CZ20012988A3

CZ20012988A3 - Kabel, způsob jeho výroby a pouľití tohoto kabelu

Info

Publication number: CZ20012988A3
Application number: CZ20012988A
Authority: CZ
Inventors: Manfred Däumling
Original assignee: Nkt Research Center A/S
Priority date: 1999-02-19
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2002-04-17
Also published as: AU2658400A; WO2000049626A1; EP1163685A1; CN1341263A; MXPA01008327A; JP2002537632A; NO20014028D0; PL350188A1; NO20014028L; US6750399B1

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká kabelu s alespoň jedním jádrem kabelu, majícím tři nebo více vodivých vrstev, které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami, přičemž uvedené vodivé vrstvy obsahují elektrické vodiče, které jsou uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými úhly, přičemž se tento vynález zejména týká elektrického kabelu se sníženými ztrátami při střídavém proudu.

Dosavadní stav techniky

Při použití elektrických výkonových kabelů je obecně žádoucí dosahovat tak nízkých výkonových ztrát, jak jen je možné. Kabely upravené tak, aby měly nízké ztráty, jsou v 15 dosavadním stavu techniky známé. Dosavadní stav techniky popisuje kabely na střídavý proud s alespoň jedním jádrem kabelu, majícím množství vodivých vrstev, které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami. Vodivé vrstvy jsou obvykle tvořeny elektrickými vodiči, které jsou uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými úhly.

Nejvnitřnější vodič, který může být ze supravodivého materiálu, je obvykle navinut spirálovitě kolem centrální kostry a tím tvoří vodivou vrstvu. Podobně ostatní vodivé 25 vrstvy, které rovněž mohou být ze supravodivého materiálu, jsou obvykle vinuty spirálovitě kolem izolačních vrstev upravených pro oddělení vodivých vrstev. Počet požadovaných vodivých vrstev závisí na požadovaném použití kabelu a na proudové zatížitelnosti použitých pásek.

0.

Rozložení proudu mezi vrstvami závisí na stoupání vinutí, poloměrech vrstev, tloušťce vrstev a měrném odporu vrstev vodičů, a indukční reaktance mezi vrstvami stoupání vinutí. Podle dosavadního stavu techniky proto měnila od vrstvy k vrstvě daným způsobem. V toho se proud rozloží stejnoměrněji mezi vodivými což má za následek snížené střídavé ztráty.

závisí na se stoupání důsledku vrstvami,

WO 96/39705 popisuje kabel s centrálním nosným tělesem, kolem kterého jsou spirálovitě uspořádány elektrické vodiče s předem stanovenými roztečnými úhly v alespoň třech polohách vodičů. Roztečné úhly vodičů v jednotlivých polohách vodičů jsou voleny tak, že se buď zvětšují nebo zmenšují v krocích od polohy k poloze mezi první hodnotou radiálně nejvnitřnější polohy vodiče a druhou nejvíce vnější polohy vodiče.

hodnotou radiálně podle dosavadního stavu mají stále tu nevýhodu,

Ačkoliv tyto střídavé kabely techniky byly shledány použitelnými, že jsou požadovány relativně velké změny stoupání vinutí, aby se dosáhlo rovnoměrného proudového rozložení. Navíc je v praxi obtížné vytvořit kabely s těmito velkými změnami ve stoupání.

Cílem předkládaného vynálezu je vytvořit střídavý kabel s nízkými ztrátami při střídavém proudu, který současně překonává problémy kabelů podle dosavadního stavu techniky.

Podstata vynálezu alespoň vrstev, uvedené

Uvedeného cíle je dosaženo prostřednictvím kabelu s jedním jádrem kabelu, majícím tři nebo více vodivých které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami, kde vodivé vrstvy zahrnují elektrické vodiče, které jsou

- i • · *

’í uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými délkami, přičemž uvedené předem stanovené roztečné délky se zvětšují v krocích od vrstvy k vrstvě od radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy k prostřední vodivé vrstvě, umístěné mezi radiálně nejvnitřnější vodivou vrstvou a radiálně nejvíce vnější vodivou vrstvou, a uvedené předem stanovené roztečné délky zůstávají v podstatě konstantní nebo se zmenšují v krocích od vrstvy k vrstvě od uvedené prostřední vodivé vrstvy k radiálně nejvíce vnitřní vodivé vrstvě.

Takto je dosaženo homogenního rozložení proudu v . tudíž snížení střídavých ztrát.v . získán kabel, který má méně změn . s kabely podle dosavadního stavu obzvláště zajímavé, protože silně se měnící stoupání vedou k různým tepelným smrštěním různých vrstev během ochlazování kabelu. Navíc jsou tyto malé změny stoupání mezi vrstvami žádoucí, protože to má za následek výhodné mechanické vlastnosti kabelu.

kabelu a může být •/srovnání kabelu. Navíc tak stoupání vinutí ve techniky. To je

Předkládaný vynález je založen na skutečnosti, že rovnice, které je třeba vyřešit za účelem zkonstruování kabelu shora zmiňovaného typu, majícího snížené střídavé ztráty, byly shledány velmi složitými a nemohou být vyřešeny analyticky. Tyto parametrů, které obtížně vyřešit, být ovlivněny jeden nebo více dalších parametrů, zjednodušeného modelu může být vysvětlen vztah některých parametrů, například bylo zmenšuje, jak se zvětšuje indukční reaktance vodivé rovnice obsahují množství způsobují, že celý systém to jest při změně jednoho spřažených rovnic lze pouze parametru mohou ^: Při použití zjištěno, že indukční reaktance se poloměr vodivé vrstvy, a že vlastní vrstvy se zvětšuje se zmenšováním

roztečného úhlu. V kabelech neobsahujícich supravodiče hraje určitou úlohu i odpor vrstvy. V praxi bylo zjištěno, že homogenní proudové rozložení může být dosaženo v průřezu kabelu shora zmiňovaného typu s konstruováním kabelu podle 5 předkládaného vynálezu, čímž lze dosáhnout výše zmiňovaných výhod.

Výhodné provedení předkládaného vynálezu podle nároku zahrnuje následující znaky:

• . alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev má tloušťku

Q odlišnou od tloušťky alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev, • alespoň jedna z uvedených vodivých vrstev má tloušťku odlišnou od tloušťky alespoň jedné z ostatních vodivých vrstev, • alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev obsahuje materiál, který je odlišný od materiálu alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev, nebo • alespoň jedna z uvedených vodivých vrstev zahrnuje materiál, který je odlišný od materiálu alespoň jedné z ostatních vodivých vrstev.

Tím je dosaženo homogenního rozložení proudu v kabelu a tudíž snížení střídavých ztrát v kabelu. Ačkoliv kabel může být konstruován tak, aby měl jednu ze shora zmiňovaných vlastností, mohou být výhodně kombinovány dvě nebo více — těchto charakteristik. Tím je dosaženo zvýšeného stupně volnosti při konstruování kabelu shora zmiňovaného typu, protože požadované homogenní rozložení proudu v kabelu může být dosaženo prostřednictvím změny jednoho nebo více doplňkových parametrů, to jest vedle změny stoupání vinutí

může být měněna tloušťka izolačních vrstev, tloušťka vodivých vrstev, materiál izolačních vrstev a/nebo materiál vodivých vrstev. Důsledkem je, že může být omezena změna ve stoupání vinutí, čímž je dosaženo dalšího zlepšení mechanických vlastností kabelu.

Ve výhodném provedení vynálezu je alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev silnější než radiálně nejvíce krajní ze sousedících izolačních vrstev. V dalším výhodném provedení vynálezu je alespoň jedna z uvedených vodivých ^1U vrstev silnější než radiálně nejvíce krajní ze sousedících vodivých vrstev.

Podle dalšího provedení předkládaného vynálezu se uvedená tloušťka uvedených izolačních vrstev a/nebo uvedených vodivých vrstev zmenšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi prvníhodnotou radiálně nejvnitřnější izolační vrstvy a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější izolační vrstvy.

Ve výhodném provedení vynálezu se odpor materiálu •vodivé vrstvy zvětšuje v krocích od vrstvy k vrstvě od první 2Q hodnoty radiálně nejvnitřnější vodivé vrstvy k druhé hodnotě radiálně nejvíce krajní vodivé vrstvy, to znamená, že předkládaný vynález může být použit v ne-supravodivých kabelech.

V dalším výhodném provedení vynálezu uvedené vodiče zahrnují-supravodivý materiál,.to znamená, že předkládaný vynález může být použit v supravodivých kabelech. Například je uvedeným supravodivým materiálem supravodivý materiál s vysokou T_c.

Předkládaný vynález se rovněž týká způsobu výroby

0 kabelu shora zmiňovaného typu.

··

Předkládaný vynález se dále týká použiti kabelu podle vynálezu jako výkonového kabelu.

Předkládaný vynález bude v následujícím popisu podrobněji popsán prostřednictvím příkladných provedení ve spojení s odkazy na připojené výkresy.

Přehled obrázků na výkresech

Obr.l znázorňuje schematický pohled průřezu proud nesoucí části kabelu podle dosavadního stavu techniky;

Obr. 2 ilustruje první provedení proud nesoucí části kabelu podle předkládaného vynálezu;

Obr. 3 ilustruje druhé provedení proud nesoucí části kabelu podle předkládaného vynálezu;

Obr. 4 ilustruje třetí provedení proud nesoucí části kabelu podle předkládaného vynálezu; a.

Obr. 5 ilustruje stoupání závitu a roztečný úhel vodiče ve vodivé vrstvě elektrického kabelu.

Příklady provedení vynálezu

Obecně je žádoucí dosáhnout tak nízkých výkonových ztrát v elektrických kabelech, jak jen je možné, například když je kabel použit jako střídavý výkonový kabel (na střídavý-proud) , například jako podzemní, kabel.,, nebo jako zavěšené výkonové vedení, například jako výkonová vedení pro elektricky poháněná vozidla, jako jsou vlaky.

Dosavadní stav techniky popisuje kabely s alespoň jedním jádrem kabelu, majícím množství vodivých vrstev, které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami, odporovými

vrstvami nebo povrchy se sníženým elektrickým kontaktem.

Termín izolační vrstva je v tomto kontextu třeba chápat tak, že zahrnuje izolační vrstvy, odporové vrstvy nebo povrchy se sníženým elektrickým kontaktem. Vodivé vrstvy jsou obvykle 5 vytvořeny prostřednictvím elektrických vodičů, které jsou uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými úhly.

Obr. 1 ilustruje pohled na průřez kabelem X podle dosavadního stavu techniky a znázorňuje strukturu tohoto kabelu χ. Kabel 1 obsahuje centrální kostru 2., kolem které je n ^w spirálovitě uspořádán elektrický vodič s předem stanoveným roztečným úhlem. Vodič tudíž tvoří vodivou vrstvu 3., která je upravena pro přenos elektrického proudu v kabelu XJak může být patrné z obrázku, znázorněný kabel X obsahuje čtyři vodivé vrstvy 3., 6., 9. a 12 . Vodivé vrstvy jsou 15 vzájemně odděleny'tak zvanými izolačními vrstvami 5., 8. a 11, to znamená, že vodivé vrstvy 3 a 6 jsou odděleny izolační vrstvou X, vodivé vrstvy 6. a 9. jsou odděleny izolační vrstvou 8., a tak dále. Izolační vrstvy mají danou konstantní nebo přibližně konstantní tloušťku.

Další vodivé vrstvy 6, 9 a 12 rovněž obsahují vodiče, které jsou navinuty spirálovitě kolem izolačních vrstev upravených pro oddělení vodivých vrstev. Počet vodivých vrstev kabelu závisí na požadovaném použití a na proudové zatížitelnosti použitých pásek.

Stoupání vinutí a roztečný úhel vodiče v kabelu jsou ilustrovány na obr. 5. Tento obrázek znázorňuje kabel 501 obsahující. množství vrstev, které je ilustrováno pohledem na levé straně obrázku. Na pravé straně obrázku je znázorněn stejný kabel 501. Rovněž je znázorněn vodič 502, který je

navinut kolem dané vrstvy v kabelu. Vodič 502 ilustruje vodič ve vodivé vrstva kabelu 501. Na obrázku je znázorněn stoupáni WP vinutí, to jest vzdálenost od začátku ke konci jednoho závitu, a roztečný úhel.

Proudové rozložení mezi vrstvami závisí na změně stoupání vinutí vodičů, neboť na stoupání vinutí závisí indukční reaktance mezi vrstvami. Podle dosavadního stavu techniky se tedy stoupání mění od vrstvy k vrstvě následujícím způsobem. Roztečné úhly vodičů ve vodivých ί n ₍ vrstvách 3., 6., 9. a 12 všechny budou mít danou odlišnou hodnotu, která je zvolena tak, že se buď zvětšuje nebo snižuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou radiálně nejvnitřnější vodivé vrstvy, to jest vodivé vrstvy

3., a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy, to jest vodivé vrstvy 12 . V důsledku toho bude proud rozložen mnohem rovnoměrněji mezi jednotlivými vodivými vrstvami, což má za následek snížené střídavé ztráty ve srovnání se ztrátami v podobném známém kabelu, který má stejné nebo přibližně stejné stoupání ve všech vrstvách.

.

Podle předkládaného vynálezu jsou poloměry vrstev a/nebo materiály izolačních nebo vodivých vrstev voleny pro splnění (alespoň přibližně) následující rovnice indukční reaktance:

V_; = M_;. cll./dt + R_iI₁ pro I7A. '= l./A. a V, = V_;

Kde Míj je matice indukční reaktance, V,, a li jsou napětí a proud vrstvy a A_± je plocha průřezu vrstvy. Z definice jsou všechna V_L shodná (vrstvy jsou zapojeny

paralelně). Jak je naznačeno,, je žádoucí dosáhnout kabelu, ve kterém jsou rovněž poměry I_i/A_i shodné. V praxi je toto dosaženo změnou stoupání vinutí vodivých vrstev a/nebo poloměrů vrstev a/nebo materiálů izolačních vrstev. Některé 5 příklady jsou uvedeny níže.

Je třeba poznamenat, že vysoké střídavé ztráty kabelu, majících přibližně stejné stoupání ve všech vrstvách, jsou způsobeny tou skutečností, že proud se koncentruje ve vnějších vrstvách kabelu. To vede ke ztrátám, které jsou v ^u podstatě shodné Se ztrátami, se kterými se lze setkat u tuhého trubkového vodiče s rozměry kabelu.

Nevýhodou kabelů podle dosavadního stavu techniky 'jsou relativně velké změny stoupání vinutí, které jsou požadovány pro dosažení požadovaného vyrovnání proudového rozložení. Kabely, mající tyto velké změny stoupání vinutí, jsou často technicky nerealizovatelné. Navíc silně se měnící stoupání vinutí nemusí být žádoucí, protože mohou vést na rozdílné tepelné smršťování různých vrstev během, ochlazování nebo oteplování kabelu. .Navíc jsou malé změny stoupání vinutí mezi vrstvami a rovněž malá stoupání vinutí žádoucí, protože mají za následek výhodné mechanické vlastnosti kabelu.

Podle předkládaného vynálezu se roztečné úhly elektrických vodičů ve vodivých vrstvách mění následujícím 5 způsobem. Hodnota roztečných úhlů se zvětšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou v radiálně nejvnitřnější vodivé vrstvě k druhé hodnotě v prostřední vodivé vrstvě. Prostřední vodivá vrstvě je vodivá vrstvě umístěná mezi radiálně nejvnitřnější z vodivých vrstev a radiálně nejvíce q vnější z vodivých vrstev. Dále se hodnota roztečných úhlů zmenšuje nebo zůstává v podstatě konstantní od vrstvy k

vrstvě mezi druhou hodnotou prostřední vodivé vrstvy a třetí hodnotou v nejvíce vnější z vodivých vrstev. Změna roztečných úhlů není znázorněna na samostatném obrázku, ale ve spojení s odkazy na obr. 1, je radiálně nej vnitřnější vodivou vrstvou vodivá vrstva 3. a radiálně nejvíce krajní vodivou vrstvou vodivá vrstva 12 . Prostřední vrstvou může být vodivá vrstva 6 nebo vodivá vrstva 9.

Obr. 2 ilustruje další provedení kabelu podle předkládaného vynálezu. Tento obrázek znázorňuje pohled na i r\ ^±υ průřez kabelem 15 majícím centrální kostru 2 a tři vodivé vrstvy 3, 6 a 9_. Vodivé vrstvy jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami.16 a 18, jak je znázorněno na obrázku.

Izolační vrstvy obsahují, například, mylar, polyamid, polyester, papír, polyesterem potištěný papír nebo polovodičový materiál, a mohou rovněž obsahovat magnetický materiál.

Ve znázorněném provedení kabelu podle předkládaného vynálezu se mění tloušťka izolačních vrstev 16 a 18, to znamená, že tloušťka izolačních vrstev se zmenšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou radiálně nej vnitřnější izolační vrstvy a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější izolační vrstvy. Změnou tloušťky izolačních vrstev v kabelu se mění indukční reaktance mezi vodivými vrstvami. Provedením vhodného výběru tlouštěk jednotlivých izolačních vrstev .

kabelu se proud rozloží' mnohem rovnoměrně j i’ mezi vodivými vrstvami, což má za následek snížené střídavé ztráty. V popisu níže jsou uvedeny příklady kabelů podle předkládaného vynálezu.

3Q Příklad ukazuje kabel se čtyřmi ne-ekvidistantními vrstvami s téměř stejnými stoupáními vinutí. Daný poloměr je

poloměr, na kterém má být navinuta supravodivá páska s tloušťkou 0,18 mm:

Vrstva	1	2	3	4
Poloměr (mm)	18,9	18,65	18,2	17,5
Stoupání (mm)	250	270	290	290

Je třeba uvést, že výsledný kabel má téměř homogenní proudové rozložení ve třech vnějších vrstvách.

Je třeba dále uvést, že stoupání jsou spíše malá a téměř stejná, což zlepšuje mechanické (ohybové) vlastnosti kabelu. Rozdílné smršťování různých vrstev je přitom minimalizováno.

Jeden příklad vzoru vinutí v supravodivém kabelu, který přibližně splňuje rovnici indukční reaktance, je ilustrován v popisu níže. V tomto případě je první vinutí (vrstva 8) vytvořeno na průměru 32 mm.

Vrstva	1	2	3	4	5	6	7	8
Stoupání (mm)	205	.240	290	350	400	440	480	470

Materiál mylar s tloušťkou 50 pm je použit jako vrstva izolace a supravodivé pásky mají tloušťku kolem 0,2 . . . , , mm. Je třeba uvést, že zde je specifický vzor¹ stoupaní vinuti - vnější vrstvy mají krátká stoupání vinutí a vnitřní vrstvy mají delší stoupání, které se stává konstantním pro vrstvy 7 a 8.

3Q í Další příklad je ilustrován v popisu níže pro čtyř vrstvý kabel s centrálním tělesem. Centrální těleso je

vyrobeno z hliníku a vrstvy sestávají z těsně vinutých měděných pásek s mezi-vrstvovou izolací, například, z Mylaru o tloušťce 0,05 mm.

Vrstva	1	2	3	4	5
Materiál	Cu	Cu	Cu	Cu	AI
Vnější průměr (mm)	51	43,9	36, 8	29, 6	21,8
Stoupání (mm)	180	300	700	700	00

Stejný typ trendu ve vzoru vinutí je viditelný v tomto příkladu jako u supravodivého kabelu - vnější vrstvy mají krátká stoupání vinutí, to jest velké roztečné úhly, a vnitřní vrstvy mají delší stoupání vinutí, to jest kratší roztečné úhly. Je třeba uvést, že u tohoto kabelu se tloušťka vrstev u vodivých vrstev zmenšuje od vnitřku k vnějšku. V popisu níže je ilustrován další příklad měděného kabelu. V tomto případě je vnější průměr kabelu 51 mm a průměr centrálního tělesa je 21,8 mm - zcela stejně jako ve shora zmiňovaném příkladu. Tloušťka vodivých vrstev je v podstatě konstantní. Ještě je možné uvést, že symbol co v tabulce indikuje, že daná vodivá vrstva je pevná.

Vrstva	1	2	3	4	5	6	7	8
Materiál	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu
Stoupání (mm)	150	190	250	400	500	' 600	^: 600 ^!	00

Opět vzor stoupání vinutí sleduje stejné trendy, jako bylo patrné výše - krátká stoupání na vnějších a dlouhá stoupání na vnitřních vrstvách. Hodnoty stoupání byly

	nastaveny pro započteni rozměrů a odporové složky v rovnici indukční reaktance, která je opět přibližně splněna. Dalšího zlepšení mechanických vlastností (pevnosti v
5	krutu) kabelu může být dosaženo, když vodiče alespoň jedné z uvedených vodivých vrstev mají obrácený směr vinutí vzhledem k vodičům alespoň jedné ze sousedících vodivých vrstev. Jak bylo patrné výše, změna.tloušťky izolačních vrstev může být kombinována se změnou roztečného úhlu
-i r\ 1U	vodivých vrstev a rovněž s,e změnou tloušťky vodivých vrstev a/nebo změnou jejich materiálu. Je možné uvést, že vodiče mohou zahrnovat supravodivé materiály s vysokou T_c, jako je například Y-Ba-Cu-0 nebo (Bi, -Pb)-Sr-Ca-Cu-0. Vodiče mohu rovněž zahrnovat supravodivé
15	materiály s nízkou T_c, například supravodivé materiály na bázi Nb. Nebo mohou být vodiče zcela běžnými vodiči. Je možné dále uvést, že vodič může být vytvořen jako páska, například mnohovláknová supravodivá páska. Obr. 3 ilustruje další provedení kabelu podle
20	předkládaného vynálezu. Tento obrázek znázorňuje pohled v průřezu na kabel 2.0, který obsahuje centrální kostru 2. a čtyři vodivé vrstvy 3., 6., 9. a 12. Vodivé vrstvy jsou vzájemně odděleny prostřednictvím první izolační vrstvy 21, druhé izolační vrstvy 22 a třetí izolační vrstvy 23; viz obr. 3.
25	Ve znázorněném provedení mají všechny izolační vrstvy stejnou tloušťku, ale na rozdíl od kabelu podle dosavadního stavu techniky, který je znázorněn na obr. 1, se materiál izolačních vrstev může měnit od vrstvy k vrstvě, to znamená,
30	že první, druhá a třetí izolační vrstva 21, 22., 24 sestává z prvního, druhého .respektive z třetího izolačního materiálu. V

• * · některých vrstvách mohou být začleněny magnetické materiály, ale ne ve všech vrstvách.

Podle předkládaného vynálezu jsou materiály izolačních vrstev voleny podle jejich magnetických vlastností. Jak bylo zmiňováno v popisu výše, množství faktorů má vliv na proudové rozložení v kabelu a podle předkládaného vynálezu mohou být magnetické vlastnosti izolačních vrstev označeny za jeden z těchto faktorů. Magnetická susceptibilita izolační vrstvy, oddělující dvě vodivé vrstvy, vytváří vzájemnou indukční reaktanci mezi vodivými vrstvami. Vliv magnetických vlastností izolačních vrstev může být vysvětlen s použitím zjednodušeného modelu. Obecně se vzájemná indukční reaktance snižuje s tím, jak se zvětšuje magnetická susceptibilita. Tudíž proudové rozložení mezi vodivými vrstvami kabelu může být nastaveno prostřednictvím správné volby materiálů izolačních vrstev, to znamená, že může být dosaženo rovnoměrného proudového rozložení a tudíž omezených střídavých ztrát. V jednom provedení se magnetická susceptibilita izolačních vrstev mění v krocích od vrstvy k vrstvě, například od první hodnoty nejvnitřnější izolační vrstvy k druhé hodnotě - vyšší než je první hodnota - nejvíce krajní izolační vrstvy.

Obr. 4 ilustruje další provedení kabelu podle předkládaného vynálezu. Tento obrázek znázorňuje pohled v průřezu na kabel 25, který obsahuje centrální kostru 2. a ......

čtyři vodivé vrstvy 3., 6., 9. a 12. Vodivé vrstvy jsou vzájemně odděleny prostřednictvím první, druhé a třetí izolační vrstvy 26, 27 a 28; viz obr. 4.

V tomto provedení se od vrstvy k vrstvě mění' jak tloušťka izolačních vrstev tak i materiál těchto izolačních

vrstev. Jak může být z obrázku patrné, tloušťka izolačních vrstev 2.6, 27 a 28 se zmenšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou radiálně nejvnitřnější izolační vrstvy 2.6 a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější izolační vrstvy 28.

Jak bylo zmiňováno, materiál izolačních vrstev se může rovněž měnit od vrstvy k vrstvě a může obsahovat magnetické materiály.

* Mělo by být uvedeno, že centrální kostra kabelu podle předkládaného vynálezu z jakéhokoliv izolačního materiálu, h -1 ΖΛ ^±u běžného vodivého materiálu nebo supravodivého materiálu v závislosti na určeném použití kabelu. Popsaný princip kabelu, který má měnící se tloušťku jednotlivých izolačních vrstev, může být rovněž využit na kabelech bez centrální kostry.

Dále by mělo být rovněž uvedeno, že kabel podle předkládaného vynálezu může obsahovat libovolný počet vodivých vrstev. Podobně tloušťky izolačních a vodivých vrstev a stoupání mohou být libovolně měněny.

V dalším provedení podle předkládaného vynálezu

2Q sestává jedna nebo více'izolačních vrstev z množství vrstev.

Tím. mohou být takovéto izolační vrstvy - které je možno označovat jako více-vrstvé izolační vrstvy - sestaveny z různých materiálů poskytujících izolační vrstvě požadované mechanické a/nebo elektrické vlastnosti.

Dále je třeba uvést,, že požadované snížení střídavých * ztrát může být dosaženo jako kombinace účinku, dosaženého změnou tloušťky izolačních vrstev a/nebo účinku, dosaženého změnou izolačního materiálu. Navíc mohou být rovněž měněna stoupání vodivých vrstev.

Ačkoliv výše byla popsána a ilustrována výhodná provedení předkládaného vynálezu, předkládaný vynález není omezen pouze na tato popsaná provedení. Vynález může být rovněž realizován dalšími způsoby zcela v tom rozsahu, jak je definován připojenými patentovými nároky. Například může být stejný princip využit v kabelech s více jádry, to znamená, že kabel popsaného typu může být jedním jádrem kabelu s více jádry, který má jedno nebo více podobných jader a/nebo jedno nebo více jader kabelu podle dosavadního stavu techniky.

Jádro kabelu muže rovněž

která mohu nebo nemusí mít strukturu jádra podle předkládaného vynálezu. Jako další.příklad může kabel obsahovat jednu nebo více nesoustředných vodivých a/nebo izolačních, vrstev. Navíc jedna nebo více z vodivých a/nebo izolačních vrstev.mohou být tvarovány tak, aby měly, libovolný tvar, například oválná nebo přibližně oválný tvar, eliptický nebo přibližně eliptický tvar.

Zastupuje :

20'

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kabel s alespoň jedním jádrem kabelu, majícím tři nebo více vodivých vrstev, které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami, přičemž uvedené vodivé vrstvy obsahují elektrické vodiče, které jsou uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými délkami , vyznačující se tím, že uvedené předem stanovené roztečné délky se zvětšují v krocích od vrstvy k vrstvě od radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy k prostřední vodivé vrstvě, umístěné mezi radiálně nejvnitřnější vodivou vrstvou a radiálně nejvíce vnější vodivou vrstvou, a uvedené předem stanovené roztečné délky zůstávají v podstatě konstantní nebo se zmenšují v krocích od vrstvy k vrstvě od uvedené prostřední vodivé vrstvy k radiálně nejvíce vnitřní vodivé vrstvě.

2. Kabel podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev má tloušťku odlišnou od tloušťky alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev.

3. Kabel podle nároku 1 nebo , vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených vodivých vrstev má tloušťku odlišnou od tloušťky alespoň jedné z ostatních vodivých vrstev

4. Kabel podle jednoho nebo více z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev je silnější než radiálně nejvíce vnější ze sousedících izolačních vrstev.

5 .

vrstev se zmenšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou radiálně nejvnitřnější. izolační vrstvy a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější izolační vrstvy.

a

5. Kabel podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených vodivých • 5'.

vrstev je silnější než radiálně nejvíce vnější ze sousedících vodivých vrstev.

6. Kabel podle jednoho nebo více z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že uvedená tloušťka uvedených izolačních

7. Kabel podle jednoho nebo více z nároků 1 až 6, = 10 vyznačující se tím, že uvedená tloušťka uvedených vodivých vrstev se zmenšuje v krocích od vrstvy k vrstvě mezi první hodnotou radiálně nejvnitřnější vodivé vrstvy a druhou hodnotou radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy.

8. Kabel podle jednoho nebo více z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených izolačních vrstev obsahuje materiál, který je odlišný od materiálu alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev.

9 9 9·

99 9 podle jednoho nebo více z nároků 1 se tím, že uvedené vodiče zahrnují až 10, supravodivý materiál.

9 9

9« 9 9 ♦

9. Kabel podle nároku 8, vyznačující se tím, že magnetická susceptibilita izolačních vrstev se mění od vrstvy k vrstvě.

10. Kabel podle jednoho nebo více z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň jedna z uvedených vodivých vrstev obsahuje materiál, který je odlišný od materiálu r alespoň jedné z ostatních vodivých vrstev.

• 25 •

11. Kabel podle nároku 10, vyznačující se tím,^- že Odpor materiálu vodivých vrstev se zvětšuje v krocích od vrstvy k vrstvě od první hodnoty radiálně nejvnitřnější vodivé vrstvy k druhé hodnotě radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy.

12. Kabel vyznačující

13. Kabel podle nároku 12, vyznačující se tím, že uvedeným supravodivým materiálem je supravodivý materiál s vysokou T_c.

i

14. Způsob konstruování kabelu s alespoň jedním jádrem kabelu, majícím tři nebo více vodivých vrstev, které jsou vzájemně odděleny izolačními vrstvami, přičemž uvedené vodivé vrstvy obsahují elektrické vodiče, které jsou uspořádány spirálovitě s předem stanovenými roztečnými délkami, vyznačující se tím, že uvedené předem .'stanovené délky se zvolí tak, aby se zvětšovaly v krocích vrstvě od radiálně nejvíce vnější vodivé vrstvy vodivé vrstvě, umístěné mezi radiálně nejvnitřnější vodivou vrstvou a radiálně nejvíce vnější vodivou vrstvou, a uvedené předem stanovené roztečné délky se zvolí tak, aby zůstávaly v podstatě konstantní nebo se zmenšovaly v krocích od vrstvy k vrstvě od uvedené prostřední vodivé vrstvy k radiálně nejvíce roztečné od vrstvy k k prostřední π C ±5 vnitřní vodivé vrstvě.

e ě r i

15. Způsob podle nároku 14, vyznačující se tím, že tloušťka alespoň jedné z uvedených izolačních vrstev se zvolí tak, aby byla odlišná od tloušťky alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev.

16. Způsob podle nároku 14 nebo 15, vyznačující se tím, že alespoň jedné z uvedených vodivých vrstev se zvolí byla odlišná od tloušťky alespoň jedné z ostatních tloušťka tak, aby vodivých vrstev.

i .•*Vv-A-UE?3a

17. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 14 až 16, vyznačující se tím, že materiál alespoň jedné z uvedených izolačních vrstev se zvolí tak, aby byl odlišný od materiálu alespoň jedné z ostatních izolačních vrstev.

18. Způsob podle jednoho nebo více z nároku 14 až 17, vyznačující se tím, že materiál alespoň jedné z uvedených vodivých vrstev se zvolí tak, aby byl odlišný.;od materiálu <·.

alespoň jedné z ostatních vodivých vrstev.

-j q

19. Použití kabelu podle kteréhokoliv z předcházejících nároků jako střídavého výkonového kabelu, zavěšeného .vedení, nebo jako napájecího kabelu pro elektricky poháněné vozidlo.