DE1490184A1

DE1490184A1 - Low-resistance, liquid-cooled, high and medium frequency cable that can be moved on all sides

Info

Publication number: DE1490184A1
Application number: DE19641490184
Authority: DE
Inventors: Leemann Dr Adolf
Original assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Current assignee: Patelhold Patenverwertungs and Elektro-Holding AG
Priority date: 1964-04-20
Filing date: 1964-05-19
Publication date: 1969-04-03
Also published as: FR1430775A; AT247942B; CH412034A

Description

Niederohmißes, flüssißkeitsgekühltes, allseitig bewegliches Hoch- und Mittelfrequenzkabel Bei Anlagen für die induktive Erwärmung besteht oft der Wunsch nach einer allseitig beweglichen Zuleitung für den Induktor. Wegen der hohen zu übertragenden Ströme ist eine Wasserkühlung unerlässlich, da sonst die Leitungsquerschnitte viel zu gross und das Kabel deshalb sehr unhandlich würde. Auch soll die Leitung in den meisten Fällen einen kleinen Scheinwiderstand aufweisen. Es wurde schon vorgeschlagen, bandförmige Leiter, welche flach aufeinanderliegen, zu verwenden. Bei geeigneter Konstruktion sind diese Gebilde gut brauchbar für Bewegungen des Induktors in nur einer Ebene. Will man jedoch allseitige räumliche Beweglichkeit, dann muss eine bandförmige Leitung verdrillt werden, was aber oft zu einer unzulässigen Verlängerung des Kabels führt. Wassergekühlte konzentrische Leitungen bringen erhebliche kon-struktive Schwierigkeiten, einmal wegen der Endverschlüsse, die ja nicht nür spannungsfest und verlustarm, sondern auch noch extrem niederohmig sein müssen, und dann insbesondere wegen der meistens ungleichen Verteilung des Kühlwassers im äusseren Mantel. Wenn dieser nicht ganz gleichmässig bei allen Bewegungen des Kabels vom Kühlmedium durchströmt wird, können örtliche Ueberhitzungen auftreten. Dadurch wird die volle Belastbarkeit des Kabels verunmöglicht. Dies ist ganz besonders der Fall, wenn man wegen der zusätzlichen Verluste an den Kreuzungspunkten als äussere Leiter nicht ein Geflecht, sondern Einzelleiter verwendet.Low-resistance, liquid-cooled, all-round flexible high and medium-frequency cable In systems for inductive heating, there is often a desire for a flexible lead for the inductor. Because of the high currents to be transmitted, water cooling is essential, as otherwise the cable cross-sections would be much too large and the cable would be very unwieldy. In most cases, the line should also have a small impedance. It has already been proposed to use ribbon-shaped conductors which lie flat on top of one another. With a suitable construction, these structures can be used for movements of the inductor in only one plane. However, if you want all-round spatial mobility, then a ribbon-shaped line must be twisted, which often leads to an impermissible lengthening of the cable. Water-cooled concentric lines cause considerable structural difficulties, firstly because of the terminations, which do not only have to be voltage-proof and low-loss, but also extremely low-resistance, and then in particular because of the mostly uneven distribution of the cooling water in the outer jacket. If the cooling medium does not flow through it evenly with all movements of the cable, local overheating can occur. This makes the full load capacity of the cable impossible. This is particularly the case if , because of the additional losses at the crossing points, the outer conductor is not a braid but a single conductor.

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile.The invention avoids these disadvantages.

Die Erfindung betrifft ein niederohmiges, flüssigkeitsgekühltes allseitig bewegliches Hoch- und Mittelfrequenzkabel. Die Erfindung besteht darin, dass dieses aus mehreren flexiblen Leiterpaaren besteht, wobei jeder Leiter aus mehreren Einzeldrähten in einem flüssigkeitsdichten Isolierschlauch so eingelegt ist, dass ein Zwischenraum zwischen Leiter und Schlauch entsteht, in welchem Kühlflüssigkeit zirkuliert.The invention relates to a low-resistance, liquid-cooled device on all sides mobile high and medium frequency cable. The invention is that this consists of several flexible conductor pairs, with each conductor made up of several individual wires is inserted in a liquid-tight insulating tube in such a way that there is a gap between the conductor and the hose is created in which coolant circulates.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert: Fig. 1 zeigt den Ausschnitt eines Leiterpaares eines solchen Kabels im Querschnitt. Die zwei Leiter 1 und 2 sind in je einem flüssigkeitsdichten Schlauch 3 und 4 eingelegt, so dass Zwischenräume 5 und b bestehen bleiben. in diesen Zwischenräumen zirkuliert die Kühlflüssigkeit, zweckmässig Wasser. Die Schläuche verlaufen über die ganze Länge dicht aneinandergeschmiegt. In der Regel weist das Kabel mehrere solche Leiterpaare auf. Dabei können diese in einem Rundkabel gemäss der Figuren 2 bis 4 oder in einem Flachkabel Fig. 5 angewendet werden. Fig. 2 zeigt ein Kabel mit zwei Leiterpaaren mit diametral gegenüberliegenden Leitern gleicher Stromrichtung. Die Leiterpaare sind durch eine Umhüllung U zusammengehalten.The invention is explained using exemplary embodiments: FIG. 1 shows the detail of a pair of conductors of such a cable in cross section. The two conductors 1 and 2 are inserted each in a liquid-tight hose 3 and 4, so that spaces 5 and b persist. The cooling liquid, expediently water, circulates in these spaces. The hoses run tightly against one another over the entire length. As a rule, the cable has several such pairs of conductors. These can be used in a round cable according to FIGS. 2 to 4 or in a flat cable in FIG. Fig. 2 shows a cable with two pairs of conductors with diametrically opposed conductors with the same current direction. The conductor pairs are held together by a sheathing U.

Gemäss Fig. 3 kann der Querschnitt vergrössert und gleichzeitig die Selbstinduktion verkleinert werden durch Anordnung weiterer Leiterpaare am Umfang. Die Stromleiter liegen dabei so, dass aneinanderliegende Leiter entgegengesetzte Stromrichtung aufweisen. Es ergibt sieh so die kleinstmögliche Leitungsinduktivität. En werden Induktivitäten erreicht von etwa 0,05... 0,3 µH/m. Allfällige Lücken sind durch Beilaufadern H ausgefullt.According to FIG. 3, the cross section can be enlarged and at the same time the Self-induction can be reduced by arranging further pairs of conductors on the circumference. The current conductors are positioned in such a way that opposing conductors adjoin one another Have current direction. This results in the smallest possible line inductance. Inductances of around 0.05 ... 0.3 µH / m are achieved. Any gaps are filled with loose cords H.

Fig. 4 zeigt eine zentralliegende Beilaufader um welche die Leiterpaare zentrisch angeordnet sind.Fig. 4 shows a centrally located filler wire around which the pairs of conductors are arranged centrally.

Fig. 5 zeigt ein Flachkabel, bei dem die Leiterpaare linear nebeneinander mit abwechselnder Stromrichtung angeordnet sind.Fig. 5 shows a flat cable in which the conductor pairs are linear next to each other are arranged with alternating current direction.

Die lose Lagerung der einzelnen Leiter in je einem Schlauch ergibt eine sehr gute Kühlmöglichkeit. Als Leiter können lose Drahtbündel oder Litzen verwendet werden.The loose storage of the individual conductors in a hose each results a very good cooling option. Loose wire bundles or strands can be used as conductors will.

Der Aufbau den Kabels ist dann besonders günstig, wenn der äussere Mantel (U) einen kreisförmigen Querschnitt hat. Die dabei entstehenden Leerräume (B) zwischen den einzelnen Leitern eignen sich gut zum zusätzlichen Unterbringen von Schäuchen, die Kühlwasser für die Kühlung des Induktors führen.The structure of the cable is particularly favorable if the outer Sheath (U) has a circular cross-section. The resulting Empty spaces (B) between the individual ladders are ideal for additional accommodation of hoses that carry cooling water for cooling the inductor.

Soll das Kühlwasser im Kabel zurückfliessen, so kann die zentralliegende Beilaufader gemäss Fig. 4 als Schlauch mit zwei Kammern ausgeführt werden. Fig. 6 zeigt den Querschnitt durch einen solchen Schlauch.If the cooling water is to flow back in the cable, the central 4 are designed as a hose with two chambers. Fig. 6 shows the cross section through such a hose.

Der isolierte Schlauch besteht bei hohen Frequenzen zweckmässig aus einem weichen Silikon-Harz mit einer Umflechtung aus einem Glasfasergewebe. Das Glasfasergewebe ermöglicht eine Erhöhung der Du rckfestigkeit gegen inneren Ueberdruck. Die Glasfasern verursachen dabei nur geringe eielektrische Verluste.The insulated hose is expediently made of at high frequencies a soft silicone resin with a braiding made of a glass fiber fabric. That Glass fiber fabric enables an increase in the compressive strength against internal overpressure. The glass fibers cause only low electrical losses.

Bei hohen Induktorspannungen kann es notwendig werden, die Spannungsfestigkeit des Kabels durch besondere Massnahmen zu erhöhen: In den zum Teil sehr engen Luftspalten zwischen den einzelnen Isolierschläuchen können sich nämlich Korona-Entladungen ausbilden, welche das Kabel in kurzer Zeit zerstören. Durch genügend dicke Schlauchwandungen kann man zwar diese Gefahr sehr stark vermindern, aber hierdurch würde die Induktivität des Kabeln vergrössert. Um die Korona-Entladungen zu ver-meiden, werden die Hohlräume zwischen den Isolierschläuchen durch eine isolierende Masse ausgefüllt. Es ist vorteilhaft, dass deren Dielektrizitätskonstante mindestens so hoch ist wie die- jenige der Isolierschläuche. Zum Ausfüllen der Hohlräume kann ein Isolieroel oder eine Paste Anwendung finden.With high inductor voltages, it may be necessary to increase the dielectric strength of the cable by taking special measures: Corona discharges can form in the sometimes very narrow air gaps between the individual insulating tubes, which can destroy the cable in a short time. Sufficiently thick hose walls can reduce this risk very much, but this would increase the inductance of the cable. In order to avoid corona discharges, the cavities between the insulating tubes are filled with an insulating compound. It is advantageous that their dielectric constant is at least as high as that of the insulating tubes. An insulating oil or paste can be used to fill the cavities.

Die Benutzung eines Isolieroeles erfordert eine dichte Hülle um das ganze Kabel. Als Paste eignet sich plastisch bleibender Kunststoff. Man kann auch das Kabel einem Vulkanisationsprozess unterziehen und auf den flüssigkeitsdichten/Ueberzug auch ver-zichten. The use of an insulating oil requires a tight cover around the entire cable. Plastic that remains plastic is suitable as a paste. The cable can also be subjected to a vulcanization process and the liquid-tight / coating can also be dispensed with.

Claims

Patent claim

1. Low-resistance, liquid-cooled, high and medium-frequency cable, which is movable on all sides, characterized in that it consists of several flexible pairs of conductors, each liter of which consists of several individual wires and is inserted into a liquid-tight insulating tube in such a way that a gap is created between the conductor and the tube in which the cooling liquid is present circulates.

2. High and medium frequency cables according to claim 1, characterized in that the conductor pairs in a round cable are arranged in such a way, then adjoining conductors opposite current direction exhibit.

3. High and medium frequency cable according to claim 2, characterized in that then the conductors are arranged around a centrally located charging cord.

4. Up and Medium frequency cable according to claim 2, characterized in that in emerging Empty spaces are arranged to conduct cooling water.

5. Up and Medium frequency cable according to claim 1, characterized in that the conductors are linear are arranged side by side with alternating current direction.

6. High and medium frequency cable according to claim 1, characterized in that the ] Unseldrghte form loose wire bundles .

7. High and medium frequency cables according to claim 1, characterized in that the individual wires are twisted to form strands are.

8. High frequency cable according to claim 1, characterized in that the insulating tube aua one There is silicone resin and has a cover made of fiberglass fabric. G. High and Medium frequency cable according to claim 2, characterized in that the spaces between the insulating hoses are only filled with an insulating compound.