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.
Three-phase busbar for low voltage In electrical medium and high voltage systems, busbars of various designs made of copper and recently made of aluminum and its alloys (e.g. of the AlMgSi type, such as Anticorodal) are used for power transmission. In the three-phase area, special mention should be made of the generator, transformer connections, the switchgear and the feed lines.
However, it is found that the applications for low voltage distribution are rare, such as B. for the direct supply of large industries. In such cases, cables are generally used, both for individual machines and for groups of machines (block circuit), which then requires local distributions. There is often a noticeable and very costly accumulation of cables that sometimes have to be laid over great distances from the main switchgear. For this purpose, special cable ducts are usually used, which are very rarely accessible and have to be opened in the event of a fault (such as a short circuit or insulation defect).
Often several cables have to be connected in parallel as a result of the required currents, which is very uneconomical.
Recently, busbars were also introduced for such applications, which can be laid with or without an outer protective tube. The main advantages of such rails are that they can be selected in terms of their dimensions and arrangement according to the desired performance, as well as the electrodynamic short-circuit loads generated by the connected external network and the existing transformers. In addition, any outlets can be made from these rail packs via fuses, either with suitable rails or with shorter cable lengths.
For this purpose, busbars made of aluminum and, in cases of very strong mechanical and electrodynamic loads, made of a suitable conductive aluminum alloy are particularly suitable. It is Z. B. already known a symmetrical three-phase busbar, which consists in wesent union of three world-open U-Profifen with fla chem bottom and with each other an angle of 120 forming legs, which are arranged at a distance of 30 to 120 cm from each other, triangular Insulators are fastened so that the adjacent legs of two profiles each run parallel to one another.
At greater intervals of about 3 m cylindrical insulators are attached to the concave side of each conductor, which serve as a carrier for thinner U-shaped stiffening profiles, to which existing protective hoods made of perforated sheet metal attached to who can. The stiffening profiles mentioned can also be used as earth conductors. The suspension or support devices are also attached to the outer insulators.
This arrangement is probably suitable for the transmission of three-phase current, which is used as such and insofar as the three phases are loaded approximately equally. The three stiffening profiles can hardly serve as earth conductors due to their dimensions. Apart from the fact that one and the same stiffening profile is constantly placed on earth due to the intended suspensions of the rails, the stiffening profiles would be insufficient because of their cross-sections as a neutral conductor.
In this regard, it is known that, in accordance with regulations, the neutral conductor should have an equivalent cross-section to the phase conductor. In addition, in the case of strongly unequally loaded phases, caused z. B. by the one-sided use of the unlinked voltage, a disruptive asymmetry of the system occurs.
These shortcomings of the known three-phase power rails are now intended to be eliminated by the present invention.
The present invention relates to a three-phase busbar which is characterized in that it has a central neutral conductor with a star-shaped cross-section, with three legs at an angle of 120 to each other, between which a phase conductor is attached to the neutral conductor with insulators in between where the neutral conductor also acts as a carrier for the phase conductor,
by attaching the supports to it.
The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawing, which shows three exemplary embodiments of a busbar in cross section.
In each example, the neutral conductor 1 has a star-shaped cross section, with its three radial legs being at an angle of 120 to one another.
In the embodiment according to FIG. 1, each leg of the neutral conductor made of ceramic or plastic is best existing insulators 2 with screw bolts 3 attached to the outer points. Advantageously, there are six such insulators in the same transverse plane, two each held by a single bolt on one leg of the neutral conductor. The insulators are provided with a groove 4 which serves to accommodate the longitudinal edges of the phase conductors 5.
Thanks to this attachment of the phase conductors to the neutral conductor, there is the possibility for the former to slide in the longitudinal direction in the insulator grooves and, in the event of heating due to the passage of current, compared to the almost currentless neutral conductor and mutually at different current loads and therefore different heating and expansion to expand freely.
The phase conductors 5 consist essentially of a flat profile, which is provided with two outwardly directed and at the same time as stiffeners and for cooling serving longitudinal ribs 6, and the edges of which are parallel to the legs of the neutral conductor for the purpose of insertion into the insulating grooves , are bent by 30, which ensures a further stiffening of the flat profile. In certain cases, however, it is also possible to do without this additional stiffening and to make the profile edges flat, but the grooves of the insulators with the bearing surfaces on the leg of the neutral conductor have to be at an angle of 30.
The Fig.1 also shows how the busbar with the help of an attacking on the upper bolt 3 rod total 7, z. B. can be hung from a ceiling 8. A pendulum-like linkage can be used to accommodate temperature-related changes in length of the neutral conductor, or the neutral conductor can be provided with longitudinal holes for the upper bolts 3.
The three-phase busbar according to FIG. 2 be seated a uniform neutral conductor 1 and the same insulators 2 as the rail according to FIG. 1. In contrast, the phase conductors 9 have a different cross section. They essentially consist of a V-profile, the two legs of which are at an angle of 120 to one another and which has a T-shaped rib 10 directed radially outward. 2 shows at the same time how the busbar can be carried by means of supports 12 standing on a floor 11 which are attached to the lower insulators 2.
The embodiment according to Figure 3 differs from the first two in that the isolators 13 attached with bolts 14 to the phase conductors 15 and each provided with an undercut groove 16 with which they each have one in the angles between two neutral legs in the extension of the opposite leg reach the existing T-shaped rib 17 of the neutral conductor so that they can move on these ribs in the longitudinal direction.
This in turn results in the free expansion possibility for each phase conductor compared to the other two and compared to the neutral conductor. The phase conductors 15 consist of a V-profile with legs at an angle 120 to each other and intermediate T-shaped longitudinal rib 18. In a busbar constructed according to this principle, it would of course also be possible to use flat profiles with longitudinal ribs for the phase conductors as in Fig.l abge forms to use, in which case the insulators would have to have a flat bearing surface.
Fig. 3 shows at the same time also a white direct training option for the support device of the busbar: the support device shown consists mainly of a U-shaped support bracket 19, which is connected at both ends to two legs of the neutral conductor by means of bolts 20 immediacy bar. The support bracket 19 is itself attached to a base 21.
Since the supporting devices according to FIGS. 2 and 3 are rigid, the lower leg of the neutral conductor is provided with elongated mounting holes in order to enable changes in length of the neutral conductor caused by temperature changes.
It goes without saying that a suspension or support device is not necessarily attached to each group of insulators, but only appropriately at larger intervals.
In general it will be desirable to isolate the neutral from earth. Then the necessary precautions must be taken with the suspensions or the supporting device. It is Z. B. possible, in the embodiments according to FIGS. 1 and 2, between the neutral conductor and the upper screw bolt 3 (FIG. 1) or the two lower screw bolts 3 (FIG. 2) to attach an insulating sleeve.
In the embodiment according to FIG. 3, too, insulation between the support bracket 19 and the legs of the neutral conductor can be brought without difficulty, or the base 21 can be designed as an insulator. If, on the other hand, the neutral conductor has to be earthed for certain applications, the insulation just mentioned can be dispensed with and an earth connection can be made if necessary.
If an external protection of the rail package he wants or needs, then suitable mesh or perforated sheets, z. B. as indicated in Fig. 1 with 22 is used. If the neutral conductor is insulated, then these sheets are attached to the insulated screw bolts 3, these sheets fitting interconnected protective sheets that can be geer det. If, on the other hand, the neutral conductor is not insulated and serves as a ground conductor, then the sheets are also fastened to the screw bolts 3, which in this case are without insulating sleeves.
So that the phase conductors do not shift too much compared to the neutral conductor, they are firmly connected to a pair of insulators with means of separate screw bolts at one point, preferably in the middle of the length of the busbar, or it is in the type of FIG Iso lator attached to the neutral in a similar manner. This measure must also be taken if the busbar is used as a vertical or inclined riser.
The distance between the individual insulators is determined depending on the strength of the individual conductors and the expected electrodynamic forces. B. between 0.5 to 2 m. The distance between the individual phase conductors and the neutral conductor is also determined due to the voltage present in the busbar and the electrodynamic forces that occur so that no short circuits can occur, this distance being kept as small as possible in order to reduce the reactance. The strictly symmetrical arrangement of the phase conductors around the neutral conductor ensures a strong reduction in inductive losses.
The general design of the busbar according to the invention enables effective cooling by spontaneous air circulation (chimney effect). However, if certain roof-shaped angles form dead spots, air can be circulated through these conductors in a known manner by drilling passages in the walls of the various conductors.
To accommodate the changes in length between colliding rails, it is possible to connect the individual corresponding conductors by short Seilab sections or suitable dilation pieces with each other, the symmetry of the system is always maintained.
The busbar according to the invention offers the possibility, from the neutral conductor as well as from the phase conductors, to make branches on distribution boxes with suitable rails or with cable sections according to the welding or screwing system or even flying branches.
The individual conductors of the busbar are preferably made of pure aluminum or suitable aluminum alloys of high conductivity by extrusion; they can also be coated with an insulating layer by anodic oxidation.
The busbar according to the invention has the further advantage that it is put together on the ground and then in one piece, for. B. can be assembled with the help of a crane.