СИСТЕМА СБОРНЫХ ШИН ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
SYSTEM OF BUSBARS FOR ELECTRIC DISTRIBUTION DEVICE

Изобретение относится к системе сборных шин для электрического распределительного устройства.
Распределительные устройства с некоторого времени выполняются не только в виде устройства одностороннего обслуживания, но и также в виде устройства двустороннего обслуживания. Устройство двустороннего обслуживания выполнено так, что устройство имеет сторону обслуживания, как на передней стороне (спереди), так и на обратной стороне (сзади). Кроме того, устройство двустороннего обслуживания имеет общую систему сборных шин. Присоединение шин камер происходит при этом как спереди, так и сзади к общей расположенной по центру сборной шине.
В случае многофазных систем сборных шин часто применяют фазные шины, которые разделены на несколько (в большинстве случаев два или четыре) отдельных проводников расщепленной фазы. В области низких напряжений такое секционирование используют в большинстве случаев для уменьшения потерь от вихревых токов. Например, описание к немецкому патенту DE 119953561 С1 показывает систему сборных шин с двумя проводниками расщепленной фазы. В известных до сих пор системах сборных шин 100 с четырьмя расположенными прямоугольником проводниками расщепленной фазы 101 и расстоянием 102 между проводниками расщепленной фазы порядка 10 мм должны постоянно учитываться различные возможности присоединения спереди и сзади, чтобы избегать коллизии соединительных болтов 104 при подключении шин камер 103 к сборной шине, сравни Фиг.5. Для одновременного подключения аппаратов к сборной шине спереди и сзади была необходима комплексная систематика. Кроме того, системы сборных шин с четырьмя расположенными прямоугольником проводниками расщепленной фазы имеют недостаточную для многих случаев нагрузочную способность по току.
Задачей настоящего изобретения поэтому является нахождение решения, с которым в проводниках расщепленной фазы достигается более высокая нагрузочная способность по току.
Эта задача решается за счет системы сборных шин согласно пункту 1 формулы изобретения. Согласно этому пункту предусмотрено, что сборная шина, которая удерживается по меньшей мере одним шинодержателем, содержит по меньшей мере два первых (передних) проводника расщепленной фазы, по меньшей мере два вторых (задних) проводника расщепленной фазы и по меньшей мере два расположенных между первыми проводниками расщепленной фазы и вторыми проводниками расщепленной фазы третьих (средних) проводника расщепленной фазы, причем средние проводники расщепленной фазы поперек к продольному направлению сборной шины выступают выше передних и задних проводников расщепленной фазы. При этом передние, средние и задние проводники расщепленной фазы сборной шины соответственно расположены предпочтительно поперек к продольному направлению сборной шины соосно друг с другом и имеют одинаковую толщину (здесь предпочтительно 10 мм).
Первая основная идея изобретения заключается прежде всего в том, чтобы увеличить расстояния между передними и задними проводниками расщепленной фазы и расположить в соответственно увеличенном промежуточном пространстве между передними и задними проводниками расщепленной фазы некоторое количество средних проводников расщепленной фазы. Это имеет следствием более высокую в целом нагрузочную способность по току. Поперечные сечения на фазу могут рассчитываться на расчетные токи свыше 3500 А. Расстояние между передними проводниками расщепленной фазы и задними проводниками расщепленной фазы при этом соответствует по меньшей мере двукратной, предпочтительно однако по меньшей мере трехкратной толщине отдельного проводника расщепленной фазы. Расстояние, иначе выражаясь, является предпочтительно большим или равным двойной или, соответственно, тройной толщине проводника расщепленной фазы.
Кроме того, промежуточное пространство между передними и задними проводниками расщепленной фазы, увеличенное с осуществлением этой основной идеи, можно использовать в устройстве двустороннего обслуживания для присоединений вперед и назад, без появления коллизий соединительных элементов (предпочтительно соединительных болтов). Тем самым в рамках устройства двустороннего обслуживания можно крайне просто производить одновременное подключение аппаратов к сборной шине спереди и сзади.
Оказалось, что распределение тока по отдельным проводникам расщепленной фазы вследствие поверхностного эффекта является очень различным. В частности, средние проводники расщепленной фазы почти не проводят тока. Тем самым это приводит к неблагоприятному соотношению поперечного сечения на фазу к передаваемому току.
Согласно следующей основной идее изобретения поэтому предусмотрено выполнять средние проводники расщепленной фазы таким образом, что они поперек к продольному направлению сборной шины выступают над передними и задними проводами расщепленной фазы. Другими словами средние проводники расщепленной фазы смещены наружу, тем самым являются выше, чем внешние проводники расщепленной фазы и выступают над ними. За счет того, что средние проводники расщепленной фазы больше не лежат вертикально на одинаковой высоте, как внешние проводники расщепленной фазы, достигается то, что распределение тока по отдельным проводникам расщепленной фазы на каждую фазу, как показали измерения, является очень равномерным. Это объясняется также поверхностным эффектом. Он вызывает сдвиг распределения тока в направлении средних проводников расщепленной фазы. За счет смещения средних проводников расщепленной фазы относительно внешних проводников расщепленной фазы получается приближенный к круглой форме контур поперечного сечения соответствующих проводников расщепленной фазы (в противоположность прямоугольной структуре в случае только четырех или шести расположенных без смещения относительно друг друга проводников расщепленной фазы). В токопроводящей шине с этим контуром поперечного сечения может достигаться особенно высокая нагрузочная способность по току. Кроме того, с таким расположением средних проводников расщепленной фазы может достигаться более высокая нагрузочная способность по току при одинаковом поперечном сечении меди.
Предпочтительные формы выполнения изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Во всех случаях средняя сборная шина должна быть шире, чем передняя и задняя сборная шина, чтобы она выступала над ними. При этом однако расстояние между отдельными проводниками расщепленной фазы средней пары проводников расщепленной фазы может быть различным.
Согласно первой форме выполнения изобретения средние проводники расщепленной фазы сборной шины являются более широкими, чем передние и задние проводники расщепленной фазы, и расстояние между двумя средними проводниками расщепленной фазы равно расстоянию между двумя передними проводниками расщепленной фазы или, соответственно двумя задними проводниками расщепленной фазы. Это является выгодным, в частности, с технологической точки зрения, так как продольная прорезь, подлежащая введению в сборные шины для изготовления пар проводников расщепленной фазы, может изготавливаться всегда одинаковым образом.
Согласно второй форме выполнения изобретения средние проводники расщепленной фазы сборной шины расположены поперек к продольному направлению сборной шины по меньшей мере со смещением таким образом, что расстояние между двумя средними проводниками расщепленной фазы является большим, чем расстояние между двумя передними проводниками расщепленной фазы или, соответственно, двумя задними проводниками расщепленной фазы. Особенно предпочтительным для равномерного распределения тока в этом случае является, если третьи проводники расщепленной фазы сборной шины имеют одинаковую ширину, как первые и вторые проводники расщепленной фазы.
Для обеспечения простой систематики присоединения головки болтов предпочтительно прилегают к обращенным друг к другу внутренним сторонам передних и задних проводников расщепленной фазы. Так для присоединений спереди головки соединительных болтов расположены между передними и средними проводниками расщепленной фазы, в то время как для присоединений сзади головки соединительных болтов расположены между средними и задними проводниками расщепленной фазы.
Соответствующая изобретению система сборных шин выполнена предпочтительно таким образом, что первые соединительные болты для получения соединения между шиной камеры и передними проводниками расщепленной фазы относительно вторых соединительных болтов для получения соединения между шиной камеры и задними проводниками расщепленной фазы могут быть расположены с возможностью монтажа в любом месте. Они могут быть расположены, например, не соосно или однако также соосно относительно друг друга. Другими словами: увеличенное расстояние между передними и задними проводниками расщепленной фазы позволяет производить монтаж шин камер распределительного устройства таким образом, что соединительные болты могут монтироваться на одинаковой высоте и смещенно относительно друг друга или однако соосно. Поскольку больше не применяют - как известно из уровня техники - один единственный соединительный болт, чтобы присоединять шины камеры к сборной шине, а согласно изобретению два независимых друг от друга соединительных болта, переднее присоединение является развязанным от заднего присоединения.
Однако возможным является также, что вместо первых и вторых соединительных болтов применяют сквозные соединительные болты. Другими словами: эти соединительные болты проходят через передние, средние и задние проводники расщепленной фазы и соединяют их с подлежащей присоединению шиной камеры. Так как в этом случае одновременное присоединение спереди и сзади больше не возможно, подобные сквозные соединительные болты являются предпочтительными тогда, когда к сборной шине должна присоединяться только одна единственная шина камеры и/или если речь идет об устройстве одностороннего обслуживания.
В качестве соединительных болтов можно применять болты с полукруглой низкой головкой с квадратными подголовками по промышленному стандарту ФРГ ДИН 603. Особенно предпочтительным для быстрого и надежного монтажа однако оказалось, если в качестве соединительных болтов применяют болты с прямоугольными головками с квадратными подголовками по промышленному стандарту ФРГ ДИН 186. По сравнению с болтами с полукруглой низкой головкой с квадратными подголовками это имеет преимущество в том, что болт можно вводить в свободное пространство между проводниками расщепленной фазы уже готового смонтированного устройства спереди или сзади и закручивать в свободном пространстве на 90°. Другими словами: болт при затягивании гайки не проворачивается, так как между проводниками расщепленной фазы находится квадратный подголовок.
Если проводники расщепленной фазы сборной шины соединяют друг с другом вблизи присоединений шины камеры через предпочтительно ввернутые промежуточные вставки, то можно, как предусмотрено в последующей предпочтительной форме выполнения изобретения, простым образом производить уравнивание токов между передними или, соответственно, задними проводниками расщепленной фазы со средними проводниками расщепленной фазы, без появления коллизии между передними и задними присоединениями. Промежуточные вставки при этом предпочтительным образом также изготовлены из шинного материала (в частности, меди).
Изобретение описывается в последующем на основе примеров выполнения, которые поясняются более подробно с помощью чертежей. При этом показывают в упрощенных, частично схематичных представлениях:
фиг.1 - шкаф распределительного устройства в исполнении двустороннего обслуживания,
фиг.2 - сборную шину с тремя парами проводников расщепленной фазы (перспективно),
фиг.3 - сборную шину с тремя парами проводников расщепленной фазы (представление сечения III-III на фиг.2),
фиг.4 - следующую сборную шину с тремя парами проводников расщепленной фазы (представление сечения аналогично III-III на фиг.2), и
фиг.5 - сборную шину с двумя парами проводников расщепленной фазы согласно уровню техники (представление сечения).
Фиг.1 показывает систему сборных шин 1 для распределительного устройства, то есть устройства, в котором происходит распределение электрической энергии. Распределительное устройство содержит несколько шкафов распределительного устройства 2. Оно выполнено в виде устройства двустороннего обслуживания. Это означает, что устройство имеет как на передней стороне 3 (спереди), так и на обратной стороне 4 (сзади) сторону обслуживания 5, 6. Кроме того, устройство двустороннего обслуживания имеет общую систему сборных шин (N, LI, L2, L3). Присоединения шин камеры 7 происходят при этом как спереди, так и сзади к общей, лежащей центрально сборной шине 8 (главная сборная шина). К шинам камеры присоединены коммутационные аппараты 9, 10, сторона обслуживания которых 5, 6 соответственно выступает из передней стороны 3 или, соответственно, задней стороны 4 шкафа распределительного устройства 2 для целей обслуживания. От коммутационных аппаратов 9, 10 к следующим (не представленным) аппаратам в шкафу распределительного устройства 2 проходят следующие соединительные шины 11.
Под системой сборных шин при этом понимают некоторое количество имеющих форму шин токопроводов в таком количестве и расположении, как они требуются для передачи электроэнергии в одно- или многофазных сетях. Другими словами: настоящее изобретение не ограничено только сборными шинами в собственном смысле слова. Более того, изобретение является применимым при любом виде токопроводящих шин.
Фиг.2 показывает одну отдельную сборную шину 8 системы сборных шин. Шинодержатель при этом по причинам обзорности не показан. Он находится предпочтительно на по меньшей мере одном из свободных концов сборной шины 8. В примере представлена сборная шина L1. Эта сборная шина 8 содержит три токопроводящих шины 14, 15, 28 из меди, которые соответственно содержат по центру продольную прорезь 16 для монтажа шин камеры 7, 7' посредством соединительных болтов 17, 17'. За счет этого получаются в целом три пары проводников расщепленной фазы, как представлено на фиг.3. Первая пара проводников расщепленной фазы при этом содержит выполненные выше и ниже продольной прорези 16 первой токопроводящей шины 14 проводники расщепленной фазы 18, 19. Вторая пара проводников расщепленной фазы токопроводящих шин содержит выполненные выше и ниже продольной прорези 16 второй токопроводящей шины 15 проводники расщепленной фазы 20, 21. Третья пара проводников расщепленной фазы содержит выполненные выше и ниже продольной прорези 16 третьей токопроводящей шины 28 проводники расщепленной фазы 29, 30. Передние проводники расщепленной фазы 18, 19, задние проводники расщепленной фазы 20, 21, а также средние проводники расщепленной фазы 29, 30 проходят при этом соответственно поперек к продольному направлению сборных шин 22 соосно относительно друг друга.
Расстояние 23 между передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 и задними проводниками расщепленной фазы 20, 21 соответствует при этом трехкратной толщине одного проводника расщепленной фазы 18, 19, 20, 21. В настоящем случае толщина 31 проводника расщепленной фазы составляет 10 мм (сравни фиг.3) и расстояние 23 между передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 и задними проводниками расщепленной фазы 20, 21 составляет 30 мм.
В представленной на фиг.3 форме выполнения средние проводники расщепленной фазы 29, 30 сборной шины 8 имеют большую ширину 37, чем передние и задние проводники расщепленной фазы 18, 19, 20, 21, которые имеют меньшую ширину 36. Средние проводники расщепленной фазы 29, 30 поэтому выступают над передними и задними проводниками расщепленной фазы 18, 19, 20, 21 на длину 32. При этом расстояние 33 между двумя средними проводниками расщепленной фазы 29, 30 является равным расстоянию 34 между двумя передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 или, соответственно, двумя задними проводниками расщепленной фазы 20, 21. Другими словами: продольные прорези 16 во всех трех сборных шинах 8 являются одинаково широкими. Средняя токопроводящая шина 28 расположена точно в середине между внешними токопроводящими шинами 14, 15.
Шины камеры 7, 7' соединены соединительными болтами 17, 17' с передними и задними проводниками расщепленной фазы 18, 19, 20, 21. В качестве соединительных болтов 17, 17' применяются болты с полукруглой низкой головкой с квадратными подголовками по промышленному стандарту ФРГ ДИН 603. Соединительные болты 17, 17' при этом вложены между обоими передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 или, соответственно, обоими задними проводниками расщепленной фазы 20, 21 в соответствующих продольных прорезях 16 и прилегают своими головками болтов 24 к обращенным друг к другу внутренним сторонам 25 передних и задних проводников расщепленной фазы 18, 19, 20, 21. Передние соединительные болты 17 при этом являются монтируемыми смещение относительно задних соединительных болтов 17'.
В представленной на фиг.4 форме выполнения средние проводники расщепленной фазы 29, 30 сборной шины 8 расположены смещенно поперек к продольному направлению сборной шины 22 таким образом, что расстояние 35 между двумя средними проводниками расщепленной фазы 29, 30 является большим, чем расстояние 34 между двумя передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 или, соответственно, двумя задними проводниками расщепленной фазы 20, 21. Другими словами: продольные прорези 16 обоих внешних сборных шин являются более узкими, чем продольная прорезь средней сборной шины. Проводники расщепленной фазы 29, 30 средней сборной шины имеют при этом одинаковую ширину 36, как первые и вторые проводники расщепленной фазы 18, 19, 20, 21.
Также в этой форме выполнения шины камеры 7, 7' соединены с передними и задними проводниками расщепленной фазы 18, 19, 20, 21 соединительными болтами. В качестве соединительных болтов 38, 38' однако вследствие большего стоящего в распоряжении промежуточного пространства между средними проводниками расщепленной фазы 29, 30 здесь применяются болты с прямоугольной головкой с квадратным подголовком согласно стандарту ДИН 186. Соединительные болты 38, 38' вложены при этом, как и раньше, между двумя передними проводниками расщепленной фазы 18, 19 или, соответственно, двумя задними проводниками расщепленной фазы 20, 21 в соответствующих продольных прорезях 16 и прилегают своими головками болтов 39 к обращенным друг к другу внутренним сторонам 25 передних и задних проводников расщепленной фазы 18, 19, 20, 21. Передние соединительные болты 38 могут при этом монтироваться опять-таки смещенно относительно задних соединительных болтов 38'.
Предпочтительным образом вблизи присоединений шин камеры через ввернутые промежуточные вставки из меди (не показаны) связаны друг с другом передние с задними проводниками расщепленной фазы (при двух парах проводников расщепленной фазы) или, соответственно, передние со средними проводниками расщепленной фазы и средние с задними проводниками расщепленной фазы (при трех парах проводников расщепленной фазы).
В этой связи следует указать на то, что расстояния 23 между отдельными парами проводников расщепленной фазы на фиг.2 представлены не в соответствии с масштабом, а для обзорности сильно увеличенными.
Список ссылочных позиций
1 - система сборных шин
2 - шкаф распределительного устройства
3 - передняя сторона
4 - задняя сторона
5 - сторона обслуживания спереди
6 - сторона обслуживания сзади
7 - шина камеры
8 - сборная шина
9 - коммутационный аппарат спереди
10 - коммутационный аппарат сзади
11 - присоединительная шина
12 - (свободно)
13 - (свободно)
14 - токопроводящая шина
15 - токопроводящая шина
16 - продольная прорезь
17 - соединительный болт
18 - передний проводник расщепленной фазы
19 - передний проводник расщепленной фазы
20 - задний проводник расщепленной фазы
21 - задний проводник расщепленной фазы
22 - продольное направление сборной шины
23 - расстояние
24 - головка болта
25 - внутренняя сторона
26 - (свободно)
27 - (свободно)
28 - токопроводящая шина
29 - средний проводник расщепленной фазы
30 - средний проводник расщепленной фазы
31 - толщина проводника расщепленной фазы
32 - выступающая длина
33 - расстояние средних проводников расщепленной фазы
34 - расстояние внешних проводников расщепленной фазы
35 - расстояние средних проводников расщепленной фазы
36 - ширина проводника расщепленной фазы
37 - ширина проводника расщепленной фазы
38 - соединительный болт
39 - головка болта
100 - система сборных шин
101 - проводник расщепленной фазы
102 - расстояние
103 - шина камеры
104 - соединительный болт