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Wechselstromleiter aus Eisen Die Erfindung bezieht sich ausschließlich
auf Stromleitungen für Wechselstrom aus Eisen. Gleichbedeutend mit Eisen sind andere
ferromagnetische Werkstoffe, auch wenn letztere im folgenden nicht ausdrücklich
erwähnt sind.
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Stromleitungen aus Eisen zeigen bereits bei Wechselstrom normaler
Netzfrequenz eine Stromverdrängung, die um eine Größenordnung höher ist als die
gleichartigen Leitungen aus, anderen Werkstoffen. Bei den üblichen Anordnungen bedingt
diese Erscheinung eine übermäßig starke Erhöhung des Querschnittes, wenn die zulässige
Erwärmung nicht überschritten werden soll.
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Die Ursache dieser Erscheinung besteht darin, daß die vom Strom erzeugten
Magnetfelder den `'Werkstoff selbst hoch magnetisieren und dadurch eine wesentlich
verstärkte Drosselung der im Innern des Leiters liegenden Strombahnen herbeiführen.
Diese Teile des Leiters werden also nicht ausgenutzt und bedeuten eine Werkstoffverschwendung.
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Die Aufgabe besteht darin, mit einfachen Mitteln die Stromverdrängung
auf ein erträgliches Maß zurückzuführen und derart eine erhebliche Werkstoffeinsparung
zu erzielen.
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Bekannte Lösungen gehen von der Tatsache aus, daß das Innere dicker
Leiter vom Strom nicht benutzt wird und sahen daher rohrförmige Leiter vor. Ferner
wurde vorgeschlagen, durch Einfügung von Längsschlitzen in massive Eisenleiter den
magnetisch wirksamen Umfang zu vergrößern, wodurch Stromverdrängung und Erwärmung
geringer
werden. Diese Lösung besitzt jedoch nur ein beschränktes
Anwendungsgebiet und ist im wesentlichen nur bei drahtförmigen oder sonstigen Rundleitern
durchführbar. Für nicht magnetische Leiter. wurden auch bereits aus zwei oder mehr
Teilen bestehende kastenförmige Anordnungen vorgeschlagen.
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Ausgehend von den besonderen, bei Eisenleitern auftretenden Verhältnissen
löst die Erfindung die Aufgabe auf anderem Wege und ermöglicht dadurch weitere Anwendungsgebiete
für Wechselstromleitungen aus Eisen.
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Bekanntlich verlaufen die Kraftlinien im stromdurchflossenen Eisen
hauptsächlich längs der Begrenzungslinien des Querschnittes. Erfindungsgemäß ist
daher der magnetisch wirksame Umfang vergrößert durch Verwendung von Querschnittsformen"
Öe@ren Breite wenigstens das Fünfiz.ehnfache .der durchschnittlichen Dicke beträgt.
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Diese Lösung bringt ausschließlich bei Eisen Vorteile, da nicht magnetisIerbare
Leiterwerkstoffe den Kraftlinienverlauf nicht beeinflussen. Gleiche Anordnungen
erzeugen vielmehr bei Nichteisenleitern keine gleichartige Wirkung, und solche Anordnungen,
die für Nichteisenleiter aus irgendwelchen Gründen bereits vorgeschlagen wurden,
können bei Ausführung in Eisen neue, bisher unbekannte Wirkungen erzeugen.
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Bei den vorgeschlagenen Lösungen muß eine zu große Leiterdicke vermieden
werden, da sonst das Innere nicht mehr vom Strom benutzt wird. Die zulässige Dicke
richtet sich nach der Frequenz und nimmt mit zunehmender Frequenz ab. Erfindungsgemäß
läßt man für größere Querschnitte die Dicke des Leiters nicht über ein bestimmtes
Maß ansteigen, für 5o Hz beispielsweise nicht über ,4 mm. Für andere Frequenzen
kann die zulässige Dicke durch Versuch festgestellt werden. Der vorgesehene Gesamtquerschnitt
wird also nur durch Verbreiterung, nicht durch Dickenverstärkung des Leiters erzielt.
Ohne Einbuße in der Wirkung können derartige Querschnitte auch durch Abwinkeln,
Biegen öder Rollen in eine raumsparende oder steifere Form gebracht werden, wofern
in Längsrichtung ein gewisser Luftspalt verbleibt. Auch können mehrere derartige
Leiter parallel geschaltet und eng benachbart angeordnet werden, wofern geringfügige
Luftspalte verbleiben.
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Einige der möglichen Ausführungsformen der Erfindung sind durch Abbildungen
als Schnittzeichnungen dargestellt. Das Wesen der Erfindung soll an diesen näher
erläutert werden.
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Einige Beispiele für Formgebung zur Erhöhung der Länge des Kraftlinienweges
sind aus den Abb. i bis 7 zu entnehmen. Abb. i zeigt einen bandförmigen Stromleiter,
dessen Breite beispielsweise das Zwanzigfache der Dicke beträgt. Der Kraftlinienverlauf
ist eingezeichnet und ersichtlich wesentlich länger als tder eines Leiters gleichen
Querschnittes mit geringerem Verhältnis von Breite zu Dicke. Gleichzeitig ist angedeutet,
daß der Leiter wegen seiner Verwendung für 5o Hz beispielsweise nur 3 mm dick ist
und somit unter dem Grenzmaß q: mm bleibt.
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Die Abb. 2, 3 und q: stellen raumsparende Abwandlungen idiese Querschnittes
dar, wobei auch bei Abb. 3 und q: ein verbleibender Luftspalt bewirkt, daß die Kraftlinien
die gleiche Länge wie bei Abb. i behalten.
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Auch ein Flachleiter, der zu einem geschlitzten Rohr gebogen ist,
kann als übergang von der einen in die andere Anordnung angesehen werden, wenn das
Verhältnis des äußeren Umfanges zur Wandstärke den Betrag von 15 : i überschreitet.
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Die Abb. 5, 6 und 7 zeigen Anordnungen parallel geschalteter Leiter,
die bei Eisen gleichwertig sind (im Gegensatz zu Nichteisenmetall). Die Dicke des
einzelnen bandförmigen oder gewinkelten Leiters überschreitet hierbei nicht den
Betrag von q. mm für eine Frequenz von 5o Hz, ferner besitzen wenigstens die abgewinkelten
Leiter das Verhältnis 15 : i zwischen Breite und Dicke, wobei die Breite so zu rechnen
ist, als ob die Einzelleiter flach gestreckt wären.