ES2270068T3 - Cable de tres conductores. - Google Patents
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Abstract
Cable de tres conductores compuesto por tres cables eléctricos trenzados entre si con un hilo en cada caso, que tiene un conductor (2) de corriente y un conductor neutro y/o de retorno, en el que el conductor neutro y/o de retorno de cada cable eléctrico se forma por una serie de conductores (4) individuales, distribuidos de manera concéntrica alrededor del conductor (2) de corriente, y entre el conductor (2) de corriente y los conductores (4) individuales del conductor neutro y/o de retorno se aplica un aislamiento (3) y sobre el conductor neutro y/o de retorno adicionalmente un revestimiento (8) protector, caracterizado porque el aislamiento (3) se configura con un grosor de aproximadamente desde 0, 2 hasta 1, 4 mm, y porque preferiblemente en cada conductor neutro y/o de retorno dirigido de manera concéntrica se insertan hilos (5) ciegos y/o hilos (6) de control, que se dirigen conjuntamente con fines de control, supervisión, medición y regulación.
Description
Cable de tres conductores.
La invención se refiere a un cable de tres
conductores para la transmisión de energía con una frecuencia de al
menos 50 Hz, preferiblemente de al menos 100 Hz, por ejemplo de 400
Hz.
En el intervalo de los 400 Hz se utilizan los
denominados cables de transmisión de energía de alta frecuencia.
Éstos se requieren por ejemplo en aviones y similares, para
conectarlos en la vida operativa a una red eléctrica fija o una
unidad móvil. En este caso debido al sistema electrónico de a bordo
del avión que reacciona sensiblemente ante variaciones de corriente
el cable no debería generar ninguna caída asimétrica desventajosa
de la tensión.
Otro campo de aplicación es la técnica de
motores. Así los cables de transmisión de energía de alta
frecuencia también pueden utilizarse por ejemplo para la
alimentación de motores para accionamientos por husillos (motores
asincrónicos/sincrónicos) o de motores de CC sin escobillas.
Los cables de alta frecuencia conocidos para
frecuencias a partir de 400 Hz se componen de cuatro conductores
individuales trenzados o transpuestos entre sí, que se componen de
tres conductores de fase y un conductor neutro y/o de retorno. En
esta construcción se encuentran contiguos al conductor neutro o de
retorno en cada caso dos conductores de fase. A su vez entre estos
dos se encuentra el tercer conductor de fase. Esta asimetría tiene
como consecuencia una caída de tensión inductiva desventajosa, que
ocupa un lugar enormemente importante especialmente en el caso de
cables, que funcionan en el intervalo más alto de frecuencias.
Además por la geometría de este cable de cuatro
conductores conocido se producen campos eléctricos asimétricos, que
pueden extenderse de manera molesta por el entorno próximo. Además,
por la geometría de cuatro cables de conductor individual trenzados
se obtiene una posición de la disposición no definida mecánicamente
de una manera explícita, que por norma general debe resolverse con
un elemento central.
Según el documento
EP-A-0 526 081 en el caso de un
cable de tres conductores se empaquetan tres conductores en un
revestimiento protector. Sin embargo, este cable está diseñado como
cable de media a alta tensión en un intervalo indicado de 22.000 V.
En este tipo de cables con tensiones altas una de las condiciones
principales se basa en que los conductores están revestidos por un
aislamiento correspondientemente grueso, lo que en el caso presente
se lleva a cabo por estas dos pantallas para la homogeneidad del
campo eléctrico y el aislamiento. Un único apantallamiento presenta
un grosor de aproximadamente 1 mm. Por esta diferencia con respecto
al cable de tres conductores según la invención el cable puede
doblarse con mucha dificultad y de este modo no es flexible. En el
caso del cable conocido esto se refuerza aún por los alambres de
acero de armadura distribuidos por el perímetro externo en el
interior del revestimiento externo. Además en el caso de un
aislamiento grueso se produce una alta inductividad no deseada y de
este modo una caída inductiva de la tensión.
En el caso del cable de fuerza previsto
especialmente para alta tensión según el documento
DE-A-11 95 837 existen las mismas
desventajas que en el caso del cable anteriormente definido. A su
vez, a causa de la previsión como cable de alta tensión se
requieren aislamientos gruesos, por lo que ya no se da la
flexibilidad del cable, lo que tampoco tiene que cumplirse en este
tipo de cables.
Sin embargo también existen cables de
transmisión de energía de alta frecuencia con una disposición
simétrica de los cables. Estos cables no presentan las desventajas
condicionadas por la geometría de los cables de cuatro conductores
mencionados anteriormente. En éstos los conductores fases se
dirigen de manera doble y se trenzan alrededor del conductor neutro
y/o de retorno dispuesto centralmente. De este modo se obtiene una
disposición simétrica con el conductor neutro y/o de retorno en el
centro y seis conductores fase trenzados alrededor de éste. En esta
disposición se conectan entre sí en cada caso dos conductores de
fase opuestos. En esta construcción el conductor de retorno dispone
de la mitad de la sección transversal de los conductores de fase.
Esto es una desventaja en caso de carga asimétrica, tal como
aparece frecuentemente en el caso de aviones de gran capacidad. Si
bien en estado operativo la construcción presenta una inductividad
proporcionalmente baja, sin embargo es compleja y por norma general
menos flexible. Además requiere el aislamiento de dos sistemas
trifásicos paralelos, lo que significa un consumo adicional de
material de aislamiento de elevada calidad. Adicionalmente en este
cable debe realizarse antes de la clavija o en la misma una unión
de cada uno de los dos conductores de fase correspondientes
entre
sí.
sí.
Este segundo tipo de cable de transmisión de
energía de alta frecuencia presenta por tanto la desventaja de una
fabricación complicada y proporcionalmente cara. Adicionalmente
estos cables tienen una superficie más pequeña, por la que puede
evacuarse al entorno el calor de pérdida que se produce
internamente.
Por tanto la invención se basa en el objetivo de
crear un cable eléctrico para la transmisión de energía con una
frecuencia de al menos 50 Hz, así como especialmente un cable de
transmisión de energía de alta frecuencia, que no presente los
inconvenientes anteriormente mencionados, en el que sobre todo el
último debe combinar las ventajas de una disposición simétrica con
la flexibilidad y simplicidad de la construcción de un conductor
individual transpuesto y que con una misma capacidad de rendimiento
y seguridad de funcionamiento tenga un diámetro similar a los
cables de alta frecuencia de cuatro conductores conocidos.
Este objetivo se resuelve según la invención
mediante un cable de tres conductores con las características de la
reivindicación 1.
El cable de tres conductores según la invención
se determina por ejemplo para una transmisión de energía en el
intervalo de frecuencias más altas a partir de 400 Hz y presenta
una estructura simétrica de tres cables eléctricos trenzados entre
sí. Cada uno de los tres cables eléctricos se caracteriza
fundamentalmente porque se compone de un conductor de fase, un
aislamiento y un conductor neutro y/o de retorno dirigido de manera
concéntrica. En los conductores neutros y/o de retorno o
conductores de fase dirigidos de manera concéntrica se insertan
hilos ciegos y de control, aplicando aún adicionalmente sobre éstas
y los conductores neutros y/o de retorno un revestimiento protector
externo.
Por tanto el cable de tres conductores contiene
por cada conductor fase en cada caso un conductor neutro y/o de
retorno externo, concéntrico que sin embargo con un funcionamiento
completamente simétrico prácticamente no tiene que usarse. A través
de la estructura geométrica sólo se obtiene una baja inductividad,
lo que repercute positivamente en la caída de tensión.
Las formas de realización ventajosas de la
invención resultan de las reivindicaciones dependientes.
A continuación se describirá un ejemplo de
realización de la invención mediante el dibujo. En el dibujo
muestra
la figura 1 una vista en perspectiva de un cable
eléctrico y
la figura 2 un corte transversal a través de un
cable de tres conductores según la invención con tres cables
eléctricos trenzados entre sí según la figura 1.
El cable eléctrico representado en la figura 1
por separado y en la figura 2 trenzado con cables iguales y
designado globalmente con 1 posee un conductor de fibra, más
concretamente un conductor 2 interno con múltiples cordones
trenzados entre sí.
El conductor 2 interno está revestido por una
funda 3 protectora formada preferiblemente de plástico, denominada
a continuación también como aislamiento.
En los conductores neutros y/o de retorno
dirigidos de manera concéntrica, formados por ejemplo por ocho
conductores 4 individuales se insertan hilos 5 ciegos así como
hilos 6 de control, que a su vez se dirigen con fines de control,
supervisión, medición y regulación.
Sobre los conductores 4 individuales del
conductor neutro y/o de retorno, los hilos 5 ciegos y los hilos 6
de control se aplica una banda 7 no tejida y por encima un
revestimiento 8 protector compuesto preferiblemente de
plástico.
Los datos que siguen a continuación referentes a
los diámetros de las diferentes capas son a modo de ejemplo y se
refieren a un cable eléctrico, que presenta un corte transversal de
conductor interno de aproximadamente 50 mm^{2} y que está
previsto para una transmisión de energía con una frecuencia de 400
Hz. Es evidente, que en el caso de un corte transversal del
conductor de corriente más grande u otros intervalos de frecuencia
los cortes transversales pueden aumentar o disminuir de manera
correspondiente.
La funda 3 protectora que rodea el conductor 2
interno tiene un grosor de aproximadamente 0,2 a 1,4 mm y se
compone por ejemplo de una banda de plástico, por ejemplo de
solapamiento de por ejemplo desde el 20 hasta el 30% del ancho de
la banda, así como una capa de plástico extrudido.
Alrededor del aislamiento 3 se disponen
trenzados simétricamente el conductor neutro y/o de retorno, los
hilos 6 de control y los hilos 5 ciegos. Los ocho conductores 4
individuales que forman el conducto de retorno se componen
preferiblemente de cordones de Cu con una sección transversal de
aproximadamente 2,5 mm^{2} cada uno.
Sobre el trenzado compuesto de los conductores 4
individuales del conductor neutro y/o de retorno, los hilos 6 de
control y los hilos 5 ciegos se aplica por bandas la banda 7 no
tejida con un solapamiento de por ejemplo desde el 20 hasta el 30%
del ancho de la banda, presentando ésta un grosor de pared de
aproximadamente desde 0,05 hasta 0,2 mm.
El revestimiento 8 que rodea la banda 7 no
tejida se compone de un material conocido y posee un grosor de
pared de por ejemplo desde 1,5 hasta 5 mm.
El cable de tres conductores designado
globalmente con 10 y representado en la figura 2 presenta tres
cables 1 eléctricos trenzados entre sí del tipo descrito
anteriormente. En una forma de realización especial de la invención
los cables 1 eléctricos trenzados entre sí pueden mantenerse
juntos en caso necesario aún adicionalmente mediante un
revestimiento configurado por ejemplo como vendaje o tubo flexible
que los envuelva, que fija los cables 1 eléctricos frente a un
desplazamiento axial.
El cable de tres conductores según la invención
presente en comparación con los cables de alta frecuencia descritos
al principio la ventaja de que con una misma capacidad de
rendimiento presenta una caída de tensión absolutamente simétrica
en los tres hilos, que resulta más pequeña que en los cables
habituales. Simultáneamente por la construcción según la invención
se consigue un momento de flexión mecánico más pequeño y gracias a
la estructura sencilla la configuración de conexión en la clavija
de contacto es fácil de realizar. Además no se requiere ningún hilo
ciego céntrico adicional para el trenzado definido, de modo que así
el cable se hace más flexible y ligero.
Además gracias a la construcción según la
invención aumenta la seguridad personal. Concretamente antes de que
pueda tocarse el conductor de fase por daño con un objeto
metálico, debe dañarse el conductor neutro que conduce el potencial
de tierra. Esto tiene como consecuencia, de que en caso de daño la
fase se cortocircuita con el potencial de tierra, antes de que
pueda tocarse bajo tensión.
Frente a los cables de cuatro conductores
conocidos el cable de tres conductores presenta ventajas
adicionales, tales como una separación clara de hilos de control y
conductores de fase, un comportamiento CEM (de compatibilidad
electromagnética) mejorado y una distribución más estable. Frente a
los cables conocidos con una disposición simétrica de los cables el
cable de tres conductores según la invención presenta
adicionalmente una radiación térmica mejorada.
El cable de tres conductores según la invención
puede utilizarse en el intervalo de frecuencia a partir de 50 Hz.
La estructura simétrica con la sección transversal
proporcionalmente grande del conductor de retorno ofrece
condiciones óptimas para conexiones de cargas asimétricas. La
estructura simétrica ofrece además ventajas notables para
conexiones flexibles entre aparatos con sistemas de energía de
continuidad absoluta (USP) e instalaciones de tratamiento de datos,
estaciones de radar, así como instalaciones emisoras, conexiones
motor - inversor con requisitos de compatibilidad electromagnética
más grandes, etc.
En este momento debe hacerse referencia a que el
cable eléctrico descrito mediante la figura 1 así como también el
cable de tres conductores representado en la figura 2 sólo
representan una selección de múltiples formas de realización
posibles de la invención y que pueden modificarse de diferentes
maneras.
Así por ejemplo existe la posibilidad de
insertar los hilos de control no en el conductor neutro y/o de
retorno sino en el conductor de fase correspondiente, y más
concretamente como ya es el caso de los cables de alta frecuencia
conocidos. Además los conductores 4 individuales distribuidos
simétricamente pueden disponerse alrededor del conductor de fase en
vez de trenzados, en forma de meandro, y la funda 3 protectora
puede componerse sólo de una capa de plástico extrudida.
Claims (6)
1. Cable de tres conductores compuesto por tres
cables eléctricos trenzados entre si con un hilo en cada caso, que
tiene un conductor (2) de corriente y un conductor neutro y/o de
retorno, en el que el conductor neutro y/o de retorno de cada cable
eléctrico se forma por una serie de conductores (4) individuales,
distribuidos de manera concéntrica alrededor del conductor (2) de
corriente, y entre el conductor (2) de corriente y los conductores
(4) individuales del conductor neutro y/o de retorno se aplica un
aislamiento (3) y sobre el conductor neutro y/o de retorno
adicionalmente un revestimiento (8) protector, caracterizado
porque el aislamiento (3) se configura con un grosor de
aproximadamente desde 0,2 hasta 1,4 mm, y porque preferiblemente en
cada conductor neutro y/o de retorno dirigido de manera concéntrica
se insertan hilos (5) ciegos y/o hilos (6) de control, que se
dirigen conjuntamente con fines de control, supervisión, medición y
regulación.
2. Cable de tres conductores según la
reivindicación 1, caracterizado porque el conductor (2) de
corriente de cada cable eléctrico está revestido con un aislamiento
de plástico fabricado mediante extrusión.
3. Cable de tres conductores según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en cada conductor
neutro y/o de retorno dirigido de manera concéntrica, formado por
ejemplo por ocho conductores (4) individuales, se insertan hilos
(5) ciegos e hilos (6) de control.
4. Cable de tres conductores según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en cada conductor
(2) de corriente se insertan hilos de control, que se dirigen
conjuntamente con fines de control, supervisión, medición y
regulación.
5. Cable de tres conductores según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque sobre cada
conductor neutro y/o de retorno se aplica una banda (7) no tejida y
sobre ésta el revestimiento (8) protector compuesto preferiblemente
de plástico.
6. Cable de tres conductores según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los tres cables
(1) eléctricos se mantienen unidos a través de un revestimiento (9)
que los envuelve.
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