Stichwort: Energiekette

Auszug aus einem Vortrag von Prof. Bernfried Späth auf der Hannover-Messe über Kabel und Leitungen für die Automatisierungstechnik, insbesondere für die Anwendung in einer Energiekette

Der Einsatz von Starkstromleitungen

In der Automatisierungstechnik geht die Tendenz immer stärker zu kleineren Abmessungen, niedrigeren Gewichten etc. Dies heißt für die Kabelindustrie, dass die Wanddicken reduziert werden müssen. Während früher im Niederspannungsbereich die Wanddicken mehr unter mechanischen Gesichtspunkten festgelegt worden waren, die elektrische Beanspruchung der Isolierhüllen also sehr gering war, ist durch die starke Reduzierung der Isolierwanddicken in jüngerer Zeit bei Starkstromleitungen diese elektrische Beanspruchung erheblich gewachsen.

Bild 3 zeigt den Verlauf der maximalen elektrischen Feldstärke im Isolierwerkstoff einer geschirmten Aderleitung mit zwickelfüllend extrudierter Isolierhülle in Abhängigkeit von der Isolierwanddicke. Es sind Feldstärken in der Isolierhülle in der Größenordnung von 10 KV/mm möglich. Das sind Werte, die man bisher nur aus der Hochspannungstechnik kannte. Bild 4 dagegen zeigt den Verlauf der maximalen elektrischen Feldstärke in Luft bei einer auf einer leitfähigen Platte verlegten, ungeschirmten Aderleitung in Abhängigkeit vom Leiterdurchmesser. Die Feldstärke von rund 20 KV/mm liegt weit über den Durchschlagswerten für Luft, so dass hier Entladungserscheinungen nicht mehr auszuschließen sind.

Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der elektrischen Beanspruchung von Starkstromleitungen besteht darin, dass in der Antriebstechnik immer seltener rein sinusförmige Spannungen und Ströme verwendet werden. Die wichtigsten Antriebe in der Automatisierungstechnik sind  stromrichtergespeiste Motoren, meist unter Verwendung des so genannten Puls-U-Umrichters. Dabei besteht das Spannungssignal aus Rechteckimpulsen gleicher Amplitude und unterschiedlicher Dauer (Bild 5). Durch Reflektionserscheinungen am Leitungsende (Motorklemmen)  treten Spannungsspitzen auf, die sehr häufig den doppelten Wert der Zwischenkreisspannung erreichen (Bild 6). Abhängig von der Leitungslänge und der Impulsanstiegszeit kann es durch Mehrfachreflektionen  zu noch deutlich höheren Spannungsspitzen kommen (Bild 7).

Die für diese Anwendungen auf dem Markt üblichen Motor- und Servoleitungen haben in der Regel maximal eine Betriebsspannung von 0,6/1 KV. Diese Spannungswerte werden durch die Spitzen also häufig überschritten. Bei Verwendung von hochwertigen Isoliermischungen ist allerdings eine ausreichende elektrische Reserve vorhanden, so dass Ausfälle sehr selten zu beobachten sind

Bild 3

Maximale elektrische Feldstärke im Isolierwerkstoff einer geschirmten

Aderleitung mit zwickelfüllend aufgebrachter Isolierung in Abhängigkeit

von der Isolierwanddicke, Leiterdurchmesser:1,1mm, Spannung: 1000V


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