IT201700000214A1

IT201700000214A1 - Electrical conductors for shielding

Info

Publication number: IT201700000214A1
Application number: IT102017000000214A
Authority: IT
Inventors: Graziano Grosselle
Original assignee: Qmc S R L
Priority date: 2017-01-02
Filing date: 2017-01-02
Publication date: 2018-07-02

Description

CONDUTTORI ELETTRICI PER SCHERMATURA ELECTRIC CONDUCTORS FOR SHIELDING

Descrizione Description

La presente invenzione riguarda un conduttore elettrico in particolare la sua sezione geometrica trasversale, particolarmente indicato per la schermatura dei cavi coassiali. The present invention relates to an electrical conductor in particular its geometric cross section, particularly suitable for shielding coaxial cables.

Stato della tecnica State of the art

Le geometrie conosciute ed util izzate per i conduttori elettrici , sono principalmente quelle coniche e quadrangolari. La scelta e le caratteristiche del tipo di applicazione finale, rende adatte le rispettive forme in quanto possedenti di loro peculiarità. I principali utilizzi dei cavi elettrici sono quelli per il trasporto dell’energia e per la trasmissione dei segnali. Inoltre per ciascun util izzo e dimensionamento del cavo, è fondamentale conoscere alcuni parametri come la tensione di esercizio, la corrente di impiego, il fattore di potenza dell’utilizzatore, le condizioni di posa e la lunghezza. E’ necessario aggiungere che oltre ad una progettazione specifica del cavo, la scelta finale spesso ricade su cavi elettrici commerciali che devono rispondere a specifiche normative nazionali sia armonizzate che non. The known and used geometries for electrical conductors are mainly conical and quadrangular ones. The choice and characteristics of the type of final application make the respective shapes suitable as they possess their own peculiarities. The main uses of electrical cables are those for the transport of energy and for the transmission of signals. Furthermore, for each use and sizing of the cable, it is essential to know some parameters such as the operating voltage, the current of use, the power factor of the user, the laying conditions and the length. It is necessary to add that in addition to a specific design of the cable, the final choice often falls on commercial electrical cables that must comply with specific national regulations, both harmonized and not.

In taluni casi come il trasporto di energia, solo per sezioni molto elevate si producono anche conduttori come ad esempio le piattine, di sezione generalmente rettangolare. Lo scopo di tali elevate dimensioni in genere è quello di fornire una adatta sezione per il passaggio di una elevata corrente, e quindi mantenere la densità di corrente per unità di superficie entro limiti accettabili incluso un punto di vista termico. Tali piattine tuttavia presentano uno svantaggio molto rilevante come ad esempio quello di avere un campo elettrico elevato in prossimità degli spigoli degli angoli . Anche per questo motivo quando si tratta di trasportare corrente ad elevata frequenza, diventa rilevante l’effetto pelle con gravi inconvenienti in prossimità degli spigoli esterni del bordo perimetrale del conduttore. Vi sono poi soluzioni come sezioni ovali specifiche per la trasmissione di notevoli quantità di energia e quindi adatte ad essere utilizzate con tensioni maggiori. Altre configurazioni sono le sezioni rettangolari per realizzare delle sbarre, sempre adatte alla trasmissione di correnti elevate dove i fenomeni elettrodinamici assumo rilevanza. Decisamente l’util izzo più diffuso è quello dei conduttori a sezione circolare. In some cases, such as the transport of energy, conductors are produced only for very large sections, such as for example strips, with a generally rectangular section. The purpose of such large dimensions is generally to provide a suitable section for the passage of a high current, and therefore to keep the current density per unit of surface within acceptable limits including a thermal point of view. However, these strips have a very significant disadvantage, such as that of having a high electric field near the edges of the corners. Also for this reason when it comes to carrying high frequency current, the skin effect becomes relevant with serious drawbacks near the outer edges of the perimeter edge of the conductor. There are also solutions such as specific oval sections for the transmission of considerable quantities of energy and therefore suitable for use with higher voltages. Other configurations are the rectangular sections for making bars, always suitable for the transmission of high currents where electrodynamic phenomena take on relevance. Definitely the most widespread use is that of conductors with a circular section.

Soprattutto nel campo della trasmissione di segnali ed in particolare per l’util izzo a frequenze di impiego elevate, sono adottati i conduttori con una sezione circolare per sezioni commerciali che possono arrivare a qualche cmq. Especially in the field of signal transmission and in particular for use at high operating frequencies, conductors with a circular section are adopted for commercial sections that can reach a few cmq.

I pregi di tale sezione sono notori, ossia, facilità di trattamento e di costruzione soprattutto per trafilatura, simmetricità di impiego, diffusa reperibilità, facilità nella adattabili tà e connessioni, ecc. e quindi è da preferire rispetto ad altre configurazioni. The advantages of this section are well known, that is, ease of treatment and construction especially for drawing, symmetry of use, widespread availability, ease of adaptability and connections, etc. and therefore it is to be preferred over other configurations.

Le problematiche associate agli util izzi, come pure gli studi e le ricerche sugli effetti e soluzioni in campo di compatibilità elettromagnetica sono quindi prevalentemente rivolte alle sezioni circolari . The problems associated with the uses, as well as the studies and research on the effects and solutions in the field of electromagnetic compatibility, are therefore mainly addressed to circular sections.

Esistono applicazioni dove il loro utilizzo è significativamente importante e determinante per i l corretto intrinseco esito della funzione e spesso può essere compromesso con conseguenze sulle unità ad essi connesse. Ad esempio i cavi utilizzati per scambiare o trasportare informazioni o segnale tra apparecchiature installate o che attraversano ambienti particolarmente ostili , non devono assolutamente alterare o degradare il segnale trasmesso. Tipici fenomeni dovuti a disturbi sono gli accoppiamenti elettromagnetici od eventualmente accoppiamenti capacitivi od induttivi, che producono in certi casi la degradazione dell’informazione da trasmettere con eventuali conseguenti esiti di danneggiamento delle apparecchiature/unità a cui sono collegati . Per tali motivi, si rendono necessari l’utilizzo di accorgimenti tali da ridurre e spesso eliminare tali inconvenienti. La soluzione quindi più economica e diffusa per aumentare il grado di immunità di tali cavi è intervenire con una schermatura protettiva o schermo. There are applications where their use is significantly important and decisive for the correct intrinsic outcome of the function and can often be compromised with consequences on the units connected to them. For example, cables used to exchange or transport information or signals between installed equipment or which pass through particularly hostile environments, must absolutely not alter or degrade the transmitted signal. Typical phenomena due to disturbances are electromagnetic couplings or possibly capacitive or inductive couplings, which in certain cases produce the degradation of the information to be transmitted with any consequent damage to the equipment / units to which they are connected. For these reasons, it is necessary to use measures to reduce and often eliminate these problems. Therefore, the cheapest and most widespread solution to increase the degree of immunity of these cables is to intervene with a protective shield or screen.

In generale da un punto di vista di compatibilità elettromagnetica, uno schermo di un conduttore assolve principalmente a due compiti duali tra loro: il primo è quello di impedire l’irradiazione di un campo elettrico e magnetico verso l’esterno, che potrebbe interferire con altre apparecchiature ed il secondo è di impedire alle emissioni irradiate esterne di accoppiarsi e quindi di veicolare il disturbo o l’interferenza. Generalmente un segnale inviato tramite un cavo (doppino, coassiale, fibra ottica) è sottoposto a tre noti effetti indesiderati: attenuazione, distorsione ed interferenza. Per i cavi coassiali molto utilizzati per la trasmissione di segnali, a causa della propria configurazione, sono sufficientemente immuni a detti fenomeni. Motivo per cui è spesso necessario configurare il cavo con una adeguata protezione tramite uno schermo. In general, from an electromagnetic compatibility point of view, a conductor shield mainly performs two dual tasks: the first is to prevent the irradiation of an electric and magnetic field to the outside, which could interfere with other equipment and the second is to prevent external radiated emissions from coupling together and therefore from conveying the disturbance or interference. Generally a signal sent through a cable (twisted pair, coaxial, optical fiber) is subjected to three known undesirable effects: attenuation, distortion and interference. For coaxial cables widely used for signal transmission, due to their configuration, they are sufficiently immune to these phenomena. This is why it is often necessary to configure the cable with adequate protection via a shield.

Il parametro più importante per qualificare uno schermo è la sua efficienza di schermatura, che da un punto di vista analitico è definito dal rapporto tra il modulo del campo elettrico (o magnetico) incidente sullo schermo ed il modulo del campo elettrico (o magnetico) trasmesso attraverso lo schermo. The most important parameter to qualify a shield is its shielding efficiency, which from an analytical point of view is defined by the ratio between the module of the electric (or magnetic) field incident on the shield and the module of the electric (or magnetic) field transmitted. across the screen.

I fattori che interessano ed influiscono sull’efficienza della schermatura sono molti , ed ormai noti, a partire dalla configurazione dello schermo, dal materiale utilizzato, dal suo posizionamento fino dal tipo di protezione che si desidera raggiungere, come di seguito illustrato. The factors that affect and affect the efficiency of the shielding are many, and by now known, starting from the configuration of the screen, the material used, its positioning up to the type of protection you want to achieve, as illustrated below.

Un’ottima schermatura potrebbe essere realizzata con un foglio continuo di rame o di alluminio esterno al conduttore od ai conduttori centralmente presenti e opportunamente distanziato da essi da un opportuno isolante. An excellent shielding could be made with a continuous sheet of copper or aluminum external to the conductor or conductors centrally present and appropriately spaced from them by a suitable insulator.

Con tale protezione la schermatura diverrebbe totale e completa, rendendo il cavo centrale impenetrabile ai segnali esterni; ma con tale modalità il cavo diverrebbe eccessivamente rigido e poco trattabile. With this protection the shielding would become total and complete, making the central cable impenetrable to external signals; but in this way the cable would become excessively rigid and hardly treatable.

Una soluzione adottata in alcune applicazioni consiste nel fatto che la schermatura viene ridotta ad un foglio di materiale plasticoresinosa semplicemente alluminato, tuttavia la attenuazione di schermatura è piuttosto modesta e molto spesso insufficiente. A solution adopted in some applications consists in the fact that the shielding is reduced to a sheet of simply aluminized plastic-resinous material, however the shielding attenuation is rather modest and very often insufficient.

Infatti , come detto, la capacità di schermatura è legata a diversi fattori tra cui l’indice di copertura e massa metallica che costituisce la stessa schermatura. In fact, as mentioned, the shielding capacity is linked to various factors including the coverage index and metal mass that constitutes the shield itself.

Per i suddetti motivi, dove non è possibile, o conveniente, util izzare la schermatura con alcune soluzioni precedentemente esposte, si procede effettuando la schermatura con una serie di fil i conduttivi di sezione circolare, vista la loro diffusione ed il basso costo, opportunamente intrecciati tale da realizzare un conduttore a calza. For the aforementioned reasons, where it is not possible or convenient to use the shielding with some of the previously described solutions, the shielding is carried out with a series of conductive wires of circular cross-section, given their diffusion and low cost, suitably intertwined. such as to create a braided conductor.

A seconda della trama realizzata dalla serie di tali fil i a sezione circolare, si crea quindi un certo grado di capacità di schermatura. Naturalmente i vari costruttori si distinguono per sapere impiegare un numero di fil i inferiori , di minore sezione per ottenere comunque un indice di schermatura che soddisfi la attenuazione prevista e rispondente alle normative applicabili del settore. Depending on the weft formed by the series of such circular cross-section wires, a certain degree of shielding capacity is thus created. Naturally, the various manufacturers distinguish themselves by knowing how to use a lower number of wires, having a smaller cross-section in order to obtain in any case a shielding index which satisfies the expected attenuation and complies with the applicable standards of the sector.

Si è constatato che l’indice di schermatura è proporzionale sia alla massa del fi lo e quindi dalla sezione circolare dei fili , sia alla superficie coperta dagli stessi fili e quindi è proporzionale al loro diametro, essendo questa dimensione esposta e coinvolta dai segnali elettromagnetici incidenti. It was found that the shielding index is proportional both to the mass of the wire and therefore to the circular section of the wires, and to the surface covered by the wires themselves and therefore is proportional to their diameter, as this dimension is exposed and involved by the incident electromagnetic signals. .

Come detto precedentemente, impiegando un conduttore esterno intrecciato a maglia o calza, anziché continuo, si ottengono cavi coassiali dotati di maggiore maneggevolezza e robustezza, al costo però di una perdita di efficacia di schermatura. Per quelle applicazioni in cui si rende necessaria una elevata efficienza di schermatura si usano cavi in cui, ad esempio, il conduttore esterno è composto da due calze sovrapposte (cavi doppia-calza) oppure da un foglio metallico sottile (eventualmente una lamina avvolta a spirale e quindi più maneggevole) a cui è sovrapposta una calza oppure, nelle installazioni fisse, si possono utilizzare cavi semirigidi in cui il conduttore esterno è un vero e proprio tubo massiccio. As previously mentioned, by using an external conductor braided with a mesh or braid, rather than continuous, coaxial cables are obtained which are more manageable and sturdy, but at the cost of a loss of shielding effectiveness. For those applications where a high shielding efficiency is required, cables are used in which, for example, the outer conductor is composed of two overlapping sleeves (double-braided cables) or of a thin metal sheet (possibly a spiral wound foil and therefore more manageable) on which a braid is superimposed or, in fixed installations, semi-rigid cables can be used in which the external conductor is a real solid tube.

Sebbene quindi un numero molto numeroso di fil i a sezione circolare potrebbe consentire una maggiore indice di copertura e quindi di schermatura, tale soluzione ha un limite nel costo di trattamento e ricoprimento, oltre al fatto che diminuendo eccessivamente la massa di materiale schermante non si ottiene comunque un sufficiente grado di schermatura. Although therefore a very numerous number of wires with a circular section could allow a greater coverage index and therefore of shielding, this solution has a limit in the cost of treatment and coating, in addition to the fact that by excessively decreasing the mass of shielding material, it is not possible to obtain a sufficient degree of shielding.

Purtroppo la schermatura a calza realizza uno schermo imperfetto, con delle violazioni, dette appunto fori . Per quantificare le caratteristiche di una schermatura a calza si definiscono due parametri: i l fattore di copertura ottica ed il fattore di riempimento, che comunque sono tra loro correlati . Unfortunately, the braided shield creates an imperfect screen, with violations, called holes. In order to quantify the characteristics of a braided shield, two parameters are defined: the optical coverage factor and the filling factor, which in any case are interrelated.

Il fattore di copertura ottica, espresso in percentuale, esprime il rapporto tra la superficie coperta dalla schermatura a calza e la superficie totale (coperta più scoperta). Tale fattore gioca quindi un fattore determinante nell’efficacia di schermatura. The optical coverage factor, expressed as a percentage, expresses the ratio between the surface covered by the braid shield and the total surface (covered plus uncovered). This factor therefore plays a determining factor in the effectiveness of shielding.

Scopi dell’invenzione Aims of the invention

Scopo della presente invenzione è fornire un filo conduttore per schermatura, che possa ovviare agli inconvenienti sopraesposti . Un importante scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura che superi uno o più degli inconvenienti dell’arte nota. The object of the present invention is to provide a conductive wire for shielding, which can obviate the above drawbacks. An important purpose of the present invention is to provide a conductor wire for shielding that overcomes one or more of the drawbacks of the known art.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura, che consenta una forma alternativa rispetto alla forma circolare che possa egualmente essere ottenuto per trafilatura. A further object of the present invention is to provide a conductor wire for shielding, which allows an alternative shape with respect to the circular shape which can also be obtained by drawing.

Un diverso scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura che consenta di essere trattato negli usuali impianti. A different object of the present invention is to provide a conductor wire for shielding which allows it to be treated in the usual systems.

Un interessante scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura che consenta per produzione e/o trattamento e/o nel prodotto finale di conseguire evidenti vantaggi economici. An interesting object of the present invention is to provide a conductor wire for shielding which allows for production and / or treatment and / or in the final product to achieve evident economic advantages.

Un non ultimo scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura che consenta comunque di ottenere a parità di massa impiegata un indice di schermatura migliore. A not least object of the present invention is to provide a conductor wire for shielding which in any case allows a better shielding index to be obtained for the same mass used.

Un scopo non diverso dal precedente della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un filo conduttore per schermatura che consenta di conseguire a parità di indice di schermatura un risparmio di materiale e quindi di massa impiegata. An object not different from the preceding one of the present invention is to provide a conductor wire for shielding which allows to achieve, with the same shielding index, a saving of material and therefore of mass used.

Questi sopra esposti ed altri che saranno resi evidenti dal proseguo della descrizione sono raggiunti da un filo elettrico conduttore per schermatura con particolare sezione trasversale come di seguito esposto e caratterizzato secondo la parte caratterizzante delle allegate rivendicazioni These above and others that will be made clear by the continuation of the description are reached by a conducting electric wire for shielding with a particular cross section as described below and characterized according to the characterizing part of the attached claims

Esposizione dell’invenzione Presentation of the invention

In particolare il fi lo per schermatura oggetto della presente invenzione con sezione compatibili a quelle ottenibili da trafilatura, ossia con sezioni comprese tra 0,0012 mmq e 0,100 mmq, è caratterizzato da una sezione ellitt ica e con un rapporto tra asse maggiore ed asse minore dato compreso tra 1,5 e 10. Tale conduttore elli ttico, nell’applicazione d’uso finale di schermatura di un cavo, è elemento fondamentale nella realizzazione del cosiddetto conduttore a calza o schermato, in cui la configurazione tipica utilizza più fusi, ovvero più conduttori ell ittici i l cui rispettivo lato maggiore posizionato verso la superficie esterna del cavo, costituisce con un affiancamento di una pluralità di conduttori, una superficie che consente una parziale copertura del cavo. La composizione di una pluralità di fusi che avvolgono esternamente il cavo e quindi di una pluralità di avvolgimenti attorno ad esso, realizzati in modo opportuno, creano quindi uno schermo paragonabile ad un conduttore continuo. In particular, the wire for shielding object of the present invention with a section compatible with those obtainable by drawing, i.e. with sections between 0.0012 mmq and 0.100 mmq, is characterized by an elliptical section and with a ratio between the major axis and the minor axis. datum between 1.5 and 10. This elastic conductor, in the end use application of shielding a cable, is a fundamental element in the realization of the so-called braided or shielded conductor, in which the typical configuration uses several spindles, or a plurality of elliptical conductors, whose respective longer side positioned towards the outer surface of the cable, forms a surface which allows partial coverage of the cable by placing a plurality of conductors side by side. The composition of a plurality of spindles that wrap the cable externally and therefore of a plurality of windings around it, suitably made, therefore creates a screen comparable to a continuous conductor.

Vantaggiose caratteristiche dell’invenzione Vantaggiosamente detta sezione elli ttica è ottenibile da trafilatura con gli usuali impianti , con le normali velocità di produzione, con la sola variante delle filiere modificate per ottenere la sezione rivendicata. Advantageous characteristics of the invention Advantageously, said elastic section can be obtained by drawing with the usual systems, with normal production speeds, with only the variant of the dies modified to obtain the claimed section.

Vantaggiosamente detta sezione elli ttica è quella che consente l’autoadattamento durante il processo di bobinatura. Advantageously, said elastic section is the one that allows self-adaptation during the winding process.

Un diverso vantaggio consiste nel risparmio di massa del filo dell’invenzione impiegato per la schermatura di un cavo coassiale schermato esternamente rispetto ad un corrispondente filo con sezione circolare a parità di coefficiente di schermatura che può arrivare ad un 27%. A different advantage consists in the mass saving of the wire of the invention used for the shielding of an externally shielded coaxial cable with respect to a corresponding wire with a circular section with the same shielding coefficient which can reach 27%.

Vantaggiosamente si ottiene una significativa riduzione del diametro complessivo esterno del cavo schermato con il filo dell’invenzione, conseguendo una migliore deformabilità del cavo e un risparmio sulla quantità di isolante esterno necessario. Advantageously, a significant reduction in the overall external diameter of the shielded cable with the wire of the invention is obtained, resulting in a better deformability of the cable and a saving on the amount of external insulation required.

Vantaggiosamente si ottiene un migliore accostamento tra i vari fi li ell ittici , in quanto è vuoto lo spazio interfilare e quindi con la minima “aria” tra fili accostati e fi li sovrapposti incrociati , migliorando la schermatura. Advantageously, a better juxtaposition is obtained between the various elliptical wires, as the inter-row space is empty and therefore with the minimum “air” between the joined wires and the crossed overlapping wires, improving the shielding.

Vantaggiosamente si ottiene una miglior efficienza elettrica in quanto aumentando la sezione utile di dissipazione si ha una dissipazione termica maggiore. Advantageously, a better electrical efficiency is obtained since by increasing the useful dissipation section there is a greater thermal dissipation.

Vantaggiosamente si ottiene un migliore processo di ricottura. Advantageously, a better annealing process is obtained.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Le caratteristiche tecniche dell’invenzione, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate, ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa, e non limitativa in cui: The technical characteristics of the invention, according to the aforementioned purposes, are clearly verifiable from the content of the claims reported below, and the advantages thereof will become more evident in the detailed description that follows, made with reference to the attached drawings, which represent an embodiment thereof purely illustrative, and not limiting in which:

La fig. 1 mostra una prima sezione trasversale, notevolmente ingrandita, del filo dell’invenzione con un rapporto tra assi di 1:10. Fig. 1 shows a first cross section, greatly enlarged, of the thread of the invention with an axis ratio of 1:10.

La fig. 2 mostra una seconda sezione trasversale, notevolmente ingrandita, del filo dell’invenzione con un rapporto tra assi di 1:5. La fig. 3 mostra una terza sezione trasversale, notevolmente ingrandita, del filo dell’invenzione con un rapporto tra assi di 1:1,5. Fig. 2 shows a second cross section, greatly enlarged, of the thread of the invention with an axis ratio of 1: 5. Fig. 3 shows a third cross section, greatly enlarged, of the thread of the invention with an axis ratio of 1: 1.5.

La fig. 4 mostra una quarta sezione trasversale, notevolmente ingrandita, del filo dell’invenzione con una sezione di 0,127x 0,065mm. Fig. 4 shows a fourth cross section, greatly enlarged, of the wire of the invention with a section of 0.127x 0.065mm.

La fig. 5 mostra un diagramma della attenuazione di schermatura con scala lineare con un cavo la cui schermatura impiega fil i con sezione di cui alla fig. 4. Fig. 5 shows a diagram of the shielding attenuation with linear scale with a cable whose shielding uses wires with the cross-section of fig. 4.

La fig. 6 mostra il diagramma di fig. 5 con scala logaritmica. Fig. 6 shows the diagram of fig. 5 with logarithmic scale.

La fig. 7 mostra per confronto un diagramma della attenuazione di schermatura, con scala l ineare, di un cavo la cui schermatura impiega fil i di sezione circolare che possono ottenere lo stesso grado di schermatura dei fil i di cui alla fig. 4 ma con un incremento della sezione (di massa) pari al 24%. Fig. 7 shows for comparison a diagram of the shielding attenuation, with linear scale, of a cable whose shielding uses wires of circular section which can obtain the same degree of shielding as the wires of fig. 4 but with an increase of the section (mass) equal to 24%.

Le fig. 8, 9 e 10 mostrano altri esempi con formazioni e sezioni diverse confrontabili con le figure 5, 6 e 7. The figs. 8, 9 and 10 show other examples with different formations and sections comparable with figures 5, 6 and 7.

La fig. 11 mostra un diagramma della attenuazione di schermatura con scala lineare con un cavo la cui schermatura impiega fil i con sezione elli ttica 0,130x0,07 mm Fig. 11 shows a diagram of the shielding attenuation with linear scale with a cable whose shielding uses wires with an elli ttic cross section 0.130x0.07 mm

La fig. 12 e la fig. 13 mostrano rispettivamente secondo una scala lineare ed una scala logaritmica la attenuazione di schermatura con un cavo la cui schermatura impiega fil i di sezione circolare di diametro 0,15. Fig. 12 and fig. 13 show respectively, according to a linear scale and a logarithmic scale, the shielding attenuation with a cable whose shielding uses wires with a circular section of diameter 0.15.

La fig. 14 e la fig. 15 mostrano rispettivamente secondo una scala lineare ed una scala logaritmica la attenuazione di schermatura con un cavo la cui schermatura impiega fili di sezione ellittica 0,19x0,095. Fig. 14 and fig. 15 show respectively according to a linear scale and a logarithmic scale the shielding attenuation with a cable whose shielding uses wires with an elliptical section 0.19x0.095.

La fig. 16 e la fig. 17 mostrano in maniera comparativa rispettivamente il confronto del grafico di fig. 12 con quello di fig. Fig. 16 and fig. 17 show in a comparative manner respectively the comparison of the graph of fig. 12 with that of fig.

14 ed il grafico di fig. 13 con quello di fig. 15, in cui si è tratteggiato il grafico corrispondente al fi lo di sezione ellittica, e lasciato in linea continua il grafico del filo a sezione circolare. Descrizione dettagliata dei disegni 14 and the graph of fig. 13 with that of fig. 15, in which the graph corresponding to the elliptical cross-section wire has been outlined, and the graph of the circular cross-section wire has been left in a continuous line. Detailed description of the drawings

I disegni da 1 a 4 mostrano delle sezioni trasversali , particolarmente ingrandite, di fi li conduttori 1, 2, 3 e 4 caratterizzati da una diversa forma ellitt ica tutte ottenute tramite i l procedimento produttivo della trafilatura. Drawings from 1 to 4 show particularly enlarged cross sections of conductor wires 1, 2, 3 and 4 characterized by a different elliptical shape, all obtained through the production process of drawing.

E’ evidente che l’impiego vantaggioso di tali sezioni si configura solo come conduttore per realizzare la schermatura, mentre avrebbe numerosi inconvenienti se impiegato come filo singolo per la trasmissione di corrente di elevata densità. Infatti un conduttore di potenza è sfruttato sia per la densità del flusso elettrico sia per le sue caratteristiche fisiche in maniera ottimale solo se la configurazione risulta simmetrica, come quella circolare, evitando che con l’aumento della frequenza si abbia una disuniformità all’interno di esso, fino ad arrivare al noto effetto pelle per alte frequenze che interessa unicamente la parte perimetrale esterna dello stesso. Anche dal punto di vista pratico, un conduttore a sezione circolare è facilmente maneggiabile potendo essere trattato senza alcun riguardo durate l’installazione o il passaggio entro le condotte di attraversamento, sottotraccia o meno. It is clear that the advantageous use of these sections is configured only as a conductor to create the shield, while it would have numerous drawbacks if used as a single wire for the transmission of high density current. In fact, a power conductor is exploited both for the density of the electric flux and for its physical characteristics in an optimal way only if the configuration is symmetrical, such as the circular one, avoiding that with the increase of the frequency there is a non-uniformity within it, up to the well-known skin effect for high frequencies that affects only the external perimeter of the same. Also from a practical point of view, a conductor with a circular section is easily handled as it can be treated without any regard during installation or passage within the crossing pipes, concealed or not.

Per poter verificare ed attestare il comportamento completamente nuovo e vantaggioso dei conduttori configurati come nella invenzione è necessario rapportarsi ai conduttori di sezione corrispondente al fine di attestare le relative qualità, e per questo sono state effettuate delle prove pratiche comparative di prestazioni elettromagnetiche secondo le norma CEI EN50289-1-6, comunemente detto metodo del tubo triassiale. In order to verify and certify the completely new and advantageous behavior of the conductors configured as in the invention, it is necessary to relate to the conductors of the corresponding section in order to certify the relative qualities, and for this reason comparative practical tests of electromagnetic performance have been carried out according to the CEI standards. EN50289-1-6, commonly known as the triaxial tube method.

La schermatura dei cavi è un processo dove si usano tipicamente 16, 24 o più fusi e dove ciascun fuso è costituito da 3-4-5-…-12 o più fil i di rame e di diverso diametro a seconda degli indici di schermatura voluti. Questi fil i vengono trecciati attorno ad un conduttore centrale dapprima rivestito con un film di materiale plastico od altro in base alle specifiche tecniche. Cable shielding is a process where typically 16, 24 or more spindles are used and where each spindle is made up of 3-4-5- ... -12 or more copper wires and of different diameters depending on the desired shielding indices . These wires are braided around a central conductor first coated with a film of plastic or other material according to the technical specifications.

Come precedentemente detto, l’attenuazione del rumore alle varie frequenze è funzione del grado di copertura dato dal filo schermante e dalla sua massa. In un esperimento condotto si è confrontata l’attenuazione, vedi fig. 7, del segnale interferente di un conduttore schermato con processo standard ovvero utilizzando 16 fusi, in cui ciascun fuso era costituito da 9 fili del diametro di 0,1 mm per una superficie coperta complessiva di 0.9 mm per singolo fuso e, vedi fig. 5 e 6, un conduttore fabbricato con le stesse modalità ma con fil i di sezione ellittica pari 0,127x0,065mm e dove la superficie coperta complessiva era di 1.143 mm sempre per singolo fuso ma dove la massa era inferiore. As previously mentioned, the attenuation of noise at various frequencies is a function of the degree of coverage given by the shielding wire and its mass. In an experiment conducted, the attenuation was compared, see fig. 7, of the interfering signal of a shielded conductor with standard process or using 16 spindles, in which each spindle consisted of 9 wires with a diameter of 0.1 mm for a total covered surface of 0.9 mm for each spindle and, see fig. 5 and 6, a conductor manufactured in the same way but with elliptical section wires equal to 0.127x0.065mm and where the total covered surface was 1,143 mm, again for each single spindle but where the mass was lower.

I risultati sono quelli dei due grafici di fig. 7 e 5: il grafico n. 5 rappresenta l’attenuazione utilizzando 9 fili ovali , la cui misura è compresa fra 0.065 x 0.127mm e 0.0655x0.128mm, ed il grafico n. The results are those of the two graphs in fig. 7 and 5: graph no. 5 represents the attenuation using 9 oval wires, whose measurement is between 0.065 x 0.127mm and 0.0655x0.128mm, and graph no.

7 rappresenta l’attenuazione con 9 fili da 0.10 mm tondi tradizionali . Come si può notare entrambe le soluzioni hanno mostrato pressoché lo stesso comportamento alla frequenza crit ica di 35Hz mentre, al di sopra di tale frequenza, per entrambi i cavi i valori di attenuazione sono rimasti molto al disotto dei valori limite imposti . La differenza tuttavia tra i due conduttori si può riscontrare in una riduzione del 22% nella massa di rame util izzato nel caso dell 'impiego della forma ellitt ica: più precisamente il peso per metro di 9x(0.065x0.127)x16 fusi era di 8.03 g mentre per la formazione di fi li tondi di 9x0.10x16 fusi era di 10.30 g con una differenza in peso maggiore del 22%. 7 represents the attenuation with 9 traditional round 0.10 mm wires. As can be seen, both solutions showed almost the same behavior at the critical frequency of 35Hz while, above this frequency, for both cables the attenuation values remained well below the limit values set. However, the difference between the two conductors can be found in a reduction of 22% in the mass of copper used in the case of the use of the elliptical shape: more precisely the weight per meter of 9x (0.065x0.127) x16 spindles was of 8.03 g while for the formation of round wires of 9x0.10x16 spindles it was 10.30 g with a difference in weight greater than 22%.

Un successivo esperimento è stato condotto al fine di confrontare la risposta di un cavo costruito util izzando filo tondo e filo con sezione elli ttica a parità di massa di rame impiegata. Sono stati util izzati 16 fusi e ciascun fuso costituito da 8 fili: la superficie di copertura corrispondente al filo tondo era pari a 0,776 mm per ogni singolo fuso mentre quella corrispondente ai fil i di sezione ellit tica era di 1,080 mm per singolo fuso. Il cavo schermato con il fi lo tondo risultava peggiore di circa 5 dB ad una frequenza critica di 35 MHz rispetto al cavo fabbricato con il fi lo di sezione ellit tica come dimostrato nel grafico di fig. 8 (filo ellit tico) composto da 8 elementi x(0.073x0.135)xl6 fusi ed il grafico di fig. A subsequent experiment was conducted in order to compare the response of a cable constructed using round wire and wire with an elli tic section for the same mass of copper used. 16 spindles were used and each spindle made up of 8 wires: the covering surface corresponding to the round wire was equal to 0.776 mm for each single spindle while that corresponding to the wires of elliptic section was 1.080 mm for each single spindle. The shielded cable with the round wire was about 5 dB worse at a critical frequency of 35 MHz compared to the cable manufactured with the wire having an elliptical cross section as shown in the graph in fig. 8 (elliptic thread) composed of 8 elements x (0.073x0.135) xl6 fused and the graph of fig.

10 (filo tondo) composto da 8 fili x0.097xl6 fusi entrambi del peso medio di 8.93 g al metro . 10 (round wire) consisting of 8 x0.097xl6 spun wires, both with an average weight of 8.93 g per meter.

Tale risultato a conferma dell’interazione tra massa e superficie di copertura nell’attenuazione al rumore esterno e la possibilità di compensare un minore util izzo di rame aumentando la larghezza di ogni singolo elemento. This result confirms the interaction between the mass and the roofing surface in the attenuation of external noise and the possibility of compensating for a lower use of copper by increasing the width of each individual element.

Altre prove inoltre, vedi grafico di fig. 11, hanno messo in evidenza come, aumentando la larghezza degli assi della sezione ellit tica e proporzionalmente lo spessore si riescano ad ottenere valori di attenuazione maggiori rispetto al cavo schermato con filo tondo: la protezione del conduttore risulta infatti di molto migliorata, ovvero, in termini di attenuazione in dB si pone abbondantemente sotto il l imite imposto dalla norma al punto critico di 35MHz di oltre 10 dB. La formazione usata è stata di 9x(0.07x0.130) x16 fusi e comunque anche in questo test la massa di metallo risultava inferiore di circa il 12%. Further tests, see graph of fig. 11, have highlighted how, by increasing the width of the axes of the elliptical section and proportionally the thickness, it is possible to obtain greater attenuation values compared to the shielded cable with round wire: the protection of the conductor is in fact much improved, that is, in attenuation terms in dB is well below the limit imposed by the standard at the critical point of 35MHz by over 10 dB. The formation used was 9x (0.07x0.130) x16 melts and in any case also in this test the mass of metal was about 12% lower.

Per comparare i risultati ottenuti dai test precedenti con una formazione di fi li completamente diversa da quella precedentemente utilizzata e per definire un modello per la determinazione delle dimensioni dei fili ell ittici corrispondenti ai fi li tondi, è stata presa in esame, vedi fig. 12 e 13, una formazione composta da fili tondi nel numero di 7x0.15x16 fusi. In base a calcoli matematici frutto dei test precedenti si è arrivati a determinare che la formazione corrispondente con fili ellit tici sostitutiva era: 7 elementi x(0.095x0.190)xl6 fusi vedi fig. 14 e 15. To compare the results obtained from the previous tests with a completely different wire formation from the one previously used and to define a model for determining the size of the elliptical wires corresponding to the round wires, it was taken into consideration, see fig. 12 and 13, a formation composed of round threads in the number of 7x0.15x16 spindles. On the basis of mathematical calculations resulting from the previous tests it was determined that the corresponding formation with substitute elliptic threads was: 7 elements x (0.095x0.190) xl6 fused see fig. 14 and 15.

I grafici 16 e 17 sono i grafici comparativi di entrambi i risultati sopraesposti . Il comportamento del conduttore è stato pressoché uguale in termini di attenuazione e la riduzione della massa di metallo è stata del 22 % circa come nei test precedenti, ovvero, 14,8 g per metro del filo ellit tico contro 19,0 g del fi lo tondo. Tutto ciò ha permesso di stabilire che un aumento della superficie di copertura del conduttore tra i l 26 ed il 27% ed una riduzione dello spessore tra il 54 ed il 58 % permettono di sostituire le formazioni con filo tondo ma con una notevole riduzione della massa di metallo util izzata a parità di risultato. Concludendo si può affermare che qualsiasi variazione nel rapporto fra massa e superficie di copertura influenza notevolmente l’attenuazione che si può ottenere in dipendenza delle prestazioni richieste al cavo. Graphs 16 and 17 are the comparative graphs of both of the above results. The conductor behavior was almost the same in terms of attenuation and the reduction of the metal mass was about 22% as in the previous tests, that is, 14.8 g per meter of the elliptical wire against 19.0 g of the wire. round. All this has made it possible to establish that an increase in the conductor coverage surface between 26 and 27% and a reduction in thickness between 54 and 58% make it possible to replace the formations with round wire but with a significant reduction in the mass of metal used with the same result. In conclusion, it can be stated that any variation in the ratio between mass and coverage surface greatly affects the attenuation that can be obtained depending on the performance required of the cable.

II fi lo ellitt ico pertanto si può applicare a tutte le schermature di cavi che prevedano l’utilizzo di filo tondo da 0.04 mm a 0.36 mm di diametro. Inoltre il ridotto spessore della schermatura e l’allargamento della superficie di copertura fanno si che: The elliptical wire can therefore be applied to all cable shields that require the use of round wire from 0.04 mm to 0.36 mm in diameter. In addition, the reduced thickness of the shielding and the widening of the coverage surface mean that:

1. si riduca la circonferenza finale del conduttore da isolare 1. reduce the final circumference of the conductor to be insulated

2. si riduca il vuoto tra le intersezioni dei singoli fili che compongono la schermatura 2. reduce the gap between the intersections of the individual wires that make up the shield

3. si riduca il vuoto tra le intersezioni dei singoli fusi che compongono la schermatura 3. reduce the gap between the intersections of the single spindles that make up the shield

e pertanto la quantità di isolante plastico per la guaina finale sarà minore, e lo stesso diametro del cavo finale sarà ridotto. and therefore the amount of plastic insulation for the final sheath will be less, and the same diameter of the final cable will be reduced.

Si può quindi concludere che con la forma ellitt ica dell’invenzione si ottiene una superficie di copertura nella schermatura che è prevalente rispetto alla massa, per cui la realizzazione di un filo con forma ellittica è quello che permette di aumentare la superficie di copertura riducendo la massa essendo il suo perimetro maggiore a parità di sezione. Quindi l 'aumento della superficie coperta, pur in presenza di una riduzione di massa, consente di ottenere i medesimi risultati di un filo tondo di sezione maggiore ma con una consistente riduzione di materia prima utilizzata. Oppure, a parità di massa il conduttore a sezione ellit tica consente di migliorare notevolmente l ' indice di protezione del conduttore. It can therefore be concluded that with the elliptical shape of the invention a covering surface is obtained in the shield which is prevalent with respect to the mass, so that the realization of a wire with an elliptical shape is what allows to increase the covering surface by reducing the mass being its largest perimeter with the same section. Therefore, the increase in the covered surface, even in the presence of a reduction in mass, allows to obtain the same results as a round wire with a larger section but with a significant reduction in the raw material used. Or, with the same mass, the conductor with an elliptic cross section makes it possible to considerably improve the protection index of the conductor.

Si consideri poi che il fi lo ellit tico dell’invenzione si produce attraverso un normale processo di trafilatura esattamente come il fi lo tondo. Then consider that the elliptical wire of the invention is produced through a normal drawing process exactly like the round wire.

Questo permette di mantenere inalterati i vantaggi di tale processo di deformazione quali velocità di processo, quantità di materiale prodotto nell 'unità di tempo (con riferimento alle macchine multifilari) , facilità nel tramare fili con rivestimenti metallici di diversa tipologia (argento, stagno, nichel, etc.). This allows to keep the advantages of this deformation process unaltered such as process speed, quantity of material produced in the unit of time (with reference to multi-wire machines), ease in weaving wires with different types of metal coatings (silver, tin, nickel , etc.).

Parallelamente la forma ellittica sembra non influenzare in modo significativo la distribuzione delle l inee di densità del flusso di corrente la quale rimane pressoché costante. At the same time, the elliptical shape does not seem to significantly influence the distribution of the density lines of the current flow which remains almost constant.

Un ulteriore vantaggio della sezione ellit tica si può notare nel processo di ricottura. Infatti nella produzione dei fili di rame sono tipicamente utilizzati forni di ricottura in continuo ad effetto Joule, forni di ricottura in campana e forni di ricottura tubolari . Nel primo caso, il filo viene fatto scorrere tra due anelli tra cui viene generata una differenza di potenziale. La corrente che conseguentemente scorre all’interno del fi lo che chiude il circuito, per effetto Joule appunto, porta all ' innalzamento della temperatura del filo e, di conseguenza, la sua ricottura. Nel caso specifico, la forma ellittica permette un miglior contatto tra il fi lo e gli anelli e conseguentemente una ricottura più profonda ed omogenea, ottenendo perciò valori di tensione di snervamento e carico di rottura inferiori a quelli del filo tondo e conseguentemente una migliore lavorabilità. Nel caso invece della ricottura in forno a campana o con forno tubolare, la maggiore superficie del fi lo con geometria ellitt ica permette un maggiore scambio termico con l’ambiente circostante: i tempi di ricottura sono così ridotti a favore di una maggiore produttività. A further advantage of the elliptical section can be seen in the annealing process. In fact, continuous annealing furnaces with Joule effect, bell annealing furnaces and tubular annealing furnaces are typically used in the production of copper wires. In the first case, the wire is made to slide between two rings between which a potential difference is generated. The current that consequently flows inside the wire that closes the circuit, due to the Joule effect, leads to an increase in the temperature of the wire and, consequently, its annealing. In the specific case, the elliptical shape allows a better contact between the wire and the rings and consequently a deeper and more homogeneous annealing, thus obtaining values of yield stress and tensile strength lower than those of the round wire and consequently a better workability. In the case of annealing in a bell furnace or with a tubular furnace, the greater surface of the wire with elliptical geometry allows greater heat exchange with the surrounding environment: annealing times are thus reduced in favor of greater productivity.

Claims

CLAIMS 1. Electric conductors for shielding electric cables which comprise at least one central conductor coaxially coated by an insulation on which is superimposed a metal shielding braid consisting of one or more of the aforesaid conductors of metal type characterized in that said metal conductor has a conductive section configured as an ellipse, with a value between 0.0012 mm <2> and 0.100mm <2>, and with a ratio of the major axis to the minor axis of the ellipse between 1, 5 and 10.

2. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1, characterized in that said elastic section can be obtained by drawing with the usual systems, with normal production speeds.

3. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1 characterized in that said elliptical section adapts itself during the winding process.

4. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1 characterized in that, with the same shielding coefficient, the mass of the elliptical shield wire is at least 22% lower than the mass of a circular cross-section wire.

5. Electrical conductors for shielding electrical cables according to claim 1 characterized in that, with the same shielding coefficient, the overall external diameter of the shielded cable with the elastic wire is smaller than the external diameter of a shielded cable with a cross-sectional wire circular.

6. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1 characterized in that the juxtaposition of the various elliptical wires of the shielding braid is closer together than round wires, incorporating less empty space in the inter-row space and therefore with the minimum “air” between juxtaposed yarns and overlapping crossed yarns.

7. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1, characterized in that they externally have a greater thermal surface.

8. Electric conductors for shielding electric cables according to claim 1 characterized by having a better annealing process due to the Joule effect due to the greater surface in contact with the rings subjected to a crossing potential difference during this process.

9. Electrical conductors for shielding electrical cables according to claim 1 characterized in that the elastic surface is more exposed to the effects of annealing carried out by means of a bell furnace or in a tubular furnace.