DE2915740C2 - Koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen - Google Patents
Koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von HochspannungsimpulsenInfo
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- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/18—Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
- H01B11/1808—Construction of the conductors
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- Communication Cables (AREA)
- Manufacturing Of Electric Cables (AREA)
Description
a) einem oder mehreren, achsparallel über der äußeren leiterglättenden Schicht verlaufenden, ■■">
beidseitig mit Metall beschichteten Kunststoffbändern (5) mit sich achsparallel überlappenden
Bandkanten (6),
b) einem oder mehreren darüber wendelförmig unter Zugspannung gewickelten, beidseitig mit -"
MetallJ^schichteten Kunststoffbändern (7),
c) deren Kanten (8) sich um etwa 50% der
Bandbreite ^überlappen und
d) einer oder mehreren Leiterhüllen (9) aus Metallbändern oder Metalldrähten. ->
2. Koaxiales Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere leiterglättende
Schicht (4) aus Graphitpulver besteht.
3. Koaxiales Kabel nach Anspruch 1, dadurch *>
gekennzeichnet, daß die äußere leiterglättende Schicht (4) aus einem extrudierten, halbleitenden
thermoplastischen Kumtstoff h-jsteht.
4. Koaxiales Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitergtf «ende Kunststoff- ^
schicht (4) keine mechanisch feste Verbindung mit der Isolierung und dem Außenleiter (5) hat.
5. Koaxiales Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff
der beidseitig mit Metall beschichteten Kunststoff- 4I
bänder (5 und 7) einen höheren Schmelzpunkt hat als der Kunststoff der Isolierung (3).
6. Koaxiales Kabel nach einem der Ansprüche * bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung
der Kunststoffbänder (5 und 7) aus Aluminium oder ·»'
Kupfer besteht.
7. Koaxiales Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lagen
der mit Metall beschichteten Kunststoffbänder (5 und 7) zusammen eine Dicke von etwa 0.1 mm >'
haben.
Die Erfindung betrifft ein koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen,
bestehend aus einem zylindrischen Innenleiter, aus einer den Innenleiter umgebenden inneren Leiterglättung. aus
einer die Leiterglättung umgebenden, massiven Kunststöffisölierung,
aus einer die Kunststoffisolierung umgebenden äußeren leiterglättenden Schicht, und aus
einem flexiblen, zylindrischen Außenleiter.
Koaxiale Hochfrequenzkabel für den genannten Zweck sind im Grunde nach hochfrequenztechnischen
Gesichtspunkten aufgebaute Hochspannungskabel, die der Übertragung sehr kurzer Hochspannungsimpulse
einheitlicher Polarität (Gleichspannungsimpulse) dienen. Flankensteilheit und Impulslange ergeben Spektralanteile,
die bis 50 oder 100 MHz reichen. Je nach Aufbau des Kabels erfahren die hochfrequenten
Spektralanteile des Impulses eine so hohe Dämpfung, daß entweder nur kurze Übertragungsstrecken realisiert
werden können oder aber eine hohe Impulsverformung
in Kauf genommen werden muß.
Hohe Betriebsspannungen von beispielsweise 100 kV
verursachen an den Grenzflächen der Isolierung so hohe Feldstärken, daß in der Regel mit Leiterglättung
aus halbeitendem thermoplastischem Material sowie mit Graphit und halbleitendem Papier gearbeitet
werden muß.
Zwar kann durch verfahrenstechnische Vorkehrungen im Falle zylindrischer Innenleiter aus Rohren oder
•Massivdrähten erreicht werden, daß die Isolierung hier
ohne Leiterglättung aufgebracht werden könnte, ohne daß nennenswerte Teilentladungen im Betrieb auftreten.
Soll aber aus Gründen der Flexibilität des fertigen Kabels ein Innenleiter aus einem metallischen Seil
verwendet werden, muß für den genannten Zweck auf den Jnnenleiier eine bekannte Leitcrglättung aufgebracht
werden. Ein auf die Isolierung aufgebrachter Außenleiter, insbesondere wenn er flexibel sein soll,
führt aber zwangsläufig zu Spalten und Lücken zwischen dem Leitermaterial und der Isolierung, die zu
Teilentladungen führen. Will man diese Teilentladungen vermeiden, die Spannungsbelastbarkeit der Isolierung
also voll nutzen, so muß zwischen der Isolierung und dem Außenleiter eine halbleitende Schicht aus einem
geeigneten thermoplastischen Kunststoff oder aus einer dünnen Schicht Graphit und darüber gewickeltem
halbleitenden Papier angeordnet sein.
Eine derartige bekannte Leiterglättung liefert aber bei höheren Frequenzen hohe Zusatzdämpfungen, die
bereits bei etwa 30MHz 50% der Gesamtdämpfung ausmachen können. Auch eine Vergrößerung der
Leiterabmessungen bringt keine wesentliche Verminderung der Gesamtdämpfung.
Bekannt ist ein Hochfrequenzko.Aialkabel für Antennenleitungen
mit einem metallischen Innenleiter, einem den Innenleiter konzentrisch umgebenden Volldielektrikum
aus Kunststoff, einem das Dielektrikum umschließenden Außenleiter aus einem Metalldrahtgeflecht und
einem dasselbe umgebenden, mindestens einseitig metallisierten Kunststoffolienband sowie einem den
Außenleiter als äußere Schutzhülle umgebenden Kunststoffmantel, bei dem das Kunststoffolienband wendelförmig
unter Überlappung seiner Bandränder auf das Metalldrahtgeflecht aufgebracht ist und das Drahtgeflecht
das Dielektrikum nur teilweise überdeckt und bei dem das Kunststoffolienband an den von dem
Drahtgeflecht nicht überdeckten Stellen des Dielektrikums muldenförmig in die Zwischenräume zwischen
den Drähten des Drahtgeflechtes eingedrückt ist (DE-AS 27 11 380).
Dieser bekannte Aufbau eines Außenleiters für ein koaxiales Hochfrequenzkabel wurde im Hinblick auf
eine gute Schirmwirkung des Kabels auch nach mehrfacher Biegebeanspruchung entwickelt. Hochspannungsmäßige
Überlegungen brauchten bei ihm aber nicht berücksichtigt zu werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von
Hochspannungsimpulsen zu schaffen, das bei hoher Flexibilität nnd Teilendladungsfreiheit die durch die
äußere Leiterglättung verursachte Zusatzdämpfung gering hält, ohne die Verarbeitung des Kabels und die
Montage von Steckern zu erschweren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Außenleiteraufbau mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteran- »
sprächen 2 bis 7 angegeben.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß Hohlräume zwischen Leiterglättung
und Metallaußenleiter vermieden werden, die zu Mantelströmen in der Leiterglättung Anlaß geben ">
würden und die vorstehend erwähnten hohen Verluste verursachen wurden. Überraschenderweise wurde gefunden,
daß ein Kabel mit dem erfindungsgemäßen Aufbau des Außenleiteis bei 30 MHz keine meßbare
Zusatzdämpfung durch die Leiterglättung mehr auf-1 '·
weist. Da bei dieser Frequenz der Hochfrequenzstrom infolge des skin-Effektes nur noch in den größenordnungsmäßig
15 μπι messenden Metallschichten der Verbundfolie fließt, die Zusatzdämpfung eines Drahtgeflechtes
gegenüber einem Metallrohr also gar nicht-'" mehr wirksam werden kann, tritt bei diesem Aufbau
sogar eine Reduzierung der Wellendärtpfung im
Vergleich zu der Ausführung ohne Leiterglättung auf. Die Wellendämpfung konnte von bisher 2,4 dB/100 m
bei einem vergleichbaren herkömmlichen Kabel auf-"· 0$ dB/100 m bei einer Meßfrequenz von 30MHz
reduziert werden. Bei Verwendung einer Graphitschicht als äußere Leiterglättung kann auf das sonst nötige
schützende Rußpapier verzichtet werden, da die Metall-Kunststoff-Verbundfolie glatt auf der Graphit- i"
schicht aufliegt, diese also keines äußeren Schutzes mehr bedarf.
Ähnliche Vorteile ergeben sich, wenn die äußere leiterglättende Schicht aus einem extrudierten halbleitenden
thermoplastischen Kunststoff besteht, die '>< erfindungsgemäß weder mit der Isolierung noch mit der
darüber befindlichen Metallschicht durch Verkleben oder Verschweißen eine mechanisch feste Verbindung
aufweist.
Ein Ausfrhrungsbeispiel der Erfindung ist in der"1
Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
In der einzigen Figur ist der Aufbau eines koaxialen
Hochfrequenzkabels für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen schematisch dargestellt. Der Innen- '"■
leiter ist mit 1 bezeichnet une im Beispiel als Massivleiter gezeichnet. Er kann aber auch aus einem
Metallrohr oder einem Metallseil bestehen. Im letzteren Fall ist die ihn umgebende Leiterglättung 2 unumgänglich.
Die die innere Leiterglättung 2 umgebende massive "' Isolierung 3 besteht vorteilhafterweise aus Polyäthylen
oder eineir ähnlichen thermoplastischen Kunststoff mit
niedrigem dielektrischen Verlustfaktor für die auftretenden Spektralfrequenzen bis etwa 100 MHz von z. B.
2 · 10-1 Die Massivisolierung 3 wird von einer äußeren leiterglättenden Schicht 4 umgeben, die vorteilhafterweise
aus Graphitpulver besteht Sie kann aber auch aus einem extrudierten, halbleitenden thermoplastischen
Kunststoff bestehen, der dann keine mechanisch feste Verbindung mit der Isolierung 3 und der inneren Schicht
5 des Außenleiters haben darf. Über der äußeren leiterglättenden Schicht 4 liegt die innere Schicht 5 des
Außenleiters, die aus einem oder mehreren, achsparallel verlaufenden, beidseitig mit metallbeschichteten Kunststoffbändern
mit sich achsparallel überlappenden Bandkanten 6 besteht. Diese innere Schicht des
Außenleiters kann grundsätzlich aus einem einzigen Band 5 bestehen. Die Fertigung wird jedoch wesentlich
vereinfacht, wenn mehrere parallellaufende Bänder 5 mit sich überlappenden Bandkanten 6 verwendet
werden. Über der inneren Schicht 5 des Innenleiters liegt eine zweite Schicht aus wendelförmig unter
Zugspannung gewickelten, eber/:lls beidseitig mit Metal! beschichteten Kunststoffbändern 7, deren Kanten
8 sich um etwa 50% der Breite B der Einzelbänder überlappen. Auch die mittlere Schicht des Außenleiters
kann grundsätzlich aus einem Band 7 hergestellt werden, die Fertigung eines einwandfreien Kabels wird
aber durch die Verwendung von mehreren parallellaufenden Bändern 7 erleichtert. Über der mittleren
Schicht 7 des Außenleiters ist die äußere Leiterhülle 9 gezeichnet, deren Aufbau den Anforderungen an das
Kabel angepaßt ist. Die Leiterhülle 9 kann als Bandwicklung, als Reuse, als Geflecht oder auch als
Rohr ausgebildet sein. Es können auch mehrere Außenleiterhüllen übereinander angebracht werden.
Über der Leiterhülle 9 ist noch ein Kabelmantel 10 gezeichnet, der dem Schutz des Kabels beim Transport
und bei der Verlegung gegen mechanische Beschädigung und das Eindringen von Feuchtigkeit dient.
Als Werkstoff für die beschichteten Kunctstof?bänder
5 und 7 wird vorteilhafterweise Polyäthylenterephthalat verwendet, da dieser Werkstoff eine gute Dauerelastizität
besitzt und sich mit ihm leicht beidseitig mit Metall beschichtete Kunststoffbänder herstellen lassen, die sich
um wenigstens 15% dehnen lassen, ohne daß der Metallbelag Poren oder gar Risse zeigt. Ferner hat
dieser Werkstoff den nötigen höheren Schmelzpunkt als das für die Isolierung 3 und für den Kabelmantel 10
verwendete Polyäthylen. Die auf die Kunststoffbänder 5 und 7 aufgebrachten Metallschichten können aus
Kupfer oder Aluminium bestehen, dieses kann blank sein oder eine Oberflächenvergütung wie Versilberung
oder Verzinnung besitzen. Für bestimmte Anwendungsfälle kann auch die Außenleiterhülle 9 aus derartigen
metaJlisierten Folien bestehen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen, bestehend ai*C.
einem zylindrischen Innenleiter, aus einer deiip "·
Innenleiter umgebenden inneren Leiterglättung, aus einer die Leiterglättung umgebenden, massiven
Kunststoffisolierung, aus einer die Kunststoffisolierung umgebenden äußeren leiterglättenden Schicht
und aus einem flexiblen, zylindrischen Außenleiter, i"
dadurch gekennzeichnet, daß der Außenleiter aufgebaut ist aus
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19792915740 DE2915740C2 (de) | 1979-04-19 | 1979-04-19 | Koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen |
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DE2915740A1 DE2915740A1 (de) | 1980-11-06 |
DE2915740C2 true DE2915740C2 (de) | 1983-08-04 |
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ID=6068668
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792915740 Expired DE2915740C2 (de) | 1979-04-19 | 1979-04-19 | Koaxiales Hochfrequenzkabel für die Übertragung von Hochspannungsimpulsen |
Country Status (2)
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CH604384A5 (de) * | 1977-01-12 | 1978-09-15 | Wildegg Kupferdraht Isolierwer |
-
1979
- 1979-04-19 DE DE19792915740 patent/DE2915740C2/de not_active Expired
- 1979-10-12 CH CH9245/79A patent/CH647887A5/de not_active IP Right Cessation
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US6384337B1 (en) | 2000-06-23 | 2002-05-07 | Commscope Properties, Llc | Shielded coaxial cable and method of making same |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: PHILIPS KOMMUNIKATIONS INDUSTRIE AG, 8500 NUERNBER |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |