Водоохлаждаемый кабель Советский патент 1981 года по МПК H01B7/42 

(54) ВОДООХЛАЖДАЕМЫЙ КАБЕЛЬ

Изобретение относится к конструкции водоохлаждаемых кабелей, используемых в качестве гибких токоподводов мощных дуговых сталеплавильных печей, различного рода рудовосстановительных электропечей, установок электрошлакового переплава, индукционных, вакуумно-дуговых и прочих специальных электропечей с максимальным рабочим диаметром до 1000 В. Известен кабель, предназначенный для передачи больших токов промышленной частоты, состоящий из полой, медной токопроводяшей жилы в виде нескольких концентрично расположенных повивов стренг, наложенных на опорную спираль, и защитного шланга, образующего зазор с внешним повивом стренг. Недостатком указанного кабеля является значительное увеличение сопротивления переменному току по сравнению с сопротивлением постоянному току, что значительно снижает передаваемую кабелем мощность. Целью настоящего изобретения является повышение передаваемой мощности срока службы кабеля. Поставленная цель достигается тем, что токопроводящая жила выполнена из двух повивов стренг, разделенных изоляционным слоем, внутренний слой состоит из чередующихся изолированных и неизолированных стренг, а отношения диаметров стренг внешнего и внутреннего повивов составляет 2:1. Диаметр проволок стренг внутреннего повива может быть выполнен в 1,4-1,8 раза меньше диаметра проволок стренг наружного повива, а объем свободных промежутков между опорной спиралью и изоляционным слоем может быть на 25-30% больше объема свободных промежутков между изоляционным слоем и защитным шлангом. Предлагаемая конструкция водоохлаждаемого кабеля представлена на чертеже. Поверх опорной спирали 1 из стальной маломагнитной коррозионностойкой стали намотана перфорированная пластмассовая лента 2. Неизолированные 3 и изолированные 4 стренги образуют внутренний повив 5. Наружный повив 6 отделяется от внутреннего повива 5 изоляционным слоем 7. Поверх наружного повива 6 наложен защитный шланг с зазором 9. Повив 6 скреплен стренгой 10 из стальной маломагнитной коррозионностойкой стали. Известно, что в цилиндрическом проводнике под действием вихревых токов, возникающих в толще проводника от прохождения по нему переменного тока, происходит вытеснение тока на поверхность проводника. Поэтому ток практически течет в кольцевом поверхностном слое толщиной Q , в котором сопротивление переменному и постоянному току практически одинаково. Толщина поверхностного слоя в (глубина проникновения в толщу проводника) определяется материалом проводника и частотой переменного тока. Для медного проводника при частоте переменного тока 50 Гц (рабочая частота сталеплавильных электропечей) глубина проникновения тока Q 9,45 мм. С учетом поверхностного эффекта толщина полого цилиндрического проводника (диаметр стренг), образованного электрически контактирующими между собой стренгами наружного повива, вытеснение тока, в котором происходит в кольцевой поверхностный слой, принята равной &. А диаметр сплошных изолированных друг от друга цилиндрических проводников, образованных стренгами внул-реннего повива, вытеснение тока в каждом из которых происходит от центра к поверхности, принят равным 26. Кроме поверхностного эффекта в кабеле действует эффект близости, обусловленный взаимодействием токов одинакового направления, протекающих по отдельным изолированным проводникам, образующим токопроводящую жилу (ток по всему сечению водоохлаждаемого кабеля течет в одном направлении). Однако влияние эффекта близости на распределение токов по сечению кабеля незначительно. Разделение изоляцией элементов токопроводящей жилы, а также наличие обмотки перфорированной лентой по опорной спи рали снижают износ проводников при взаимных перемещениях в процессе работы, что повышает срок службы кабеля. С этой целью диаметр проволок стренг наружного повива выбран в 1,4-1,8 раза больше диаметра проволок стренг внутреннего повива, т. к. эти стренги контактируют между собой и могут перетираться при взаимном перемещении. ,С другой стороны проволоки стренг внутреннего повива малого диаметра увеличивают гибкость кабеля. Увеличение долговечности кабеля достигается тем, что внещнее электромагнитное поле предлагаемого кабеля значительно уменьщено, вследствие чего ослабляется взаимодействие между кабелями, параллельно висящими в токоподводе печи, уменьщаются связанные с этим вибрации и удяры кабелей друг о друга. Внещнее электромагнитное поле предлагаемого кабеля определяется только полем, создаваемым наружным повивом жилы, а поле внутреннего повива экранировано от излучения наружным повивом жи лы. Охлаждение в кабеле проводников внутреннего повива затруднено. Поэтому объем воды, охлаждающей проводники внутреннего -повива (заполняет свободные промежутки внутри раздеделяющего изоляционного слоя), на 25-30% больше объема воды, охлаждающей проводники наружного повива (заполняет свободные промежутки между разделяющим изоляционным слоем и внутренней поверхностью защитного щланга). С этой же целью применена перфорированная пластмассовая лента для обмотки опорной спирали. Через отверстия ленты вода из внутреннего канала, образованного опорной спиралью, поступает для охлаждения проводников внутреннего повива. Направление движения воды по внутреннему и по внещнему каналам совпадает. Формула изобретения 1.Водоохлаждаемый кабель, предназначенный для передачи больших токов промышленной частоты, состоящий из полой медной токопроводящей жилы, выполненный в виде нескольких концентрично расположенных повивов стренг, наложенных на опорную спираль, и защитного шланга, образующего зазор с внешним повивом стренг, отличающийся тем, что, с целью повышения передаваемой мощности и срока службы, токопрвводящая жила выполнена из двух повивов стренг, разделенных изоляционным слоем, внутренний слой состоит из чередующихся изолированных и неизолированных стренг, а отношения диаметров стренг внешнего и внутреннего повивов составляет 2: 1. 2.Кабель по п. 1, отличающийся тем, что диаметр проволок стренг внутреннего повива в 1,4-1,8 раза меньше диаметра проволок стренг наружного повива. 3.Кабель по п. 1, отличающийся тем, что объем свободных промежутков между опорной спиралью и изоляционным слоем на 25-30% больше объема свободных промежутков между изоляционным слоем и защитным шлангом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. ТУ ОЮВ 505.409-77 БОВН ИИКП.