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Kabel.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, welche bezweckt, bei Kabeln, die Wechsel-oder Drehströme führen, das Entstehen von Induktionsströmen im metallischen, aufgepressten oder sonstwie hergestellten Schutzmantel bzw. in der Umhüllung zu verringern.
Es ist bekannt, dass beim Durchgang eines Wechselstromes durch ein Kabel mit einem einzigen Leiter oder bei ungleicher Belastung in Kabeln mit mehreren Leitern im metallischen Kabelmantel eine elektromotorische Kraft induziert wird, die, wenn der Mantel nicht geerdet oder mit einer sonstigen Ableitung verbunden ist, eine gefährliche Potentialdifferenz zwischen dem Kabelmantel und benachbarten Gegenständen, Gebäuden usw. hervorruft. Die vorliegende Erfindung bezweckt, diese Wirkung zu verringern bzw. ganz zu unterbinden.
Ist der Mantel metallisch mit andern, einen geschlossenen Stromkreis ergebenden Leitern verbunden, so entsteht ein hier als Mantelstrom bezeichneter Strom, der einen Verlust in der Energieübertragung bedeutet und auch bezüglich der Erwärmung des Kabels einen nennenswerten Einfluss ausübt, so dass hiedurch die Belastungsfähigkeit des Leiters des Kabels verringert wird.
Es ist bereits bekannt, zwecks Ver meidung oder Verringerung dieses Übelstandes den Kabelmantel in voneinander isolierte Abschnitte zu unterteilen. Gemäss der vorliegenden Erfindung werden die einzelnen Abschnitte miteinander leitend so verbunden, dass die in dem einen Mantelabschnitt induzierte elektromotorische Kraft entgegengesetzt ist der in einem andern Abschnitt induzierten.
Ausser dieser Anordnung kann auch ein Körper aus magnetisierbarem Material vorgesehen bzw. so angeordnet werden, dass er durch den Strom, welcher den oder die Leiter des Kabels durchfliesst, magnetisiert wird. Dieser Körper kann auch mit einem Spalt (Luftspalt) versehen und letzterer bezüglich seiner Breite einstellbar sein. In jedem Falle ist die Einrichtung eine derartige, dass infolge der Anordnung des magnetisierbaren Körpers durch die erwähnten Leiter in dem betreffenden Mantelabschnitt eine erhöhte elektromotorische Kraft induziert wird. Dieselbe Methode kann auch bei Verbindungskasten angewendet werden, die zum Aneinanderschliessen der Enden zweier Kabellängen dienen, wenn sich bei denselben die obenerwähnten Schwierigkeiten zeigen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zwischen die voneinander isolierten Abschnitte des unterteilten Kabelmantels selbst Induktionsspulen einzuschalten. Gemäss einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird als Selbstinduktionsspule die Wicklung eines aus lamellenförmigen Elementen zusammengesetzten, mit einem veränderlichen Luftspalt versehenen und um einen der Mantelabschnitte herum angeordneten magnetisierbaren Körpers verwendet. Die Verbindung zwischen Wicklung und Mantel kann so hergestellt werden, dass man entweder die Spule über eine Unterbrechung der Mantellänge hinweg anschliesst oder dass man das eine Ende der Wicklung mit einem Punkt des Mantels verbindet und das andere erdet.
Da die im metallischen Mantel induzierte elektromotorische Kraft proportional dem im Leiter des Kabels fliessenden Strom oder bei Kabeln mit mehreren Leitern proportional der geometrischen Summe der Ströme ist, ist es klar, dass in allen vorangeführten Fällen bei richtiger Verbindung der Mantelabschnitte untereinander die Wirkung der in irgendeiner speziellen Länge des Mantels induzierten elektromotorischen Kraft neutralisiert werden kann. In den Fällen, wo ein einen Kabelabschnitt umschliessender magnetischer Körper verwendet wird, muss dieser, wenn eine vollständige Unterdrückung
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bei allen Belastungen erzielt werden soll, so bemessen sein, dass seine Magnetisierung stets unter dem Sättigungspunkt bleibt. Wenn aber eine vollständige Neutialisierung auch bei grösseren Belastungen
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In der Zeichnung sind die erwähnten Ausführungsformen veranschaulicht, u. zw. zweigt Fig. 1 die einfachste Form, Fig. 2 eine solche mit einem magnetisierbaren Körper, Fig. 3 eine solche mit magnetsierbarem Körper und Wicklung, alle diese drei in perspektivischer Ansicht, und Fig. 4 in Ansieht die Ausführung bei Anwendung der Erfindung auf einen Verbindungskasten.
In Fig. 1 ist, wie ersichtlich, der Mantel des Kabels 1, welches bloss einen Leiter oder mehrere enthalten kann, in mehrere Abschnitte 2,3, 4, 5,6, 7 und 8 unterteilt, die voneinander durch Isolierungen 9 getrennt sind. An das Ende des Abschnittes 2 ist ein Leiter 10 angeschlossen, der mit dem vom Abschnitt 2 abgewendeten Ende des Abschnittes 3 verbunden ist. Vom andern Ende des Abschnittes 3, d. i. jenes, welches nahe dem Abschnitt 2 liegt, führt ein Leitungsdraht 11 zu jenem Ende des Abschnittes 4, welcher dem Abschnitte 3 nahe liegt. Der Leiter 10 ist bei 12 geerdet.
Das an den Abschnitt 5 anschliessende Ende des Abschnittes 4 ist bei 13 geerdet und diese Erdleitung ist mit dem vom Abschnitt 4 abgewendeten Ende des Abschnittes 5 durch eine Leitung 14 verbunden. Weiters sind, wie ersichtlich, verbunden : das nahe 4 liegende Ende von 5 durch einen Leiter 15 mit dem nahe 5 liegenden Ende von 6, das nahe 7 liegende Ende von 6 mit der Erde und diese Erdleitung durch eine Leitung 17 mit dem nahe 8 liegenden Ende von 7, ferner das nahe 6 liegende Ende von 7 mit dem nahe 7 liegenden Ende von 8.
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gesetzt ist jener, die in einem andern Abschnitt induziert wird und speziell der im benachbarten Abschnitt induzierten. So sind beispielsweise 5 und 6 durch 15 so verbunden, dass die in 6 vom Leiter oder den Leitern des Kabels aus induzierte Kraft entgegengesetzt ist der in 5 induzierten.
Es ist klar, dass durch diese Einrichtung die Mantelströme nicht nur geschwächt, sondern ganz unterdrückt werden können, wenn die einzelnen Mantelabschnitte die geeignete Länge haben, um sich gegenseitig das Gleichgewicht zu halten.
Bei der praktischen Ausführung dieser Anordnung ist darauf zu achten, dass die der Länge nach, nämlich parallel zum Kabelmantel verlaufenden Teile der Leiter 10 und 11 in einer gewissen Entfernung vom Kabel geführt oder sonstwie gegen die magnetische Einwirkung des durch den oder die Kabelleiter gehenden Stromes geschützt sind.
Während bei der bisher beschriebenen Ausführungsform die gegenseitige Einwirkung von der Länge der einzelnen Mantelabschnitte abhängig ist, kann sich unter gewissen Verhältnissen die Aus- führung nach Fig. 2 als zweckmässiger erweisen. Der Mantel ist auch hier unterteilt und um einen der Abschnitte herum, z. B., wie dargestellt, um den Abschnitt 3, ein aus magnetisierbaren Lamellenringen zusammengesetzter Körper 19 mit einem Luftspalt 20 angebracht. Auf diesen Körper 19 wirkt der durch den oder die Leiter des Kabels gehende Strom so, dass die im Mantelabschnitt 3 induzierte Spannung erhöht wird. Die Leiter 10 und 11 verbinden die Mantelabschnitte 2, 3 und 4 so, dass die in 3 induzierte elektromotorische Kraft entgegengesetzt ist der in 2 und 4 induzierten.
Da das Vorhandensein des Körpers 19 die im Abschnitt 3 induzierte Spannung erhöht, gestattet diese, bei einer verhältnismässig geringen Länge dieses Abschnittes 3 benachbarte Abschnitte von grösserer Länge zu neutralisieren. Der Luftspalt 20 kann dadurch eingestellt werden, dass die Ringlamellen zweiteilig und um ein Gelenk 21 verschwenkbar sind. Der Körper 19 kann aber auch aus geschlossenen Ringen bestehen, in welchem Falle man durch Änderung der Anzahl der Ringe den magnetischen Widerstand des Körpers variieren und so die gleiche elektrische Wirkung erzielen kann.
Durch die Einrichtung nach Fig. 2 kann, wie erwähnt, von einemMantelabsehnitt aus die Induktion in beiden benachbarten bzw. in mehreren Abschnitten herbeigeführt werden.
Bei der Einrichtung nach Fig. 3 ist der Mantel des Kabels 22 in zwei Abschnitte 23 und 24 unterteilt, die durch eine Einlage 25 voneinander isoliert sind. Das Kabel ist von einem aus Lamellen gebildeten Körper 26 umgeben, dessen Luftspalt 27 durch Verschwenken der Lamellen um das Gelenk 28 eingestellt werden kann. Dieser Körper ist mit einer Wicklung 29 ausgestattet, die bei 30 mit der Erde verbunden ist. Das eine Ende derselben ist bei 31 an den Abschnitt 24 und das andere Ende bei 32 an den Abschnitt23 angeschlossen. Die Erdverbindung 30 könnte man auch weglassen und dafür den Kabelmantel erden. Die Einstellbarkeit des Luftspaltes bzw. des magnetischen Körpers hat den Zweck, eine Regulierung zu schaffen, durch welche das Gleichgewicht hergestellt werden kann, ohne dass man die Wicklung 29 zu ändern braucht.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform sind die Enden 33 und 34 zweier Kabel mit einem oder mehreren Leitern durch einen Verbindungskasten 35 (Muffe) miteinander verbunden. Dieser besteht aus den beiden metallischen Endstücken 36 und 37, an welche die Mäntel der Kabelenden angeschlossen sind, und einem Mittelstück 38, das aus nicht magnetischem Metall hergestellt, mit den Enden 36 und 37 starr verbunden, aber elektrisch von diesen durch Einlagen 39 isoliert ist.
Ein magnetisierbarer Körper 40 ist um den Mittelteil 38 herum oder zum mindesten so angebracht,
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Schaltung einer Isolierung 41 zwischen 40 und 38. Der Körper 40 ist den schon beschriebenen, mit 19 und 26 bezeichneten ähnlich, d. h. er besteht aus Lamellen, und weist einen einstellbaren Luftspalt 42 auf. Der gleiche elektrische Effekt kann auch erzielt werden, wenn man Lamellen hinzufügt oder wegnimmt.
Das Kastenende 36, angeschlossen an das Mantelende 33, ist durch einen Leiter 43 mit dem abgewendeten
Ende des Kastenmittelteiles 38 verbunden und der Kastenabschluss 37 -durch einen Leiter 44 mit dem andern Ende des Mittelteiles 38. Infolge dieser Verbindung wirken die zwei Leiter 43 und 44 zusammen mit dem Mittelstück 38 dem Körper 40 gegenüber als eine Neutralisierungswicklung mit nur einer Windung und die im Mantel des Kabels 33 sowie des Kabels 34 induzierte elektromotorische Kraft ist entgegengesetzt der im Kastenmittelteil 38 induzierten.
Man kann die drei Kastenteile 36,37 und 38 auch so vereinigen, dass sie zusammen einen Abschnitt bilden, in welchem Falle die Isolierungen 39 dann zwischen den Kastenköpfen 36,37 und den Mantel- enden 33,34 eingesetzt werden. Dementsprechend verbindet man dann selbstverständlich das eine Ende des Leiters 44 mit 34 und das eine Ende des Leiters 43 mit 33.
Die Einrichtung ist auf alle gebräuchlichen Arten der metallischen Schutzhüllen anwendbar, sowohl für Kabel mit einfachem Bleimantel wie auch solche mit irgendwie kombinierten Armierungen, die von einem etwa vorhandenen Bleimantel, auf alle Fälle aber natürlich vom Leiter bzw. von den Leitern des Kabels isoliert sind.
Durch alle beschriebenen Ausführungsformen wird das Entstehen von Mantelströmen bzw. von gefährlichen Potentialen und auch eine nennenswerte Erwärmung hintangehalten. Es ist auch klar, dass speziell die Einrichtungen nach Fig. 2-4 an irgendeiner beliebigen Stelle der Kabellänge angebracht werden können, gegebenenfalls auch an einer Verbindungsstelle.
Die magnetischen Körper 19 oder 26 können selbstverständlich auch eine andere Form erhalten als die dargestellte, vorausgesetzt, dass sie durch den Kabelstrom magnetisierbar sind, und auch die einzelnen Bestandteile deiselben können eine andere Form haben als die von Lamellenringe od. dgl.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kabel mit einem durch Unterbrechungen in voneinander isolierte Abschnitte unterteilten Kabelmantel, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnitte miteinander leitend so verbunden sind, dass die in dem einen Mantelabschnitt induzierte elektromotorische Kraft entgegengesetzt ist der in einem andern Abschnitt induzierten.