindungen ausführbar sind. Besonders zweckmäßig sind die neuen Leiter für Freileitungen mit großen Spannweiten.
  • Die Ausführung der Leiter aus Doppel-. metalldrähten mit möglichst viel Eisen innen und möglichst viel Kupfer außen zwecks Veruninderung der Induktivität könnte auch noch dadurch in bezug auf Induktivität verbessert werden, daß diese Seile im Kreuzschlag ausgeführt werden, so daß also der magnetische Schluß noch weiter verschlechtert wird.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Leiter aus Drähten von Doppehnetall, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte der äußeren Lage des Leiters starke Schichten von überzugsmetall und die der inneren Lagen des Leiters dünnere Schichten von überzugsmetall haben.
  2. 2. Leiter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Überzugsmetalls der Drähte in der innersten Lage des Leiters am kleinstem. ist und mit jeder nach außen. folgenden Lage zunimmt. 3. =Leiter nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Drähte das Überzugsmetall aus Kupfer, ;das Kernmetall aus Eisen oder Stahl besteht. q.. Leiter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Drähte aus dem unter dem Namen Kupferpanzerstahl bekannt gewordenen Doppelmetall bestehen.
DEM100027D 1927-06-04 1927-06-04 Elektrischer Leiter aus Draehten von Doppelmetall Expired DE471814C (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063086A1 (de) * 2008-12-24 2010-07-15 Bayerische Kabelwerke Ag Erdungskabel, insbesondere Bahnerdungskabel zur Erdung von Eisenbahneinrichtungen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008063086A1 (de) * 2008-12-24 2010-07-15 Bayerische Kabelwerke Ag Erdungskabel, insbesondere Bahnerdungskabel zur Erdung von Eisenbahneinrichtungen
EP2202758B1 (de) * 2008-12-24 2019-07-03 Bayerische Kabelwerke AG Erdungskabel zur Erdung von Eisenbahneinrichtungen

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