Gleichstrom – brauche ich ein spezielles Kabel?

Rainer Rössel | 3. Mai 2019

Aufgrund des immer stärker steigenden Anteiles an regenerativer Energie wird das Thema Gleichstrom momentan stark diskutiert.


Was steckt dahinter?
Muss ich etwas in meiner industriellen Anwendung beachten?

Das Thema Gleichstrom zur Energieübertragung ist kein Neues.
Schon Ende des 19. Jahrhunderts wurde die erste Versuchs-Fernübertragungsstrecke einer Hochspannungs-Gleichstromstrecke zwischen Miesbach und München in Betrieb genommen.

Elektrisch betrachtet hat die Gleichstromübertragung gerade bei sehr langen Übertragungsstrecken wesentliche elektrische Vorteile gegenüber einer Wechselstrom/Drehstrom Energieübertragung, wenn man sich auf das Thema der Übertragung über weite Distanzen konzentriert.
Denn bei der Hochspannungsgleichstromübertragung treten alle negativen Eigenschaften eines Kabels oder Freileitung, wie im Betrieb bei Wechselstrom / Drehstrom, nicht auf.

Elektrische Nachteile eines Kabels in der Wechselstromtechnik?

Die nachteiligen Eigenschaften sind:
– induktive Verluste
– kapazitive Verluste,
– sowie der Skin Effekte die auch schon bei Frequenzen von 50Hz auftreten.

Da diese Effekte bei Gleichstrom keinen Einfluss haben, treten bei der Hochspannungsgleichstromübertragung zum einem geringere Verluste auf und zum anderen wird eine geringere Anzahl an Adern und Querschnitten, gegenüber herkömmlichen Drehstromhochspannungsanlagen, benötigt.

Aber was hat das mit meiner industriellen Anwendung in meiner z.B.  Werkzeugmaschine zu tun?

Eigentlich gar nichts, da in der Werkzeugmaschine zum einem die Leistungen und Spannungen wesentlich geringer ist, als in der Hochspannungsenergieübertragung, zum anderen sind die Kabellängen wesentlich kürzer.

Was kann denn dann der Vorteil von Gleichstrom für mich sein?

Zukünftig interessant könnte folgendes werden:
Wenn Gleichstrom im industriellen Umfeld zur Verfügung stehen würde, z.B. vom eigenen Solarpanelen auf dem Werksdach, dann könnte man z.B. die Servomotoren, ohne aufwendig Gleichrichter im Frequenzumrichter, direkt steuern.
Denn die notwendige Gleichspannung stände ja schon zur Verfügung.
Das würde die Verluste im Gleichrichter reduzieren und auch den Frequenzumrichter einfacher und kostengünstiger machen.

Was muss ich beachten, um zukunftssicher die richtige Leitung auszuwählen?

In der industriellen Anwendung mit normaler Spannungsebene (<=1000V) ist es grundsätzlich wichtig, Leitungen auszuwählen, die mit hochwertigen Isolationswerkstoffen ausgeführt sind.

Merke!
Dabei geht es ausschließlich um die Isolierung um den elektrischen Leiter!
Der Außenmantel trägt nicht zur elektrischen Sicherheit bei.
Der Außenmantel ist der rein mechanische Schutz einer Leitung.

Wenn nun zusätzlich die Leitungen im industriellen Umfeld in einer bewegten Anwendung, wie in einer Energiekette bewegt werden, ist der Einsatz von hochwertigen Isolationswerkstoffen umso wichtiger.
Denn neben der elektrischen Belastung durch Spannung und Strom (Wärme) am Leiter, kommt hier ja zusätzlich die starke mechanische Belastung hinzu.

Um hier für Sicherheit für den Anwender zu sorgen, bietet igus hier einzigartige Testreihen an, die sich genau diesem Thema gewidmet haben.
Wie verhalten sich die Werkstoffe von chainflex Servo und Motorleitungen bei mechanischer Belastung:

Details hierzu finden Sie unter:

Kabel Testlabor:

https://www.igus.de/info/unharnessed-cables-tests-overview

Motorkabeltests:

https://www.igus.de/info/harnessed-cables-test-servo-cable

oder

https://www.igus.de/info/harnessed-cables-test-motor-cable

Wenn Sie Gleichstrom Motorleitungen suchen.
Hier können Sie diese finden:

https://www.igus.de/chainflex/unkonfektionierte-leitung?sort=3&fc=300740&inch=false&presettrav=6&presetoil=5&cftemppre=1

Zur Berechnung der Lebensdauer von Leitungen im Energieketteneinsatz:

https://www.igus.de/ChainflexTools/ServiceLifeCalculator

Einfach mal ausprobieren!!

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