DE508492C

DE508492C - Electrical conductor

Info

Publication number: DE508492C
Application number: DEE39183D
Authority: DE
Original assignee: Electrical Research Products Inc
Current assignee: Electrical Research Products Inc
Priority date: 1928-04-30
Filing date: 1929-05-01
Publication date: 1930-09-27

Description

Elektrischer Leiter Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Leiter, welche zwecks Vergrößerung ihrer Induktanz incluktiv belastet sind, und kommt in Betracht sowohl für gleichförmig belastete Leiter als auch für Leiter mit Spulenbelastung. Die Nutzanwendung findet die Erfindung bei Unterseekabeln. Es ist allgemein bekannt, daß die Entfernung, über welche Telephonie- und Telegraphiezeichen durch Leiter übertragen werden können, durch in-;luktive Belastung sich noch stark vergrößern läßt, und daß clie induktive ,Belastung durch Verwendung eines den Leiter umgebenden, aus einem geeigneten magnetischen Material bestehenden Mantels erhalten «-erden kann. Der Wert der Permeabilität des Belastungsmaterials, die Konstanz der Permeabilität bei Änderungen der magnetischen Kraft und der Wert der zulässigen, durch Hysterese und Wirbelströme bedingten Verluste sind abhängig vom Frequenzbereich der Zeichenströme. Es ist ferner erwünscht, die Ableitung und Kapazität des Kabelstromkreises so gering zu halten, wie es wirtschaftlich überhaupt nur möglich ist.Electrical conductor The invention relates to electrical conductors, which are inclusive to increase their inductance, and comes in Consider both for uniformly loaded conductors and for conductors with coil loading. The invention finds practical application in submarine cables. It is generally known, that the distance over which telephony and telegraphy signs by conductor can be transmitted, are greatly increased by inductive loading and that the inductive load is caused by the use of a obtained from a suitable magnetic material jacket "-erden can. The value of the permeability of the loading material, the constancy of the permeability in the event of changes in the magnetic force and the value of the permissible, due to hysteresis Losses caused by eddy currents depend on the frequency range of the symbol currents. It is also desirable that the dissipation and capacitance of the cable circuit be so small to hold as it is economically at all possible.

Verschiedene Legierungen aus Nickel und Eisen mit oder ohne Zusatz eines anderen Stoffes, beispielsweise mit Zusatz von Chrom, 1Tolybdän o: dgl. zur Erhöhung des spezifischen Widerstandes, Mangan o. dgl. zur Ver-Besserung der Bearbeitungsfähigkeit und Kobalt zur Erhöhung der Konstanz der Permeabilität bei geeigneter Warmbehandlung sind für gleichförmige Belastung besser geeignet als Eisen.Various alloys of nickel and iron with or without additives Another substance, for example with the addition of chromium, 1Tolybdenum or the like Increasing the specific resistance, manganese or the like to improve the machinability and cobalt to increase the constancy of the permeability with suitable heat treatment are better suited to uniform loads than iron.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Herstellung des magnetischen Mantels in Gestalt eines auf dem Leiter festsitzenden Überzuges eine Legierung aus Nickel und Eisen auf elektrolytischem Wege niederzuschlagen oder Schichten aus Nickel und Eisen aufzutragen, die durch nachfolgendeWärmebehandlung miteinander vereinigt werden sollen. Es ist ferner auch schon vorgeschlagen worden, geschmolzenes Metall einer magnetischen Legierung auf den Leiter aufzuspritzen.It has already been proposed to manufacture the magnetic Sheath made of an alloy in the form of a coating that is firmly seated on the conductor Electrolytically depositing nickel and iron or layers of nickel and to apply iron which is united by subsequent heat treatment should be. It has also been proposed to use molten metal a magnetic alloy to be sprayed onto the conductor.

Die Erfahrung hat gelehrt, daß es vorteilhaft ist, an Stelle eines einzelnen Drahtes lieber einen verfitzten Kupferleiter zu verwenden, cla erstens ein verfitzter Leiter größere Biegsamkeit besitzt und cla zweitens im Falle eines Bruches wahrscheinlich nicht alle Litzen an ein und derselben Stelle brechen werden, so daß die Verbindung nicht vollständig unterbrochen wird.Experience has taught that it is beneficial in place of one It is better to use a tangled copper conductor for a single wire, cla first a tangled conductor has greater flexibility, and secondly in the case of one Breakage, it is unlikely that all of the strands will break in one and the same place, so that the connection is not completely interrupted.

Ein elektrischer Leiter gemäß dieser Erfinclung besteht aus einem zentralen Kern und aus Strängen, die um diesen Kern herumgelegt sind, wobei jeder dieser Außenstränge mit Belastungsmaterial entweder vollständig oder auch nur auf der Außenseite und an den Seitenflächen überzogen ist, im letzteren Falle also die dem zentralen Kern zugekehrte innere Fläche frei bleibt. Der zentrale Kern kann ebenfalls belastet werden oder, sofern es gewünscht wird, unbelastet bleiben, während jedoch der zusammengesetzte Leiter zusätzlich der Belastung seiner einzelnen Stränge noch in seiner Gesamtheit belastet wird. Diese zusätzliche Belastung des ganzen zusammengesetzten Leiters geschieht so, daß der Leiter zur Übertragung von Telephoniegesprächen brauchbar wird, und besteht aus einer Legierung, die Nickel, Eisen und Kobalt enthaltend eine ungefähr konstante Permeabilität besitzt, wenigstens im Bereich der in der Telephonie auftretenden magnetischen Kräfte.An electrical conductor according to this invention consists of one central core and from strands that are wrapped around this core, each these outer strands with loading material either completely or is also only coated on the outside and on the side surfaces, in the latter If so, the inner surface facing the central core remains free. The central one Core can also be loaded or, if desired, remain unloaded, while, however, the composite conductor adds to the burden of its individual Strands is still loaded in its entirety. This additional burden on the whole composite conductor is done so that the conductor is used to transmit Telephone calls and is made of an alloy containing nickel, Iron and cobalt containing has an approximately constant permeability, at least in the area of the magnetic forces occurring in telephony.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei einem aus einem zentralen Kern und um diesen Kern herumgewickelten Strängen bestehenden Leiter besondere Belastungsspulen in die äußeren Stränge eingeschaltet sind. In diesem Falle sind die äußeren Stränge vom zentralen Kern isoliert, beispielsweise durch eineKupferoxydschicht. Die Spulen in den äußeren Strängen sollen in diesem Falle eine relativ größere Induktanz besitzen als jene Spulen, die in dem mit dem zentralen Kern gebildeten Stromkreis enthalten sind.Another feature of the invention is that in one of a central core and strands wound around this core special loading coils are switched on in the outer strands. In this Trap, the outer strands are isolated from the central core, for example by a copper oxide layer. The coils in the outer strands should in this case have a relatively larger inductance than those coils in the one with the central Core formed circuit are included.

Durch Einzelbelastung der Außenstränge eines verlitzten Leiters wird nämlich die Impedanz oder induktive Reaktanz der Außenstränge vergrößert und der Strom mehr in den mittleren Kern bzw. in die inneren Stränge gezwungen und damit der sogenannte Hauteffekt wenigstens zum Teil kompensiert. Eine Belastung der Außenstränge macht die Phasenwinkel der in den Innen- und Außenteilen des Leiters fließenden Ströme fast vollkommen gleich. Bei einem gewöhnlichen Leiter hält offenbar der Hauteffekt das Verhältnis Reaktanz zu Widerstand in den Außenleitern niedrig. Durch Einzelbelastung der äußeren Leiter wird nun das erwähnte Verhältnis vergrößert.Individual loading of the outer strands of a stranded conductor becomes namely increases the impedance or inductive reactance of the outer strands and the Current forced more into the middle core or into the inner strands and thus the so-called skin effect is at least partially compensated for. A strain on the outer strands makes the phase angles of the flowing in the inner and outer parts of the conductor Streams almost perfectly the same. In the case of an ordinary conductor, the skin effect apparently lasts the ratio of reactance to resistance in the outer conductors is low. Through individual exposure the outer conductor is now increased to the aforementioned ratio.

Die Erfindung soll im folgenden gleich mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben werden, welche den Ouerschnitt eines gleichförmig belasteten Leiters gemäß der Erfindung darstellt.In the following, the invention is intended to be the same with reference to the drawing are described, which shows the cross-section of a uniformly loaded conductor represents according to the invention.

Der Leiter besteht aus einem zentralen Kern i und aus den Bändern 2, die um den Kern i schraubenförmig herumgelegt, ihm parallel geschaltet und aus demselbenMaterial wie der Kern i, beispielsweise aus Kupfer, hergestellt sind. Der Kern i ist zylindrisch, während die Kupferbänder 2 flach sind und um den Leiter i in zylindrischer Form herumgepreßt werden mögen, so wie es bereits im Patent 43248o beschrieben wurde. Bevor die Bänder 2 auf den mittleren Kern i aufgebracht werden, wird jedes Band einzeln allseitig mit einem Belastungsmaterial 3 überzogen. Dieses Belastungsmaterial kann in jeder gewünschten Stärke aufgetragen werden, vorzugsweise aber nur in dünner Schicht und z. B. nicht stärker als i mm. Zum Überziehen der Bänder mit Belastungsmaterial können die verschiedensten an sich bekannten Verfahren Verwendung finden. So könnte z.B. eine dieBelastungdarstellende Legierung auf die Stränge 2 elektrolytisch aufgetragen werden so wie es im Patent 422 o63 beschrieben wurde; auch könnte das Material, wie bereits anderweitig vorgeschlagen wurde, im geschmolzenen Zustande auf die Stränge 2 aufgespritzt werden. Ferner könnte man ein magnetisches Material in Streifenform um die Bänder 2 herumwickeln. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, kann neben der Einzelbelastung der Stränge 2 durch einen fest anhaftenden Überzug 3 gegebenenfalls noch eine Hauptbelastung 4 um den zusammengesetzten Leiter herumgelegt werden, sobald die einzeln belasteten Stränge 2 auf .den mittleren Kern i ordnungsgemäß aufgebracht sind. Diese Belastung kann in irgendeiner geeigneten Weise um den Leiter herumgelegt werden und mag aus irgendeinem geeigneten Material bestehen. Nach der Zeichnung ist sie in Gestalt eines Bandes 4 um den zusammengesetzten Leiter einfach herumgewickelt. Soll der Leiter zur Übertragung telephonischer Gespräche dienen, so wird .die Hauptbelastung 4 zweckmäßig aus einer Legierung hergestellt, die im Bereich der in der Telephonie gebräuchlichen Magnetisierungskräfte eine im wesentlichen konstante Permeabilität bietet. Ein solches Material umfaßt Nickel, Eisen und Kobalt.The conductor consists of a central core i and the ribbons 2, which are laid helically around the core i, connected in parallel to it and off are made of the same material as the core i, for example copper. Of the Core i is cylindrical while the copper tapes 2 are flat and around the conductor i like to be pressed around in a cylindrical shape, as already in patent 43248o has been described. Before the bands 2 are applied to the middle core i, each band is individually coated on all sides with a loading material 3. This Loading material can be applied in any desired thickness, preferably but only in a thin layer and z. B. not stronger than i mm. To cover the Bands with loading material can use a wide variety of methods known per se Find use. For example, an alloy representing the stress could be applied to the Strands 2 are electrolytically applied as described in patent 422,063 became; also, as suggested elsewhere, the material could be in the molten state are sprayed onto the strands 2. Furthermore, one could wrap a magnetic material around the tapes 2 in a strip shape. How out the drawing can be seen, in addition to the individual loading of the strands 2 by a firmly adhering coating 3 possibly also a main load 4 around the composite conductors are laid around as soon as the individually loaded strands 2 are properly applied to .the middle core i. This burden can be wrapped around the conductor in any suitable way and like for any suitable material. According to the drawing, it is in the form of a ribbon 4 simply wrapped around the assembled conductor. Shall the head of transfer are used for telephone calls, the main load 4 is expediently from one Alloy produced, which is in the range of the magnetization forces customary in telephony offers a substantially constant permeability. Such material includes Nickel, iron and cobalt.

Einem Glühprozeß oder einer anderen Wärmebehandlung wird die aus einem magnetischen Material bestehende Belegung zweckmäßig unterworfen, nachdem sie auf den Leiter aufgebracht ist. Die Wärmebehandlung sollte im allgemeinen erst geschehen, nachdem die äußeren Stränge des Leiters um den Kern herumgewickelt sind.An annealing process or other heat treatment becomes the one magnetic material subject to existing occupancy expediently after being on the conductor is applied. In general, the heat treatment should only take place after the outer strands of the conductor are wrapped around the core.

Statt nur die Kupferbäder zu überziehen, könnte man, sofern es verlangt wird, alle Oberflächen, sowohl die des mittleren Leiters i als auch der einzelnen Bänder mit einem Überzug versehen. Statt die Kupferstränge 2 so, wie in der Zeichnung dargestellt, vollständig zu ummanteln, könnte man sie auch nur auf den Außen- und den Seitenflächen überziehen, so daß die Innenflächen der Bänder und die ganze Oberfläche des Kernes i frei bleiben, um den verlitzten Leiter zu einem einheitlichen zu machen. Beim überziehen der Bänder wird man zweckmäßig zwei Kupferbänder, fest zusammengenommen, d. h. Fläche auf Fläche gelegt, gleichzeitig der Behandlung unterwerfen, so daß ein Band das andere auf der einen Fläche schützt, d. h. mit anderen Worten ein Niederschlagen von Belastungsmaterial auf derjenigen Fläche, die später dem Kern i zugekehrt werden soll, wirksam verhütet.Instead of just coating the copper baths, one could, if required becomes, all surfaces, both those of the middle conductor i and of the individual Provide tapes with a coating. Instead of the copper strands 2 as shown in the drawing shown to be completely encased, they could also only be on the outside and cover the side surfaces so that the inner surfaces of the bands and the entire surface of the core i remain free in order to make the stranded conductor into a unitary one. At the it is advisable to cover the tapes with two copper tapes, tightly fastened together, d. H. Placed surface on surface, subject to treatment at the same time, so that one band protects the other on one surface, d. H. in other words, a knockdown of loading material on the surface that will later face the core i should, effectively prevented.

Der Kern kann belastet werden, aber auch unbelastet bleiben. Ferner könnte der Leiter aus mehreren Lagen von Litzen oder Bändern 2 bestehen.The core can be loaded, but it can also remain unloaded. Further the conductor could consist of several layers of strands or strips 2.

Der wie oben beschrieben fertig zusammengesetzte Leiter mag, wie üblich, mit einer Armierung und, wie an sich ebenfalls bekannt, mit einer Wurmschutzschicht ausgestattet werden.The conductor assembled as described above may, as usual, with a reinforcement and, as is also known per se, with a worm protection layer be equipped.

Die Einzelbelastung der äußeren Stränge eines verlitzten Leiters, so wie hier beschrieben, vergrößert die Impedanz der äußeren Stränge und sucht den über den Leiter übertragenen Strom mehr in den Kern zu zwängen, so daß die inneren Stränge den Hauteffekt wenigstens zum Teil kompensieren. Die Belastung -der äußeren Stränge macht die Phasenwinkel ,der in den Innen- und Außenteilen des Leiters fließenden Ströme nahezu gleich. Bei einem gewöhnlichen Leiter macht der Hauteffekt das Verhältnis der Reaktanz zum Widerstand in den Außenleitern gering. Durch Einzelbelastung der Außenleiter wird dieses Verhältnis vergrößert.The individual load on the outer strands of a stranded conductor, as described here, increases the impedance of the outer strands and seeks the To force the current transmitted over the conductor more into the core, so that the inner Strands at least partially compensate for the skin effect. The burden - the outside Strands makes up the phase angle of the flowing in the inner and outer parts of the conductor Currents almost the same. With an ordinary conductor, the skin effect makes the ratio the reactance to the resistance in the outer conductors is low. Through individual loading of the Outer conductor this ratio is increased.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical conductor, preferably for submarine telecommunication cables, consisting of a core and strands wrapped around this core, characterized in that that the skin effect by increasing the inductive reactance of the outer strands is counteracted.

2. A ladder according to claim i, characterized in that the outer strands completely or partially surrounded with loading material or with loading coils are provided.

3. Head according to claim i or 2, characterized in that the Core is also loaded or remains unloaded. d ..

Ladder according to claim 1, 2 or, 3, characterized in that the composite conductor in addition to the load of its individual strands is also burdened in its entirety.

5th head according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the loading of the composite Conductor in its entirety made of an alloy containing nickel, iron and cobalt consists.