EP0317023A2

EP0317023A2 - Elektrischer Leiter mit einer Leiterglättungsschicht

Info

Publication number: EP0317023A2
Application number: EP88202556A
Authority: EP
Inventors: Ekkehard Kwast
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH; Philips Gloeilampenfabrieken NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH; Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-11-16
Publication date: 1989-05-24
Also published as: EP0317023A3; DE3739335A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leiter zur Übertragung von Hochspannungsimpulsen mit einer zwischen dem Leiter und einer benachbarten Isolierschicht angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterglättungsschicht. Glimmentladungen zwischen der Leiterglättungsschicht und der angrenzenden Isolierschicht werden dadurch vermieden, daß die Leiterglättungsschicht (4,5) ausschließlich durch eine am Leiter (1 bzw. 2) anliegende Metallschicht (8) eines vorgefertigten Metall-Kunststoff-Zweischichtbandes (6 bzw. 7) gebildet ist, welches aus einer dünnen Metallfolie und einer damit innig und lufteinschlußfrei verbundenen Kunststoffolie besteht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Leiter zur Übertragung von Hochspannungsimpulsen mit einer zwischen dem Leiter und einer benachbarten Isolierschicht angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterglättungsschicht.
Bei einem derartigen durch die DE-PS 29 15 740 bekannten koaxialen Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen besteht die Leiterglättungsschicht aus Graphitpulver oder aus halbleitendem thermoplastischen Kunststoff. Die halbleitenden Schichten liegen einerseits unmittelbar an einer zwischen den koaxialen Leitern befindlichen isolierenden Dielektrikumsschicht an. Andererseits müssen die halbleitenden Schichten galvanisch mit den benachbarten Leitern verbunden sein. Diese leitende Verbindung wird zwischen dem Außenleiter und seiner zugeordneten Glättungsschicht durch ein beidseitig metallisiertes Kunststoffband erreicht, durch welches die durch die äußere Leiterglättung verursachten Zusatzdämpfungen gering gehalten werden sollen.
Es zeigte sich, daß bei der Kabelherstellung, beispielsweise beim Aufextrudieren einer isolierenden Dielektrikumsschicht, Lufteinschlüsse im Grenzbereich zwischen beiden Schichten entstehen können. Da die unmittelbar an die Glättungsschichten angrenzenden Luftbereiche wegen der dort niedrigen Dielektrizitätskonstante überhöhte elektrische Feldstärken ausbilden, können dort gefährliche Glimmerscheinungen entstehen. Ferner führt die bei Frequenzen im MHz-Bereich wirksame Stromverdrängung bei Verwendung von halbleitenden Schichten zu hohen Zusatzdämpfungen. Steile Flanken von Hochspannungsimpulsen werden dann stark verzerrt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Glimmentladungen zwischen der Leiterglättungsschicht und der angrenzenden Isolierschicht zu vermeiden und die dämpfungsarme Übertragung hochfrequenter Signalanteile zu ermöglichen.
Die Lösung gelingt dadurch, daß die Leiterglättungsschicht ausschließlich durch eine am Leiter anliegende Metallschicht eines vorgefertigten Metall-Kunststoff-Zweischichtbandes gebildet ist, welches aus einer dünnen Metallfolie und einer damit innig und lufteinschlußfrei verbundenen Kunststoffolie besteht. Die Kunststoff- und die Metallschicht eines Mehrschichtbandes sind lufteinschlußfrei miteinander verbindbar. Zwischen der Isolierschicht des Zweischichtbandes und der angrenzenden Isolierung des Leiters entstehen bei der Kabelherstellung im allgemeinen keine Lufteinschlüsse, wenn insbesondere chemisch verwandte Isolierstoffe verwendet werden. Doch selbst dann, wenn dort in Ausnahmefällen Lufteinschlüsse auftreten sollten, wären die elektrischen Feldstärken an diesen weiter von der Glättungsschicht entfernten Stellen geringer als bei unmittelbar an die elektrisch leitende Glättungsschicht angrenzenden Lufteinschlüssen.
Gemäß der Erfindung bildet die Kunststoffschicht des Zweischichtbandes einen Teil der Isolierung bzw. des Dielektrikums des Leiters.
Die erfindungsgemäße Gestaltung ist für beliebige Leiter geeignet, welche Hochspannungspotential führen, welches zu hohen elektrischen Feldstärken in der angrenzenden Isolierung führt. Beispielsweise können solche Leiter zwei einander benachbarte und mit hoher Spannungsdifferenz betriebene elektrische Drähte sein.
Besonders vorteilhaft ist die Erfindung für den Innenleiter und/oder den Außenleiter eines Koaxialkabels anwendbar, welches Hochspannungssignale leiten soll. Mit einem erfindungsgemäß aufgebauten Koaxialkabel können Hochspannungsimpulse mit großer Flankensteilheit besonders verzerrungsarm übertragen werden. Dabei ist wichtig, daß die Metallschicht eine Vollmetallschicht ist, welche im Gegensatz zu einer Metallisierungsschicht oder einer halbleitenden Schicht einen hohen ohmschen Leitwert hat.
Besonders einfach ist das Zweischichtband längslaufend an den Leiter legbar. Eine bessere Biegbarkeit des Leiters ergibt sich jedoch, wenn das Zweischichtband in Form einer in Längsrichtung des Leiters verlaufenden Wendel mit überlappenden Bandkanten an den Leiter angelegt ist.
Damit auch an den Rändern des Zweischichtbandes zur Isolation des Leiters hin keine unbedeckten Metallzonen entstehen, ist vorgesehen, daß der Kantenbereich der Metallschicht des Zweischichtbandes zumindest stirnseitig von der Kunststoffschicht des Zweischichtbandes bedeckt ist.
Es wäre ebenfalls möglich, an der entsprechenden Kante des Zweischichtbandes die Isolierschicht mit einer vergrößerten Breite über die Metallschicht hinausragen zu lassen. Auch könnte auf die Randbereiche der Metallschicht ein isolierender Lack aufgebracht werden.
Die Erfindung wird anhand der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten vorteilhaften Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Abschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Koaxialkabels.
Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit an der Stelle a nach Fig. 1.

Ein Innenleiter 1 ist mit radialem Abstand von einem koaxialen hohlzylindrischen Außenleiter 2 umgeben. Da die Oberflächen solcher Leiter selbst dann nicht genügend glatt sind, wenn sie als durch einen Ziehvorgang hergestellte Massivleiter ausgebildet sind, darf das Dielektrikum 3 nicht unmittelbar an die Leiter angrenzen, sondern es müssen Leiterglättungsschichten 4 und 5 zwischengefügt werden. Diese bestehen erfindungsgemäß aus wendelförmig und überlappend um den Innenleiter 1 bzw. auf das Dielektrikum 3 gewickelten Zweischichtbändern 6 bzw. 7, wie es in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung erkennbar ist.
Das Zweischichtband 6, welches die Glättungsschicht 4 bildet, besteht aus einer Metallschicht 8 und einer Kunststoffschicht 9. Bei einem Ausführungsbeispiel wurde als Metallschicht Aluminium mit einer Dicke von 50 um gewählt. Für die Kunststoffschicht erwiesen sich PP (Polypropylen), PETP (Polyethylen-terephthalat) und PC (Polycarbonat), insbesondere in Verbindung mit einem Dielektrikum aus PE (Polyethylen), als besonders geeignet. Dabei ergab sich eine luftschichtfreie innige Anhaftung der Kunststoffschicht 9 des Zweischichtbandes 6 am Dielektrikum 3.
Wegen der hohen Spannungsfestigkeit der gewählten Kunststoffschichten (PP 2500 KV/cm, PETP 3000 KV/cm, PC 1800 KV/cm) waren Schichtdicken von etwa 25 um ausreichend.
Auch der Kantenbereich der Metallschicht 8 ist an der Stelle 10 von dem Kunststoff der Schicht 9 bedeckt, so daß das Material des Dielektrikums 3 an keiner Stelle direkt an die Metallschicht 8 angrenzt. Derart wird eine besonders gute Hochspannungsfestigkeit erreicht.
Selbstverständlich kann die Abdeckung der Randzonen der Metallschicht 8 auch auf anderem geeigneten Wege erfolgen. Beispielsweise könnte auf den Randbereich der Metallschicht 8 ein isolierender Lack aufgetragen werden.
Die Leiter 1 und 2 sind im Ausführungsbeispiel als Massivleiter ausgebildet. Die erfindungsgemäße Anordnung ist natürlich ebenso gut für beispielsweise Litzenleiter oder geflechtförmige Außenleiter anwendbar.

Claims

1. Elektrischer Leiter zur Übertragung von Hochspannungsimpulsen mit einer zwischen dem Leiter und einer benachbarten Isolierschicht angeordneten elektrisch leitfähigen Leiterglättungsschicht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterglättungs-schicht (4,5) ausschließlich durch eine am Leiter (1 bzw. 2) anliegende Metallschicht (8) eines vorge-fertigten Metall-Kunststoff-Zweischichtbandes (6 bzw. 7) gebildet ist, welches aus einer dünnen Metallfolie und einer damit innig und lufteinschlußfrei verbundenen Kunststoffolie besteht.

2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zweischichtband (6 bzw. 7) mit einander überlappenden Bandkanten am Leiter (1 bzw. 2) angebracht ist.

3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter ein Innenleiter (1)eines Koaxialkabels ist, an dessen Außenfläche das Zweischichtband (7) angebracht ist.

4. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter ein Außenleiter(2) eines Koaxialkabels ist, an dessen Innenseite das Zweischichtband (6) angebracht ist.

5. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zweischichtband längslaufend an den Leiter gelegt ist.

6. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zweischichtband (6 bzw. 7) in Form einer in Längsrichtung des Leiters (1 bzw. 2) verlaufenden Wendel mit überlappenden Bandkanten an den Leiter (1 bzw. 2) angelegt ist.

7. Elektrischer Leiter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kantenbereich der Metallschicht (8) des Zweischichtbandes (6 bzw. 7) zumindest stirnseitig (Bereich 10) von der Kunststoffschicht (9) des Zweischichtbandes (6) bedeckt ist.