CN115136258A - 正弦管状导电母线 - Google Patents

Abstract

正弦管状导电母线是导电母线，更具体地，是具有正弦管状形状的导体母线，用于低压和高压以及预制电力线的开关设备和电力控制的电柜。母线具有连接至第一正弦曲线的初始紧固片，第一正弦曲线进而连接至接合接片，该接合接片进而连接至第二正弦曲线，使得所述第一正弦曲线和所述第二正弦曲线在其两者之间形成管状区域，其中，所述第一正弦曲线与所述第二正弦曲线之间没有接触。所述第二正弦曲线链接至最终紧固片或第二接合接片，该第二接合接片连接至第三正弦曲线，所述第三正弦曲线链接至最终紧固片。

Description

正弦管状导电母线

技术领域

本发明涉及一种导电母线，更具体地说是一种具有正弦曲线、管状形状的导电母线，该导电母线应用于用于低压和高压电力以及预制电力线的控制和开关设备总成的电柜。

背景技术

低压和高压控制和开关设备总成对于在经济活动的所有行业中的任何电气安装是必不可少的。这种总成旨在与设计用于电力的产生、传输、分配和转换以及用于消耗电力的装置的控制的装置一起使用。这些总成由电柜、安装单个装置的功能单元以及母线系统组成。

该母线系统是低阻抗导体，多个电路可以单独地连接至该低阻抗导体上。其功能是在总成中的几个点之间传导电力，并且其尺寸必须考虑以下因素来执行：

a)在正常使用情况下由电子流引起的温度升高，其中，这种温度升高与使用的材料的选择相关；

b)由诸如电压和电流尖峰、短路和意外电弧的不寻常情况引起的热和动态应力；

c)由导体之间以及导体与电柜的金属部件之间的接近引起的漏电流；以及

d)进行数量和方式的连接和推导。

鉴于电母线的这些固有特性，其几乎完全由具有矩形截面的铜棒制成，因为铜具有良好的导电性，具有与其他导电材料(如银和金)相比相对低的制造成本。

导体母线在经受较高的交流电流值时，有较大可能遭受趋肤效应，即，用于导电的有用面积减小，因为交流电流倾向于集中在导体的外周，从而降低其内部的电流密度。

由于这种趋肤效应，在固体母线的生产中使用了更多的材料，因此增加了其截面积以便确保导体具有低表观电阻，这减小了趋肤效应的负面影响，从而产生了更有效的母线。

具有矩形和实心剖面的棒实际上用于电柜中的所有铜母线应用中，并且通常发现此类配置有诸如100×10mm、80×10mm、50×10mm等除此之外变化的尺寸。

还使用了其他形式的母线，一个示例是2018年9月6日提交的文件BR 10 2018068113-3中所公开的母线，其目的是增加周长从而改善散热并且减少由趋肤效应引起的损失，针对高电流增强材料中的电流密度，从而允许因此使用更少的材料来制造该母线。尽管即使有这样的改进，在寻求利用通过增加其周长而获得的增益的该配置和其他配置中，在其中每相位使用两个或更多个导体的系统中，也产生由原理与趋肤效应相同的现象引起的损耗；然而，类似于在不同导体之间发生的相互作用，该现象被称为邻近效应。

以此方式，现有技术将受益于以下剖面，该剖面的实施例允许使用更少的材料，呈现这样一种形状：通过由电磁场行进的可能路径的转置和反转，存在邻近效应的衰减，并且由此能够实现与这些电流剖面相同的电流容量。

发明内容

本发明公开了一种以正弦管状形状构建的母线，该母线具有一种设置，该设置具有与实心导电母线兼容的机械电阻，但与常规系统相比，当增加导体周长时具有更大的导电效率，然后获得更大的用于散热的面积；与此结合，除了由该母线增强导体所占据的空间以及因此将若干母线组装在一起以增加支持的电流容量的可能性之外，还利用趋肤效应和接近效应，这导致截面的减小，从而增加导体中的电流密度。

本发明的目的是提供一种母线，该母线能够用更少的材料传导更大的电流。

本发明的另一目的是提供一种母线，该母线使得有可能增加周长，从而改进导体的散热。

本发明的目的还在于提供一种母线，该母线在使用管状形状时改善了趋肤效应的使用，其中导体的内部区域具有较少的材料。

本发明的另一目的是提供一种母线，该母线允许每相位具有两个或更多个导体的系统的总成，其方式为使由邻近效应产生的电磁场衰减，从而改进相同相位的两个导体之间的电流平衡。

本发明的另一目的是提供一种母线，该母线具有优异的机械电阻以承受母线在正常工作情况下或在应力情况下(例如在短路中)经受的动态应力。

本发明的目的还在于提供一种母线，该母线改进热交换、增强其冷却并且因此增强导电性。

最后，本发明的另一目的是提供一种母线，该母线使得优化由其占据的空间。

附图说明

本说明书的主题在其技术方面从基于以下列出的附图进行的详细说明中将是显而易见的，在附图中：

-图1示出了在单个折叠薄板中的母线的实施例的侧视图，其中，初始压接片和接合接片在相同的平面处对准，并且其中，所述初始压接片为单层；

-图2示出了在单个折叠薄板中的母线的实施例的侧视图，其中，初始压接片和接合接片平行且位于不同平面，并且所述初始压接片为单层；

-图3示出了在单个折叠薄板中的母线的实施例的侧视图，其中，接合接片和最终压接片在相同的平面处对准，其中，初始压接片为双层，并且接合接片为三层；

-图4示出在单个折叠薄板中的母线的实施例的侧视图，其中，正弦曲线为M形，其中接合和最终压接片在相同平面处对准，并且其中初始压接片为双层，并且接合接片在其侧面之间隔开；

-图5示出了单个折叠薄板中的母线的实施例的侧视图，其中使用三个M形正弦曲线，其中，初始压接片为两层，并且使用具有两层的两个接合接片；

-图6示出了如图1所示的两个母线总成的侧视图，其中，两个母线之间没有接触，并且紧固元件在由母线占据的区域内；

-图7示出了如图2所示的两个母线总成的侧视图，其中，在两个母线之间存在接触，并且其中初始压接片和接合接片是平行的并且位于不同的平面；

-图8示出了如图3中所示的两个母线总成的侧视图，其中两个母线由最终压接片和初始压接片固定并且这些母线彼此横向移位；

-图9示出了如图3中所示的两个母线总成的侧视图，其中这些母线中的一个由最终压接片和初始压接片固定并且另一个母线由接合接片固定，并且这些母线彼此横向移位；

-图10示出了对准组装的两个母线总成的透视图，其中，可以观察固定孔和冷却孔；以及

-图11示出了附接有连接元件的母线的透视图，其中，可观察到固定孔和冷却孔。

具体实施方式

根据前述附图，本发明“正弦管状导电母线”由母线(B)组成，该母线具有连接至第一正弦曲线(10)的初始压接片(1)，该第一正弦曲线(10)进而连接至接合接片(2)，该接合接片进而连接至第二正弦曲线(20)，这样使得所述第一正弦曲线(10)与该第二正弦曲线(20)在其间形成管状区域(T)，其中，在所述第一正弦曲线(10)与该第二正弦曲线(20)之间不存在接触。所述第二正弦曲线(20)可连接至第二接合接片(2b)或最终压接片(3)。

初始压接片(1)是连接至第一正弦曲线(10)的平坦部分，并且还可以包括单层(如图1和图2中所见)或多层，从而使得存在一个或多个180°的折叠，根据图3，图4和图5，其中可能观察具有形成两层的180°折叠来观察初始压接片(1)的示例。

接合接片(2)将第一正弦曲线(10)连接至第二正弦曲线(20)。所提及的接合接片(2)具有两个或更多个平坦区域并且可以具有一个或多个180°折叠。图1和图2中可见具有形成两层的180°折叠的接合接片(2)的示例。在图3中，可能注意到具有形成四层的三个180°折叠的接合接片。此外，该接合接片(2)可以使其层分离，如图4所示，其中，示出了在层之间间隔开的两层接合接片(2)。对于具有三条或更多正弦曲线的导体母线(B)，使用多于一个接合接片(2)，如示出具有两个接合接片(2a和2b)的示例的图5中所示，其中所述接合接片(2b)将第二正弦曲线(20)连接至第三正弦曲线(30)。

该最终压接片(3)关闭该剖面并且可以包围该初始压接片(1)或该接合接片(2)。图1至图4示出了包围初始压接片(1)的最终压接片(3)的示例，并且图5示出了包围接合接片(2a)的最终压接片(3)。

接合接片(2)和最终压接片(3)的表面可以对准，即在同一平面上。它们可以在平行平面中，即，未对准，或者它们也可以在正割平面中，以便在特定情况下便于组装。图1、图3、图4和图5示出了对准的接合接片(2)和最终压接片(3)的示例，并且图2和图7示出了其中所述接片处于平行平面中的示例。

第一正弦曲线(10)和第二正弦曲线(20)形成管状区域(T)，该管状区域通过彼此不接触的两个正弦的分离而产生。另外，可以存在多于两个的正弦曲线，如图5中所示，其中，存在形成两个管状区域(Ta和Tb)的第三正弦曲线(30)。正弦曲线形成导体母线(B)的弯曲区域，并且可以具有接近正弦曲线自身的形状，如图1、图2和图3所示，或者具有不同的波形。图4和图5示出了类似于字母“M”的正弦形状。

母线(B)可包含沿着初始压接片(1)、最终压接片(3)和接合接片(2)的固定孔(4)。这样的孔有助于组装、消除额外的重量并且节省材料。

冷却孔(5)可以沿着该正弦曲线插入，其中所述孔帮助空气循环到该管状区域(T)中，从而有助于该母线(B)的冷却。接触母线的热空气对流产生空气流，空气流与冷却孔增强与母线(B)的空气交换，有助于。

对于需要大于母线(B)传导容量的电流的设施，可以与多个母线(B)组装。图6、图7和图10示出了其中母线(B)横向对准的总成，在这种类型的总成中，母线(B)可以是间隔开的，如图6中所见，或者其仍可以接触，如图7和图10中所见。此外，母线(B)可以无位移地安装，如图8和图9所示。

在优选实施例中，母线(B)由单个折叠的无焊接薄板制成。

多层区域应该优选地在之间包含有电绝缘体以防止由于在层之间可能发生的小距离而形成的电弧。

母线(B)的正弦管状减少了趋肤效应的发生，并且使母线(B)中达到的表观电流更接近针对相同横截面积中的母线计算的额定电流。

当母线(B)具有对准的初始压接片(1)和接合接片(2)时，可能在固定螺钉没有超过母线(B)所占面积的情况下安装母线总成(B)，如图6中所见，有助于节省组装母线(B)的电柜内部的空间。

母线(B)从现有技术中公开的其他电母线中突出，主要是因为其具有正弦管状总成，而其他母线具有实心或闭合的管状总成的事实。因此，母线(B)在其总成中提供导电材料的显著节省，从而降低其生产成本和对在其总成中使用的元件(诸如铜、铝、金和银)的天然储备的影响。

母线(B)的另一优点涉及其高机械强度，与实心矩形母线相比，因为其具有基于增加了机械强度的弯曲壁的总成，从而当暴露于高水平短路电路测试时提供最小的变形。

最后，母线(B)的另一优点是，与实心母线相比，在该母线应用中的总成实质上更容易，因为它具有促进固定、延伸和旁路操作的一系列的孔选项。

应理解的是，本说明书并不将本申请限于在此所描述的细节，并且本发明能够具有其他实施例并且应当在权利要求书的范围内以多种方式实践或执行。虽然已经使用了特定术语，但是这些术语应当在通用和描述性意义上进行解释，而不是出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种正弦管状导电的母线，应用于用于低压和高压电力以及预制电力线的控制和开关设备总成的电柜，其特征在于，所述母线具有连接至第一正弦曲线(10)的初始压接片(1)，所述第一正弦曲线进而连接至接合接片(2、2a、2b)，所述接合接片进而连接至第二正弦曲线(20)，在所述第一正弦曲线(10)与第二正弦曲线(20)之间形成管状区域(T、Tb)；并且所述第二正弦曲线(20)连接至最终压接片(3)。

2.根据权利要求1所述的母线，其特征在于，所述第二正弦曲线(20)连接至第二接合片(2b)，所述第二接合片进而连接至第三正弦曲线(30)，在所述第一正弦曲线(10)与所述第三正弦曲线(30)之间形成管状区域(Ta)；所述第三正弦曲线(30)连接至所述最终压接片(3)。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的母线，其特征在于，所述初始压接片(1)具有单层。

4.根据权利要求1或2中的任一项所述的母线，其特征在于，所述初始压接片(1)具有两层或更多层。

5.根据权利要求1或2中的任一项所述的母线，其特征在于，所述初始压接片(1)是平坦的。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述接合接片(2)具有两层。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的母线，其特征在于，所述接合接片(2)具有三层或更多层。

8.根据权利要求6或7中的任一项所述的母线，其特征在于，所述接合接片(2)的层将被接合。

9.根据权利要求5或6中的任一项所述的母线，其特征在于，在所述接合接片(2)的层之间存在间隙。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述最终压接片(3)包围所述初始压接片(1)。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的母线，其特征在于，所述最终压接片(3)包围所述接合接片(2、2a、2b)中的一个。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述接合接片(2)的表面与所述最终压接片(3)的表面在同一平面上。

13.根据权利要求1至11中的任一项所述的母线，其特征在于，所述接合接片(2)的表面与所述最终压接片(3)的表面在平行平面中。

14.根据权利要求1至11中的任一项所述的母线，其特征在于，两个接合接片(2)的表面与最终压接片(3)的表面在正割平面中。

15.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述正弦曲线(10、20)具有正弦波形状。

16.根据权利要求1至14中的任一项所述的母线，其特征在于，所述正弦曲线(10、20)具有“M”形。

17.根据权利要求1至16中的任一项所述的母线，其特征在于，所述母线(B)沿着至少一个外边缘具有固定孔(4)。

18.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述母线(B)沿着至少一个正弦曲线具有冷却孔(5)。

19.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述母线(B)由单个折叠的无焊接薄板制成。

20.根据前述权利要求中的任一项所述的母线，其特征在于，所述母线(B)包括在具有多于一层的部件之间的电绝缘体。

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