Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung oder ein elektrisches Kabel mit
zumindest einem mit einer elektrischen Isolierung versehenen elektrischen Leiter,
einem durch ein Drahtgeflecht gebildeten Schirm sowie einem Mantel.
Es ist bekannt, elektrische Leitungen und Kabel zur elektromagnetischen
Abschirmung mit einem Schirm zu versehen, der unterhalb des Mantels angeordnet
und z. B. durch ein Geflecht, eine Bespinnung oder Bänder aus Metall,
insbesondere aus Kupfer, gebildet ist.
In jüngerer Zeit gewinnt die Frage nach der elektromagnetischen Verträglichkeit
zunehmend an Bedeutung. Unter elektromagnetischer Verträglichkeit versteht man
die Fähigkeit einer elektrischen Vorrichtung wie beispielsweise einer elektrischen
Leitung oder eines elektrischen Kabels, in seiner elektromagnetischen Umgebung
zufriedenstellend zu funktionieren, ohne diese Umgebung, zu der auch andere
Einrichtungen gehören, unzulässig zu beeinflussen. Bei nicht ausreichender
Abschirmung von elektrischen Leitungen oder Kabeln besteht die Gefahr, daß sich
elektrische Übertragungsmedien wie Versorgungs- und Kommunikationsnetze oder
Steuerungseinrichtungen durch das sie umgebende elektromagnetische Feld
gegenseitig beeinflussen und es zu Störungen kommt. So ist es beispielsweise bei
elektrischen Geräten und Anlagen möglich, daß die Steuerung durch die
Übertragung elektrischer Leistung oder elektrischer Signale gestört wird.
Um diese Beeinflussung anderer elektrischer Einrichtungen zu vermeiden, ist es
erforderlich, die elektromagnetische Verträglichkeit durch eine Erhöhung der
Abschirmwirkung des Schirms der elektrischen Leitung bzw. des elektrischen
Kabels zu verbessern.
In der EP 0 290 343 A1 ist ein elektrisches Kabel beschrieben, bei dem der Schirm
durch zwei Lagen Kupfergeflecht und ein zwischen diesen beiden Lagen
angeordnetes, aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehendes Band gebildet ist.
Dieser Aufbau des Schirms führt zwar zu einer verbesserten Abschirmwirkung, er
führt aber ebenfalls zu einer deutlichen Verschlechterung der Flexibilität und der
Dauerbiegefestigkeit des Kabels.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung das Problem
zugrunde, eine flexible elektrische Leitung bzw. ein flexibles elektrisches Kabel mit
einem eine gute Abschirmwirkung aufweisenden elektromagnetischen Schirm
anzugeben.
Dieses Problem wird durch die Erfindung gelöst, indem der Schirm Teilchen hoher
relativer Permeabilität aufweist.
Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich
eine sehr gute Abschirmung und damit eine herausragende elektromagnetische
Verträglichkeit der elektrischen Leitung bzw. des elektrischen Kabels erzielen läßt,
da die elektromagnetische Strahlung der Leitung bzw. des Kabels wesentlich
reduziert ist. Dabei ist es für eine möglichst gute Schirmwirkung von Vorteil, wenn
die Teilchen hoher relativer Permeabilität mit großer Bedeckung des Umfangs
angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Beeinträchtigung und
Störung benachbarter anderer elektrischer Einrichtungen zuverlässig vermieden.
Durch die Verwendung von Teilchen hoher relativer Permeabilität im durch ein
Drahtgeflecht gebildeten Schirm bleibt die Flexibilität und die Dauerbiegefestigkeit
der Leitung bzw. des Kabels erhalten. Aufgrund ihrer hohen Flexibilität und
Dauerbiegefestigkeit eignet sich eine erfindungsgemäß ausgebildete Leitung
besonders gut für Schleppkettenleitungen. Die Leitung bzw. das Kabel ist zudem
einfach und kostengünstig herstellbar.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.
Für eine besonders wirkungsvolle elektromagnetische Abschirmung der Leitung
bzw. des Kabels ist es von Vorteil, wenn die relative Permeabilität der Teilchen
mindestens 1000 beträgt. Bei derartigen Werkstoffen handelt es sich um
sogenannte ferromagnetische Materialien, wie sie auch unter dem Handelsnamen
Permalloy oder der Bezeichnung µ-Metalle bekannt sind.
Von Vorteil ist es, wenn die Teilchen hoher relativer Permeabilität aus einer Eisen-Nickel-Legierung
ausgebildet sind. Derartige Legierungen sind z. B. unter dem
Handelsnamen Permalloy kostengünstig erhältlich.
Um die hohe Flexibilität der Leitung bzw. des Kabels aufgrund des durch ein
Drahtgeflecht gebildeten Schirms zu erhalten und zudem einen festen Halt der
Teilchen hoher relativer Permeabilität im Schirm zu gewährleisten, ist es von Vorteil,
wenn die Teilchen hoher relativer Permeabilität in das Drahtgeflecht eingebracht
sind. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Teilchen in das Drahtgeflecht
eingepreßt und mit dem Drahtgeflecht verklebt sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Teilchen hoher relativer Permeabilität in ein
Vlies eingebettet sind und dieses Vlies im Schirm angeordnet ist. Auf diese Weise
läßt sich die Verarbeitung der Teilchen hoher relativer Permeabilität, z. B. eines
Eisen-Nickel-Pulvers, von der eigentlichen Herstellung des Kabels bzw. der Leitung
trennen, so daß letztere vereinfacht wird.
Insbesondere bei höheren Nennspannungen eines Kabels ist es von Vorteil, wenn
das Vlies durch Ruß oder Kupferfäden elektrische leiffähig gemacht ist.
Für eine einfache und kostengünstige Herstellung einer flexiblen und wirkungsvoll
abgeschirmten elektrischen Leitung bzw. eines solchen Kabels ist es von Vorteil,
wenn das Drahtgeflecht aus Kupferdrähten ausgebildet ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die in der Fig. 1 beispielhaft dargestellte flexible elektrische Niederspannungs-Leitung,
die für die Übertragung elektrischer Signale oder elektrischer Leistung
verwendbar ist, hat z. B. drei elektrische Leiter 1, die jeweils mit einer elektrischen
Isolierung 2 versehen sind. Die isolierten elektrischen Leiter 1 sind bei dem
dargestellten Ausführungsbeispiel gemeinsam von einem Innenmantel 3
umschlossen, auf den eine Kunststoffolie 4 aufgebracht ist. Darüber ist ein
umschlossen, auf den eine Kunststoffolie 4 aufgebracht ist. Darüber ist ein
Drahtgeflecht 5 vorgesehen, das einen elektromagnetischen Schirm 6 bildet.
Beispielsweise unmittelbar auf den Schirm 6 ist ein äußerer Mantel 8 aufgebracht.
Zur Erhöhung der Abschirmwirkung des Schirms 6 sind in das z. B. aus
Kupferdrähten gebildete Drahtgeflecht 5 Teilchen hoher relativer Permeabilität
beispielsweise durch Einpressen in die zwischen den Kupferdrähten vorhandenen
Lücken eingebracht. Es ist aber ebenfalls möglich, die Teilchen 7 hoher relativer
Permeabilität auf beliebige andere Weise in das Drahtgeflecht 5 einzubringen oder
auf das Drahtgeflecht 5 aufzubringen. Um die Teilchen 7 hoher relativer
Permeabilität dauerhaft und zuverlässig in dem bzw. an dem Drahtgeflecht 5 zu
halten, sind sie mit dem Drahtgeflecht 5 verklebt. Dies ist insbesondere dann von
Vorteil, wenn die elektrische Leitung im Betrieb ständig Biegebeanspruchungen
ausgesetzt ist und ohne eine feste Verbindung der Teilchen 7 hoher relativer
Permeabilität mit dem Drahtgeflecht 5 die Gefahr bestehen würde, daß die Teilchen
7 ihre Lage im Schirm 6 nicht beibehalten, sondern im Schirm 6 wandern und ihre
Lage verändern. Die erfindungsgemäße Leitung eignet sich daher insbesondere
auch als Schleppkettenleitung.
Die relative Permeabilität der verwendeten Teilchen, die auch als Permeabilitätszahl
bezeichnet und mit µr abgekürzt wird, beträgt vorteilhafterweise zumindest 1000, um
eine hohe Abschirmwirkung des Schirms 6 und die elektromagnetische
Verträglichkeit der elektrischen Leitung bzw. des elektrischen Kabels zu
gewährleisten. Als Werkstoff für die Teilchen 7 hoher relativer Permeabilität kommen
insbesondere Eisen-Nickel-Legierungen in Frage, die auch als µ-Metalle oder unter
dem Handelsnamen Permalloy-Legierungen bekannt sind, eine hohe relative
Permeabilitätszahl von bis zu 105 bis 106 aufweisen und vergleichsweise
kostengünstig erhältlich sind.
In der Fig. 2 ist beispielhaft ein Mittelspannungskabel dargestellt, das einen mit einer
elektrischen Isolierung 2 versehenen elektrischen Leiter 1 aufweist. Zwischen dem
elektrischen Leiter 1 und der elektrischen Isolierung 2 sind eine innere Leitschicht 11
und unmittelbar über der elektrischen Isolierung 2 eine äußere Leitschicht 12
ausgebildet. Darüber ist ein elektromagnetischer Schirm 6 vorgesehen, der bei
diesem Ausführungsbeispiel aus einen Vlies 13, in das Teilchen 7 hoher relativer
Permeabilität eingebettet sind, sowie einem darüber gewickelten Kupferband 14
gebildet ist. Das Vlies 13 enthält neben den Teilchen 7 hoher relativer Permeabilität
z. B. Kupferfäden oder Rußpartikel 16, um eine ausreichende elektrische
Leiffähigkeit des Vlieses 13 sicherzustellen. Dies ist insbesondere bei höheren
Nennspannungen von Vorteil.
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel ist es ebenfalls möglich, das Vlies 13
oberhalb des gewickelten Kupferbandes 14 anzuordnen. Anstelle eines eine gute
elektrische Leiffähigkeit aufweisenden Metallbandes können für den Schirm 6
natürlich auch ebensolche Metalldrähte oder eine Kombination aus Metalldrähten
und Metallbändern verwendet werden, wobei das Vlies in beliebiger Lage im Schirm
angeordnet sein kann.
Der Schirm 6 ist z. B. von einer Umwicklung 15 aus Bändern und/oder Folien
umschlossen, über der der Mantel 8 ausgebildet ist.
Die Einbettung der Teilchen 7 hoher relativer Permeabilität in dem Vlies 13 und die
Anordnung dieses Vlieses 13 im Kabelschirm 6 ermöglicht eine einfache und
kostengünstige Herstellung des Kabels, da die Verarbeitung der Teilchen 7, z. B.
eines Eisen-Nickel-Pulvers, unabhängig von der eigentlichen Kabelherstellung
erfolgen kann.