RU2516219C2 - Coaxial three-phase heating cable - Google Patents
Coaxial three-phase heating cable Download PDFInfo
- Publication number
- RU2516219C2 RU2516219C2 RU2012128342/07A RU2012128342A RU2516219C2 RU 2516219 C2 RU2516219 C2 RU 2516219C2 RU 2012128342/07 A RU2012128342/07 A RU 2012128342/07A RU 2012128342 A RU2012128342 A RU 2012128342A RU 2516219 C2 RU2516219 C2 RU 2516219C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- conductors
- point
- cores
- core
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к электрическим нагревательным кабелям, а именно к конструкциям кабелей нагревательных коаксиальных трехфазных, которые предназначены для обогрева объектов различной формы, размеров и назначения (антиобледенительные кабельные системы для кровель крыш, теплые полы в жилых и административных помещениях, различные трубопроводы, дороги, аэродромы, стадионы, грунт в теплицах и т.п.) и могут быть использованы в различных отраслях промышленности, строительстве, на транспорте, в коммунальном и сельском хозяйстве и т.д.The invention relates to electric heating cables, namely, to the construction of three-phase coaxial heating cables that are designed to heat objects of various shapes, sizes and purposes (de-icing cable systems for roofing, heated floors in residential and administrative buildings, various pipelines, roads, airfields, stadiums, soil in greenhouses, etc.) and can be used in various industries, construction, transport, utilities and agriculture, etc.
Известен кабель нагревательный, включающий один центрально ориентированный по всей длине кабеля проводник, заключенный в термоэлектроизоляционную оболочку, размещенную на ней металлическую оплетку, соединенную с защитным заземлением, и внешнюю термоэлектроизоляционную оболочку [1]Known heating cable, including one centrally oriented along the entire length of the cable conductor, enclosed in a thermoelectric insulation sheath, placed on it a metal braid connected to protective ground, and an external thermoelectric insulation sheath [1]
Кабели указанного типа нашли широкое практическое применение, просты и технологичны в изготовлении, обладают достаточной безопасностью и гибкостью. Однако они требует повышенного расхода электроэнергии, так как при одном центрально ориентированном проводнике не представляется возможным учитывать и полезно использовать различные физические эффекты и поля, возникающие при протекании электрического тока по проводникам.Cables of this type have found wide practical application, are simple and technologically advanced in manufacture, have sufficient safety and flexibility. However, they require increased energy consumption, since with one centrally oriented conductor it is not possible to take into account and it is useful to use various physical effects and fields that arise when electric current flows through the conductors.
Ближайшим техническим решением к заявленному является кабель нагревательный коаксиальный трехфазный, включающий три жилы, каждая из которых покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой, имеет внутренний и наружный проводники, последовательно соединенные между собой и коаксиально размещенные с кольцевым зазором между ними, и внутреннюю термоэлектроизоляционную оболочку, заполняющую этот кольцевой зазор, и общую защитную оболочку, в которую заключены указанные три жилы [2].The closest technical solution to the claimed one is a three-phase coaxial heating cable, comprising three conductors, each of which is covered by an external sealed thermoelectric insulation sheath, has inner and outer conductors connected in series with each other and coaxially placed with an annular gap between them, and an inner thermoelectric insulation sheath filling this an annular gap, and a common protective sheath in which these three cores are enclosed [2].
Отдельные жилы кабеля расположены в одной плоскости и параллельны друг другу, а защитная оболочка выполнена плоской из герметичного термоэлектроизоляционного материала. Внутренние проводники жил кабеля подключают к фазным шинам, а наружные - к нулевой шине. Для повышения электробезопасности в аварийных ситуациях наружные проводники могут быть в этом же электрическом щите дополнительно подключены к защитному заземлению.Separate cable cores are located in the same plane and parallel to each other, and the protective sheath is made of flat sealed thermoelectric material. The inner conductors of the cable conductors are connected to the phase buses, and the outer ones to the zero bus. To increase electrical safety in emergency situations, external conductors can be additionally connected to protective earth in the same electrical panel.
Такое выполнение кабеля позволяет замкнуть электромагнитные поля внутри проводников жил кабеля, усилить их и наиболее полно использовать возникающий при этом эффект близости, что дает кабелю существенные преимущества перед широко применяемыми кабелями нагревательными [1], обеспечивая, прежде всего, значительное снижение энергоемкости процесса нагревания. Однако при испытаниях и опытной эксплуатации этого кабеля выявлены ряд недостатков, существенно снижающих его технико-экономическую эффективность и область применения. К этим недостаткам следует отнести следующие:Such a cable design allows you to close the electromagnetic fields inside the cable conductors, strengthen them and make the most of the proximity effect that arises, which gives the cable significant advantages over widely used heating cables [1], providing, first of all, a significant reduction in the energy consumption of the heating process. However, during testing and trial operation of this cable a number of shortcomings were revealed that significantly reduced its technical and economic efficiency and scope. These disadvantages include the following:
- недостаточная электрическая и пожарная безопасность при его эксплуатации в опасных и особо опасных условиях (кровли и крыши зданий, подвалы, дорожные покрытия и др.), так как заземление кабеля предусмотрено только с одного его конца;- insufficient electrical and fire safety during its operation in dangerous and especially dangerous conditions (roofs and roofs of buildings, basements, road surfaces, etc.), since the grounding of the cable is provided only from one end of it;
- выполнение кабеля плоским предопределяет его ограниченную гибкость в плоскости расположения жил, что резко сужает область его применения, особенно при обогреве поверхностей сложных объемных форм, требующих укладки нагревательного кабеля змейкой с небольшим шагом укладки, и затрудняет его монтаж;- the execution of the cable flat predetermines its limited flexibility in the plane of the arrangement of the conductors, which sharply narrows the scope of its application, especially when heating surfaces of complex three-dimensional shapes, requiring laying of the heating cable with a snake with a small installation step, and complicates its installation;
- при отсутствии симметрии токов в отдельных фазах сети не обеспечивается симметричная нагрузка в различных жилах кабеля, что снижает возможную линейную тепловую мощность, надежность, срок службы кабеля и повышает расход электроэнергии;- in the absence of current symmetry in the individual phases of the network, a symmetric load is not provided in the various cores of the cable, which reduces the possible linear thermal power, reliability, cable service life and increases power consumption;
- выполнение общей защитной оболочки однослойной из термоэлектроизоляционного материала при заданной гибкости кабеля по всем направлениям в пространстве также снижает его надежность и срок службы.- the implementation of a common protective sheath of a single layer of thermoelectric material with a given flexibility of the cable in all directions in space also reduces its reliability and service life.
Задачей изобретения является повышение технико-экономических показателей кабеля и расширение области его применения.The objective of the invention is to increase the technical and economic indicators of the cable and expand the scope of its application.
Достигаемый при этом технический результат состоит в повышении электрической и пожарной безопасности кабеля, гибкости в любом направлении, линейной тепловой мощности, надежности, срока службы, снижении расхода электроэнергии и расширении области применения.The technical result achieved in this case consists in increasing the electrical and fire safety of the cable, flexibility in any direction, linear thermal power, reliability, service life, reducing energy consumption and expanding the scope.
Указанный технический результат достигается тем, что в кабеле нагревательном коаксиальном трехфазном, включающем три жилы, каждая из которых покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой и имеет внутренний и наружный проводники, последовательно соединенные между собой и коаксиально размещенные с кольцевым зазором между ними, внутреннюю термоэлектроизоляционную оболочку, заполняющую этот кольцевой зазор, и общую защитную оболочку, в которую заключены указанные три жилы, жилы скручены между собой и идентичны, общая защитная оболочка имеет три слоя, нижний и верхний из которых выполнены из герметичного термоэлектроизоляционного материала, а средний слой - в виде металлической проволочной оплетки с возможностью ее заземления в месте подключения кабеля к электрической сети и в месте последовательного соединения внутреннего и наружного проводников жил, причем наружные проводники каждой жилы соединены между собой в конечной точке и образуют искусственную нулевую точку, электрически не связанную с нулевым проводом электрической сети.The specified technical result is achieved by the fact that in a three-phase coaxial heating cable comprising three conductors, each of which is covered with an external sealed thermoelectric insulation sheath and has inner and outer conductors connected in series with each other and coaxially placed with an annular gap between them, an inner thermoelectric insulating sheath filling this annular gap, and the common protective sheath in which the three cores are enclosed, the cores are twisted together and are identical, the common The protective sheath has three layers, the lower and upper ones are made of sealed thermoelectric insulation material, and the middle layer is in the form of a metal wire braid with the possibility of grounding it at the point where the cable is connected to the electric network and at the place of the series connection of the inner and outer conductors of the wires, the conductors of each core are interconnected at the end point and form an artificial zero point that is not electrically connected to the zero wire of the electrical network.
Кроме того, форма поперечного сечения нижнего слоя общей защитной оболочки с внешней стороны ограничена металлической проволочной оплеткой среднего слоя, а с внутренней - замкнутой кривой, соответствующей форме поперечного сечения скрутки жил кабеля.In addition, the cross-sectional shape of the lower layer of the common protective sheath is limited on the outside by the metal wire braid of the middle layer, and on the inside by a closed curve corresponding to the cross-sectional shape of the twisted cable strands.
В указанную в самостоятельном пункте формулы изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для получения технического результата.The set of features indicated in the independent claim, includes essential features, each of which is necessary, and all together are sufficient to obtain a technical result.
Только выполнение каждой жилы кабеля с внутренним и наружным проводниками, последовательно соединенными между собой и коаксиально размещенными с кольцевым зазором между ними, заполненным внутренней термоэлектроизоляционной оболочкой, с покрытием внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой обеспечивает при определенном кольцевом зазоре [2] проявление эффекта близости, то есть переменный ток в наружном проводнике будет проходить не по внешней поверхности этого проводника, а по его внутреннее поверхности. Одновременно усиливается влияние скин-эффекта (поверхностного эффекта) на эффективную глубину проникновения переменного тока или условную эквивалентную глубину проникновения электромагнитного поля, которая уменьшается во много раз. При этом возникающее электромагнитное поле замыкается в кольцевом зазоре между коаксиальными проводниками и нагрев осуществляется не только за счет сопротивления проводников, но и, прежде всего, за счет этого поля. Нагревание внутренней термоэлектроизоляционной оболочки, заполняющей указанный кольцевой зазор, также осуществляется в существенно большей степени электромагнитным полем, а не теплопередачей от проводников. Это повышает технико-экономические показатели кабелей нагревательных коаксиальных по сравнению с применяемыми нагревательными кабелями, жилы которых имеют один центрально ориентированный по всей длине проводник.Only the execution of each cable core with inner and outer conductors connected in series with each other and coaxially placed with an annular gap between them, filled with an internal thermoelectric insulation sheath, coated with an external sealed thermoelectric insulation sheath provides a certain annular gap [2] for the manifestation of the proximity effect, that is, a variable the current in the outer conductor will not pass along the outer surface of this conductor, but along its inner surface. At the same time, the effect of the skin effect (surface effect) on the effective penetration depth of the alternating current or the conditional equivalent penetration depth of the electromagnetic field, which decreases many times, is enhanced. In this case, the emerging electromagnetic field closes in the annular gap between the coaxial conductors and heating is carried out not only due to the resistance of the conductors, but, first of all, due to this field. The heating of the internal thermoelectric insulation shell filling the specified annular gap is also carried out to a much greater extent by the electromagnetic field, and not by heat transfer from the conductors. This increases the technical and economic indicators of the heating coaxial cables in comparison with the used heating cables, the cores of which have one conductor centrally oriented along the entire length.
Скрутка жил кабеля позволяет обеспечить его одинаковую заданную гибкость в любом направлении по всей длине кабеля, что расширяет область его применения за счет возможности использования для обогрева поверхностей сложных объемных форм и облегчает его монтаж. Кроме того, это повышает линейную тепловую мощность кабеля, так как увеличивает длину жил на одном погонном метре длины кабеля.The twisting of the cable cores allows it to provide the same specified flexibility in any direction along the entire length of the cable, which expands its scope due to the possibility of using complex three-dimensional shapes for heating surfaces and facilitates its installation. In addition, this increases the linear thermal power of the cable, as it increases the length of the cores per linear meter of cable length.
Все три жилы кабеля, являющиеся однофазными коаксиальными нагревательными кабелями, идентичны, то есть выполнены с одинаковыми конструктивными параметрами из одинаковых материалов. В результате во всех жилах влияние эффекта близости и скин-эффекта будут одинаковыми. Это предопределяет возможность обеспечения симметрии тока во всех жилах кабеля.All three cable conductors, which are single-phase coaxial heating cables, are identical, that is, they are made with the same structural parameters from the same materials. As a result, the effect of proximity and skin effect will be the same in all veins. This makes it possible to ensure current symmetry in all cores of the cable.
Выполнение общей защитной оболочки кабеля трехслойной, нижний и верхний слои которой выполнены из герметичного термоэлектроизоляционного материала, а средний слой представляет собой металлическую проволочную оплетку, увеличивает прочность оболочки кабеля без ущерба для его гибкости, снижая при этом вредное воздействие атмосферных осадков, перепадов температур и случайных ударных и других механических нагрузок. Это повышает электрическую и пожарную безопасность кабеля, надежность и срок его службы, особенно при эксплуатации в опасных условиях.The implementation of a three-layer common cable sheath, the lower and upper layers of which are made of sealed thermoelectric insulation material, and the middle layer is a metal wire braid, increases the strength of the cable sheath without compromising its flexibility, while reducing the harmful effects of atmospheric precipitation, temperature extremes and accidental shock and other mechanical loads. This increases the electrical and fire safety of the cable, its reliability and its service life, especially when operating in hazardous conditions.
Возможность заземления металлической оплетки (среднего слоя общей защитной оболочки) в месте подключения кабеля к электрической сети и в месте последовательного соединения внутреннего и наружного проводников жил дополнительно повышает электрическую и пожарную безопасность кабеля, так как заземление кабеля осуществляется в двух точках, в которых имеет место максимальный потенциал электрического тока на обоих проводниках жил. В первой точке заземления на внутреннем проводнике каждой жилы (в месте подключения кабеля к электрической сети) электрический потенциал практически равен потенциалу фазы электрической сети. Выбор второй точки заземления обусловлен тем, что в месте последовательного соединения внутреннего и наружного проводников каждой жилы на поверхности наружного проводника возникает такой же потенциал, что и на поверхности внутреннего проводника жилы, то есть практически такой же, как и в первой точке заземления. Через несколько десятков сантиметров электрический ток в результате влияния эффекта близости и скин-эффекта уходит вглубь тела наружного проводника и на его поверхности остается совершенно безопасный потенциал, порядка нескольких десятков милливольт.The possibility of grounding a metal braid (the middle layer of the common protective sheath) at the point where the cable is connected to the electric network and at the place of the series connection of the inner and outer conductors of the wires additionally increases the electrical and fire safety of the cable, since the grounding of the cable is carried out at two points where the maximum electric current potential on both conductors of conductors. At the first grounding point on the inner conductor of each core (at the point where the cable is connected to the electric network), the electric potential is almost equal to the phase potential of the electric network. The choice of the second grounding point is due to the fact that in the place of the series connection of the inner and outer conductors of each core on the surface of the outer conductor, the same potential arises as on the surface of the inner conductor of the core, that is, almost the same as at the first grounding point. After a few tens of centimeters, the electric current as a result of the proximity effect and the skin effect goes deep into the body of the outer conductor and on its surface there remains a completely safe potential, on the order of several tens of millivolts.
Соединение наружных проводников каждой жилы кабеля между собой в конечной точке с образованием искусственной нулевой точки, электрически не связанной с нулевым проводом сети, совместно с выполнением жил идентичными, обеспечивает симметричную нагрузку в жилах кабеля даже при отсутствии симметрии токов в отдельных фазах сети. Это также повышает возможную линейную тепловую мощность, надежность, срок службы, электрическую и пожарную безопасность кабеля и снижает расход электроэнергии.The connection of the outer conductors of each core of the cable to each other at the end point with the formation of an artificial zero point that is not electrically connected to the neutral wire of the network, together with the execution of the wires identical, provides a symmetrical load in the wires of the cable even in the absence of current symmetry in the individual phases of the network. It also increases the possible linear thermal power, reliability, service life, electrical and fire safety of the cable and reduces energy consumption.
Таким образом, в указанную в самостоятельном пункте формулы изобретения совокупность признаков включены существенные признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для решения задачи изобретения и получения технического результата.Thus, in the set of features indicated in the independent claim, the essential features are included, each of which is necessary, and all together are sufficient to solve the problem of the invention and obtain a technical result.
Выполнение нижнего слоя общей защитной оболочки с формой поперечного сечения, ограниченной с внешней стороны металлической проволочной оплеткой среднего слоя, а с внутренней - замкнутой кривой, соответствующей форме поперечного сечения скрутки жил кабеля, позволяет заполнить пустоты непосредственно в самой скрутке. Это обеспечивает сохранение взаимного положения жил кабеля при его изгибах и, следовательно, сохраняет его преимущества не только на прямоугольных участках укладки.The implementation of the lower layer of the common protective shell with a cross-sectional shape bounded on the outside by a metal wire braid of the middle layer, and on the inside - a closed curve corresponding to the cross-sectional shape of the twisted cable strands, allows you to fill the voids directly in the twist itself. This ensures the preservation of the relative position of the cable cores during its bends and, therefore, preserves its advantages not only in rectangular sections of laying.
На чертеже показан предложенный кабель с разрезами по вводной муфте (верхняя часть чертежа) и концевой муфте (нижняя часть чертежа).The drawing shows the proposed cable with cuts along the input sleeve (upper part of the drawing) and the end sleeve (lower part of the drawing).
Кабель состоит из трех жил 1, 2 и 3, являющимися однофазными идентичными коаксиальными нагревательными кабелями, то есть выполненными с одинаковыми конструктивными параметрами и из одинаковых материалов. Каждая из жил покрыта внешней герметичной термоэлектроизоляционной оболочкой 4, имеет внутренний 5 и наружный 6 проводники. Внутренний проводник 5 может быть выполнен одно- или многопроволочным из стальной малоуглеродистой оцинкованной проволоки. Наружный проводник 6 - в виде оплетки с плотностью не менее 85% из стальных проволок. Проводники 5 и 6 внутри каждой жилы последовательно соединены между собой в концевой муфте, например, опрессовкой места соединения 7 в медной или латунной гильзе с заливкой эпоксидной смолой и покрытием термоусаживаемой полиэтиленовой трубкой (на чертеже не показаны), и коаксиально размещены с кольцевым зазором между ними, заполненным внутренней термоэлектроизоляционной оболочкой 8.The cable consists of three cores 1, 2 and 3, which are single-phase identical coaxial heating cables, that is, made with the same structural parameters and from the same materials. Each of the cores is covered with an external sealed thermoelectric insulation sheath 4, has an inner 5 and an outer 6 conductors. The inner conductor 5 can be made single or multi-wire from steel low carbon galvanized wire. The outer conductor 6 is in the form of a braid with a density of at least 85% of steel wires. Conductors 5 and 6 inside each core are sequentially interconnected in the end sleeve, for example, by crimping the junction 7 in a copper or brass sleeve filled with epoxy resin and coated with a heat-shrinkable polyethylene tube (not shown in the drawing), and coaxially placed with an annular gap between them filled with an internal thermoelectric insulation shell 8.
Жилы 1, 2 и 3 кабеля скручены между собой с шагом скрутки 150-200 мм и заключены в общую защитную оболочку 9. Такой шаг скрутки при применяемых диаметрах жил от 5,5 до 8,5 мм обеспечивает необходимую гибкость кабеля при одновременном замыкании электромагнитных полей внутри коаксиального зазора между внутренним и наружным проводниками жил. При меньшем или большем шаге скрутки взаимодействие электромагнитных полей уменьшается и увеличиваются потери электроэнергии.The cores 1, 2 and 3 of the cable are twisted together with a twisting step of 150-200 mm and are enclosed in a common protective sheath 9. Such a twisting step with applicable core diameters from 5.5 to 8.5 mm provides the necessary flexibility of the cable while simultaneously closing electromagnetic fields inside the coaxial gap between the inner and outer conductors of the cores. With a smaller or larger pitch, the interaction of electromagnetic fields decreases and electric losses increase.
Оболочка 9 имеет три слоя, нижний 10 и верхний 11 из которых выполнены из герметичного термоэлектроизоляционного материала, а средний слой - в виде металлической проволочной оплетки 12 с плотностью не менее 85% и возможностью заземления PE в месте подключения кабеля к электрической сети и в месте последовательного соединения 7 внутреннего 5 и наружного 6 проводников жил. Наружные проводники 6 каждой жилы соединены между собой в конечной точке и образуют искусственную нулевую точку NA,B,C электрически не связанную с нулевым проводом электрической сети (на чертеже не показан). При этом форма поперечного сечения нижнего слоя 10 общей защитной оболочки 9 с внешней стороны ограничена металлической проволочной оплеткой 12 среднего слоя, а с внутренней - замкнутой кривой, соответствующей форме поперечного сечения скрутки жил кабеля. Оболочки 4, 8 и слои 10 и 11 оболочки 9 могут быть выполнены из термостойкого поливинилхлоридного пластиката, сшитого полиэтилена, фторопласта, стекловолокна или других аналогичных материалов.Shell 9 has three layers, the lower 10 and upper 11 of which are made of sealed thermoelectric insulation material, and the middle layer is in the form of a metal wire braid 12 with a density of at least 85% and the possibility of grounding PE at the point where the cable is connected to the electric network and in place of connection 7 of the inner 5 and outer 6 conductors of conductors. The outer conductors 6 of each core are interconnected at the end point and form an artificial zero point N A, B, C not electrically connected to the zero wire of the electrical network (not shown in the drawing). Moreover, the cross-sectional shape of the lower layer 10 of the common protective sheath 9 is bounded on the outside by a metal wire braid 12 of the middle layer, and on the inside by a closed curve corresponding to the cross-sectional shape of the twisted cable strands. The shells 4, 8 and the layers 10 and 11 of the shell 9 can be made of heat-resistant polyvinyl chloride plastic compound, cross-linked polyethylene, fluoroplastic, fiberglass or other similar materials.
Кабель работает следующим образом.The cable works as follows.
Подсоединение кабеля к сети осуществляется известным образом в соответствии с действующими Правилами устройства электроустановок (ПУЭ).The cable is connected to the network in a known manner in accordance with the current Rules for the installation of electrical installations (PUE).
Во вводной муфте со свободного конца жил 1, 2 и 3 кабеля снимается часть изоляции. Затем с помощью клеммных зажимов в герметизированной распаячной коробке (на чертеже не показано) внутренние проводники 5 каждой жилы подключают к фазам A, B и C электрической сети, а концы всех наружных проводников 6 этих жил соединяют в общую искусственную нулевую точку NA,B,C, которая изолируется, чтобы не иметь контакта с нулевой точкой сети. При этом во всех жилах, имеющих одинаковые конструктивные параметры и выполненные из одинаковых материалов, автоматически устанавливается симметрия токов. Металлическую проволочную оплетку 12 среднего слоя общей защитной оболочки 9 соединяют с проводником защитного заземления PE электрической сети.In the input sleeve, part of the insulation is removed from the free end of the cores 1, 2 and 3 of the cable. Then, using terminal clamps in a sealed junction box (not shown), the inner conductors 5 of each core are connected to phases A, B and C of the electrical network, and the ends of all outer conductors 6 of these wires are connected to a common artificial zero point N A, B, C, which is insulated so as not to have contact with the zero point of the network. Moreover, in all cores having the same structural parameters and made of the same materials, the current symmetry is automatically established. The metal wire braid 12 of the middle layer of the common protective sheath 9 is connected to the protective earth conductor PE of the electrical network.
В концевой муфте концы внутренних проводников 5 каждой из жил соединяют с началом наружных проводников 6, а металлическую проволочную оплетку 12 соединяют с проводником защитного заземления PE электрической сети.In the end sleeve, the ends of the inner conductors 5 of each core are connected to the beginning of the outer conductors 6, and the metal wire braid 12 is connected to the protective earth conductor PE of the electrical network.
При подаче напряжения переменные токи во внутренних 5 и наружных 6 проводниках текут в каждой жиле 1, 2 и 3 навстречу друг другу. Поэтому возникает эффект близости и в этих проводниках происходит перераспределение плотности токов по их токопроводящим сечениям. Переменный ток в наружных проводниках 6 будет проходить не по внешним поверхностям проводников, а по их внутренним поверхностям. Одновременно усиливается влияние скин-эффекта (поверхностного эффекта) на эффективную глубину проникновения электромагнитного поля, которая за счет этого эффекта дополнительно уменьшается в несколько раз. Возникшее электромагнитное поле замыкается в кольцевом зазоре между коаксиальными проводниками, что обеспечивает нагрев не только за счет электрического сопротивления проводников, но и, прежде всего, за счет этого поля. Нагревание внутренней термоэлектроизоляционной оболочки 8, заполняющей указанный кольцевой зазор, также осуществляется в существенно большей степени электромагнитным полем, что обеспечивает более эффективную передачу тепла к наружной поверхности проводников 6. В совокупности все это повышает технико-экономические показатели работы кабеля.When voltage is applied, alternating currents in the inner 5 and outer 6 conductors flow in each core 1, 2 and 3 towards each other. Therefore, the proximity effect arises and in these conductors the current density is redistributed over their current-conducting sections. Alternating current in the outer conductors 6 will not pass along the outer surfaces of the conductors, but along their inner surfaces. At the same time, the effect of the skin effect (surface effect) on the effective penetration depth of the electromagnetic field is enhanced, which due to this effect is further reduced several times. The resulting electromagnetic field closes in the annular gap between the coaxial conductors, which ensures heating not only due to the electrical resistance of the conductors, but, first of all, due to this field. The heating of the inner thermoelectric insulating sheath 8, which fills the specified annular gap, is also carried out to a much greater extent by the electromagnetic field, which provides more efficient heat transfer to the outer surface of the conductors 6. Together, this increases the technical and economic performance of the cable.
В первой точке заземления PE металлической проволочной оплетки 12 на внутреннем проводнике 5 каждой жилы (верхняя часть чертежа) электрический потенциал практически равен потенциалу фазы электрической сети. Во второй точке заземления в месте 7 последовательного соединения внутреннего 5 и наружного 6 проводников жил кабеля на поверхности наружных проводников возникает такой же потенциал, что и на поверхности внутреннего проводника жилы, то есть практически такой же, как и в первой точке заземления. Через несколько десятков сантиметров электрический ток в результате совместного влияния эффекта близости и скин-эффекта уходит вглубь тела наружных проводников 6 и на их поверхности остается совершенно безопасный потенциал порядка нескольких десятков милливольт.At the first grounding point PE of the metal wire braid 12 on the inner conductor 5 of each core (upper part of the drawing), the electric potential is almost equal to the phase potential of the electric network. At the second grounding point in place 7 of the serial connection of the inner 5 and outer 6 conductors of the cable conductors, the same potential arises on the surface of the outer conductors as on the surface of the inner conductor of the core, that is, practically the same as at the first grounding point. After a few tens of centimeters, the electric current, as a result of the combined effect of the proximity effect and the skin effect, goes deep into the body of the outer conductors 6 and a completely safe potential of the order of several tens of millivolts remains on their surface.
Работа кабеля поддерживается известным образом автоматически с помощью датчиков, например температуры, влажности и осадков, связанных с микропроцессором и исполнительным органом (магнитным пускателем, контактором и др.).The operation of the cable is automatically supported in a known manner using sensors, for example, temperature, humidity and precipitation, associated with the microprocessor and the executive body (magnetic starter, contactor, etc.).
Источники информацииInformation sources
1. Кабельная система обогрева «CEILHIT». Инструкция по установке и эксплуатации. 2000, с.1-3.1. Cable heating system "CEILHIT". Installation and operating instructions. 2000, p. 1-3.
2. Патент РФ №2236769 C2, кл. H05B 3/56 с приоритетом от 25.07.2002 (прототип).2. RF patent No. 2236769 C2, class. H05B 3/56 with priority of 07.25.2002 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128342/07A RU2516219C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Coaxial three-phase heating cable |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128342/07A RU2516219C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Coaxial three-phase heating cable |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012128342A RU2012128342A (en) | 2014-01-20 |
| RU2516219C2 true RU2516219C2 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=49944696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128342/07A RU2516219C2 (en) | 2012-07-06 | 2012-07-06 | Coaxial three-phase heating cable |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2516219C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589553C1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-07-10 | Михаил Леонидович Струпинский | Heating cable based on skin effect, heating device and method of heating |
| RU178429U1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-04-04 | Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" | PHOTOELECTRIC REINFORCED FLEXIBLE MODULE |
| RU2790859C1 (en) * | 2022-07-11 | 2023-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | High voltage three-phase coaxial cable |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5558794A (en) * | 1991-08-02 | 1996-09-24 | Jansens; Peter J. | Coaxial heating cable with ground shield |
| US6492629B1 (en) * | 1999-05-14 | 2002-12-10 | Umesh Sopory | Electrical heating devices and resettable fuses |
| RU2236769C2 (en) * | 2002-07-25 | 2004-09-20 | Степанчук Георгий Николаевич | Coaxial heating cable |
| EP2026629A2 (en) * | 2007-08-11 | 2009-02-18 | Thermocable (Flexible Elements) Limited | Heating cable |
-
2012
- 2012-07-06 RU RU2012128342/07A patent/RU2516219C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5558794A (en) * | 1991-08-02 | 1996-09-24 | Jansens; Peter J. | Coaxial heating cable with ground shield |
| US6492629B1 (en) * | 1999-05-14 | 2002-12-10 | Umesh Sopory | Electrical heating devices and resettable fuses |
| EP1186206B1 (en) * | 1999-05-14 | 2008-12-10 | Asuk Technologies, LLC | Electrical heating devices and resettable fuses |
| RU2236769C2 (en) * | 2002-07-25 | 2004-09-20 | Степанчук Георгий Николаевич | Coaxial heating cable |
| EP2026629A2 (en) * | 2007-08-11 | 2009-02-18 | Thermocable (Flexible Elements) Limited | Heating cable |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2589553C1 (en) * | 2015-03-12 | 2016-07-10 | Михаил Леонидович Струпинский | Heating cable based on skin effect, heating device and method of heating |
| US10952286B2 (en) | 2015-03-12 | 2021-03-16 | Mikhail Leonidovich Strupinskiy | Skin-effect based heating cable, heating unit and method |
| RU178429U1 (en) * | 2017-08-21 | 2018-04-04 | Акционерное Общество "ТЕЛЕКОМ-СТВ" | PHOTOELECTRIC REINFORCED FLEXIBLE MODULE |
| RU2790859C1 (en) * | 2022-07-11 | 2023-02-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | High voltage three-phase coaxial cable |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012128342A (en) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10847286B2 (en) | Metal sheathed cable with jacketed, cabled conductor subassembly | |
| Dubitsky et al. | Comparison of finite element analysis to IEC-60287 for predicting underground cable ampacity | |
| RU2516219C2 (en) | Coaxial three-phase heating cable | |
| JP2023500894A (en) | pipeline electric heating system | |
| EP3043357B1 (en) | Metal sheathed cable with jacketed, cabled conductor subassembly | |
| CN201707959U (en) | Split composite screening insulated copper and aluminum tube bus | |
| Kahourzade et al. | Ampacity calculation of the underground power cables in voluntary conditions by finite element method | |
| CN205751568U (en) | Cast composite shielding isolated bus | |
| Prasetyo et al. | Analysis of Knee Point Temperature (KPT) determination on High Capacity Low Sag (HCLS) conductors for optimizing the ampacity load and sag on the overhead transmission lines system | |
| CN103531280B (en) | Submarine cable and construction method thereof | |
| Anders et al. | Derating factor for cable crossings with consideration of longitudinal heat flow in cable screen | |
| RU2236769C2 (en) | Coaxial heating cable | |
| RU2770788C1 (en) | Heating device | |
| RU2790859C1 (en) | High voltage three-phase coaxial cable | |
| RU215278U1 (en) | HEATING DEVICE | |
| RU148879U1 (en) | THREE-PHASE POWER CABLE, NOT DISTRIBUTING COMBUSTION | |
| CN203733498U (en) | Flat cable for ships | |
| Czapp et al. | Overheating of underground power cable line due to its partial exposition to solar radiation | |
| CN209434532U (en) | A kind of high temperature-resistant cable | |
| Шепелев et al. | Development of correction coefficients for cable cross-sections selection in polymeric cable channel | |
| Metwally et al. | Reduction of electric-field intensification and hot-spot formation inside cable terminations | |
| CN203858892U (en) | Power and control combination cable | |
| Efobi et al. | Frequency-Dependent Electrical Characteristics of Submarine Cables in Low Frequency High Voltage ac (LF-HVac) Transmission for Offshore Wind | |
| CN204348403U (en) | Deicing wire | |
| Sherwali et al. | Software package for polymeric power cable system design |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150707 |