DE1812737B2 - Gegen mechanische beschaedigungen geschuetztes sicherheits kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein gegen mechanische Beschädigungen geschütztes Sicherheitskabel, Welches außer den spannungführenden Hauptleitern tinen Hilfsleiter aufweist, der über einen Transformator an einer ungefährlichen Kleinspannung angelchlossen und Bestandteil eines derartigen Ruheftromkreises für ein Schütz, durch das die Hauptlciter !umschaltbar sind, ist, daß der Ruhestrom das Schütz, eingeschaltet hält.

Ein solches Sicherheitskabel ist bekannt. Bei diesem bekannten Kabelleiter dienen die Hilfsleiter einerseits der Fernschaltung elektrischer Maschinen und andererseits der überwachung des Erdleiters auf Bruch. Die als Steuerleitungen ausgebildeten Hilfsleiter müssen im bekannten Falle geschützt im Kabelmantel derart untergebracht sein, daß sie der Gefahr einer Beschädigung weniger ausgesetzt sind als der zu überwachende Erdleiter (Hauptleiter), weil sie sonst ihre Überwachungs- und Schaltfunktion nicht durchführen könnten (deutsche Patentschrift 741 905).

Es sind auch bereits Mehrleiterkabel mit zusätzlichen Hilfsleitungen bekannt, die in den Stromkreis einer Schaltvorrichtung eingeschaltet werden und bei

starken Beanspruchungen des Kabels früher zerreißen

als die starkstromführenden Hauptadern, wodurch

ein Zerreißen der Hauptleiter unter Strom vermieden

werden soll (deutsche Patentschrift 747 ήΜ).^ Die

Sicherheitsfunktion wird bei einem derartigen Kabel aber nur dann ausgeübt, wenn es einer übermäßigen

Zugbeanspruchung unterworfen wird oder wenn das

Kabel insgesamt zerreißt oder durchgeiiennt wird.

Es sind"ferner bereits elektrische Kabel mit in der

ίο Isolation zusätzlich eingebetteten Überwachungs- und Schutzleitern bekanntgeworden, die im Falle einer Beschädigung des Kabels durch Zerreißen, Zerdrücken oder Durchrennen Stromabschalter zwischen dem speisenden Netz und dem betroffenen Teil des

Kabels auslösen und die Hauptleiter spannungsios machen (deutsche Patentschrift 1 108 307). Diese bekannten Schutzanordnungen beruhen auf dem Prinzip, daß bei einer Beschädigung des Kabels ein Überwachung*- oder Schutzleiter durchtrennt wird

«ο oder daß diese miteinander, mit den Hauptleitern oder einem in den Kabelmantel eindringenden metallischen Gegenstand in Berührung gelangen und eine Störung anzeigen. Die Stromabschaltung soll dabei vorgenommen werden, ehe die Hauptleiter selbst be-

schädigt werden Dies kann bei den bekannten Schutzschaltungen jedoch nur so erreicht werden, daß bei der Beschädigung ein Arbeitsstromkreis geschlossen wird; die Hilfsleiter sind in der Mitte de·- Kabeiquerschnitts so angeordnet, daß bei einem

Durciitrennen der Hilfsleiter auch eine Berührung der Hauptleiter erfolgt.

In vielen Anwendungsfällen besteht jedoch das Bedürfnis, aus Sicherheitsgründen eine Abschaltung bereits bei Anschnitt eines Kabels zu bewirkm. Bei elektrisch betriebenen Rasenmähern, Hecken ,cheren od. dgl. ist der Anschnitt cir.es Kabels p'.iahrlich. weil er von der Bedienung .prr ^n nicht ο!·ιΐε weiteres festgestellt wird. Ein solcher Ansclini'-t mit einer Beschädigung der Isolation eines der Hauptleiter kann dazu führen, daß das Arbeitsgerät unter Spannung gesetzt wird; die Bedienungsperson kann einem gefährlichen Stromschlag ausgesetzt werden, falls nicht am Gerät selbst ausreichende Isoliennaßnahmen getroffen worden sind. Aber auch dann, wenn die Bedienungsperson infolge einer ausreichenden Isolation des GcriLter. selbst nieht einer unmittelbaren Gefahr ausgesetzt ist, bedeutet ein unbemerkter Kabelanschnitt eine erhebliche Gefahr für den weiteren Betrieb, weil an dies.r Stelle, selbst wenn der Hauptleiter noch nicht getroffen ist, der Isolationsdefekt so weit furtschreiten kann, daß einer der Leiter blank liegt und dann eine gefährliche zufällige Berührung erfolgen kann.

Dieses Problem läßt sich auch nicht einfach dadurch lösen, daß. wie ebenfalls an sich bekannt, im Mantel des Kabels ein Geflecht oder ein Hilfsleiter angeordnet werden, die auf Erdpotential stehen, derart, daß bei einem Isolationsdefekt über einen Masseschluß eine Abschaltung erfolgt; denn in diesem Falle muß zur Auslösung der Schutzfunktion eine elektrische Verbindung zwischen den Hilfsleitern und einem Hauptleiter hergestellt werden. Wenn nur das auf Erdpotential stehende Geflecht oder die an dieser Stelle befindlichen Leiter angeschnitten werden, d. h., wenn lediglich der Kabelmantel beschädigt wird, tritt noch keine Schutzfunktion auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht bei einem Sicherheitskabel der eingangs genannten Art darin,

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zuverlässig mich tliiiin eine Abschaltung des Kübels zu bewirken, wenn lediglich der Kabelmantel beschädigt wird, ohne daß die Hauplleiter von der Beschädigung betrolTen sind.

Eilindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Hillsleiter im äußeren Kabelmantel, der die Hauptleitur umgibt, schraubenlinienförmig angeorilnet ist.

Es ist zwar bereits bekannt, bei elektrischen Kabeln einen Prüfleiter schraubenförmig zwischen der Isolierung der Kabelseele und dem Kabelmantel aufzuwickeln (deutsche Auslegeschrift I 055 067), jedoch ist dieser Prüfleiter nicht von einem Ruhestrom durchflössen, sondern er wirkt mit einem Hilfsleiter aus einem anderen Metall zusammen, um mit diesem ein galvanisches Element zu bilden, wenn Feuchtigkeit in die hygroskopische Isolierschicht zwischen den Hilfsleitern eingedrungen ist. Eine Abschaltung bei Durchtrennen des Hilfsleiters kann also im bekannten Falle nicht erfolgen.

Eine andere Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht dann, daß der Hilfsleiter im äußeren Kabelmantel, der die Hauptbiter umgibt, in Form mehrerer Einzelleiter angeordnet ist, die in gleichem Winkelabstand über den Kabelumfang verteilt sind, in Kabelrichtung verlaufen und elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Gemäß den beiden obenerwähnten Lösungen der gestellten Aulgabe umschließen die Hilfsleiter die Hauptleiter im Kabelaußenmantel so, daß bei jedem Anschnitt, gleich aii welcher Stelle er stattfindet, ein Hilfsleiterabschnitt durchgetrennt wird, so daß der Ruhestrom aufhört zu fließen und das Schütz abfällt. Selbstverständlich tritt auch bei vollständiger Durchtrennung des Kabels diese Schutzfunktion ein, was aber nicht da> Wesen der Erfindung ausmacht, weil für den Fall des völligen Durchtrennens auch die bekannten Schutzeinrichtungen wirksam sind.

Bei schraubenlinienförmig angeordnetem Hilfsleiter kann dieser g;mäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung in zwei in Reihe geschaltete Einzelleiter aufgeteilt sein, die zwei sich überkreuzende Schraubenlinien bilden. Hierdurch wird die Möglichkeit eines Anschnitt», zwischen zwei benachbarten Windungen \erm eden, und es kann die Steigung der Schraubenlinie wigrößert und damit die Länge des Hilfsleiters vermindert werden.

Wenn der Hilfsleik~ nur einmal über die Länge des Kabels schraubenlinienförmig verlaufend angeordnet ist oder wenn eine ungerade Zahl von Hilfsleitern in Rehe geschaltet ist, kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Hilfsleiter mit dem Erdleiter als Rückleiter in Reihe geschaltet sein, vvie dies bei ώ:τ eingangs genannten Einrichtung zum Fernschalteil !deutsche Patentschrift 741 W>5) bereits on sich bekannt ist.

Bei Ano.-drung nur eines sermuihcnlinienförmigen Hilfsleiters und Rückleitung über den Erdleiter ist eine besonders einfache Anschlußmontage möglich, auch wenn das Kabel z. B. nach einer Beschädigung verkürzt werden soll.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. IA, 2A, 3A und 4A Querschnitte verschiedener Ajsführungsbeispiele erfindungsgemäßer Sichsrheitskabel,

Fie. IB. 2B. 3B und 4B schematische Schaltbilder, die den Leiierverlauf längs der Kabel gemäß den Fig. I A bis 4A erkennen lassen,

Fig, 5 eine aus dem Kabel gemäß den Fig. 2Λ und 2 B und einem Schallschutz besiehende Sicherheitsschaltungsannrdnung.

Die Fig. IA und 2A zeigen ein Kabel, das dreiadrig ausgebildet ist und als Hauptleiter Phasenleiter 1 und 2 sowie einen Erdleiler 3 aufweist. Gemäß den Fig. 3A und 4A umfaßt ein vieradriges

ίο Kabel als Hauptleiter Phasenleiter 1, 2 und 4 sowie einen Erdleiter oder Nulleiter 3.

Im äußeren Kabelmantel, der die Hauptleiter umgibt, sind die einen Teil eines Ruhestromkreises bildende Hilfsleiter 51, 52, 53 und 54 so angeordnet, daß sie bei einer Beschädigung des Kabels getroffen werden, bevor noch die Isolation der Hauptleiter in Mitleidenschaft gezogen wird. Der Hilfsleiter 51 gemäß den Fig. IA und 1 B ist schraubenlinienförmig angeordnet und am Kabelende mit dem Erdleiter 3 verbunden, der als Rückleiter '.'ent. Mach dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. ?. A und 2 B ist der Hilfsleiter 52 in zwei Einzelleiter aufgeteilt, die zwei sich überkreuzende Schraubenlinien bilden und dadurch in Reihe geschaltet sind, daß ihre am Kabelende befindlichen Enden elektrisch miteinander verbunden sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3A und 3 B ist wiederum ein schraubenlinienförmiger Hilfsleiter 53 vorgesehen, der mit dem Erdleiter oder Nulleiter 3 des vieradrigen Kabels am Kabelende verbunden ist, so daß dieser Hauptleiter als Rückleitung dient.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4A und 4 B ist der Hilfsleiter 54 in Form mehrerer Einzelleiter angeordnet, die im gleichen Winkclabstand über dem Kabelumfang verteilt sind, in Kabelrichtung verlaufen und elektrisch in Reihe geschalte sind.

Wie aus den Fig. IA bis 4A ersichtlich ist, wird bei jedem Ausführungsbeispiel im Falle der Beschädigung des Kabels zunächst der Hilfsleiter durchgetrennt, bevor auch nur die Isolation der Hauplleiter beschädigt werden kann, so daf! in der nachstehend erläuterten Weise ein di^ Abschaltung bewirkendes Signal erzeugt wird

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 entspricht dem Ausführungsbcispiei nach den Fig. 2 A und 2 B. Die beiden Phasenleiter 1 und 2 und der Hidlciler 3 des Sicherheitskabels sind über eine Steckverbindung U an die Phastnleitungon R und Mp sowie die Erdleitung O eines Einphasennetzes angeschlossen. In den Phasenleitern I, 2 liegen die Arbeitskontaktc des doppclpnlißcn Ausschalters 6 eines Sehaltschiit/es 7, das zusammen mit einem Transformator 10 in einem Gehäuse 9 untergebracht ist. Der Transformator 10 ist primarseil.g an die Phasenlcilcr 1, 2 angeschlossen, und an seine Sekundärwicklung ist ein Rnhciironikreis für die Irregcrspule des Schaltschutzes 7 angeschaltet. An das Sicherheitskabel ist über eine Steckverbindung ein Motor M angeschaltet, dessen Ge-

häusc8 mit dem Erleiter 3 in Verbindung gebracht wird. Der Transformator 10 liefert sekundärseitig eine berührungssiche.e Spannung von z. B. 48 Volt.

Sobald das Sicherheitskabel über die Steckverbindung 11 Oi; das Netz angeschaltet ist, wird der Ruhe-

Stromkreis erregt, und das in diesem Rtihestromkreis liegende Schaltschütz 7 spricht an und schließt die Arbeitskontakte des doppelpoligen Ausschalters 6, so daß der Motor eingeschaltet wird. Wird nunmehr der

Ruhestromkreis an irgendeiner Stelle unterbrochen, so unterbricht das Schütz 7 die Phasenleiter 1, 2, und das Kabel wird stromlos.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Ruhestromkreis von dem Hilfsleiter 52 gebildet wird. Die Schaltungsanordnung gemäß F i g. 5 gilt entsprechend auch für die vierpolige Ausführung der Fig. 4B. Bei den Ausführungsformen gemäß den Fig. IB und 3B würde sich das Schaltbild nur insoweit ändern, als ein Teil des Ruhestromkreises von dem Erdleiter 3 gebildet wird, und zwar als Rückführung.

Die aus dem Transformator und dem Schaltschütz bestehende Baueinheit kann fest im Stecker eingebaut sein. Statt dessen kann aber auch das Kabel mit dieser Kombination aus Transformator und Schaltschütz eine Baueinheit bilden, und von dieser Baueinheit her wird ein kurzes Stück Kabel zur Steckdose geführt, um diese gewichtsmäßig nicht unnötig ίο zu belasten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gegen mechanische Beschädigung! π geschütztes Sicherheitskabel, welches außer den spannungführenden Hauptleitern einen Hilfsleiter aufweist, der über einen Transformator an einer ungefährlichen Kleinspaiuuing angeschlossen und Bestandteil eines derartigen Ruhestromkreise* für ein Schütz, durch das die Hauptleiter abschaltbar sind, ist, daß der Ruhestrom das Schütz eingeschaltet hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsleiter (51; 52; 53) im äußeren Kabelmantel, der die Hauptleiter (1 bis 4) umgibt, schraubenlinienförmig angeordnet ist.

2. Gegen mechanische Beschädigungen geschütztes Sicherheitskabel, welches außer den spannungfiihrenden Hauptleitern einen Hilfsleiter aufweist, der über einen Transformator an einer ungefährlichen Kleinspannung angeschlossen und Bestandteil eines derartigen Ruhestromkreises für ein Schütz, durch das die Hauptleiter abschaltbar sind, ist, daß der Ruhestrom das Schütz eingeschaltet hält, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsleiter (54) im äußeren Kabelmantel, der die Hauptleiter (1 bis 4) umgibt, in Form mehrerer Einzelleiter angeordnet ist, die in gleichem W^; 'kelabstand über den Kabelumfang verteilt sind, in Kabelrichtung verlaufen und elektrisch in Reihe geschaltet sind.

3. Sicherheitskabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der HiIi leiter (52) in zwei in Reihe geschaltete Einzelleiter aufgeteilt ist, die zwei sich überkreuzende Schraubenlinien bilden.

4. Sicherheitskabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsleiter (51; 53) mit dem Erdleiter (3) als Rückleiter in Reihe geschaltet ist.