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Strom induktiv übertragen

| Redakteur: Sandra Häuslein

Auch bei einer kontaktlosen Energieübertragung sind spezielle Kabel im Einsatz. Wofür sie eingesetzt werden und was sie leisten müssen, zeigt E&E Kabeltechnik am Beispiel eines fahrerlosen Transportsystems von SEW-Eurodrive.

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Von dem fest verlegten Leiter wird elektrische Energie berührungslos auf einen Transportwagen übertragen.
Von dem fest verlegten Leiter wird elektrische Energie berührungslos auf einen Transportwagen übertragen.
( Bild: SEW/E&E Kabeltechnik )

Um Güter schnell und sicher transportieren zu können, kommen oft mobile Systeme zum Einsatz, die mithilfe kontaktloser induktiver Energieübertragung funktionieren. Dabei wird elektrische Energie berührungslos von einem fest verlegten Leiter auf einen oder mehrere mobile Verbraucher, zum Beispiel Transportfahrzeuge, übertragen. Die für solche transportlogistischen Systeme erforderlichen Leiter liefert E&E Kabeltechnik. Der Aufbau der patentierten Kabel ist sehr komplex, und deren Herstellung erfordert viel Know-how und Erfahrung.

Spezialkabel für kontaktlose Energieübertragung

Grundbausteine der E&E-Konstruktionen sind sehr dünne Einzeldrähte aus Kupfer, deren Durchmesser unter 0,1 mm reichen. Diese Drähte sind mit einer extrem dünnwandigen Isolation überzogen und so voneinander isoliert. Das Know-how liegt nun in der Auswahl der richtigen Drähte kombiniert mit ihrer korrekten geometrischen Anordnung zueinander.

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Die leitungstechnische Optimierung minimiert unter anderem den Skin-Effekt sowie Wirbelstromverluste – die den Widerstand der Leiter steigern – und somit den induktiven Spannungsabfall in jedem der Drähte. „Erst dieser positive Effekt ermöglicht den Einsatz der Leiter für die kontaktlose Energieübertragung bei Transportsystemen oder im Bereich der Elektromobilität zur kabel- und steckerlosen Energieversorgung von Elektrofahrzeugen an entsprechend konfigurierten Ladestationen“, sagt Sven Ortmann von E&E.

Ergänzendes zum Thema
Skin-Effekt schnell erklärt:

Der sogenannte Skin-Effekt ist eine Eigenschaft von Wechselströmen, bei der nur der äußere Querschnittsbereich eines Leiters für den Transport der Elektronen zum Einsatz kommt. Der für den Elektronenfluss nutzbare Leiterquerschnitt ist somit reduziert, und der Wirkwiderstand des Leiters steigt.

Große Übertragungslängen möglich

Die Kabel eignen sich grundsätzlich für alle Einsatzfälle, die mit induktiver Stromversorgung und -ladung zu tun haben, sowie für andere hochfrequente Stromübertragungen. Zu ihren wesentlichen Vorteilen gehört, dass aufgrund der speziellen Konstruktion von E&E Kabeltechnik geringere Leistungsverluste und somit größere Übertragungslängen zu erreichen sind als bei herkömmlichen Lösungen. „Aufgrund der verlängerten Übertragungsstrecken sind weniger Verbindungen in Form von Regeneratoren zur Signalverstärkung erforderlich“, betont Ortmann. „Hieraus ergibt sich ein optimiertes Preis-/Leistungsverhältnis.“

Die Kabel sind UL-approbiert und eignen sich für die feste Verlegung auch im rauen industriellen Umfeld. Die Formen und Abmessungen sind nahezu frei definierbar. Farben und Bedruckungen können kundenspezifisch, etwa entsprechend der Corporate Identity, gewählt werden. Die Produkte sind auch in geringen Mengen, also in kurzen Längen, erhältlich.

Einsatz im kontaktlosen Energieversorgunssystem Movitrans

Verwendet werden die speziellen Leiter in Form von Mittelfrequenz-Niederspannungskabeln beispielsweise bei dem kontaktlosen Energieversorgungssystem Movitrans von SEW-Eurodrive. Dieses System bietet sich an, wenn Güter mit hoher Geschwindigkeit über lange Verfahrwege transportiert werden sollen. Zu den Einsatzbereichen gehören u. a. Querverschiebewagen, Transportsysteme in Logistik-Centern, Schubplattformen mit Hubtisch, Elektrohängebahnen sowie Bodentransportsysteme.

Das Movitrans-System besteht aus stationären und mobilen Komponenten zur kontaktlosen Energieversorgung beweglicher elektrischer Verbraucher. Die elektrische Energie wird punktuell oder auch entlang einer Strecke übertragen. Sie fließt dabei nach dem Prinzip der induktiven Energieübertragung von einer Spule oder einem fest verlegten Leiter über elektromagnetische Felder berührungslos zum Verbraucher.

Nur zwei Kabel verlegen

Die elektromagnetische Kopplung erfolgt über einen Luftspalt. Infolge der Berührungsfreiheit können die Fahrzeuge mit Geschwindigkeiten bis über 10 m/s verfahren. Da die Linienleiter im Boden verlegt werden, gibt es keine Hindernisse mehr, die den Querverkehr stören.

Gegenüber der klassischen Energieübertragung, z. B. mittels Schleifleitungen oder Ladestationen, ist das Movitrans-System besonders verschleißarm und damit wartungsfrei. Durch den Einsatz der berührungslosen Energieübertragung muss auch keine Batterie mitgeführt werden, was u. a. das Design mobiler Assistenzsysteme positiv beeinflusst.

Entlang der Fahrstrecke sind nur zwei Kabel – die patentierten Spezialkabel von E&E Kabeltechnik – zu verlegen. Bögen und Weichen können frei konstruiert werden. Das spart Kosten und Montagezeit. (sh)

SPS IPC Drives 2016: Halle 6, Stand 455

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