EP0921531B1

EP0921531B1 - Flexible elektrische Leitung

Info

Publication number: EP0921531B1
Application number: EP98402930A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Grögl; Thomas Hähner
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 1997-12-03
Filing date: 1998-11-23
Publication date: 2004-03-31
Anticipated expiration: 2018-11-23
Also published as: DE19753526A1; EP0921531A2; DE59811092D1; EP0921531A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flexible elektrische Leitung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (Katalog K 37, Juli 1994, "Kabel und Leitungen" der U.I. LAPP GmbH & Co. KG, Stuttgart, Seite 57).
Aus der FR 2 360 965 A geht ein Hochspannungsunterseekabel mit drei Adern hervor, die jeweils aus einem Leiter bestehen, der von einer halbleitenden Schicht, einer isolierenden Zwischenschicht und einer weiteren halbleitenden Schicht umgeben ist. Jede Ader ist zudem mit einer Abschirmung aus Kupfer versehen. Die einzelnen Adern werden durch ein Textilband zusammengefaßt, so daß sie aneinander liegen und ihre Abschirmungen sich berühren. Zum Schutz des Kabels gegen mechanische Beanspruchungen sind über dem Textilband mehrere aus Stahlband bestehende Lagen angebracht. Als äußerer Schutz kann ein aus thermoplastischem Material bestehender Mantel aufgebracht sein.
Leitungen, auf welche sich die Erfindung bezieht, 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 entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. 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 9 einander berühren. Sie berühren außerdem den Schirm 4. Die halbleitenden Schichten 9 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 Steueradem 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 Teilschutzleitem 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 halbleitenden 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

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,

- daß über jedem Teilschutzleiter (8) eine halbleitende Schicht (9) angebracht ist und

- daß die halbleitenden Schichten (9) der drei Adern (1,2,3) sowohl einander als auch den gemeinsamen Schirm (4) berühren.
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.
Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschutzleiter (8) als Geflecht ausgebildet sind.
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.
Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steueraderpaar (11) von einem gemeinsamen elektrischen Schirm (14) umgeben ist.
Leitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14) ein Geflecht ist.
Leitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (14) aus einem Geflecht und einer kunststoffkaschierten Metallfolie besteht.
Leitung nach einem der Ansprüch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschirmte Steueraderpaar (11) von einer halbleitenden Schicht (9) umgeben ist.
Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Schicht (9) ein halbleitendes Vlies ist.
Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Schicht (9) ein metallisiertes Vlies ist.