DE923676C - Hochfrequenzenergiekabel - Google Patents
HochfrequenzenergiekabelInfo
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- DE923676C DE923676C DEL4007D DEL0004007D DE923676C DE 923676 C DE923676 C DE 923676C DE L4007 D DEL4007 D DE L4007D DE L0004007 D DEL0004007 D DE L0004007D DE 923676 C DE923676 C DE 923676C
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
- H01B11/1808—Construction of the conductors
Landscapes
- Insulated Conductors (AREA)
Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 21. FEBRUAR 1955
L 4007 VIIIb/sic
Stuttgart
(Ges. v. 15. 7. 51)
Zur Fortleitung von hochfrequenten Strömen größerer Leistung werden häufig koaxiale Leitersysteme
verwendet, die aus einem Innen- und einem rohrförmigen Außenleiter bzw. mehreren Rohrleitern
bestehen. Das Dielektrikum ist bei diesen bekannten Anordnungen in der Hauptsache ein gasförmiges.
Bei bekannten koaxialen Hochfrequenzkabeln ist die Anordnung der Leiter derart getroffen,
daß der äußere Leiter aus Einzelgliedern besteht, die kugelgelenkartig aneinandergesetzt
sind. Zweckmäßigerweise ist hierbei der äußere Leiter aus zwei schalenartigen Hälften gebildet.
Auf den rohrförmigen Innenleiter sind zur Distanzierung des Außenleiters Isolierringe aufgebracht.
Während bei dieser bekannten Anordnung, die sich als einzige in die Praxis eingeführt hat, Luft als
Dielektrikum verwendet wird, wird in anderen bekannten Hochfrequenzkabeln zur Trennung des
Innenleiters vom Außenleiter lockere Glaswolle, Quarzwolle od. dgl. benutzt. Derartige Hochfrequenzkabelanordnungen
besitzen durch die Lufteinschlüsse in der Quarz- oder Glaswolle den Nachteil, daß durch diese Lufteinschlüsse die schon
geringe Durchschlagsfestigkeit dieser Isolierstoffe stark herabgesetzt wird. Diese bekannten Kabel
gehören daher infolge ihrer Bauweise zur Gruppe der spannungsbegrenzten Kabel, wenigstens für
größere Leistungen und im Bereich der mittel- und langwelligen Hochfrequenz. Infolge der verwendeten
Dielektriken, meistens Luft von atmosphärischem Druck, erfordert diese Bauweise große
Abmessungen.
Um die geschilderten Nachteile bei den bekannten Anordnungen zu vermeiden, wird in der vorliegenden
Erfindung ein Hochfrequenzenergiekabel mit koaxial angeordneten Leitern verwendet, das erfindungsgemäß
aus einem aus Hochfrequenzlitze bestehenden, nach dem Gesetz
hcu opt = 24,4
ίο6 0,07
7 τ
mm
ίο aufgebauten Innenleiter und einem biegsamen rohrförmigen
Außenleiter besteht, wobei der Innenleiter mit einem Dielektrikum von plastischen
Polymerisationsprodukten ungesättigter Kohlenwasserstoffe der Alkylenreihe, wie Polyäthylen,
Polyisobutylen usw., bzw. Mischpolymerisate der Kohlenwasserstoffe dieser Reihe, wie Polyvinylbenzol
(Polystyrol), Polydivinylbenzol, Polyvinyldibenzopyrrol (Polyvinylcarbazol) usw., oder auch
Gemische einzelner Polymerisate dieser Reihe, derart umgeben ist, daß jegliche Lufteinschlüsse
zwischen Innen- und Außenleiter vermieden sind.
Ein derart aufgebautes Kabel hat den Vorteil,
daß durch die Isolationsschicht, die unhygroskopisch ist, eine Verschlechterung des Kabels durch Feuchtigkeit
nicht eintreten kann. Gegenüber einem Luftraumkabel hat dieses erfindungsgemäße Kabel mit
Vollisolation noch den ganz erheblichen Vorteil, daß in ihm keine Ionisation von Gasen eintreten
kann, so daß das erfindungsgemäße Kabel um so viel spannungsfester ist, wie die Spannungsfestigkeit
des Isolators gegenüber der Luft beträgt. Der biegsame rohrförmige Außenleiter besteht entweder
aus einem idealen Rohr, beispielsweise aus Blei, oder aus einem nachgebildeten Rohr. Das nachgebildete
Rohr besteht vorzugsweise aus elektrisch verbundenen Bändern, bei denen ein bestimmtes
Schlagverhältnis zum Innenleiter eingehalten werden muß. Das Verhältnis des Schlages des
Außenleiters zum Schlag des Innenleiters
la
da2 — di2
muß dabei eingehalten werden. Dadurch, daß weiterhin der Innenleiter verlitzt ist, wird eine
Kabeldämpfung erzielt, die kleiner ist als diejenige eines gleich starken Luftraumkabels. DieDämpfungsminderung
durch Litze ist nach Messungen sehr beachtlich. Die elektrischen Verhältnisse einer
Hohllitze sind mit denen einer langen Spule gleichzusetzen. In beiden Fällen steigt die magnetische
Feldstärke innerhalb des Litzenraumes linear vom Wert Null auf den Höchstwert ξ>,ηαχ an. Der einzige
Unterschied besteht darin, daß.bei der Hohllitze die Höchstfeldstärke außen, bei der Spule hingegen
innen ist. Die Höchstfeldstärken sind dieselben, wenn der Strombelag je Zentimeter Länge der
Spule gleich dem Strombelag je Zentimeter Umfang der Hohllitze ist.
Hieraus ergibt sich, daß die Formeln für die Widerstandserhöhung von Hohllitzen dieselben sind
wie für Hochfrequenzlitzen in langen Spulen.
Für lange Litzenspulen gilt:
— ι
W-Wn _
W0
w Zweckmäßig wird der Wirbelstromfaktor k = -r—
eingeführt:
k = φ [ξ) -j · ψ {ξ),
(2)
3
wobei
wobei
ξ = 31
* j/3,
(3)
Hierbei bedeuten: w = Widerstand bei Hochfrequenz,
w0 — Widerstand bei Gleichstrom, r = Radius
des Einzeldrahtes (in Zentimeter) der Hochfrequenzlitze, ν = Anzahl der Einzeldrähte je Litze,
ω = Kreisfrequenz, σ = Leitfähigkeit, h = Ganghöhe
der Spule, m = Lagenzahl der Spule.
ψ (ξ) = 2 ξ
@ttt2g + sin 2 ξ
Süf 2 ξ — cos 2 ξ
©in ξ — sin I
(4)
(5)
6of I + cos ξ '
Das Gebiet mit der Bedingung ξ ^ ι ist dasjenige,
innerhalb dessen Litze besser ist als ein Volleiter. Auf Grund der Formel (3)
ξ = π
5,56
/— ω
und Einführung des Füllfaktors fk ergibt sich bei
lagenweiser Anordnung der Litzendrähte und Vernachlässigung jeglicher Isolation
ξ — π · r]/i,78 · ω · σ.
Für die normalerweise schlechteren Füllfaktoren gilt dann: no
ξ ^ π
· ω · σ.
Bei der Reihenentwicklung der Funktionen φ (ξ) und
ψ (ξ) für den Bereich ξ ^ ι und Einführung der
effektiven Kupferbelagshöhe ergibt nach Formel (2):
K=I 0,0222 £4 + 0,0013 I8 -j
3,562 σ2 (ι — 0,0411 · f* + 0,0017 · I8). (6)
Aus dieser Formel (6) ist zu entnehmen, daß in dem Bereich 0<£<i der Wirbelstromfaktor eines
Litzenaufbaues im wesentlichen außer von der Frequenz nur von den beiden Aufbaugrößen hcu
und r abhängt. Beachtlich ist hierbei die Abhängigkeit von der Kupferbelagshöhe hcu, da diese den
Gleichstromwiderstand des Litzenaufbaues bestimmt. Es gibt somit bei gegebenem Durchmesser r
und gegebenem ω eine Kupferauftragshö'he hcu opt,
die die kleinstmöglichen Verluste ergibt.
Bei der Betrachtung der Eindringtiefe E für Hochfrequenzlitze
E =
12,2 · io~
iob
0,07 d
mm
(7)
unter Berücksichtigung der durch den Litzendrall
entstehenden Stromumwege u erkennt man, daß der Leiter aus Hochfrequenzlitze um so mehr Vorteile
bringt, je kleiner der Einzeldrahtdurchmesser d ist.
Hieraus ergibt sich, daß nach dem Dimen-
hm opt = 24,4 · ίο"
ίο6
■mm
(8)
die Verwendung von Hochfrequenzlitze gegenüber dem Volleiter vorteilhafter ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Kabel wird das Dielektrikum aus Gemischen von plastischen PoIyalkylenen
aufgebaut, beispielsweise aus Polyisobutylen, und Gemische dieses Produktes mit Polyvinylbenzol in Form von Bändern auf den
Innenleiter lagenweise aufgebracht. Die einzelnen Bänder werden dadurch zusammengesintert, daß
man den Körper mit Textil- oder Metallbändern bandagiert und einer Erwärmung von 1200 C aussetzt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß man auf das Dielektrikum einen Außenleiter,
der aus elektrisch verbundenen Einzelleitern besteht, wobei das Verhältnis des Schlages des Außenleiters
zum Schlag des Innenleiters
la
~K
da2 ·—■ di"
dp '
ist, aufbringt. Bei der Erwärmung tritt nun eine Volumenvermehrung des Isolierstoffes ein, so daß
außer der Wärme noch ein Druck auf den Isolierstoff einwirkt. Dieser Druck läßt den in Form von
Bändern aufgewickelten Isolierstoff zu einer homogenen Masse zusammenfließen. Das Dielektrikum
erhält infolgedessen ein vollkommen gleichmäßiges Gefüge und wird dadurch spannungsfest.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das Dielektrikum statt in Form von Bändern
auf den Innenleiter aufgespritzt werden. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Spritzmaschine, die
mit einem Preßstempel arbeitet, auf einer Temperatur von unter 8o° C, die Austrittsdüse auf einer
Temperatur von über ioo° C gehalten wird. Das aufzubringende Dielektrikum wird nach einem
weiteren Merkmal der Erfindung derart hergestellt, daß das Gemisch, das aus 90 bis 10% Polyisobutylen
und 10 bis 90% Polystyrol besteht, in einem Kneter bei erhöhter Temperatur, im besonderen
zwischen 100 und 2000 C, für längere Zeit
durchgemischt wird. Bei dem Mischverfahren in einem Kneter wird erreicht, daß das Gefüge gleichmäßig
ist und bleibt. In einem Gemisch, was statt in einem Kneter auf der Mischwalze verarbeitet
werden würde, würden sich die einzelnen Bestandteile wieder trennen.
Soll das Gemisch für das Dielektrikum auf der Spritzmaschine verarbeitet werden, so ist es vorteilhaft,
dem Gemisch noch Monostyrol oder auch Divenylbenzol beizugeben. Das beigegebene Monostyrol
polymerisiert bei der Verarbeitung, vorwiegend beim Austritt in der Spritzdüse, zu Polystyrol,
so daß der aufgespritzte Isolierkörper wiederum nur aus einem Gemisch der beiden Stoffe
Polyisobutylen und Polystyrol besteht.
Um das erfindungsgemäße Hochfrequenzkabel frei von einem Bleimantel zu machen, wird nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung der Außenleiter wieder mit Bändern aus einem Gemisch von
Polyisobutylen und Polystyrol und/oder Polyäthylen umwickelt, wobei dieser Isoliermantel mit
einem mit Rostschutzmasse versehenen Panzergeflecht gegen mechanische Beschädigungen umflochten
ist. Bei den bekannten Kabeln diente der Bleimantel erstens dazu, das Kabel gegen Feuchtigkeit
zu schützen, und zweitens, einen Schutz gegen mechanische Beeinflussung zu gewährleisten. Die
vorliegende Erfindung vermeidet den Bleimantel und teilt die Anforderungen, die an einen Bleimantel
gestellt werden, dahingehend auf, daß die Wasserdichtigkeit durch eine Maßnahme und die
mechanische Festigkeit durch eine andere erzielt wird. Zur Erreichung der ersteren wird der Außenleiter
mit einer Masse umgeben, die aus Polyisobutylen und Polystyrol und/oder Polyäthylen
besteht, die wasserundurchlässig ist. Dieses Gemisch besitzt eine Diffusionskonstante, die kleiner als
0,1 · io~8 g/h, cm, mm Hg ist und die somit wenigstens
um eine Zehnerpotenz kleiner ist als die Diffusionskonstante aller Kunststoffe. Gegen die
mechanische Beeinflussung wird der zweiten Forderung gemäß die Isolationsschicht mit einem Panzergeflecht
umgeben, das noch außerdem mit einer Rostschutzmasse versehen ist. Derart aufgebaute
Kabel sind in ihren Aufbauabmessungen sehr klein und besitzen eine große Beweglichkeit, so daß sie
leicht und in großen Längen verlegt werden können. Sollen derartige Kabel im Erdboden verlegt werden,
so wird das Kabel nicht mit einem Panzergeflecht versehen, sondern auf den Isoliermantel, der den
Außenleiter umgibt, wird in bekannter Weise eine Eisenarmierung mit einer Schutzhülle aufgebracht
werden.
Das erfindungsgemäße Kabel sei an Hand der Abbildung näher erläutert: Ist der Innenleiter
als Hohlleiter ausgebildet, wird auf eine Hanf schnur 1, die mit Hanf zwirn 2 beflochten ist,
eine dünne Schicht des Isoliermaterials 3 aufgebracht, die den Hochfrequenzhohllitzeninnenleiter
4 trägt. Auf diesen Hochfrequenzlitzenleiter wird zur Isolierung des Außenleiters ein Isolierstoffmantel
5 in Form von Bändern aufgebracht oder aufgespritzt, der aus Polymerisationsprodukten
der Polyalkylene oder Mischpolymerisaten oder Gemischen derselben besteht. Auf diesen Isolierstoffmantel
wird der Außenleiter 6 in Form von einzelnen aus versilbertem Flachkupfer bestehenden
Leitern aufgebracht. Dieser Außenmantel wird quer zur Achsrichtung mit einer Lage versilberter
Kupferbänder 7 umwickelt. Auf dieser Lage versilberter Flachkupferbänder wird eine weitere Lage
versilberter Flachkupferbänder 8 derart aufgebracht, daß die Lage der Kupferbänder 8 die Stoßstellen
der Kupferbänder 7 bedeckt. Die Bänder werden mit einem Isolierstoff 9, welcher wiederum aus
einem Gemisch von Polymerisationsprodukten der Polyalkylene oder Mischpolymerisaten derselben
besteht, und einem imprägnierten Band 10 umgeben.
Auf dieses als Feuchtigkeitsschutz dienende imprägnierte Band io wird ein Panzergeflecht ii, das
mit Rostschutzmasse versehen ist, aufgebracht bzw. werden Eisenarmierungen mit einem entsprechenden
Mantel für die Erdverlegung aufgebracht.
Claims (1)
- Patentansprüche:i. Hochfrequenzenergiekabel mit einem Dielektrikum aus hochpolymeren Kohlenwasserstoffen und koaxial angeordneten Leitern, bei denen der Innenleiter aus Hochfrequenzlitze und der Außenleiter aus einem biegsamen Geflecht besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Hochfrequenzlitze bestehende Innenleiter nach dem Gesetzcu opt = 24,4 ·ΐο-2 ■ —-0,07 immaufgebaut ist, worin bedeutet: hca in mm = radiale Stärke der Kupferschicht, / in Hz = Betriebsfrequenz, d in mm = Einzeldrahtdurchmesser.
2. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame rohrförmige Außenleiter ein ideales Rohr, beispielsweise aus Blei bestehend, oder ein nachgebildetes Rohr ist, das beispielsweise aus elektrisch verbundenen Bändern besteht, wobei das Verhältnis des Schlages des Außenleiters zum Schlag des Innenleitersla fat _ di*eingehalten ist.3. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Gesetz10"Äea opt = 24,4 · ίο"2 · —-mmaufgebaute Innenleiter von dem Außenleiter durch ein homogenes Dielektrikum von plastischen Polyalkylenen getrennt ist bzw. Mischpolymerisaten dieser Reihe oder Gemischen einzelner Polymerisate.4. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem rohrförmigen Außenleiter ein Gemisch aus plastischen polymeren Alkylenen aufgebracht ist, deren Diffusionskonstante kleiner als 0,1 · 10—8 g/h, cm, mm Hg ist, beispielsweise Polyisobutylen und Polyäthylen und/oder PoIyvinylbenzol, das wiederum mit einem mit PoIyalkylen imprägnierten Band umwickelt ist, über dem sich ein mit Rostschutzmasse versehenes Panzergeflecht gegen mechanische Beschädigungen befindet.5. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum in Bandform auf den Innenleiter ohne jeglichen Lufteinschluß aufgebracht und/oder auf den Innenleiter aufgespritzt ist.6. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der beispielsweise aus Flachkupferbändern bestehende Außenleiter quer zur Achsrichtung mit beispielsweise versilberten Kupferbändern derart umwickelt ist, daß eine Lage der versilberten Kupferbänder direkt auf den Außenleiter aufgewickelt ist, während die zweite Lage der Kupferbänder auf die Lücke der ersten Lage der Kupferbänder aufgewickelt ist.7. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, der einen als Hohlleiter ausgebildeten Innenleiter trägt, aus Rohseide und Hanf besteht.8. Hochfrequenzenergiekabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kern und Innenleiter eine Isolierhülle aus So polymerem Material aufgebracht ist.Angezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 205 040.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen© 9591 2.55
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEL4007D DE923676C (de) | 1941-04-04 | 1941-04-05 | Hochfrequenzenergiekabel |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE881060X | 1941-04-04 | ||
DEL4007D DE923676C (de) | 1941-04-04 | 1941-04-05 | Hochfrequenzenergiekabel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE923676C true DE923676C (de) | 1955-02-21 |
Family
ID=25953435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEL4007D Expired DE923676C (de) | 1941-04-04 | 1941-04-05 | Hochfrequenzenergiekabel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE923676C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1101553B (de) * | 1958-07-31 | 1961-03-09 | Pirelli | Mehrleiter-Fernmeldekabel und Verfahren zu seiner Herstellung |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH205040A (de) * | 1937-09-17 | 1939-05-31 | Lorenz C Ag | Hochfrequenzkabel. |
-
1941
- 1941-04-05 DE DEL4007D patent/DE923676C/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH205040A (de) * | 1937-09-17 | 1939-05-31 | Lorenz C Ag | Hochfrequenzkabel. |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1101553B (de) * | 1958-07-31 | 1961-03-09 | Pirelli | Mehrleiter-Fernmeldekabel und Verfahren zu seiner Herstellung |
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