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Die Erfindung betrifft einen Kabelmantel zur Umhüllung einer einphasigen elektrischen Leitung. Ferner betrifft die Erfindung einen Summenschirm zur Schirmung einer mehrphasigen elektrischen Leitung. Weiter betrifft die Erfindung eine einphasige und eine mehrphasige elektrische Leitung sowie ein Verfahren zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten.
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Stand der Technik
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Drehstrommaschinen werden mit Drehstrom betrieben, weswegen mehrphasige, beispielsweise drei Phasenleitungen zum Verbinden des Inverters mit der Drehstrommaschine, insbesondere mit einem Stator der Drehstrommaschine, vorgesehen sind. Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit müssen die Phasenleitungen elektromagnetisch abgeschirmt werden. Hierzu ist es bekannt, einen sogenannten gemeinsamen Summenschirm über alle drei Phasenleitungen vorzusehen oder jeder Phasenleitung einzeln zu schirmen.
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Da die Phasenleitungen von Wechselstrom durchflossen werden, werden sie von elektromagnetischen Feldern umgeben. Befindet sich in diesem Feld ein metallischer Leiter, beispielsweise die Abschirmung, so wird diese zur Quelle einer induzierten Spannung, und wird von einem Strom durchflossen, wenn sie auf Masse gelegt ist. Die Größe der Spannung und damit des Stroms ergibt sich in Abhängigkeit von den Koeffizienten der Gegeninduktion zwischen Phasenleiter und den drei Abschirmungen und dem Übergangswiderstand zwischen den Abschirmungen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Kabelmantel zur Umhüllung einer einphasigen elektrischen Leitung bereitgestellt. Die einphasige elektrische Leitung umfasst einen Phasenleiter und eine den Phasenleiter umhüllende Phasenisolation. Erfindungsgemäß ist der Kabelmantel elektrisch leitfähig und steht an seiner Außenseite mit weiteren Kabelmänteln, zumindest teilweise, in Verbindung.
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Es wird somit ein Kabelmantel zur Umhüllung einer einphasigen elektrischen Leitung bereitgestellt, welcher selbst elektrisch leitfähig ist und an seiner Außenseite zumindest teilweise in Verbindung mit weiteren Kabelmänteln steht. Auch die weiteren Kabelmäntel dienen jeweils der Umhüllung einer einphasigen elektrischen Leitung. Dadurch, dass die Kabelmäntel untereinander zumindest teilweise in Verbindung stehen, insbesondere galvanisch verbunden sind, weisen sie alle das gleiche elektrische Potential auf. Die elektromagnetische Wirkung außerhalb dieser Anordnung der Kabelmäntel ist somit vergleichbar mit derjenigen, welche von mehreren gegeneinander isolierten einphasigen elektrischen Leitungen, welche mittels einem, insbesondere einstückigen, gemeinsamen leitenden Schirm geschirmt sind, erzeugt wird. Im Betrieb fließt insbesondere ein Wechselstrom über die einzelnen einphasigen elektrischen Leitungen, der insbesondere gleichmäßig phasenverschoben ist. Vorteilhaft überlagern sich dann die elektromagnetischen Wirkungen der mehreren Phasenleitungen in den miteinander verbundenen Kabelmänteln, sodass die Anordnung der miteinander verbundenen Kabelmäntel nach außen keine elektromagnetischen Felder abstrahlt.
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Vorteilhaft werden somit Kabelmäntel bereitgestellt, die in Verbindung mit weiteren Kabelmänteln einen gemeinsamen Schirm bilden. Vorteilhaft sind die Kabelmäntel flexibel und somit in beengten Bauräumen verlegbar. Aufgrund der Flexibilität lassen sich die Kabelmäntel mit den üblichen Werkzeugen konfektionieren und mit üblichen Mitteln, wie beispielsweise Dichtungen, gut zu Steckern und Flanschen abdichten. In Abhängigkeit der Güte der elektrischen Verbindung der Kabelmäntel untereinander, also in Abhängigkeit der Größe und oder der Verteilung der Berührflächen der Kabelmäntel entlang der Kabelmäntel, ergibt sich eine stärkere oder schwächere gemeinsame Schirmwirkung. Aber auch bei geringer Güte der elektrischen Verbindung werden die Ströme auf den einzelnen leitenden Kabelmänteln stark reduziert.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die einphasige elektrische Leitung, zu deren Umhüllung der Kabelmantel geeignet ist, einen die Phasenisolation umhüllenden Phasenschirm auf.
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Es wird ein Kabelmantel bereitgestellt, der sowohl zur Umhüllung einer isolierten, aber auch einer, insbesondere mittels einer elektrisch leitfähigen Schicht, geschirmten einphasigen elektrischen Leitung geeignet ist.
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Vorteilhaft ist der Kabelmantel unabhängig von der Ausgestaltung der elektrischen Leitung verwendbar.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kabelmantel mindestens teilweise aus metallgefülltem Kunststoff.
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Dies bedeutet, dass es sich bei dem Kabelmantel um einen Kabelmantel aus Kunststoff handelt. Dieser Kunststoff ist mindestens teilweise mit Metall gefüllter Kunststoff. Aufgrund der Füllung mit Metallpartikeln ist der Kabelmantel elektrisch leitfähig.
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Vorteilhaft wird somit ein Kabelmantel bereitgestellt, der aufgrund seiner Konstruktion aus Kunststoff sowohl flexibel, als auch elektrisch leitfähig ist.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kabelmantel mindestens teilweise aus einer Metallisierung der einphasigen elektrischen Leitung, oder aus einem Metallgeflecht, insbesondere aus einem PUR-imprägnierten Metallgeflecht oder einem Metallklebeband, oder einem Metall-Wellrohr, insbesondere aus einem längsgeschlitzten Metall-Wellrohr oder aus einem geschlossenem Metall-Wellrohr. Weiter weist der Kabelmantel wahlweise mindestens teilweise eine korrosionshemmende Oberfläche auf.
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Für den Fall, dass der Kabelmantel zumindest teilweise aus einer Metallisierung der einphasigen elektrischen Leitung besteht, ist das Aufbringen des Kabelmantels einfach möglich, insbesondere nachträglich nach Verlegung des Kabelbaums, durch Aufdampfen der Metallisierung. Alternativ oder ergänzend ist es ebenso möglich ein Metallgeflecht zu verwenden, insbesondere ein gegen Korrosion imprägniertes Metallgeflecht zur Umhüllung der einzelnen Phasenleiter. Ebenso alternativ oder ergänzend ist auch ein Metallklebeband verwendbar zur Schaffung des Kabelmantels. Ebenso ergänzend oder auch alternativ ist ein Metall-Wellrohr verwendbar, welches insbesondere aus einem längsgeschlitzten Metall-Wellrohr oder aus einem geschlossenen Metall-Wellrohr besteht.
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Für alle vorgestellten Kabelmantelvarianten ist im Bedarfsfall eine korrosionshemmende Oberfläche zu verwenden. Vorteilhaft wird somit bei Verwendung der korrosionshemmenden Oberfläche das Auftreten von Korrosionen vermieden.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Kabelmantel einen elektrisch leitfähigen Draht, der insbesondere zumindest teilweise entlang des Kabelmantels, insbesondere wellenförmig, insbesondere spiralförmig um den Kabelmantel verläuft.
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Es wird somit ein Kabelmantel bereitgestellt, der zusätzlich einen elektrischen leitfähigen Draht aufweist. Dieser Draht ist mindestens teilweise entlang des Kabelmantels angebracht, insbesondere ist eine wellenförmige Anordnung entlang des Kabelmantels und oder eine spiralförmige Anordnung um den Kabelmantel vorgesehen.
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Vorteilhaft ergibt sich aufgrund des elektrisch leitfähigen Drahtes ein reduzierter elektrischer Leitungswiderstand entlang des Kabelmantels. Weiter dient der Draht auch einer Überbrückung von möglichen Fehlstellen des Kabelmantels, die insbesondere beispielsweise beim Biegen des Kabelmantels entstehen können, beispielsweise ein mindestens teilweises Aufreißen einer Metallisierungsschicht. Ebenso verbessert der Draht auch die galvanische Verbindung des Kabelmantels mit den weiteren Kabelmänteln.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kabelmantel an mindestens einem Ende mit mindestens einem Ende der weiteren Kabelmäntel verbunden. Die Verbindung mit den weiteren Kabelmänteln kann insbesondere mittels eines elektrisch leitfähigen Bandes oder eines Kupferbandes oder eines Kupferklebebandes erfolgen.
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Für die Verbindung der Kabelmäntel untereinander ist vorgesehen, dass mindestens an den Enden der Kabelmäntel diese mittels eines elektrischen Bandes verbunden sind. Diese Verbindung an den Enden der Kabelmäntel sollte auch auf die an den Enden der Kabelmäntel anzuschließenden Komponenten erweitert werden. Vorteilhaft werden so die Kabelmäntel untereinander sicher elektrisch verbunden und weisen somit das gleiche elektrische Potenzial auf, welches insbesondere dem Massepotential der Komponenten entspricht, wenn diese mit den Kabelmänteln der elektrischen Leitungen verbunden sind.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kabelmantel an mindestens einem Ende mit einem Wellrohradapter verbunden. Hierzu ist insbesondere ein Einzelwellrohradapter oder ein Mehrfachwellrohradapter geeignet. Die Wellrohradaper ihrerseits sind leitend mit dem Gehäuse verbindbar, sodass eine gute elektrische Anbindung auch des Schirms an das Gehäuse einer elektrischen Komponente gewährleistet wird. Ein Einzelwellrohradapter ermöglicht eine jeweils einzelne elektrische Verbindung der Kabelmäntel mit dem leitfähigen Gehäuse. Auch über das leitfähige Gehäuse werden daher die Kabelmäntel untereinander elektrisch verbunden. Mittels Verwendung eines Mehrfach-Wellrohradapters werden die Kabelmäntel bereits mittels des Mehrfach-Wellrohradapters untereinander sicher elektrisch verbunden. Mit beiden Ausführungsformen ergibt sich eine wunschgemäße Schirmwirkung der Kabelmäntel.
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Ferner wird ein Summenschirm zur Schirmung einer mehrphasigen elektrischen Leitung bereit gestellt. Dieser Summenschirm umfasst mehrere der bisher vorgestellten Kabelmäntel.
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Durch die Kombination dieser mehreren Kabelmäntel, die untereinander in Verbindung stehen, wird ein Summenschirm gebildet. Vorteilhaft wird mit einfachen Mitteln ein Summenschirm bereitgestellt. Verglichen mit bisherigen Summenschirmungen weist die Kombination der erfindungsgemäßen Kabelmäntel eine deutlich höhere Flexibilität auf, da die jeweils nur einzelne einphasige elektrische Leitungen umhüllenden Kabelmäntel einen deutlich kleineren Querschnitt aufweisen, als ein einzelner elektrisch leitender Schirm für eine mehrphasige Leitung.
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Ferner wird eine einphasige elektrische Leitung bereitgestellt zur elektrischen Verbindung zweier elektrischer Komponenten mit einem der bisher beschriebenen Kabelmäntel. Werden mehrere dieser einphasigen elektrischen Leitungen verwendet zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten, so werden die einzelnen Kabelmäntel miteinander in Verbindung gebracht, so dass sich vorteilhaft eine gemeinsame Schirmwirkung, oder insbesondere ein Summenschirm, ergibt.
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Ferner wird eine mehrphasige elektrische Leitung bereitgestellt zur elektrischen Verbindung zweier elektrischer Komponenten, wobei die mehrphasige elektrische Leitung mehrere einphasige elektrische Leitungen mit je einem der bisher vorgestellten Kabelmäntel umfasst. Durch das in Verbindung setzen mehrerer einphasigen elektrischen Leitungen entsteht eine mehrphasige elektrische Leitung, welche aufgrund der in Verbindung stehender Kabelmäntel vorteilhaft geschirmt sind. Im Idealfall heben sich die in den Kabelmänteln induzierten Ströme auf, dass kein Strom durch die Kabelmäntel fließt und die Abstrahlung elektromagnetischer Wellen minimiert wird. Diese so geschirmte Leitung benötigt geringen Platzbedarf, erlaubt geringe Biegeradien sowie die Verwendung von Standardherstell- und Abdichtprozessen. Bei Schirmkontaktierung im gedichteten Bereich wird die Korrosionsbildung vermieden. Eine kontinuierliche Abschirmung bis zum Stecker kann gewährleistet werden.
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Ferner wird ein Verfahren zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten bereitgestellt mit den Schritten: Bereitstellen einer mehrphasigen elektrischen Leitung, Verbinden aller ersten Enden der Kabelmäntel mit einer ersten der elektrischen Komponenten und untereinander und Verbinden aller zweiten Enden der Kabelmäntel mit einer zweiten der elektrischen Komponenten und untereinander.
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Es wird ein Verfahren zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten bereitgestellt. Zunächst wird aus mehreren einphasigen Leitungen, die einen Kabelmantel aufweisen eine mehrphasige elektrische Leitung bereitgestellt, in dem die einphasigen elektrischen Leitungen mit dem Kabelmantel untereinander in Verbindung gebracht werden. Die ersten Enden der Kabelmäntel werden mit einer ersten der elektrischen Komponente verbunden sowie auch die ersten Enden der Kabelmäntel untereinander. Somit wird sichergestellt, dass die Kabelmäntel das gleiche Potential aufweisen, insbesondere Massepotential, wie das Gehäuse der mit den Kabelmänteln verbundenen ersten elektrischen Komponente. Weiter werden alle zweiten Enden der Kabelmäntel mit der zweiten der elektrischen Komponenten verbunden und wiederum untereinander. Vorteilhaft wird so sichergestellt, dass die elektrischen Komponenten untereinander als auch die Kabelmäntel jeweils das gleiche Potenzial aufweisen und somit ein wirkungsvoller Schirm der mehrphasigen elektrischen Leitungen bereitgestellt wird.
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Es versteht sich, dass die Merkmale Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Kabelmantels entsprechend auf den Summenschirm, die einphasige elektrische Leitung oder die mehrphasige elektrische Leitung, als auch auf das Verfahren und umgekehrt zutreffen, bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
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1 einen Querschnitt einer mehrphasigen elektrischen Leitung aus dem Stand der Technik,
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2 einen Querschnitt einer mehrphasigen elektrischen Leitung mit einem gemeinsamen elektrisch leitenden Schirm aus dem Stand der Technik,
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3 einen Längsschnitt einer einphasigen Leitung mit einem Kabelmantel,
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4 einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen mehrphasigen Leitung mit Kabelmänteln,
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5 einen Querschnitt durch eine einphasige elektrische Leitung mit einem Kabelmantel,
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6 einen Kabelmantel mit einem spiralförmig um den Kabelmantel verlaufenden elektrisch leitfähigen Draht,
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7 einen Kabelmantel mit einem elektrisch leitfähigen Draht,
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8 einen Kabelmantel mit einem wellenförmig verlaufenden Draht,
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9 einen Querschnitt durch in Verbindung stehende Kabelmäntel, die mit einem elektrisch leitfähigen Band verbunden sind,
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10 einen Querschnitt durch in Verbindung stehende Kabelmäntel, die mit einem elektrisch leitfähigen Band verbunden sind,
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11 zwei elektrische, leitfähige Komponenten, die mit einer mehrphasigen elektrischen Leitung miteinander verbunden sind,
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12 zeigt ein Verfahren zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten mittels einer mehrphasigen elektrischen Leitung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Querschnitt einer mehrphasigen elektrischen Leitung aus dem Stand der Technik. Drei einphasige elektrische Leitungen sind nebeneinander liegend angeordnet. Jede einphasige elektrische Leitung weist einen eigenen Schirm (28) auf, welcher jeweils von einer Isolation (19) umgeben ist. Somit wird sichergestellt, dass die einzelnen Leitungen berührsicher sind und ein Ladungsaustausch aufgrund der Isolation (19) zwischen den Schirmungen (28) der einzelnen einphasigen elektrischen Leitungen nicht erfolgen kann.
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2 zeigt einen Querschnitt einer mehrphasigen elektrischen Leitung mit einem gemeinsamen elektrisch leitenden Schirm aus dem Stand der Technik. Die drei einzelnen Phasenleiter 21 der mehrphasigen Leitung sind jeweils mit einer Phasenisolation 22 gegeneinander isoliert. Die einzelnen einphasigen elektrischen Leitungen werden innerhalb eines gemeinsamen elektrisch leitenden Schirms 29 geführt. Der elektrisch leitende Schirm 29 besteht beispielsweise aus einem starren metallischen Rohr. Aufgrund beengter Bauräume bereitet es in der Praxis häufig Schwierigkeiten, elektrische Komponenten mittels einer mehrphasigen elektrischen Leitung mit einer unflexiblen und starren Schirmung zu verbinden.
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3 zeigt einen Längsschnitt einer einphasigen elektrische Leitung 20. Die elektrische Leitung 20 umfasst einen Phasenleiter 21 durch den der elektrische Strom fließt, insbesondere ein Wechselstrom. Weiter umfasst die elektrische Leitung 20 eine den Phasenleiter 21 umhüllende Phasenisolation 22. Der Kabelmantel 10 ist elektrisch leitfähig und umhüllt die einphasige elektrische Leitung 20. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kabelmantel 10 an seiner Außenseite mit weiteren Kabelmänteln zumindest teilweise in Verbindung steht. 3 zeigt diese weiteren Kabelmäntel nicht.
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4 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen mehrphasigen Leitung 60 mit Kabelmänteln 10, 11, 12, welche drei einphasige elektrische Leitungen 20 aufweist, die jeweils mit einem Kabelmantel 10, 11, 12 umhüllt sind. Die Kabelmäntel 10, 11, 12 stehen zumindest teilweise in Verbindung und sind somit elektrisch, also insbesondere galvanisch, miteinander verbunden. Die Verbindung und Kombination der Kabelmäntel ergibt einen Summenschirm 30, der die mehrphasige elektrische Leitung 60, insbesondere elektromagnetisch, schirmt. Die mit den Kabelmänteln 10, 11, 12 umgebene mehrphasige elektrische Leitung 60 ist beispielsweise dafür geeignet, einen Pulswechselrichter oder Inverter mit einer elektrischen Maschine zu verbinden.
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5 zeigt einen Querschnitt durch eine einphasige elektrische Leitung mit einem Kabelmantel. Die ist eine alternative Ausführungsform einer einphasigen elektrischen Leitung 20, welche ebenfalls mit einem Kabelmantel 10 umhüllt ist. Die einphasige elektrische Leitung 20 umfasst in diesem Fall einen Phasenleiter 21 und eine den Phasenleiter 21 umhüllende Phasenisolation 22 und einen die Phasenisolation 22 umhüllenden elektrisch leitfähigen Phasenschirm 23. Der Kabelmantel 10 umhüllt in diesem Fall den Phasenschirm 23, der Teil der einphasigen elektrischen Leitung 20 ist und den Phasenleiter 21 und die Phasenisolation 22 umhüllt. Da sowohl der Kabelmantel 10, als auch der Phasenschirm 23 elektrisch leitfähig sind und diese unmittelbar mit einander elektrisch leitend verbunden sind, weisen die beiden Komponenten das gleiche Potential auf.
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6 zeigt schematisch in einer Aufsicht einen Kabelmantel 10, welcher einen elektrischen leitfähigen Draht 16 umfasst, welcher spiralförmig um den Kabelmantel 10 verläuft.
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7 zeigt schematisch in einer Aufsicht einen Kabelmantel 10, welcher einen elektrischen leitfähigen Draht 16 umfasst, welcher entlang des Kabelmantels verläuft.
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8 zeigt schematisch in einer Aufsicht einen Kabelmantel 10, welcher einen elektrischen leitfähigen Draht 16 umfasst, welcher wellenförmig entlang des Kabelmantels verläuft.
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Der oder die mindestens teilweise entlang des Kabelmantels 10 verlaufenden Drähte 16 reduzieren einerseits den elektrischen Leitungswiderstand des Kabelmantels 10 und dienen andererseits der Überbrückung von etwaigen Fehlstellen des Kabelmantels, die insbesondere bei der Biegung von metallisierten Kabelmänteln entstehen können.
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9 zeigt einen Querschnitt durch eine mehrphasige elektrische Leitung 60 mit in Verbindung stehenden Kabelmänteln 10, 11, 12, die mit einem elektrisch leitfähigen Band 18 untereinander verbunden sind. Die einzelnen Phasenleiter 21 und Phasensiolationen 22, die von den Kabelmänteln 10, 11, 12 umhüllt sind, sind in 9 nicht dargestellt.
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10 zeigt einen Querschnitt durch einer mehrphasige elektrische Leitung 60 mit in Verbindung stehenden Kabelmänteln 10, 11, 12, die mit einem elektrisch leitfähigen Band 18 untereinander verbunden sind. Die dreieckförmige Anordnung der einzelnen Phasen in 10 ist eine Alternative zur gestreckten Anordnung der einzelnen Phasen in 9. Die einzelnen Phasenleiter 21 und Phasensiolationen 22, die von den Kabelmänteln 10, 11, 12 umhüllt sind, sind in 10 nicht dargestellt.
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11 zeigt zwei elektrische Komponenten 40, 50, beispielsweise einen Inverter 40 oder Pulswechselrichter und eine elektrische Maschine 50, die mittels einer mehrphasigen elektrischen Leitung 60 mit Kabelmänteln 10, 11, 12 miteinander verbunden sind.
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12 zeigt ein Verfahren 100 zur Verbindung zweier elektrischer Komponenten 40, 50 mittels einer mehrphasigen elektrischen Leitung 60. Das Verfahren beginnt mit Schritt 110, dem Bereitstellen einer mehrphasigen elektrischen Leitung 60. In Schritt 120 werden alle ersten Enden der Kabelmäntel 10, 11, 12 mit einer ersten der elektrischen Komponenten 40, 50 und untereinander verbunden. In Schritt 130 endet das Verfahren mit dem Verbinden aller zweiten Enden der Kabelmäntel 10, 11, 12 mit einer zweiten der elektrischen Komponenten 40, 50 und untereinander.
