ШИНА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано для энергоснабжения и связи в жилых, служебных и производственных помещениях путем подсоединения контактов адаптера к любой точке шины вдоль ее длины.
Существующие распределительные электрические системы состоят из адаптера с ножевыми контактами, предназначенными для соединения с шинами (проводниками тока), размещенными в продольных каналах электротехнического короба, выполненного из изоляционного материала и закрепляемого при монтаже на стене или плинтусе помещения.
Известна распределительная электрическая система, в которой шина выполнена в виде непрерывного продольного проводящего элемента и упругого прижимного элемента, при этом в качестве непрерывного продольного проводящего элемента использован медный провод, который удерживается в канале электротехнического короба с помощью упругого прижимного элемента, выполненного из медной ленты и имеющего U-образный профиль с вогнутыми внутрь средними участками вертикальных стенок, свободные концы которых разведены наружу профиля (см. патент РФ №2107372 «Электрическая распределительная шина» с приоритетом от 01.03.1994).
Известна распределительная электрическая система, в которой шина выполнена в виде двух непрерывных продольных проводящих элементов и упругого прижимного элемента, при этом элементы шины выполнены из медной ленты, а продольные проводящие элементы соединены между собой с помощью упругого прижимного элемента, имеющего U-образный профиль с множеством перемычек, и внутри контура этого профиля размещены продольные проводящие элементы (см. патент РФ №2230408 «Электрический контактный элемент шинопровода и заготовка для изготовления электрического контактного элемента» с приоритетом от 16.10.2002).
Также известна распределительная электрическая система, описанная в патенте РФ №2337441 «Удлиненный электрический проводник, приспособленный для электрического соединения с электрическим контактом» с приоритетом от 18.12.2003 и выбранная в качестве прототипа.
В данной распределительной электрической системе шина выполнена в виде непрерывного продольного проводящего элемента и упругого прижимного элемента, при этом шина выполнена из медной ленты и имеет Я-образный профиль, вертикальная стенка которого является продольным проводящим элементом шины, соединенным с криволинейным гибким упругим элементом который состоит из совокупности отстоящих друг от друга в продольном направлении ребер или сегментов, которые проходят от вертикального проводящего контактного участка до, соединенных между собой, соответствующих свободных концов криволинейного прижимного участка профиля, при этом толщина вертикального проводящего участка шины равна или больше толщины криволинейного упругого участка шины.
Не смотря на то, что во всех рассмотренных выше распределительных электрических системах шины имеют отличия в форме исполнения, шины состоят из одних и тех же функциональных элементов: непрерывный продольный проводящий элемент является основным токопроводящим элементом шины, а упругий прижимной элемент обеспечивает упругое прижатие контактов адаптера к проводящим участкам шины.
Выполнение шин из меди обеспечивает необходимую электропроводность при заданной площади сечения шины и надежный контакт между элементами шины и контактами адаптера, что исключает подгорание контактов и перегрев в местах контакта.
Однако общим недостатком известных шин распределительных электрических систем является их высокая стоимость, которая связана с высокой ценой электротехнической меди, из которой изготавливают шины.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание дешевой токопроводящей шины с сохранением ее потребительских свойств.
Решением данной задачи является шина распределительной электрической системы, содержащая, по крайней мере, один непрерывный проводящий элемент и упругий прижимной элемент, новым в которой является то, что шина выполнена из металлического проводникового материала высокой проводимости с медным или медьсодержащим покрытием контактных поверхностей проводящего и прижимного элементов шины.
В качестве металлического проводникового материала высокой проводимости могут использоваться алюминий, его сплавы или сталь.
Медное или медьсодержащее покрытие составляет 10-70% от площади сечения шины.
Согласно ГОСТ 19880-74 «Электротехника. Основные понятия. Термины и определения» под проводником понимают вещество, основным электрическим свойством которого является электропроводность.
Согласно ГОСТ 22265-76 «Материалы проводниковые. Термины и определения»:
- под проводниковым материалом понимают материал, обладающий свойствами проводника и предназначенный для изготовления кабельных изделий и токоведущих деталей;
- под металлическим проводниковым материалом понимают проводниковый материал из металла или сплава;
- под проводниковым материалом высокой проводимости понимают проводниковый материал с удельным электрическим сопротивлением при нормальных условиях не более 0,1 мкОм·м (серебро, медь, алюминий, сталь и их сплавы с другими веществами).
В заявляемой шине металлический проводниковый материал высокой проводимости служит основным токопроводящим элементом шины.
В качестве металлического проводникового материала высокой проводимости в заявляемой шине целесообразно использовать алюминий, его сплавы или сталь, как дешевые материалы с хорошей электропроводимостью. В качестве сплава алюминия используют сплав марки ABE (ГОСТ 839-80).
Медное или медьсодержащее покрытие, составляет 10-70% от площади сечения шины и служит для обеспечения надежного электротехнического контакта между элементами шины и контактами адаптера, что исключает подгорание контактов и перегрев в местах контакта. В зависимости от конструкции шин, которые могут иметь любую конфигурацию, покрытие наносится на одну или две стороны токопроводящих элементов шины, а именно - на контактные поверхности. Под контактными поверхностями проводящего и прижимного элементов шины в данном решении понимают поверхности, которые в рабочем состоянии контактируют с контактами адаптера. В качестве медьсодержащего материала используют латунь или бронзу. Кроме обеспечения контактных свойств, покрытие также является частью токопроводящего элемента шины, увеличивая его пропускную способность.
При выполнении основных токопроводящих элементов шины из алюминия или его сплава, медное или медьсодержащее покрытие, в зависимости от потребляемой мощности в системе, составляет 10-50% от площади сечения шины. В этом случае для сохранения заданной пропускной способности системы сечение шины увеличивается относительно сечения, выполненного из меди, на 17-3,5%, а стоимость шины из биметалла снизится на 85-35% относительно шины из меди.
Основные токопроводящие элементы шины из стали, имеющей более высокое удельное электрическое сопротивление, чем алюминий и его сплавы, используют в системе с малым потреблением мощности и в этом случае медное или медьсодержащее покрытие составляет 50-70% от площади сечения шины. При этом для сохранения заданной пропускной способности системы сечение шины увеличивается относительно сечения, выполненного из меди, на 210-95%, а стоимость шины из биметалла снизится на 65-20% относительно шины из меди.
Расчет соотношения металлического проводникового материала высокой проводимости и медного или медьсодержащего покрытия в сечении шины производится по авторской методике, основанной на личных знаниях и опыте работы авторов, и в данной заявке не рассматривается.
Металлический проводниковый материал с односторонним или двухсторонним покрытием является по своей сути биметаллом, состоящим из двух или более различных металлических слоев металлов или их сплавов, а переход от монометаллической продукции к биметаллической позволяет снизить расход дорогой электротехнической меди в несколько раз при сохранении высокого уровня потребительских характеристик шины и распределительной электрической системы в целом.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1-4 изображены различные конфигурации шин, выполненные из биметалла; на фиг. 5 - расположение шин в продольных каналах электротехнического короба и установленным адаптером; на фиг. 6 - вид сбоку электротехнического короба с шинами, контактирующими с контактами адаптера (рабочее состояние системы).
Шина 1 распределительной электрической системы содержит один (фиг. 1, 3, 4) или два (фиг. 2) непрерывных проводящих элемента 2 и упругий прижимной элемент 3. Элемент 2 имеет одну (фиг. 1, 3, 4) или две (фиг. 2) контактные поверхности 4. Элемент 3 имеет контактную поверхность 5. Шина 1 выполнена из металлического проводникового материала 6 высокой проводимости с медным или медьсодержащим покрытием 7 контактных поверхностей 4, 5 проводящего и прижимного элементов 2 и 3 шины 1.
В качестве металлического проводникового материала 6 высокой проводимости используются алюминий, его сплавы или сталь.
Медное или медьсодержащее (латунь, бронза) покрытие 7 составляет 10-70% от площади сечения шины 1.
При выполнении элементов 2 и 3 шины 1 из алюминия или его сплава, медное или медьсодержащее покрытие 7, в зависимости от потребляемой мощности в системе, составляет 10-50% от площади сечения шины 1. При выполнении элементов 2 и 3 шины 1 из стали медное или медьсодержащее покрытие 7 составляет 50-70% от площади сечения шины 1.
Для увеличения пропускной способности шины 1 толщину ее элемента 2, увеличивают за счет загиба на себя один и более раз материала 6 высокой проводимости с двухсторонним покрытием 7 (фиг. 3).
Для изготовления шины 1 из биметалла используют промышленно выпускаемые:
- биметаллическую проволоку (фиг. 1) по ГОСТ 3822-79 «Проволока биметаллическая сталемедная. Технические условия» и ТУ 16.705-144-80 «Пруток алюмомедный»;
- биметаллическую ленту (фиг. 1-4) сталь-медь, алюминий-медь, сталь-латунь, алюминий-латунь, сталь-бронза, алюминий-бронза, медь-сталь-медь, медь-алюминий-медь, латунь-сталь-латунь, латунь-алюминий-латунь, бронза-сталь-бронза, бронза-алюминий-бронза по ТУ 1881-004-75479902-2005, ТУ1881-004-55680513-2004, ТУ6365.001.46594163.99
Заявляемая шина 1 изготавливается с использованием известных технологий на стандартном оборудовании.
В качестве адаптера 8 может быть использован известный адаптер, описанный в прототипе.
После формирования профиля шины 1 в продольные каналы 9 крышки 10 вставляют необходимое количество шин 1, преимущественно три - две фазные шины 1 и одна - шина 1 заземления. Основание 11 короба закрепляют на стене или плинтусе (на чертеже не показаны) и закрывают крышкой 10 с шинами 1. Шины 1 подсоединяют к электрической сети. После этого в паз 12 крышки 10 вставляют адаптер 8, контакты 13 которого ориентированы параллельно пазу 12, а затем адаптер 8 поворачивают на 90° и контакты 13 входят в зацепление с шинами 1: каждый из контактов 13 надежно прижат к проводящему элементу 2 с помощью упругого элемента 3, что обеспечивает надежную работу электрической распределительной системы. Система находится в рабочем состоянии и готова к подключению нагрузки.
Для перемещения адаптера 8 вдоль паза 12 адаптер 8 поворачивают в обратную сторону на 90° для вывода контактов 13 из зацепления с шинами 1. После этого адаптер 8 передвигают в нужное место и фиксируют его положение путем поворота на 90°. Система готова к подключению нагрузки.
Использование шины из биметалла позволяет снизить расход дорогой электротехнической меди при сохранении высокого уровня потребительских характеристик шины и распределительной электрической системы в целом.
Кроме того, предлагаемая шина обеспечивает надежный контакт при допустимой величине тока, что исключает потери энергии и разогрев контактов адаптера.