Dreiphasen-Sammelschiene für Niederspannung In den elekrischen Mittel- und Hochspannungs anlagen werden laufend Stromschienen verschiedener Gestaltung aus Kupfer und neuerdings aus Aluminium und dessen Legierungen (z. B. vom Typ AlMgSi, wie Anticorodal) für die Stromüberleitung verwendet. Im Drehstrombereich sind besonders die Generator Transformatorverbindungen, die Schaltanlagen und die Speiseleitungen zu erwähnen.
Man stellt hingegen fest, dass die Anwendungen für Niederspannungsverteilungen selten sind, wie z. B. für die direkte Speisung von grossen Industrien. In solchen Fällen werden im allgemeinen Kabel benützt, sowohl für einzelne Maschinen, als auch für Grup pen von Maschinen (Blockschaltung), was dann noch örtliche Verteilungen bedingt. Es ergibt sich oft eine merkliche und sehr kostspielige Anhäufung von Kabeln, die manchmal auf grosse Entfernungen von der Hauptschaltanlage verlegt werden müssen. Hiezu benützt man meistens besondere Kabelkanäle, die sehr selten begehbar sind, und im Störungsfall (wie Kurzschluss oder Isolationsdefekt) geöffnet werden müssen.
Auch müssen oft infolge der benötigten Stromstärken mehrere Kabel parallel geschaltet wer den, was sehr unwirtschaftlich ist.
Neulich hat man auch für derartige Anwendun gen Stromschienen eingeführt, die mit oder ohne Aussenschutzrohr verlegt werden können. Die Haupt vorteile solcher Schienen bestehen darin, dass sie in ihren Abmessungen und Anordnungen entsprechend der gewünschten Leistung, sowie den durch das an geschlossene Aussennetz und den vorhandenen Trans formatoren erzeugten elektrodynamischen Kurz schlussbeanspruchungen gewählt werden können. Ausserdem können aus diesen Schienenpaketen belie bige Abgänge über Sicherungen, sei es wiederum mit passenden Schienen, sei es mit kürzeren Kabelstücken ausgeführt werden.
Zu diesem Zwecke eignen sich besonders Stromschienen aus Aluminium und, in Fällen sehr starker mechanischer und elektrodyna mischer Beanspruchungen, aus geeigneter Aluminium- leitlegierung. Es ist z. B. bereits eine symmetrische Dreiphasenstromschiene bekannt, welche im wesent lichen aus drei weltgeöffneten U-Profifen mit fla chem Boden und miteinander einen Winkel von 120 bildenden Schenkeln besteht, die an ihrem Boden auf in einem Abstand von 30 bis 120 cm vonein ander angeordneten, dreieckigen Isolatoren so be festigt sind, dass jeweils die benachbarten Schenkel je zweier Profile parallel zueinander verlaufen.
In grösseren Abständen von etwa 3 m sind auf der konkaven Seite jedes Leiters zylindrische Isolatoren angebracht, die als Träger für dünnere U-förmige Versteifungsprofile dienen, an welchen aus geloch tem Blech bestehende Schutzhauben befestigt wer den können. Die genannten Versteifungsprofile sol len auch als Erdleiter verwendet werden können. An den äusseren Isolatoren sind auch die Aufhän- gungs- oder Tragvorrichtungen angebracht.
Diese Anordnung ist wohl für die Übertragung von Drehstrom geeignet, der als solcher verwendet wird und insoweit als die drei Phasen etwa gleich stark belastet werden. Die drei Versteifungsprofile können dabei infolge ihrer Abmessungen kaum als Erdleiter dienen. Abgesehen von der Tatsache, dass durch die vorgesehenen Aufhängungen des Schienen paketes ein und dasselbe Versteifungsprofil ständig an Erde gelegt ist, wären, sogar zusammengeschal tet, die Versteifungsprofile ihrer Querschnitte wegen als Nulleiter ungenügend.
Diesbezüglich ist bekannt, dass vorschriftsgemäss der Nulleiter einen gleichwer tigen Querschnitt wie der Phasenleiter aufweisen soll. Ausserdem, im Falle von stark ungleich bela steten Phasen, verursacht z. B. durch die einseitige Benützung von der unverketteten Spannung, tritt eine störende Unsymmetrie des Systems auf.
Diese Mängel der bekannten Dreiphasenstrom schienen sollen nun durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drei phasensammelschiene, die sich dadurch auszeichnet, dass sie einen zentrischen, im Querschnitt sternförmi- gen Nulleiter aufweist, mit drei in einem Winkel von je 120 zueinander stehenden Schenkeln, zwischen welchen jeweils ein Phasenleiter am Nulleiter unter Zwischenlage von Isolatoren befestigt ist, wobei der Nulleiter auch als Träger der Phasenleiter wirkt,
indem die Tragvorrichtungen an ihm angebracht sind.
Die Erfindung soll nun an Hand der beigelegten Zeichnung, welche drei Ausführungsbeispiele einer Sammelschiene im Querschnitt darstellt, näher be schrieben werden.
In jedem Beispiel weist der Nulleiter 1 einen sternförmigen Querschnitt auf, wobei seine drei radialen Schenkel in einem Winkel von 120 zuein- anderstehen.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 sind an äusseren Stellen auf beiden Seiten jedes Schenkel des Nulleiters aus Keramik oder Kunststoff beste hende Isolatoren 2 mit Schraubenbolzen 3 befestigt. Vorteilhafterweise befinden sich jeweils sechs solcher Isolatoren in derselben Querebene, je zwei mit einem einzigen Bolzen auf einem Schenkel des Null- leiters gehalten. Die Isolatoren sind mit einer Nut 4 versehen, die zur Aufnahme der Längsränder der Phasenleiter 5 dienen.
Dank dieser Befestigung der Phasenleiter am Nulleiter besteht für die ersteren die Möglichkeit, in den Isolatorrinnen in Längs- richtung zu gleiten und sich bei einer durch den Stromdurchgang bedingten Erwärmung gegenüber dem beinahe stromlosen Nulleiter und auch gegen seitig bei unterschiedlicher Strombelastung und daher unterschiedlicher Erwärmung und Ausdehnung, frei auszudehnen.
Die Phasenleiter 5 bestehen im wesentlichen aus einem Flachprofil, das mit zwei gegen aussen gerich teten und gleichzeitig als Versteifungen und für die Abkühlung dienenden Längsrippen 6 versehen ist, und dessen Ränder zwecks Einschiebung in die Iso- latorrinnen parallel zu den Schenkeln des Nulleiters, das heisst, um 30 gebogen sind, wodurch eine wei tere Versteifung des Flachprofils gewährleistet wird. In bestimmten Fällen ist es aber auch möglich, auf diese zusätzliche Versteifung zu verzichten und die Profilränder flach zu gestalten, wobei aber die Rin nen der Isolatoren mit den Auflageflächen auf dem Schenkel des Nulleiters in einem Winkel von 30 zu stehen haben.
Die Fig.1 zeigt auch, wie die Stromschiene mit Hilfe eines am oberen Bolzen 3 angreifenden Gestän ges 7, z. B. an einer Decke 8 aufgehängt werden kann. Zur Aufnahme von temperaturbedingten Län genänderungen des Nulleiters kann ein pendelarti- ges Gestänge verwendet werden, oder der Nulleiter kann mit Längslöchern für die oberen Bolzen 3 versehen werden.
Die Dreiphasensammelschiene nach Fig.2 be sitzt einen gleichförmigen Nulleiter 1 und gleiche Isolatoren 2 wie die Schiene nach Fig. 1. Dagegen weisen die Phasenleiter 9 einen anderen Querschnitt auf. Sie bestehen im wesentlichen aus einem V- Profil, dessen beide Schenkel in einem Winkel von 120 zueinander stehen und das eine radial nach aussen gerichtete T-förmige Rippe 10 aufweist. Die Fig.2 zeigt gleichzeitig, wie die Stromschiene mit tels auf einem Boden 11 stehenden Stützen 12 getragen werden kann, die an den unteren Isolatoren 2 angebracht sind.
Die Ausführungsform nach Fig.3 unterscheidet sich von den beiden ersteren dadurch, dass die Iso latoren 13 mit Schraubenbolzen 14 an den Phasen leitern 15 befestigt und je mit einer hinterschnittenen Nut 16 versehen sind, mit der sie jeweils eine in den Winkeln zwischen zwei Nulleiterschenkeln in der Verlängerung des gegenüberliegenden Schenkels ste hende T-förmige Rippe 17 des Nulleiters umgreifen, so dass sie sich auf diesen Rippen in Längsrichtung verschieben können.
Dadurch ergibt sich wiederum die freie Dehnungsmöglichkeit für jeden Phasen leiter gegenüber den beiden anderen und gegen über dem Nulleiter. Die Phasenleiter 15 bestehen aus einem V-Profil mit in einem Winkel 120 zu einander stehenden Schenkeln und dazwischenlie gender T-förmiger Längsrippe 18. In einer nach die sem Prinzip aufgebauten Stromschiene wäre es selbst verständlich auch möglich, für die Phasenleiter Flachprofile mit Längsrippen wie in Fig.l abge bildet, zu verwenden, wobei dann die Isolatoren eine ebene Auflagefläche aufzuweisen hätten.
Die Fig. 3 zeigt gleichzeilig auch noch eine wei tere Ausbildungsmöglichkeit für die Tragvorrichtung der Stromschiene: die abgebildete Tragvorrichtung besteht zur Hauptsache aus einem U-förmigen Trag bügel 19, der an beiden Enden an zwei Schenkeln des Nulleiters mittels Schraubenbolzen 20 unmittel bar verbunden ist. Der Tragbügel 19 ist selber auf einem Sockel 21 befestigt.
Da die Tragvorrichtungen nach Fig. 2 und 3 starr sind, wird zwecks Ermöglichung von durch Tem peraturwechsel verursachten Längenänderungen des Nulleiters dessen untere Schenkel mit länglichen Be festigungslöchern versehen.
Selbstverständlich wird nicht unbedingt bei jeder Isolatorgruppe eine Aufhänge- oder Tragvorrichtung angebracht, sondern zweckmässig nur in grösseren Abständen.
Im allgemeinen wird es erwünscht sein, den Null- leiter von der Erde zu isolieren. Dann sind bei den Aufhängungen oder der Tragvorrichtung die not wendigen Vorkehrungen zu treffen. Es ist z. B. mög lich, in den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 zwischen dem Nulleiter und dem oberen Schrau- benbolzen 3 (Fig.1) bzw. den beiden unteren Schrau- benbolzen 3 (Fig.2) eine Isolierhülse anzubringen.
Auch in der Ausführungsform nach Fig. 3 lässt sich ohne Schwierigkeiten eine Isolierung zwischen dem Tragbügel 19 und den Schenkeln des Nulleiters an bringen, oder der Sockel 21 als Isolator ausbilden. Wenn dagegen für bestimmte Anwendungen der Null- leiter geerdet sein muss, kann auf die soeben er wähnten Isolierungen verzichtet werden und nöti genfalls noch ein Erdanschluss angebracht werden.
Sollte ein Aussenschutz des Schienenpaketes er wünscht oder benötigt sein, dann werden passende Gitter- oder gelochte Bleche, z. B. wie in Fig. 1 mit 22 angedeutet, verwendet. Ist der Nulleiter iso liert, dann werden diese Bleche an den isolierten Schraubenbolzen 3 befestigt, wobei diese passen derweise zusammengeschalteten Schutzbleche, geer det werden können. Ist hingegen der Nulleiter nicht isoliert und dient als Erdleiter, dann erfolgt die Befestigung der Bleche ebenfalls an die Schrauben bolzen 3, die in diesem Falle ohne Isolierhülsen sind.
Damit sich die Phasenleiter doch nicht allzuviel gegenüber dem Nulleiter verschieben, werden sie an einer Stelle, vorzugsweise in der Mitte der Länge der Stromschiene je an einem Paar Isolatoren mit tels gesonderten Schraubenbolzen fest verbunden, oder es wird in der Bauart nach Fig. 3 je ein Iso lator in ähnlicher Weise am Nulleiter befestigt. Diese Massnahme ist auch zu treffen, wenn die Stromschiene als vertikale oder schräge Steigleitung verwendet wird.
Der Abstand zwischen den einzelnen Isolatoren wird je nach der Festigkeit der einzelnen Leiter und den zu erwartenden elektrodynamischen<B>Kräf-</B> ten bestimmt und beträgt z. B. zwischen 0,5 bis 2 m. Ebenfalls der Abstand zwischen den einzelnen Phasenleitern und dem Nulleiter wird auf Grund der in der Stromschiene vorliegenden Spannung und der eintretenden elektrodynamischen Kräfte so be stimmt, dass keine Kurzschlüsse entstehen können, wobei zwecks Verminderung der Reaktanz, dieser Abstand so klein als möglich gehalten wird. Die strenge symmetrische Anordnung der Phasenleiter um den Nulleiter gewährleistet eine starke Herab se*zung der induktiven Verluste.
Die allgemeine Gestaltung der erfindungsgemässen Sammelschiene ermöglicht eine wirksame Abküh lung durch spontane Luftzirkulation (Kamineffekt). Sollten jedoch bestimmte, dachförmige Winkel tote Stellen bilden, dann lässt sich in bekannter Weise durch Bohren von Durchgängen in den Wandun- gen der verschiedenen Leiter eine Luftzirkuation durch diese Leiter erwirken.
Zur Aufnahme der Längenänderungen zwischen zusammenstossenden Schienen ist es möglich, die einzelnen entsprechenden Leiter durch kurze Seilab schnitte oder geeignete Dilationsstücke miteinander zu verbinden, wobei die Symmetrie des Systems im mer weiter beibehalten wird.
Die erfindungsgemässe Sammelschiene bietet die Möglichkeit, sowohl aus dem Nulleiter, als auch aus den Phasenleitern beliebig und bequem Abzweigun gen auf Verteilerkasten mit passenden ;Schienen oder mit Kabelabschnitten nach dem Schweiss- oder Schraubsystem oder auch fliegende Abzweigungen auszuführen.
Die einzelnen Leiter der Sammelschiene werden vorzugsweise aus Reinaluminium oder geeigneten Aluminiumlegierungen hoher Leitfähigkeit durch Strangpressen hergestellt, sie können auch noch durch anodische Oxydation mit einer isolierenden Schicht überzogen werden.
Die erfindungsgemässe Sammelschiene bietet den weiteren Vorteil, dass sie am Boden zusammenge setzt und anschliessend in einem Stück, z. B. mit Hilfe eines Kranes montiert werden kann.