EP0921531A2 - Flexible elektrische Leitung - Google Patents

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EP0921531A2
EP0921531A2 EP98402930A EP98402930A EP0921531A2 EP 0921531 A2 EP0921531 A2 EP 0921531A2 EP 98402930 A EP98402930 A EP 98402930A EP 98402930 A EP98402930 A EP 98402930A EP 0921531 A2 EP0921531 A2 EP 0921531A2
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EP
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wires
conductors
protective conductor
line according
semiconducting layer
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Ferdinand Grögl
Thomas Hähner
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Nexans SA
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Alcatel SA
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H01B7/041Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables attached to mobile objects, e.g. portable tools, elevators, mining equipment, hoisting cables

Definitions

  • the invention relates to a flexible electrical cable for towing at least three wires made of insulated conductors, at least one for all wires effective protective conductor and a common electrical shield surrounding all wires (Catalog K 37, July 1994, "Cables and Lines" from U.I. LAPP GmbH & Co. KG, Stuttgart, Page 57).
  • Such lines are used, for example, as connecting lines between one Electric motor and a frequency converter used.
  • the cables are constantly moved, especially in drag chains.
  • both shielded and unshielded cables are listed.
  • the shielded version is used when there are special demands on the electromagnetic Compatibility (EMC).
  • the shield Due to the asymmetrical structure of such shielded cables different between the wires and the protective conductor depending on the shielding Operating capacities and inductors, which in operation lead to equalizing currents to earth to lead.
  • the shield is insulated from the protective conductor. That has to Consequence that between the shield and the protective conductor also line coverings (capacities and inductors) exist. It can therefore be in the harmonic range (MHz range) especially in the case of relatively long lines, build a resonance circuit that is too uncontrolled Equalizing currents against earth. This can be an undesired response to the Residual current circuit breaker.
  • the invention has for its object to design the line described above so that disturbing equalizing currents can be largely avoided.
  • the line is therefore particularly as Trailing cable suitable for connecting a frequency converter to a motor.
  • 1 to 3 show cross sections of three different versions of the line according to the invention.
  • the line shown in cross section in FIG. 1 has three wires 1, 2 and 3 which are stranded together.
  • the wires 1, 2 and 3 are of a common electrical Surround screen 4, over which an existing plastic, such as polyurethane Coat 5 is applied.
  • the line has three wires. It however, there may also be more than three wires.
  • Each wire 1 or 2 or 3 consists of an easily bendable electrical conductor 6, the is constructed, for example, as a stranded conductor made of copper wires. Over the conductor 6 is one for example, consisting of cross-linked polyethylene insulation 7 attached by a Partial protective conductor 8 is surrounded. The partial protective conductor 8 is of a semiconducting layer 9 surround.
  • the structure of the wires 1, 2 and 3 is only in Fig. 1 for the sake of clarity Wire 1 with reference numerals.
  • the one in the gusset between wires 1, 2 and 3 attached filling elements 10 are made of plastic. It can also be semiconducting Be used material.
  • the wires 1, 2 and 3 lie against each other, so that their semiconducting layers 8 each other touch. They also touch the screen 4.
  • the semiconducting layers 8 can consist for example of a semiconducting fleece or a metallized fleece.
  • the three Partial protective conductor 8 are preferably made of copper. For example, you can use wires exist that are roped around the insulation 7 of the wires 1, 2 and 3.
  • the partial protective conductor 8 can also be designed as a braid made of copper wires.
  • the cross section of the Partial protective conductor 8 is dimensioned such that it is approximately one third of the cross section for one Lines required cross-section corresponds. Whose electrically effective cross section must be guaranteed by the three protective conductor 8.
  • All wires 1, 2 and 3 have the same operating capacity and with this construction of the line Inductance. There are also no partial capacities between wires 1, 2 and 3 with each other and between wires 1, 2 and 3 and the screen 4. Interfering Equalization currents do not occur with this line.
  • a control wire pair 11 which consists of two insulated electrical conductors 12 and 13 consists.
  • Such control wires are used for the transmission of signals for process control, for example for switching a motor connected by means of the line on and off.
  • the control wire pair 11 can, according to FIG. 2, have a common electrical screen 14 be surrounded, over which there is also a semiconducting layer 9.
  • the screen 14 can be a Braid of copper wires.
  • the screen 14 can also include plastic-clad metal foil.
  • control wire pair 11 it is also possible to have only one wrapping 15 made of insulating material to attach over the control wire pair 11. That is usually enough for an effective one Shielding, since the control wire pair 11 with the partial protective conductors 8 and the common Screen 4 is completely surrounded by screens.
  • the filling elements 16 and 17 of the Control wire pairs 11 are made of plastic.
  • the common screen 4 can additionally have a semiconducting layer 18 with the same Structure such as the layers 9, over which the jacket 5 is located.
  • the other Structure of the line corresponds to that of FIG. 1. Also in the embodiments of the line 2 and 3 compensating currents are avoided.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

Es wird eine flexible elektrische Leitung für den Schleppeinsatz mit mindestens drei aus isolierten Leitern bestehenden Adern (1,2,3), mindestens einem für alle Adern (1,2,3) wirksamen Schutzleiter und einem gemeinsamen, alle Adern (1,2,3) umgebenden elektrischen Schirm (4) angegeben. Der Schutzleiter ist unter Beibehaltung seines elektrisch wirksamen Querschnitts so auf die drei Adern (1,2,3) aufgeteilt, daß jede Ader (1,2,3) rundum von einem separaten Teilschutzleiter (8) umgeben ist. Über jedem Teilschutzleiter (8) ist außerdem eine halbleitende Schicht (9) angebracht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible elektrische Leitung für den Schleppeinsatz mit mindestens drei aus isolierten Leitern bestehenden Adern, mindestens einem für alle Adern wirksamen Schutzleiter und einem gemeinsamen, alle Adern umgebenden elektrischen Schirm (Katalog K 37, Juli 1994, "Kabel und Leitungen" der U.I. LAPP GmbH & Co. KG, Stuttgart, Seite 57).
Derartige Leitungen werden beispielsweise als Verbindungsleitungen zwischen einem Elektromotor und einem Frequenzumrichter eingesetzt. Beim Betrieb entsprechender Anlagen werden die Leitungen speziell in Schleppketten dauernd bewegt. In dem erwähnten Katalog sind sowohl geschirmte als auch ungeschirmte Leitungen aufgeführt. Die geschirmte Version wird dann verwendet, wenn besondere Anforderungen an die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) gestellt werden.
Bedingt durch den unsymmetrischen Aufbau treten bei solchen geschirmten Leitungen zwischen den Adern und dem Schutzleiter je nach Schirmnähe unterschiedliche Betriebskapazitäten und Induktivitäten auf, die im Betrieb zu Ausgleichsströmen gegen Erde führen. Darüber hinaus ist der Schirm zum Schutzleiter hin isoliert ausgeführt. Das hat zur Folge, daß zwischen dem Schirm und dem Schutzleiter ebenfalls Leitungsbeläge (Kapazitäten und Induktivitäten) bestehen. Es kann sich daher im Oberwellenbereich (MHz-Bereich) insbesondere bei relativ langen Leitungen ein Resonanzkreis aufbauen, der zu unkontrollierten Ausgleichsströmen gegen Erde führt. Das kann ein ungewolltes Ansprechen des Fehlerstromschutzschalters zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Leitung so zu gestalten, daß störende Ausgleichsströme weitgehendst vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst.
  • daß der Schutzleiter unter Beibehaltung seines elektrisch wirksamen Querschnitts so auf die drei Adern aufgeteilt ist, daß jede Ader rundum von einem separaten Teilschutzleiter umgeben ist und
  • daß über jedem Teilschutzleiter eine halbleitende Schicht angebracht ist.
Mit einer solchen Leitung werden Ausgleichsströme vermieden, da für alle Adern gleiche Betriebskapazitäten und Induktivitäten vorliegen. Wegen der halbleitenden Schicht über jeder Ader bestehen insbesondere keine Teilkapazitäten zwischen den Teilschutzleitern selbst sowie zwischen dem Schirm und den Teilschutzleitern. Die Leitung ist daher besonders als Schleppleitung zur Verbindung eines Frequenzumrichters mit einem Motor geeignet.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen Querschnitte von drei unterschiedlichen Ausführungen der Leitung nach der Erfindung.
Die in Fig. 1 im Querschnitt dargestellte Leitung weist drei Adern 1,2 und 3 auf, die miteinander verseilt sind. Die Adern 1, 2 und 3 sind von einem gemeinsamen elektrischen Schirm 4 umgeben, über dem ein aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyurethan, bestehender Mantel 5 aufgebracht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Leitung drei Adern. Es können aber auch mehr als drei Adern vorhanden sein.
Jede Ader 1 bzw. 2 oder 3 besteht aus einem gut biegbaren elektrischen Leiter 6, der beispielweise als Litzenleiter aus Kupferdrähten aufgebaut ist. Über dem Leiter 6 ist eine beispielweise aus vernetzten Polyethylen bestehende Isolierung 7 angebracht, die von einem Teilschutzleiter 8 umgeben ist. Der Teilschutzleiter 8 ist von einer halbleitenden Schicht 9 umgeben. Der Aufbau der Adern 1, 2 und 3 ist in Fig. 1 der Übersichtlichkeit halber nur für die Ader 1 mit Bezugszeichen versehen. Die in den Zwickeln zwischen den Adern 1, 2 und 3 angebrachten Füllelemente 10 bestehen aus Kunststoff. Dabei kann ebenfalls halbleitendes Material eingesetzt sein.
Die Adern 1, 2 und 3 liegen aneinander an, so daß ihre halbleitenden Schichten 8 einander berühren. Sie berühren außerdem den Schirm 4. Die halbleitenden Schichten 8 können beispielweise aus einem halbleitenden Vlies oder einem metallisierten Vließ bestehen. Die drei Teilschutzleiter 8 bestehen vorzugsweise aus Kupfer. Sie können beispielweise aus Drähten bestehen, die um die Isolierung 7 der Adern 1, 2 und 3 herumgeseilt sind. Die Teilschutzleiter 8 können aber auch als Geflecht aus Kupferdrähten ausgeführt sein. Der Querschnitt der Teilschutzleiter 8 ist so bemessen, daß er etwa einem Drittel des Querschnitts eines für solche Leitungen erforderlichen Querschnitts entpricht. Dessen elektrisch wirksamer Querschnitt muß durch die drei Teilschutzleiter 8 gewährleistet sein.
Alle Adern 1, 2 und 3 haben bei diesem Aufbau der Leitung gleiche Betriebskapazität und Induktivität. Es bestehen außerdem keine Teilkapazitäten zwischen den Adern 1, 2 und 3 untereinander und zwischen den Adern 1, 2 und 3 und dem Schirm 4. Störende Ausgleichsströme treten bei dieser Leitung nicht auf.
Bei der Ausführungsform der Leitung nach den Fig. 2 und 3 ist neben den Adern 1, 2 und 3 ein Steueraderpaar 11 vorgesehen, das aus zwei isolierten elektrischen Leitern 12 und 13 besteht. Derartige Steueradern dienen der Übertragung von Signalen zur Prozeßsteuerung, beispielsweise zum Ein- und Ausschalten eines mittels der Leitung angeschlossenen Motors. Das Steueraderpaar 11 kann gemäß Fig. 2 von einem gemeinsamen elektrischen Schirm 14 umgeben sein, über dem ebenfalls eine halbleitende Schicht 9 liegt. Der Schirm 14 kann ein Geflecht aus Kupferdrähten sein. Zusätzlich kann zum Schirm 14 auch eine kunststoffkaschierte Metallfolie gehören.
Es ist gemäß Fig. 3 auch möglich, nur eine aus Isoliermaterial bestehende Umwicklung 15 über dem Steueraderpaar 11 anzubringen. Das reicht im Normalfall für eine effektive Schirmung aus, da das Steueraderpaar 11 mit den Teilschutzleitern 8 und dem gemeinsamen Schirm 4 vollkommen von Schirmen umgeben ist. Die Füllelemente 16 und 17 des Steueraderpaars 11 bestehen aus Kunststoff.
Der gemeinsame Schirm 4 kann zusätzlich von einer halbleitenden Schicht 18 mit gleichem Aufbau wie die Schichten 9 umgeben sein, über welcher der Mantel 5 liegt. Der sonstige Aufbau der Leitung entspricht dem nach Fig. 1. Auch bei den Ausführungsformen der Leitung nach den Fig. 2 und 3 sind Ausgleichsströme vermieden.

Claims (10)

  1. Flexible elektrische Leitung für den Schleppeinsatz mit mindestens drei aus isolierten Leitern bestehenden Adern, mindestens einem für alle Adern wirksamen Schutzleiter und einem gemeinsamen, alle Adern umgebenden elektrischen Schirm, dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schutzleiter unter Beibehaltung seines elektrisch wirksamen Querschnitts so auf die drei Adern (1,2,3) aufgeteilt ist, daß jede Ader (1,2,3) rundum von einem separaten Teilschutzleiter (8) umgeben ist und
    daß über jedem Teilschutzleiter (8) eine halbleitende Schicht (9) angebracht ist.
  2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschutzleiter (8) aus Drähten bestehen, die um die Isolierung (7) der Adern (1,2,3) herumgeseilt sind.
  3. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschutzleiter (8) als Geflecht ausgebildet sind.
  4. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Adern (1,2,3) ein aus zwei isolierten Leitern (12,13) bestehendes Steueraderpaar (11) vorhanden ist.
  5. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueraderpaar (11) von einem gemeinsamen elektrischen Schirm (14) umgeben ist.
  6. Leitung nach Ansoruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14) ein Geflecht ist.
  7. Leitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14) aus einem Geflecht und einer kunststoffkaschierten Metallfolie besteht.
  8. Leitung nach einem der Ansprüch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschirmte Steueraderpaar (11) von einer halbleitenden Schicht (9) umgeben ist.
  9. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Schicht (9) ein halbleitendes Vlies ist.
  10. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Schicht (9) ein metallisiertes Vließ ist.
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