EP0938101A2 - Elektrische Leitung oder elektrisches Kabel - Google Patents

Elektrische Leitung oder elektrisches Kabel Download PDF

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EP0938101A2
EP0938101A2 EP99400234A EP99400234A EP0938101A2 EP 0938101 A2 EP0938101 A2 EP 0938101A2 EP 99400234 A EP99400234 A EP 99400234A EP 99400234 A EP99400234 A EP 99400234A EP 0938101 A2 EP0938101 A2 EP 0938101A2
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EP
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electrical
line
particles
cable
relative permeability
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EP99400234A
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Gert Warden
Peter Madry
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Nexans SA
Original Assignee
Alcatel SA
Nokia Inc
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00—Communication cables or conductors
    • H01B11/02—Cables with twisted pairs or quads
    • H01B11/06—Cables with twisted pairs or quads with means for reducing effects of electromagnetic or electrostatic disturbances, e.g. screens
    • H01B11/10—Screens specially adapted for reducing interference from external sources
    • H01B11/1033—Screens specially adapted for reducing interference from external sources composed of a wire-braided conductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H01B9/024—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients composed of braided metal wire

Definitions

  • the invention relates to an electrical line or an electrical cable at least one electrical conductor provided with electrical insulation, a screen formed by a wire mesh and a jacket.
  • electromagnetic compatibility the ability of an electrical device such as an electrical one Wire or an electrical cable, in its electromagnetic environment to function satisfactorily without this environment to which others too Institutions belong to influence impermissibly. If not enough Shielding electrical lines or cables there is a risk that electrical transmission media such as supply and communication networks or Control devices through the electromagnetic field surrounding them influence each other and there are disruptions. For example, at electrical devices and systems possible that the control by the Transmission of electrical power or electrical signals is disrupted.
  • EP 0 290 343 A1 describes an electrical cable in which the shield by two layers of copper braid and one between these two layers arranged band consisting of an iron-nickel alloy is formed. This structure of the screen leads to an improved shielding effect, he but also leads to a significant deterioration in flexibility and Fatigue strength of the cable.
  • the invention is the problem based on having a flexible electrical line or a flexible electrical cable an electromagnetic shield with a good shielding effect specify.
  • the advantages that can be achieved by the invention are, in particular, that very good shielding and therefore excellent electromagnetic Compatibility of the electrical line or the electrical cable can be achieved, since the electromagnetic radiation of the line or the cable is essential is reduced. It is advantageous for the best possible shielding effect if the particles of high relative permeability with large circumference are arranged. In this way, an undesirable impairment and Interference with neighboring other electrical devices is reliably avoided.
  • particles of high relative permeability in a through Wire mesh formed screen remains the flexibility and the flexural strength the line or cable. Because of their high flexibility and A line designed according to the invention is suitable for permanent bending strength particularly good for drag chain cables. The line or cable is also easy and inexpensive to manufacture.
  • the relative permeability of the particles is at least 1000.
  • Such materials are So-called ferromagnetic materials, as they also under the trade name Permalloy or the designation ⁇ -metals are known.
  • the particles have a high relative permeability made of an iron-nickel alloy are trained.
  • Such alloys are e.g. B. under the Trade names Permalloy available inexpensively.
  • the particles have a high relative permeability Fleece are embedded and this fleece is arranged in the screen.
  • particles of high relative permeability e.g. B. one Iron-nickel powder, from the actual manufacture of the cable or line separate, so that the latter is simplified.
  • the wire mesh is formed from copper wires.
  • the flexible electrical low-voltage line shown by way of example in FIG. 1, those for the transmission of electrical signals or electrical power is usable, e.g. B.
  • three electrical conductors 1, each with an electrical Insulation 2 are provided.
  • the isolated electrical conductors 1 are in the Embodiment shown together by an inner jacket 3rd enclosed, on which a plastic film 4 is applied. About it is a enclosed, on which a plastic film 4 is applied. About it is a Wire mesh 5 is provided, which forms an electromagnetic screen 6.
  • an outer jacket 8 is applied directly to the screen 6.
  • the relative permeability of the particles used which is also referred to as the permeability number and is abbreviated to ⁇ r , is advantageously at least 1000 in order to ensure a high shielding effect of the screen 6 and the electromagnetic compatibility of the electrical line or the electrical cable.
  • Particularly suitable materials for the particles 7 of high relative permeability are iron-nickel alloys, which are also known as ⁇ -metals or are known under the trade name Permalloy alloys, and have a high relative permeability number of up to 10 5 to 10 6 and comparatively are available inexpensively.
  • the second shows an example of a medium-voltage cable, one with a electrical insulation 2 provided electrical conductor 1. Between the electrical conductor 1 and electrical insulation 2 are an inner conductive layer 11 and an outer conductive layer 12 immediately above the electrical insulation 2 educated.
  • an electromagnetic screen 6 is provided, which at this embodiment of a fleece 13, in the particles 7 high relative Permeability are embedded, and a copper tape 14 wound over it is formed.
  • the fleece 13 contains high relative permeability e.g. B. copper threads or soot particles 16 to ensure sufficient electrical Ensure the conductivity of the fleece 13. This is especially the case with higher ones Nominal voltages are an advantage.
  • the fleece 13 it is also possible to use the fleece 13 to be arranged above the wound copper strip 14.
  • Metal tape having electrical conductivity can be used for the screen 6 of course, just such metal wires or a combination of metal wires and metal bands are used, the fleece in any position in the screen can be arranged.
  • the screen 6 is e.g. B. from a wrap 15 of tapes and / or films enclosed, over which the jacket 8 is formed.

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Abstract

Eine elektrische Leitung bzw. ein elektrisches Kabel mit zumindest einem mit einer elektrischen Isolierung (2) versehenen elektrischen Leiter (1) hat einen durch ein Drahtgeflecht (5) gebildeten Schirm (6), der Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität aufweist. Dieser Schirm (6) hat eine sehr hohe Abschirmwirkung, so daß die elektromagnetische Strahlung der Leitung bzw. des Kabels wesentlich reduziert und die elektromagnetische Verträglichkeit sichergestellt ist. Aufgrund ihrer hohen Flexibilität eignet eine erfindungsgemäße Leitung insbesondere für Schleppkettenleitungen (Fig. 1).

Description

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.

Claims (10)

  1. Elektrische Leitung oder elektrisches Kabel mit zumindest einem mit einer elektrischen Isolierung (2) versehenen elektrischen Leiter (1), einem durch ein Drahtgeflecht (5) gebildeten Schirm (6) sowie einem Mantel (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (6) Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität aufweist.
  2. Leitung oder Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Permeabilität der Teilchen (7) mindestens 1000 beträgt.
  3. Leitung oder Kabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität aus einer Eisen-Nickel-Legierung ausgebildet sind.
  4. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität in das Drahtgeflecht (5) eingebracht sind.
  5. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität in das Drahtgeflecht (5) eingepreßt sind.
  6. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität mit dem Drahtgeflecht (5) verklebt sind.
  7. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen (7) hoher relativer Permeabilität in ein Vlies (13) eingebettet sind und dieses Vlies (13) im Schirm (6) angeordnet ist.
  8. Leitung oder Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (13) elektrisch leiffähig ist.
  9. Leitung oder Kabel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (13) Kupferfäden (16) enthält.
  10. Leitung oder Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht (5) aus Kupferdrähten ausgebildet ist.
EP99400234A 1998-02-21 1999-02-03 Elektrische Leitung oder elektrisches Kabel Withdrawn EP0938101A3 (de)

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