ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Советский патент 1970 года по МПК B60M7/60 

Для полного использования меди в высокочастотных проводниках эти проводники выполняют в виде тонкостенных труб или в виде кабелей, сплетенных из многих изолированных один от другого симметрично транспонированных проводничков.

В высокочастотных сетях для бесконтактной передачи энергии транспорту должны быть, кроме того, предусмотрены устройства для обеспечения равномерного распределения тока вдоль проводников. В простейшем виде эти устройства представляют собой конденсаторы, включаемые в рассечки через определенные интервалы в провода высокочастотной сети.

Предметом настоящего изобретения является конструкция высокочастотного кабеля, в которой в качестве таких сериестных конденсаторов используются емкости между отдельными жилками кабеля.

Известны высокочастотные кабели для бесконтактной передачи электрической энергии, состоящие из ряда изолированных друг от друга жил, расположенных подобно одна другой относительно оси кабеля.

Особенность описываемого кабеля состоит в том, что для равномерного распределения тока вдоль кабеля, указанные жилы образованы отрезками проводников (или пучков проводников), размещенных со сдвигом друг относительно друга вдоль оси кабеля так, что они на некоторой части своей длины перекрывают друг друга с тем, чтобы цепь высокочастотного тока замыкалась через емкости между отдельными отрезками проводников.

В таком кабеле отдельные проводники в каждом пучке могут иметь разное сечение по своей длине или разную длину так, чтобы каждый отрезок имел уменьшающееся от середины к концам сечение.

От концов или середины отрезков проводников в кабеле могут быть сделаны выводы для подключения индуктивностей, компенсирующих емкостные токи между кабелями, принадлежащим к разным фазам, и между кабелем и землей.

На чертеже изображена схема выполнения предлагаемого кабеля.

Кабель составляется из ряда изолированных друг от друга жил 1, 2, … и т.д., расположенных подобно одна другой и образованных отрезками проводников (или пучков проводников), размещенных со сдвигом друг относительно друга вдоль оси кабеля так, что они на некоторой части своей длины перекрывают друг друга.

Подключение предлагаемого высокочастотного кабеля к питающему генератору существенно отличается от подключения обычного литцендрата. В последнем достаточно просто освободить концы всех жилок от изоляции, спаять их вместе и подключить к соответствующему зажиму. В обычной литцендрате токи, текущие через отдельные жилки должны быть равны.

В предлагаемом же высокочастотном самокомпенсированном кабеле по каждой из жил или по каждой из групп жил течет разный ток. Поэтому в месте подключения каждая жила (или группа) разделывается отдельно и между этой жилой (группой) и зажимом питания включается вспомогательное реактивное сопротивление. Для тех жил (или групп жил), длина которых меньше половины полной длины единичного вибратора, это сопротивление должно быть индуктивным. Для тех же жил (групп жил), которые длиннее половины полной длины единичного вибратора, это сопротивление должно быть емкостным. Только разрезанная точно пополам жила (группа) может быть подключена к питающему зажиму непосредственно без всякого вспомогательного сопротивления.

Из среза кабеля может торчать много жил. Однако подбор величины сопротивления, необходимого для включения в каждую единичную цепь, не должен представлять никаких затруднений. Например, можно окрасить изоляцию всех жил по длине в разные цвета. Тогда по цвету среза можно будет сразу определить, в каком он месте произведен.

Реактивное сопротивление, включаемое последовательно с каждой жилой (группой жил), должно быть таково, чтобы настроить этот отрезок в резонанс с частотой питающего тока. Поэтому, измеряя емкость каждой торчащей из среза кабеля жилы, легко подобрать необходимую к этой жиле добавочную емкость или индуктивность. Такие же переходные устройства могут понадобиться в местах перехода с одного куска кабеля на другой (хотя здесь подбором места среза кабеля можно подобрать пары для каждой жилы).

Для высокочастотного транспорта найдут применение токи с частотой в несколько десятков тысяч герц. При этом толщина каждой отдельной жилы может быть порядка 0,5-1 мм. Таким образом, для получения суммарного сечения меди высокочастотного кабеля порядка 100 мм² надо будет иметь кабель, состоящий из нескольких сотен жил. Ток каждой отдельной жилы не будет превышать нескольких ампер, а падение напряжения на емкости между каждой жилой или группой жил и всей остальной массой кабеля не будет выше нескольких сотен вольт.

Длина каждой единичной жилы может быть порядка нескольких сотен метров. Поэтому, если расположить все жилы совершенно симметрично, то шаг их (продольный сдвиг) должен быть равен нескольким метрам. Компенсирующие индуктивности желательно подключать к серединам или к концам всех единичных вибраторов.

Если каждая жила будет единичным вибраторов, то компенсирующие индуктивности должны быть расположены через каждые несколько метров, что может представлять неудобство. Чтобы избежать такого частого расположения индуктивностей, можно объединять по 6 или более жилок в группы, с тем, чтобы уже такая группа являлась единичным вибратором. Весь кабель может состоять из относительно небольшого числа групп и компенсирующие индуктивности могут располагаться через каждые несколько десятков ветров.

Достоинством предлагаемого кабеля является то, что у него мало индуктивное падение напряжения вдоль проводов. Благодаря малому шагу вибраторов это индуктивное падение напряжения не успевает "накопиться" до значительной величины.

Сила тока каждого единичного вибратора падает от его середины к концам. Поэтому для экономии меди желательно сечение каждого единичного вибратора уменьшать от его середины к концам. Этого можно достигнуть, меняя сечение жил по их длине, или составляя каждый единичный вибратор из групп жил равной длины. В средней части такого вибратора будет много жил. По мере же приближения к концам число жил будет падать. Необходимо только позаботиться, чтобы в местах окончания каждой жилы (или группы жил) все жилы имели между собой металлическое соединение, дабы ток, несомый окончившейся жилой, передался равномерно на все идущие далее хилы.

1. Высокочастотный кабель для бесконтактной передачи электрической энергии, состоящий из ряда изолированных друг от друга жил, расположенных подобно одна другой относительно оси кабеля, отличающийся тем, что, с целью равномерного распределения тока вдоль кабеля, указанные жилы образованы отрезками проводников (или пучков проводников), размещенных со сдвигом друг относительно друга вдоль оси кабеля так, что они на некоторой части своей длины перекрывают друг друга с тем, чтобы цепь высокочастотного тока замыкалась через емкость между отдельными отрезками проводников.

2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что отдельные проводники в каждом пучке имеют разное сечение по своей длине или имеют разную длину так, чтобы каждый отрезок имел уменьшающееся от середины к концам сечение.

3. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что от концов или середины отрезков проводников сделаны выводы для подключения индуктивностей, компенсирующих емкостные токи между кабелями, принадлежащими к разным фазам, и между кабелем и землей.