EP1964133A1 - Dreileiterkabel - Google Patents
DreileiterkabelInfo
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- EP1964133A1 EP1964133A1 EP06792343A EP06792343A EP1964133A1 EP 1964133 A1 EP1964133 A1 EP 1964133A1 EP 06792343 A EP06792343 A EP 06792343A EP 06792343 A EP06792343 A EP 06792343A EP 1964133 A1 EP1964133 A1 EP 1964133A1
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Classifications
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- H01B9/00—Power cables
- H01B9/003—Power cables including electrical control or communication wires
Definitions
- the invention relates to a three-core cable for the transmission of electrical energy in the frequency range from 50 Hz to 400 Hz, optionally even at higher frequencies, with three phase conductors and a neutral or return conductor, which together with control lines in three-line symmetry with respect to a central cable axis to a uniform Cables are stranded together, and with other, the prior art representative of features of claim 1.
- a three-wire cable of this type is z. B. by WO 03/083879 A1 known.
- Cables of this type are required in the EMC-sensitive area, eg. As at airports in maintenance companies for the maintenance of passenger and transport aircraft, but also in applications where it depends on security reasons for a good stability of the power supply and interference immunity.
- Cables of the known type often have a very complex structure with numerous control lines whose correct connection to connectors for a functional use of the cable is particularly important.
- the geometric structure of the arrangements of the conductors within the cable is also important for trouble-free operation in order to reliably exclude "cross-talk 11" interference effects.
- the object of the invention is seen to improve a cable of the type mentioned in that its functional installation is facilitated and a susceptibility to electromagnetic interference remains low.
- This object is achieved by the overall combination of the features of claim 1, wherein in particular the arrangement of return conductor strands in the gusset region between the current-carrying strands of the cable is to lift off, which is favorable both with respect to the assembly of the inventive cable, as well as to a Field distribution leads, which - within the cable - largely avoids interference.
- the cable designated in the drawing as a total of 10 for the transmission of electrical energy is intended for a so-called high-frequency energy transmission, d. H. for use in the frequency range of at least 50 Hz up to 400 Hz, d. H. for a frequency range, the z. B. is used for power supply of aircraft during maintenance, during which aircraft must be connected to an external power supply.
- training as a three-wire cable is provided with three current-carrying wires 11/1, 11/2 and 11/3 and one in turn on three wires 12/1, 12/2 and 12/3 divided neutral or Zero conductors, which are stranded in the manner shown in the drawing to the total of 10 designated "three-wire" cable, which, seen in cross-sectional view, in three-line rotational symmetry symmetrical with respect to the center 13 of the dash-dotted lines shown Verseilnikes 14, the as it represents a cylindrical outer surface, which of tubular protective jackets 16/1, 16/2 and 16/3 of the current-carrying wires 11/1, 11/2 and 11/3 or protective jackets 17/1, 17/2 and 17/3 of the Zero conductor wires 12/1 to 12/3 "tangential" is touched.
- the current-carrying wires 11/1, 11/2 and 11/3 are wrapped with an insulating film or a fleece made of insulating material - banded.
- a suitable material for such banding is z. B. a polyester film.
- a tubular - inner - protective jacket 26 is extruded up, that of the respective current-carrying wire 11/1 and 11/2 or 11/3 occupied core space against an annular space 27 radially inwardly delimits, which is bounded radially outwardly by the respective protective sheath 16/1 to 16/3 of the current-carrying cable cores and in turn a "single-layered" of control lines 28 and electrically non-functional but mechanically stabilizing " contains wire-shaped "fillers 29, which in turn are arranged in dense packing in the annular space 27 between the inner protective sheath 26 and the outer protective sheath 16/1, 16/2, 16/3.
- the circular cross-sectional areas of the control lines 28 and the filler 29, measured as areas enclosed by their circular cross-sectional contours have the same amount as the correspondingly defined cross-sectional areas of mutually stranded copper strands 31 of the current-carrying cores 11 / 1, 11/2, 11/3 and corresponding strands 31 of the neutral conductors 12/1, 12/2, 12/3, each consisting of about 80 copper wires, which have a diameter of 0.25 mm and in turn Litzenför - Mig "stranded" are arranged.
- the conductive wires 11/1, 11/2 and 11/3 each comprise nineteen strands 31 of 80 wires each and the neutral conductors 12/1, 12 / 2 and 12/3 each seven strands, these strands 31 both in the current-carrying wires as well as the neutral conductors in the above sense in a tightest packing, so in the case of the neutral conductor, or in an at least approximately closest packing, so in the case of current-carrying conductor 11/1 to 11/3, are arranged. It is understood that these dimensions and design information are to be understood as an example and are also suitable as a design advice for other transmission services if taken in analogy.
- control lines 28 are provided per current-carrying cable core 11/1 and 11/2 or 11/3, whereby a number of control options that meet the practical needs can be realized.
Landscapes
- Communication Cables (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
Bei einem Dreileiterkabel für die Übertragung elektrischer Energie im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 400 Hz mit drei Phasenleitern und mindestens einem Neutral- oder Rückleiter, die zusammen mit Steuerleitungen zu einem einheitlichen Kabel miteinander verseilt sind, wobei die stromführenden Adern (11/1 bis 11/3) bildende Leiterstränge jeweils mit Steuerleitungen (28) zu drei Kabeladern (11/1, 11/2 und 11/3) zusammengefasst sind und ein Null- bzw. Rückleiter auf insgesamt drei Leitungsstränge (12/1, 12/2, 12/3) zu im wesentlichen gleichen Anteilen aufgeteilt ist, die derart mit den stromführenden Kabeladern (11/1, 11/2, 11/3) verseilt sind, dass die stromführenden Adern (11/1, 11/2, 11/3) in dreizeiliger Symmetrie bezüglich der zentralen Achse des Kabel aneinander anliegend angeordnet sind, sind die Null-Leiter-Adern (12/1, 12/2, 12/3) zwischen je zwei stromführenden Adern in den jeweiligen Zwickeln (19/1, 19/2, 19/3) des Querschnitts des Dreileiterkabels (10) angeordnet.
Description
Dreileiterkabel
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Dreileiterkabel für die Übertragung elektrischer Energie im Frequenzbereich von 50 Hz bis 400 Hz, gegebenenfalls auch bei noch höheren Frequenzen, mit drei Phasenleitern und einem Neutral- oder Rückleiter, die zusammen mit Steuerleitungen in dreizeiliger Symmetrie bezüglich einer zentralen Kabelachse zu einem einheitlichen Kabel miteinander verseilt sind, und mit weiteren, den Stand der Technik repräsentierenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Ein Dreileiterkabel dieser Art ist z. B. durch die WO 03/083879 A1 bekannt.
Kabel dieser Art werden im EMV-sensitiven Bereich benötigt, z. B. bei Flughäfen in Wartungsbetrieben für die Wartung von Passagier- und Transportflugzeugen, aber auch in Anwendungsfällen, in denen es aus Sicherheitsgründen auf eine gute Stabilität der Energieversorgung und Störungssicherheit ankommt.
Kabel der bekannten Art haben oftmals einen sehr komplexen Aufbau mit zahlreichen Steuerleitungen, deren korrekter Anschluss an Steckverbindungen für einen funktionsgerechten Einsatz des Kabels besonders wichtig ist.
Auch die geometrische Struktur der Anordnungen der Leiter innerhalb des Kabels ist für einen störungsfreien Betrieb von Wichtigkeit, um "Quersprech11- Störeffekte zuverlässig auszuschließen.
Demgemäß wird die Aufgabe der Erfindung darin gesehen, ein Kabel der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass seine funktionsgerechte Installation erleichtert ist und eine Anfälligkeit gegen elektromagnetische Störeinflüsse niedrig bleibt.
Diese Aufgabe wird durch die Gesamtkombination der Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei insbesondere auf die Anordnung von Rückleitersträngen im Zwickel-Bereich zwischen den stromführenden Strängen des Kabels abzuheben ist, die sowohl bezüglich der Montage des erfindungsge- mäßen Kabels günstig ist, als auch zu einer Feldverteilung führt, die - innerhalb des Kabels - Störeinflüsse weitgehend vermeidet.
Im Zusammenhang hiermit sind durch die weiteren Ansprüche zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kabels angege- ben.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Dreileiterkabels ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines speziellen Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, die einen schematisch vereinfachten Querschnitt eines solchen Kabels zeigt.
Das in der Zeichnung insgesamt mit 10 bezeichnete Kabel zur Übertragung elektrischer Energie ist für eine sogenannte Hochfrequenz-Energieübertragung gedacht, d. h. für eine Anwendung im Frequenzbereich von mindestens 50 Hz bis hin zu 400 Hz, d. h. für einen Frequenzbereich, der z. B. zur Energieversorgung von Flugzeugen bei Wartungsarbeiten genutzt wird, während derer Flugzeuge an eine externe Energieversorgung angeschlossen werden müssen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet für derartige Kabel ist die Versorgung von Werkzeugmaschinen mit elektrischer Energie, sowie die Ansteuerung von sogenannten "Werkzeug-Achsen", z. B. Arbeitseinheiten von Bearbeitungszentren, über Steuerleitungen, die in die Kabel integriert sein können, desgleichen die Weiterleitung von Sensor-Signalen, die über Signalleitungen, die ebenfalls in das Kabel integriert sein können, zu elektronischen Verarbeitungseinheiten geleitet werden.
Für das zur Erläuterung gewählte Mehrleiterkabel ist eine Ausbildung als Dreileiter-Kabel vorausgesetzt mit drei stromführenden Adern 11/1 , 11/2 und 11/3 und einem seinerseits auf drei Adern 12/1 , 12/2 und 12/3 aufgeteilten Neutral- oder Null-Leiter, die in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise zu dem insgesamt mit 10 bezeichneten "Dreileiter"-Kabel verseilt sind, das, gesehen in der Querschnittsdarstellung, in dreizeiliger Drehsymmetrie symmetrisch bezüglich des Mittelpunktes 13 des strichpunktiert dargestellten sogenannten Verseilkreises 14 ist, der gleichsam eine zylindrische Mantelfläche repräsentiert, welche von schlauchförmigen Schutzmänteln 16/1 , 16/2 und 16/3 der stromführenden Adern 11/1 , 11/2 und 11/3 bzw. Schutzmänteln 17/1 , 17/2 und 17/3 der Null-Leiter-Adern 12/1 bis 12/3 "tangential" berührt wird.
Innerhalb dieses Verseilkreises 14, durch den die innere Mantelfläche eines nicht dargestellten, äußeren schlauchförmigen Mantels des Dreileiterkabels 10 repräsentiert sein kann, sind die drei stromführenden Adern 11/1 bis 11/3 bzw. deren Schutzmäntel 16/1 bis 16/3 sowie die Neutralleiter-Adern 12/1 bis 12/3 einschließlich ihrer Schutzmäntel 17/1 bis 17/3 im Sinne einer dich- testmöglichen Packung angeordnet, d. h. so, dass die Schutzmäntel 16/1 bis 16/3 der stromführenden Adern sich jeweils paarweise in insgesamt drei Punkten 18/1 , 18/2 und 18/3 berühren und die in den drei sogenannten "Zwickel"-Bereichen 19/1 , 19/2 und 19/3 zwischen je zwei stromführenden Adern 11/1 und 11/2 bzw. 11/2 und 11/3 sowie 11/3 und 11/1 angeordneten Neutralleiter-Adern 12/1 , 12/2 und 12/3 sich mit ihren Mänteln 17/1 bzw. 17/2 oder 17/3 jeweils in zwei Punkten 21/1 und 21/2 bzw. 22/1 und 22/2 bzw. 23/1 und 23/2 mit den benachbarten Schutzmänteln 16/1 und 16/2 bzw. 16/2 und 16/3 sowie 16/3 und 16/1 der stromführenden Adern 11/1 und 11/2 bzw. 11/3 berühren.
Die stromführenden Adern 11/1 , 11/2 und 11/3 sind mit einer Isolationsfolie oder einem Vlies aus isolierendem Material umwickelt - bandiert. Ein geeignetes Material für eine solche Bandierung ist z. B. eine Polyesterfolie. Auf
diese Bandierung 24, die wegen ihrer relativ geringen Schichtdicke lediglich durch eine Kreislinie angedeutet ist, ist bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel ein schlauchförmiger - innerer - Schutzmantel 26 auf- extrudiert, der den von der jeweiligen stromführenden Ader 11/1 bzw. 11/2 bzw. 11/3 eingenommenen Kernraum gegen einen Ringraum 27 radial innen abgrenzt, der radial außen durch den jeweiligen Schutzmantel 16/1 bis 16/3 der stromführenden Kabeladern begrenzt ist und seinerseits eine "einlagige" von Steuerleitungen 28 sowie elektrisch funktionslosen jedoch mechanisch stabilisierenden "drahtförmigen" Füllern 29 enthält, die ihrerseits wieder in dichter Packung in dem Ringraum 27 zwischen dem inneren Schutzmantel 26 und dem äußeren Schutzmantel 16/1 , 16/2, 16/3 angeordnet sind.
Entsprechend der maßstäblichen, jedoch stark vergrößerten Darstellung der Zeichnung haben die kreisrunden Querschnittsflächen der Steuerleitungen 28 und der Füller 29, gemessen als Flächen, die von ihren kreisförmigen Querschnittskonturen umschlossen sind, denselben Betrag wie die entsprechend definierten Querschnittsflächen miteinander verseilter Kupferlitzen 31 der stromführenden Adern 11/1 , 11/2, 11/3 sowie entsprechender Llitzen 31 der Neutralleiter 12/1 , 12/2, 12/3, die jeweils aus ca. 80 Kupferdrähten be- stehen, die einen Durchmesser von 0,25 mm haben und ihrerseits litzenför- mig "verseilt" angeordnet sind.
In einer Auslegung des Dreileiterkabels 10 auf eine übertragbare Leistung von ca. 100 kW bei Nennspannungen um1 kV umfassen die leitenden Adern 11/1 , 11/2 und 11/3 jeweils neunzehn Litzen 31 zu je 80 Drähten und die Neutralleiter 12/1 , 12/2 und 12/3 jeweils sieben Litzen, wobei diese Litzen 31 sowohl bei den stromführenden Adern als auch bei den Neutralleitern im vorgenannten Sinne in einer dichtesten Packung, so im Falle der Neutralleiter, oder in einer mindestens annähernd dichtesten Packung, so im Falle der stromführenden Leiter 11/1 bis 11/3, angeordnet sind.
Es versteht sich, dass diese Dimensions- und Auslegungs- Angaben als Beispiel zu verstehen sind und bei sinngemäßer Berücksichtigung auch als Auslegungshinweis für andere Übertragungsleistungen geeignet sind.
Bei dem zur Erläuterung gewählten Ausführungsbeispiel sind pro stromführender Kabelader 11/1 und 11/2 bzw. 11/3 jeweils acht Steuerleitungen 28 vorgesehen, wodurch eine den praktischen Bedürfnissen gerecht werdende Anzahl von Steuermöglichkeiten realisierbar ist.
In einer zweckmäßigen, nicht eigens dargestellten Ausgestaltung des Dreileiterkabels 10 sind dessen stromführende Adern mit diesen eigens zugeordneten elektrischen Abschirmungen versehen, die in üblicher Weise als netzförmige Drahtgeflechte ausgebildet sein können. Diese Abschirmungen sind zweckmäßigerweise untereinander sowie mit den Rückleitern 12/1 bis 12/3 elektrisch leitend verbunden.
Claims
1. Dreileiterkabel für die Übertragung elektrischer Energie im Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 400 Hz mit drei Phasenleitern und mindes- tens einem Neutral- oder Rückleiter, die zusammen mit Steuerleitungen zu einem einheitlichen Kabel miteinander verseilt sind, wobei die stromführenden Adern (11/1 bis 11/3) bildende Leiterstränge jeweils mit Steuerleitungen (28) zu drei Kabeladern (11/1 , 11/2 und 11/3) zusam- mengefasst sind und ein Null- bzw. Rückleiter auf insgesamt drei Lei- tungsstränge (12/1 , 12/2, 12/3) zu im wesentlichen gleichen Anteilen aufgeteilt ist, die derart mit den stromführenden Kabeladern (11/1 , 11/2, 11/3) verseilt sind, dass die stromführenden Adern (11/1 , 11/2, 11/3) in dreizähliger Symmetrie bezüglich der zentralen Achse des Kabel aneinander anliegend angeordnet sind und die Null-Leiter-Adern (12/1 , 12/2, 12/3) zwischen je zwei stromführenden Adern in den jeweiligen
Zwickeln (19/1 , 19/2, 19/3) des Querschnitts des Dreileiterkabels (10) angeordnet sind.
2. Dreileiterkabel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der leitenden Querschnittsfläche der Null-Leiter-Kabeladern zur Querschnittsfläche der leitenden Kabeladern (11/1 , 11/2, 11/3) zwischen 1/4 und 1/2 vorzugsweise um 1/3 beträgt.
3. Dreileiterkabel nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die stromführenden Adern (11/1 , 11/2, 11/3) jeweils von einer elektrisch leitenden Abschirmung umschlossen sind.
4. Dreileiterkabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung in einen Schutzmantel (16/1 , 16/2, 16/3) eingebettet ist oder diesen außenseitig umschließt, wobei der Schutzmantel die äußere Abgrenzung eines ringförmigen Raumes (27) bildet, in dem Steuerleitungen (28) sowie Füller (29) enthalten sind und dieser ringförmige Raum gegenüber dem zentralen, die Stromleiter (11/1 , 11/2, 11/3) aufnehmenden Bereich durch einen Isolationsmantel (26) abgesetzt ist.
5. Dreileiterkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abschirmungen mit dem Rückleiter (12/1 , 12/2,
12/3) elektrisch leitend verbunden sind.
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