178833. lajstromszámú szabadalom • Erősáramú vezetéksodrony erősítő acélmaggal

5

178833

6

Látható az 1. táblázatból, hogy a találmány szerinti kialakításnál a változó áramú Rv ellenállás csak 1,5%-kal nagyobb az egyenáramú Re ellenállásnál, míg a szabvány szerinti ismert kialakításnál ez az érték 5,4%. 5

A találmány szerinti vezetéksodrony egyik vezető rétegének részletét mutatja a 3. ábra, ahol a 11 acélmagot és a többi vezető réteget a jobb láthatóság céljából nem tüntettük fel. A szemléltetett 20 vezető réteg hat darab r sugarú 21 elemi szálból 10 10 tengely körül van sodorva, amikor is a sodrás h menetemelkedésű és a sodrási szögű. Az alábbiakban meghatározzuk, hogy a 10 tengely mentén mekkora H mágneses térerősség ébre a 20 vezető rétegben folyó I áram hatására, és miként alakul az eredő H 15 mágneses térerősség több vezető réteget tartalmazó vezetéksodrony esetén.

Az elektrotechnikából ismeretes, hogy egy I árammal átjárt tekercs tengelyében fellépő tengelyirányú H mágneses térerősséget jó közelítéssel a N • I

H = —j— (1)

összefüggés adja meg, ahol N az 1 hosszra eső menetszám. Ismerve a tekercs h menetemelkedését az 25 (1) összefüggés az alábbi alakban írható

20

I

H = — h

(2)

A 3. ábrán látható, hogy a 20 vezető réteg 21 elemi 30 szálai a 10 tengely körül egy-egy, azonos tekercselési irányú és h menetemelkedésű tekercset alkotnak, így a bennük folyó áramok által a 10 tengely mentén létrehozott H mágnes térerősségek összeadódnak. A 20 vezető rétegben folyó I áram - az egész vezeték- 35 sodronyra adqtt áramot feltételezve - jó közelítéssel arányos a 20 vezető réteg A keresztmetszetével, azaz

I = a • A

(3) 40

ahol a egy arányossági tényező. A (2) és (3) összefüggés alapján a 20 vezető réteg által létrehozott H mágneses térerősség tehát

H =

a • A h

(4)

45

zető rétegek száma, m pedig a másik sodrási irányú vezető rétegek száma. Célszerűnek látszik, ha az eredő He mágneses térerősséget, amely két összetevő különbségéből adódik, eme két összetevő abszolút értékéből képezett átlagértékhez viszonyítjuk, így az alábbi e számot nyerjük:

e =

k Aj m A;

2 — - 2 _J

i=1 hj j=i hj

A( m Aj

2 — + 2 _L

(6)

i=i hj

j=i hj

Az e szám a tengelyirányú mágneses térerősségre teljesen kiegyenlített vezetéksodrony esetén zérus értékű. Látni fogjuk, hogy a találmány 2. ábrán szemléltetett kiviteli alakjánál e = 0, az 1. ábrán szemléltetett ismert megoldásnál pedig e = 0,66. Ha tehát a találmány szerint az

e<0,25 (7)

egyenlőtlenség teljesül, az ismert megoldáshoz képest a váltakozó áramú ellenállás lényeges csökkenése érhető el. Látható a (6) összefüggéstől, hogy az e szám akkor zérus, ha

k A; m Aj 2 — = 2 J i=! hj j=i

hj '

(8)

A (8) összefüggést felírva a 2. ábrán szemléltetett kiviteli alakra, amelynél k = 1 és m - 2, azt kapjuk, hogy

n2 • r2 n, • if n3 • r?------- = -------1 + ------- (9)

h2 hj h3

ahol nj, r]; h,, n2, r2, h2, illetve n3, r3, h3 az első, a második illetve a harmadik vezető réteg elemi szálainak száma, sugara és menetemelkedése.

A 3. ábrán látható, hogy geometriai zártságot biztosító sodrás esetén

h = n- c (10)

Tegyük fel, hogy a vezetéksodronyban több egymás felett levő vezető réteg van. A megegyező tekercse- 50 lési irányú vezető rétegekben folyó áram által keltett mágneses térerősségek összeadódnak, és az eredő He mágneses térerősséget a kétféle tekercselési irányú rétegek által keltett mágneses térerősségek különbsége adja meg az alábbiak szerint: ^

ahol c egy elemi szál tengelyben vett metszetének mérete, n pedig az elemi szálak száma, a 3. ábrán például hat. A c méret viszont meghatározható az elemi szál r sugarának és az a sodrási szögnek ismeretében, így

2r • n

Hç = a •

m Aj- 2 — j=i hi

ahol Aj és hj az egyik sodrási irányú vezető rétegek keresztmetszete és menetemelkedése, Aj és hj a másik sodrási irányú vezető rétegek keresztmetszete és menetemelkedése, k az egyik sodrási irányú ve- gj

A (11) összefüggést értelemszerűen alkalmazva a (9) összefüggésben, azt kapjuk, hogy

r2 • cos a2 = rí • cos + r3 • cos a3 (12)

Amennyiben az at, a2 és a3 sodrási szögek egymással megegyeznek, ez a gyakorlatban általában teljesül, a (12) egyenlet az alábbi alakban írható:

3