DE2938864C2

DE2938864C2 - Schaltungsanordnung für Verteilernetze für Mittelfrequenzdrehstrom

Info

Publication number: DE2938864C2
Application number: DE19792938864
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 3360 Osterode Sachs
Original assignee: Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode De GmbH; Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode GmbH
Current assignee: Anton Piller & Co Kg 3360 Osterode De GmbH
Priority date: 1979-09-26
Filing date: 1979-09-26
Publication date: 1986-02-20
Also published as: FR2466086A1; DE2938864A1; GB2059670A; FR2466086B1; GB2059670B

Description

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Es ist weiter zur verlustarmen Fortleitung hoher isoliert Die Phasenleiter sind um den zentralen Leiter Wechselströme für Drehstrom-Lichtbogenofen be- herum verseilt Die Leiter sind außen mit einer nicht kannt (DE-PS 9 35 265), die Ableitung vom Transforma- leitenden Isolierung 16 versehen, tor zum Ofen in dreieckigen, von Kühlmittel durch- Die Leiterquerschnitte liegen je nach zu übertragenströmten Hohlleitern durchzuführen, welche in gleichen 5 der Leistung zwischen 25 und 125 mm². Es sind aber Abständen symmetrisch innerhalb eines Kreisumfangs auch noch größere Querschnitte möglich, angeordnet und mit abgerundeten inneren Ecken verse- Bei Verwendung in einem Starkstromnetz für Mittel-

hen sind. Durch diese dreieckigen Hohlleiter in symme- frequenz werden in dem Starkstromkabel jeweils zwei trischer Anordnung sollen die induktiven Verluste, das gegenüberliegende Phasenleiter, also die Leiter 4 und sind hier die Wirbelstromverluste herabgesetzt und io 10, 6 und 12 sowie 8 und 14 parallel geschaltet, so daß durch die Kühlung die spezifischen und die ohmschen jede der Phasen R, S und T zwei symmetrisch gegen-Verluste vermindert werden. Ein Schutz- bzw. Nulleiter überliegende Einzelleiter aufweist An den Kabelenden ist nicht vorgesehen. Es ist dabei auch bekannt jeder werden diese Leiter jeweils zusammengeschaltet. Phase zwei gegenüberliegende Dreieckshohlleiter in- Gegenüber bekannten Lösungen mit üblichen Kabeln

nerhalb des Kreisumfangs des gesamten Querschnitts 15 und auch mit Parallelschaltung mehrerer Kabel zeichnet zuzuordnen. Bei dieser Anordnung handelt es sich nicht sich die beschriebene Schaltungsanordnung bei gleium ein Kabel, sondern um eine starre Rohileitungskon- chem Kupfereinsatz im Kabel aus durch: struktion, die nur eine kurze Länge aufweist da Transformator und Ofen stets unmittelbar benachbart aufge- 1. geringere Verluste stellt werden. Die Anordnung zielt weiter auf die Lö- 20 2. höhere Belastbarkeit durch größere Oberfläche sung spezieller Hochstromprobleme bei Drehstrom mit 3. geringes Streufeld Netzfrequenz. Die Sträme liegen hier um mehrere Grö- 4. geringe Induktivität ßcnordnungen über den Strömen in Mittelfrequenz- 5. symmetrischen Aufbau bei mitgeführtem Nullleidrehstromnetzen, ter.

Für die Verbindung von Teilen gedruckter Schaltun-

gen ist eine zwei-, drei- und mehradrige bewegliche Durch die Verwendung eines einzelnen Kabels mit

Slromzuführungsleitung bekannt (DE-AS 20 51 620), großen Kupferquerschnitten ansteile der bisher erforbei der jede der Adern, die unterschiedliche Ströme derlich gewesenen Parallelschaltung mehrerer Kabel führen können, aus mehreren isolierten Einzeldrähten vereinfacht sich im übrigen die Installation des Kabelbestehen soll. Um den Wellenwiderstand der Verbin- 30 netzes wesentlich.

dung klein zu halten, werden aus den isolierten Einzel-

drähten der einzelnen Adern Leitungsbündel gebildet, Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

die aus eng beieinander liegenden isolierten Einzeldräh-

ten jeweils einer der verschiedenen Adern bestehen. Diese Leitungsbündel sind miteinander verseilt oder verwirkt. An den Enden sind die zu jeder Ader gehörenden isolierten Einzelurähte aus den Leitungsbündeln herausgeführt und an den Anschlußpolen jeweils miteinander verbunden. Die einzelnen Adern derartiger Verbindungen haben normalerweise Querschnitte, die unter 0,1 mm² und auch wesentlich darunter liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für Verteilernetze für Mittelfrequenzdrehstrom zu schaffen, mit der es möglich ist, höhere Leistungen mit wesentlich geringeren Verlusten zu übertragen, so daß in den meisten Fäilen mit einem Einzelkabel gearbeitet werden kann und auf Parallelschaltung und die bekannte Kompensation der Blindspannungsfälle durch Längskondensatoren verzichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an sich bekannte Kabel mit sieben runden Leitern gleichen Querschnitts, in denen um einen zentralen Leiter herum sechs Leiter symmetrisch angeordnei sind, verwendet werden, daß jeweils zwei gegenüberliegende Leiter an den Kabelenden als Phasenleiter (R. S. T.) zusammengeschaltet werden und daß der zentrale Leiter als Null- oder Schutzleiter geschaltet wird.

Ein für eine Schaltungsanordnung für Verteilernetze für Mittelfrequenzdrehstrom verwendbares Kabel ist im nachstehenden im Querschnitt dargestellt und niit seiner Schaltungsanordnung im nachstehenden beschrieben.

Das dargestellte Kabel weist um einen zentralen Leiter 2 herum sechs Phasenleiter 4 bis 14 auf. Die sechs Phasenleiter sind symmetrisch um den zentralen Leiter herum angeordnet, der als Null- oder Schutzleiter verwendet wird. Die rund ausgebildeten Leiter 2 bis 14 haben gleiche Querschnitte und sind jeweils getrennt

Claims

1 2 Kabeldurchmessers zum Aderabstand ab und ist somit Patentanspruch: nahezu unabhängig vom Aderquerschnitt Der Blindwi derstand eines Kabels gegebener Konstruktion ist also Schaltungsanordnung für Verteilernetze für Mit- durch Vergrößerung des Querschnittes praktisch nicht telfrequenzdrehstrom, insbesondere mit einer Fre- 5 beeinflußbar. Auch hier bot bisher die Parallelschaltung quenz von 400Hz, dadurch gekennzeich- mehrerer Kabel und Kompensation durch Längskonn e t. daß an sich bekannte Kabel mit sieben runden densatoren die einzige Abhilfe. Leitern (2—14) gleichen Querschnitts, in denen um einen zentralen Leiter (2) herum sechs Leiter (4—14) Zu 3.) symmetrisch angeordnet sind, verwendet werden, 10 Die Einhaltung der Symmetrie der Spannung am Kabcldaß jeweils zwei gegenüberliegende Leiter (4,10; 6, ende, die für die meisten Verbraucher innerhalb enger 12; 8, 14) an den Kabelenden als Phasenleiter Toleranzen gefordert wird, ist nur möglich, wenn die (R. S. T.) zusammengeschaltet werden und daß der Wirk- und Blindspannungsfälle in allen drei Phasenleizentrale Leiter (2) als Null- oder Schutzleiter (0) ge- tern gleich groß sind. Dies ist für 3-Leiterkabel gegeben, schaltet wird. is wenn die Abstände zwischen den Leitern gleich groß sind. Problematisch ist bei bekannten Kabeln jedoch die Mitführung eines vierten Leiters, der als Schutz- oder Nulleiter vorgesehen werden muß. Wird ein 4-Leiterkabel üblicher Bauart verwendet, ergeben sich für die Be- Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord- 20 triebsinduktivitäten der einzelnen Leiter Unterschiede nung für Verteilernetze für Mittelfrequenzdrehstrom, von ca. 30%. Diese rufen eine erhebliche Spannungsuninsbesondere mit einer Frequenz von 400 Hz. symmetrie am Kabelende hervor. Drehstrom mit Mittelfrequenz, insbesondere 400 Hz, Bei Verwendung des vierten Leiters als Mittelpunktfindet beispielsweise Verwendung in der Flugzeugtech- leiter wird in diesem aufgrund unterschiedlicher Gegennik, der Wehrtechnik und in der Computertechnik. Da- 25 induktivitäten zu den Phasenleitern selbst bei symmcbei müssen teilweise hohe Leistungen übertragen wer- trischer Belastung eine beträchtliche Spannung induden. Bei der Übertragung großer Leistungen mit einer ziert, wodurch die Unsymmetrie noch weiter vergrößert Frequenz von 400 Hz oder mehr treten eine Reihe von wird. Ein übliches 4-Leiterkabel ist daher für die VerErscheinungen auf, die in 50/60-Hz-Netzen nahezu be- Wendung in Mittelfrequenznetzen ungeeignet deutungslos sind und daher normalerweise nicht beach- 30 Symmetrische Spannungsverhältnisse sind mit tet werden müssen. NYCY-Kabeln erreichbar, bei denen die drei Phasenlei- In Verteilernetzen für Mittelfrequenzdrehstrom tre- ter zueinander gleiche Abstände haben und der Nulleiten insbesondere auf: ter als konzentrischer Außenleiter aufgebracht ist Ein solches Kabel hat jedoch besonders hohe Übertra-

1. erhöhte Übertragungsverluste 35 gungsverluste und einen sehr hohen Blindspannungsfall.

2. erhöhter Blindspannungsfall

3. Spannungssymmetrie am Ende des Versorgungska- Zu 4.)

bets Wird bei einem unsymmetrischen Kabelaufbau der vier-

4. induzierte Ströme in Schutzleiterschleifen. te Leiter als Schutzleiter verwendet, so wird in diesem

40 aufgrund unterschiedlicher Gegeninduktivitäten eine

|| Zu I.) Spannung induziert. Werden in ausgedehnten Kabelnet-

% Durch die höhere Betriebsfrequenz tritt eine spürbare zen Schutzleiterschleifen gebildet, wie es häufig unbe-

[| Erhöhung des Leiterwiderstandes durch Stromverdrän- absichtigt durch Mehrfacherdung geschieht, so bilden

& gungseffekte ein. Diese können in Skineffekt und Nähe- sich in diesen Schleifen Ströme aus, die die Größenord-

;| wirkung aufgeteilt werden, wobei es durch den Skinef- 45 nung der Betriebsströme erreichen können. Werden in

jjr fekt zu einer Stromverdrängung im Leiter durch das Netzen Kabel mit unterschiedlichen Querschnitten ver-

',? eigene Feld kommt, während die Nähewirkung zu einer wendet, kann es hierdurch zu gefährlichen Überlastun-

■| Stromverdrängung durch das Feld benachbarter Leiter gen der Schutzleiter kommen. Eine sorgfältige Planung

[I führt. Im Bereich der interessierenden Leiterquerschnit- des Schutzleitersystems unter Einbeziehung aller

pj te bis 120 mm² steigen beide Effekte quadratisch mit der 50 Schutzkreise ist daher unumgänglich. Bei einem NYCY-

'M Betriebsfrequenz und quadratisch mit dem Leiterquer- Leiter sind Schutzleiterschleifen wegen der symme-

Ίβ schnitt an. Sie verursachen bei 400 Hz erhebliche Verlu- frischen Lage des Schutzleiters zu den Phasenleitern

|¥ ste. Durch die damit verbundene Widerstandserhöhung unproblematisch.

Si kommt es zu einer beträchtlichen Erhöhung des ohm- Bei einem bekannten siebenadrigen Drehstromkabel ■$ sehen Spannungsfalles. 55 mit Querschnitten der aus Aluminium bestehenden run-N Da die relative Widerstandserhöhung mit dem Quer- den Leiter größer als 6 mm² (DE-PS 6 69 122) sind jeo. schnitt stark ansteigt, hat man bisher größere Quer- weils zwei benachbarte Leiter an den Kabelenden zu \ä schnitte möglichst vermieden und ist statt dessen auf einem Phasenleiter zusammengeschaltet. Als Schutz- ■£ mehrere parallel geschaltete Kabel übergegangen. bzw. Nulleiter soll dabei vorzugsweise eine Ader in der ^: 60 äußeren Lage der sieben verseilten Adern geschaltet Zu 2.) werden. Mit Aluminium-Drehstromkabeln dieser Art Der Spannungsfall im Leiter setzt sich zusammen aus soll eine Verringerung des Gesamtdurchmessers des dem Wirkspannungsfall / · R und dem Blindspannungs- Kabels bei gleichzeitiger Erleichterung der Herstellung fall / ■ cos · φ. Beide sind geometrisch zu addieren. von Abzweigungen erreicht werden. Elektrisch besteht Durch die Frequenzabhängigkeit des Blindspannungs- 65 bei Drehstrom mit Netzfrequenz (50—60 Hz) kein Unfalles tritt dieser stark in Erscheinung im Gegensatz zu terschied gegenüber einem normalen Drehstromkabcl einem 50-Hz-Strom, wo er praktisch bedeutungslos ist. mit drei Phasenleitern und einem gegebenenfalls in Die Induktivität des Kabels hängt vom Verhältnis des mehrere Teiiieiter zerlegten Schutz- bzw. Nulleiter.