DD152034A1

DD152034A1 - COOLED POWER RAIL

Info

Publication number: DD152034A1
Application number: DD22236180A
Authority: DD
Inventors: Klaus Mueller; Peter Lein; Georg Kuka; Ralf Luedemann; Karl-Heinz Manthe
Original assignee: Klaus Mueller; Peter Lein; Georg Kuka; Ralf Luedemann; Manthe Karl Heinz
Priority date: 1980-07-03
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1981-11-11

Abstract

Gekuehlte Stromschiene, insbesondere fuer Hochstromverbindungen in elektrischen Anlagen. Ziel der Erfindung ist es, die Waermeabfuhr von Stellen hoher Verlustdichten in Stromschienen zu vergroeszern. Aufgabengemaesz soll eine gekuehlte Stromschiene geschaffen werden, bei der ein Kuehlkreislauf durch Heiz- und Kuehlzonen innerhalb der Stromschienen aufrechterhalten wird. Erfindungsgemaesz besitzt die Stromschiene einen geschlossenen rohrfoermigen Hohlraum mit Kapillarstruktur, wobei dieser Hohlraum als an sich bekanntes Waermerohr fungiert. Der Hohlraum ist zentral achsparallel oder aussermittig achsparallel angeordnet. Die Erfindung ist bei Hochstromverbindungen in elektrischen Anlagen anwendbar.Cooled busbar, especially for high current connections in electrical installations. The aim of the invention is to vergroeszern the heat removal of points of high loss densities in busbars. Taskgemaesz a cooled busbar to be created in which a cooling circuit is maintained by heating and cooling zones within the busbars. According to the invention, the bus bar has a closed tubular cavity with a capillary structure, this cavity acting as a per se known heat pipe. The cavity is arranged centrally parallel to the axis or eccentrically parallel to the axis. The invention is applicable to high current connections in electrical installations.

Description

.-*- 22 23 6 1.- * - 22 23 6 1

Gekühlte StromschieneCooled power rail

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine gekühlte Stromschiene, insbesondere für Hochstromverbindungen in elektrischen Anlagen.The invention relates to a cooled busbar, in particular for high-current connections in electrical installations.

Charakteristik der bekannten technischen lösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, die Hochstromverbindungen in elektrischen Anlagen in Form von Stromschienen auszuführen» Die Strom- . schiene dient neben dem Transport von elektrischer Energie der Abfuhr der in der Stromschiene, speziell an den Verbindungsstellen mitjanderen Stromleitern, oder in den angeschlossenen elektrischen Geräten entstehenden Verlustwärme« Diese Verlustwärrne wird an die Umgebung, z»B. Luft oder SiV-Gas, abgegeben.It is known to carry out the high-current connections in electrical systems in the form of busbars »The current. In addition to the transport of electrical energy, the rail serves to dissipate the heat loss generated in the busbar, especially at the junctions with other conductors, or in the connected electrical equipment. "This waste heat is dissipated to the environment, eg. Air or SiV gas released.

In vielen Fällen bestimmt die zulässige Erwärmung der Stromschiene oder der angeschlossenen elektrischen Geräte die Abmessungen der Stromschiene.In many cases, the permissible heating of the busbar or connected electrical equipment determines the dimensions of the busbar.

Die Wärmeabfuhr aus der Stromschiene wird erschwert dadurch, daß nicht die gesamte Oberfläche in gleichem Maße zur T/armeabfuhr beiträgt. Große Verlustdichten und damit hohe Temperaturen treten auf an den Stellen der Stromschiene, wo sich Verbindungsstellen mit anderen Stromleitern befinden. Diese Verbindungsstellen bestimmen damit die zulässige Strombelastung und die Abmessungen der Stromschiene. Nach der Offenlegungsschrift DE-OS 21 55 313 wird die Y/ärme aus,rohrförmigen Stromschienen durch einen Kühlluftstrom im Inneren der Stromschiene abgeführt.The heat dissipation from the busbar is complicated by the fact that not the entire surface contributes to the same extent to T / m removal. High loss densities and thus high temperatures occur at the points of the busbar where there are junctions with other conductors. These connection points thus determine the permissible current load and the dimensions of the busbar. According to the published patent application DE-OS 21 55 313, the Y / arms out, tubular busbars are removed by a cooling air flow in the interior of the busbar.

Fachteilig an dieser Lösung ist, daß ein durch einen Elektromotor angetriebener Lüfter benötigt wird. Dadurch macht sich eine Wartung der Anlage erforderlich. Bei einem Ausfall des Lüfters kann es zu einer örtlichen Überhitzung und damit zu einer Zerstörung der Stromschienen, speziell der Verbindungsstellen, kommen.A part of this solution is that an electric motor driven fan is needed. This makes a maintenance of the system required. In the event of a fan failure, local overheating may occur, destroying the busbars, especially the connection points.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der vorliegenden Erfindung ist, die Wärmeabfuhr von Stellen hoher Verlustdichten in Stromschienen zu vergrößern, wodurch eine Erhöhung der Strombelastbarkeit und eine Verringerung des Materialeinsatzes möglich wird. Dabei sollen keine beweglichen Teile (Lüfter, Pumpen o.ä·) vorhanden sein, damit ein wartungsfreier Betrieb und eine hohe Lebensdauer möglich werden. .The aim of the present invention is to increase the heat dissipation of points of high loss densities in busbars, whereby an increase in the current carrying capacity and a reduction in the use of materials is possible. There should be no moving parts (fans, pumps, etc.) to ensure maintenance-free operation and a long service life. ,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gekühlte Stromschiene zu schaffen, bei der ein Kühlkreislauf durch Heiz- und Kühlzonen innerhalb der Stromschiene aufrechterhalten wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stromschiene einen geschlossenen rohrförmigen Hohlraum mit Kapillarstruktur besitzt und dieser Hohlraum als an sich bekanntes T/ärmer ohr fungiert· Die Wand der als Gefäß ausgebildeten Stromschiene dient dem Transport des elektrischen Stromes und zum Anschluß anderer Stromleiter. Der Hohlraum ist zentral achsparallel oder außermittig achsparallel angeordnet. Die Stromschiene kann dabei von beliebig geformtem Querschnitt sein. Zusätzlich sind ein oder mehrere als Kühlkörper ausgebildete Wärmerohre an der Stromschiene angebracht. An den Stellen hoher Verlustdichte (Heizzone) verdampft der Wärmeträger aus der Kapillarstruktur. Der Dampf strömt im Inneren der Stromschiene in Richtung des Temperaturgefälles, kondensiert an den Stellen mit geringerer Temperatur (Kühlzone) und gibt dort die aufgenommene Wärmeenergie wieder ab. Heiz- und Kühlzonen können beliebig über die Stromschiene .verteilt sein. Die Wärmeabfuhr, d.h. die Kühlung der Stromschiene kann verbessert werden, wenn die Kühlzone nicht vom Strom durch-.flössen undjgegebenenfalls zusätzlich mit Kühlrippen versehenThe object of the invention is to provide a cooled busbar in which a cooling circuit is maintained by heating and cooling zones within the busbar. According to the invention the object is achieved in that the busbar has a closed tubular cavity with capillary structure and this cavity acts as per se known T / poorer ear · The wall of the trained as a vessel busbar is used to transport the electrical current and to connect other conductors. The cavity is arranged centrally parallel to the axis or eccentrically parallel to the axis. The busbar can be of arbitrarily shaped cross section. In addition, one or more heat sinks designed as heat sinks are attached to the busbar. At the points of high loss density (heating zone), the heat transfer medium evaporates from the capillary structure. The steam flows inside the busbar in the direction of the temperature gradient, condenses at the lower temperature points (cooling zone) and releases the heat energy absorbed there. Heating and cooling zones can be distributed as required via the busbar. The heat dissipation, i. the cooling of the busbar can be improved if the cooling zone does not flow through the current and if necessary additionally provided with cooling fins

— 3 „- 3 "

-3-. 22 23 6 1-3-. 22 23 6 1

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen: Pig.1: Verlauf der Stromschienentemperatur. Pig.2 bis 5'· Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Stromschiene in der Perspektive und im Querschnitt Mg.61 Kühlkörper im QuerschnittThe invention will be explained in more detail in exemplary embodiments. In the accompanying drawing show: Pig.1: Course of the busbar temperature. Pig.2 to 5 '· Embodiments of the bus bar according to the invention in perspective and in cross section Mg.61 heat sink in cross section

In Fig.1 ist der Verlauf der Stromschienentemperatur in der Umgebung einer Verbindungsstelle nach dem Stand der Technik dargestellt. Dabei wird deutlich, daß große Verlustdichten und damit hohe Temperaturen an diesen Stellen der Stromschiene auftreten. Die Temperatur an der Verbindungsstelle kann dabei 20 bis 40 Kelvin höher als die Temperatur an den von der Verbindungsstelle weit entfernten Stellen sein.FIG. 1 shows the profile of the busbar temperature in the vicinity of a connection point according to the prior art. It is clear that large loss densities and thus high temperatures occur at these points of the busbar. The temperature at the junction may be 20 to 40 Kelvin higher than the temperature at the sites far away from the junction.

Die Pig.2 und 4 zeigen Möglichkeiten für die Ausbildung der Stromschiene 1 als Wärmerohr. In den Pig. 3 und 5 sind in den Schnittdarstellungen die unterschiedlichen Lagen des. Hohlraumes 2 zu erkennen. Durch den Hohlraum 2 und eine Kapillarstruktur 3 wird das Wärmerohr gebildet. Die Bohrungen 4 dienen zum Befestigen anderer Stromschienen.The Pig.2 and 4 show possibilities for the formation of the busbar 1 as a heat pipe. In the pig. 3 and 5, the different positions of the cavity 2 can be seen in the sectional views. Through the cavity 2 and a capillary structure 3, the heat pipe is formed. The holes 4 are used to attach other busbars.

Die Pig.6 zeigt einen als Wärmerohr ausgebildeten Kühlkörper 5j der mit Kühlrippen 6 versehen und an einer Stromschiene 1 angebracht ist. Die Wärme wird aus der Stromschiene über das Wärmerohr an die Kühlrippen und von dort an das umgebende Medium abgegeben. Die Verbindung des Kühlkörpers mit der Stromschiene kann lösbar durch ein Schraubgewinde oder nicht lösbar durch Schweißen bzw. Löten hergestellt werden. Der Kühlkörper kann dabei auch senkrecht zur Achse der Stromschiene an dieser angebracht werden.The Pig.6 shows a heat pipe designed as a heat sink 5j which is provided with cooling fins 6 and attached to a busbar 1. The heat is released from the busbar via the heat pipe to the cooling fins and from there to the surrounding medium. The connection of the heat sink to the bus bar can be made detachable by a screw thread or non-detachably by welding or soldering. The heat sink can also be mounted perpendicular to the axis of the busbar to this.

Claims

1. cooled busbar, in particular for high-current connections in electrical installations characterized in that the busbar has a closed, tubular cavity (2) with capillary structure (3) and this cavity acts as per se known heat pipe.

2. cooled busbar according to item 1, characterized in that the cavity (2) is arranged centrally parallel to the axis.

3 · Cooled busbar according to item 1, characterized in that the cavity (2) is arranged eccentrically parallel to the axis.

4. cooled busbar according to item 1-3, characterized in that in addition one or more heat sinks designed as a heat sink (5) are mounted on the busbar.

, - For this 2 sheets drawings -

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Invention claims:

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