DE1286174B

DE1286174B - Arrangement on the sheet metal shells of busbars

Info

Publication number: DE1286174B
Application number: DE1962L0042984
Authority: DE
Inventors: Gaertner; Dr-Ing Rudolf
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1962-09-17
Filing date: 1962-09-17
Publication date: 1969-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an den Blechmänteln von phasenweise gekapselten Stromschienen zur Kompensation der an den Stromschienen angreifenden Stromkräfte.The invention relates to an arrangement on the sheet metal jackets in phases encapsulated busbars to compensate for the attack on the busbars Electricity forces.

Es sind verschiedene Ausführungsarten von Stromschienenkanälen bekannt, und zwar besteht eine Ausführungsform darin, daß das ganze Stromschienensystem eine gemeinsame Ummantelung besitzt, ohne daß Zwischenwände zwischen den einzelnen Phasenleitern vorhanden sind. Bei einer anderen Ausführungsform ist ebenfalls eine gemeinsame Ummantelung aller Phasenleiter vorhanden, jedoch sind darüber hinaus Zwischenwände zwischen den einzelnen Phasen vorgesehen. Noch eine andere Ausführungsform besteht darin, daß jeder Phasenleiter für sich mit einem Blechmantel versehen ist.Various types of busbar ducts are known, namely, one embodiment is that the whole busbar system one has common sheathing without intermediate walls between the individual phase conductors available. In another embodiment, there is also a common one All phase conductors are sheathed, but there are also partitions provided between the individual phases. Yet another embodiment exists in that each phase conductor is provided with a sheet metal jacket for itself.

Bei Schienenkanälen dieser Art ist es ferner bekannt, daß durch die Metallkapselung eine wesentliche Reduzierung der im Kurzschlußfall auf den Stromleiter wirkenden magnetischen Kräfte erzielt wird. Dabei verlagern sich die Kräfte vom Leiter in die geerdete Metallkapselung.In rail channels of this type, it is also known that by the Metal encapsulation a significant reduction in the short circuit on the conductor acting magnetic forces is achieved. The forces shift from the Conductor in the grounded metal enclosure.

Auch ist es bekannt, zur Verkleinerung dieser Kräfte die Kapselungen an beiden Enden unter Inkaufnahme der hohen Verluste im Normalbetrieb zu erden.It is also known to use the encapsulation to reduce these forces to be earthed at both ends, accepting the high losses in normal operation.

Es ist auch eine Ausführung bekannt, bei der die Blechmäntel der einzelnen Phasen an dem einen Abschnittsende direkt, an dem anderen Abschnittsende über sättigbare Drosseln leitend verbunden werden. Im normalen Betrieb sind die Drosseln ungesättigt, um die Sekundärströme und -verluste in den Blechmänteln klein zu halten. Im Kurzschlußfall sind die Drosseln gesättigt, -um große Sekundärströme durchzulassen und damit eine wirksame Kompensation der Stromkräfte zu erzielen.There is also a design known in which the sheet metal jackets of the individual Phases directly at one end of the section and via saturable ones at the other end of the section Chokes are conductively connected. In normal operation, the chokes are unsaturated, in order to keep the secondary currents and losses in the sheet metal jackets small. In the event of a short circuit the chokes are saturated, -to allow large secondary currents through and thus a to achieve effective compensation of the current forces.

In Versuchsanordnungen sind ferner bereits Längsleiter in der Nähe der Blechmäntel zur Untersuchung der Kraftwirkungen angeordnet worden.In experimental set-ups, longitudinal conductors are also nearby the sheet metal jackets have been arranged to investigate the force effects.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Anordnungen auftretenden Sekundärströme noch zu vergrößern, um eine Verbesserung der Kompensation der Stromkräfte zu erreichen.The invention is based on the object of the known arrangements occurring secondary currents to increase in order to improve the compensation to achieve the current forces.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blechmantelwandungen an den Stellen, an denen die sekundären Mantelströme die günstigste Stromkraftkompensation auf die primären Stromschienen ausüben, so verstärkt sind, daß die Selbstinduktivität und der ohmsche Widerstand der Sekundärstrombahnen an diesen Stellen verringert werden. Auf diese Weise wird eine optimale Ausführung geschaffen, die einerseits geringe Verluste, andererseits aber auch eine sehr wirksame Kompensation der Stromkräfte ergibt.This object is achieved according to the invention in that the sheet metal jacket walls at the points where the secondary sheath currents provide the most favorable current force compensation exercise on the primary busbars are so reinforced that the self-inductance and the ohmic resistance of the secondary current paths is reduced at these points will. In this way, an optimal execution is created, on the one hand low losses, but on the other hand also a very effective compensation of the current forces results.

Die Stromkraftkompensation ist dann am günstigsten, wenn die Verstärkungen der Blechmantelwandungen bei einem Wechsel- bzw. Drehstromsystem, dessen Stromschienen in einer Ebene liegen, mit den Schwerpunkten ihrer Querschnittsflächen in der Ebene der Stromschienen angebracht sind.The power compensation is best when the gains the sheet metal jacket walls in an alternating or three-phase system, its busbars lie in one plane, with the centers of gravity of their cross-sectional areas in the plane the busbars are attached.

Je nachdem, ob die Kleinhaltung der Verluste oder die Verminderung der Stromkräfte im Vordergrund steht, wird man kleinere oder größere Sekundärströme anstreben. Im ersten Fall ist es vorteilhaft, wenn die um die einzelnen Stromschienen phasenweise getrennt verlegten Blechmäntel elektrisch voneinander getrennt ausgeführt sind oder wenn in jedem in der Längsrichtung leitend zusammenhängenden Abschnitt nur eine leitende Querverbindung zwischen den Blechmänteln vorhanden ist. Im zweiten Fall ist es zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß in jedem in der Längsrichtung leitend zusammenhängenden Abschnitt an dessen beiden Enden eine leitende Querverbindung zwischen den Blechmänteln vorhanden ist.Depending on whether the losses are kept small or the losses are reduced the current forces are in the foreground, one becomes smaller or larger secondary currents strive for. In the first case it is advantageous if the individual busbars Sheet metal jackets laid separately in phases are electrically isolated from one another are or if in each in the longitudinal direction conductively connected section there is only one conductive cross connection between the sheet metal jackets. In the second Case it is appropriate to make the arrangement so that in each in the longitudinal direction Conductively connected section at the two ends of a conductive cross-connection is present between the sheet metal jackets.

Die Verstärkungen der Blechmantelwandungen können rohrförmig ausgebildet sein.The reinforcements of the sheet metal jacket walls can be tubular be.

Es ist schließlich auch vorteilhaft, wenn die Verstärkungen der Blechmantelwandungen als Längsleiter ausgebildet, in unmittelbarer Nähe der Mäntel angeordnet und mit diesen leitend verbunden sind.Finally, it is also advantageous if the reinforcements of the sheet metal jacket walls designed as a longitudinal conductor, arranged in the immediate vicinity of the jackets and with these are conductively connected.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

In F i g. 1, die einen Querschnitt durch die Anordnung zeigt, sind schematisch angedeutete Stromschienen 1, 2, 3 vorhanden, die die drei Phasenleiter eines Drehstromsystems darstellen. Jede Stromschiene für sich ist mit einem Blechmantel 4, 5, 6 umgeben. Es ist dabei angenommen, daß dieser Blechmantel im Querschnitt kreisförmig ist und beispielsweise aus Aluminiumblech besteht.In Fig. 1 showing a cross section through the assembly schematically indicated busbars 1, 2, 3 are present, which the three phase conductors represent a three-phase system. Each busbar is in itself with a sheet metal jacket 4, 5, 6 surrounded. It is assumed that this sheet metal jacket in cross section is circular and consists, for example, of sheet aluminum.

Fließt in den Phasenleitern Wechsel- bzw. Drehstrom, so werden in den Blechmänteln 4, 5, 6 Sekundärströme induziert, die - abgesehen von den Enden der Ummantelung oder ihrer Abschnitte -parallel zu den primären Stromschienen fließen. Diese Sekundärströme rufen in den Blechmänteln Verluste hervor und sind insoweit unerwünscht. Die Sekundärströme üben aber auch auf die primären Stromschienen mechanische Kräfte aus, die den ursprünglichen, von den Nachbarstromschienen herrührenden Kräften entgegenwirken und auf diese Weise zur Entlastung der Stromschienen beitragen. Insoweit sind die Sekundärströme in den Blechmänteln erwünscht.If alternating or three-phase current flows in the phase conductors, in the sheet metal jackets 4, 5, 6 induced secondary currents, which - apart from the ends the sheath or its sections flow parallel to the primary busbars. These secondary currents cause losses in the sheet metal jackets and are insofar undesirable. However, the secondary currents also exert mechanical effects on the primary busbars Forces out of the original forces coming from the neighboring busbars counteract this and in this way contribute to the relief of the busbars. So far the secondary currents in the sheet metal jackets are desirable.

Will man die Sekundärströme und die Verluste in den Blechmänteln klein halten, dann empfehlen sich getrennte Ummantelungen der einzelnen Phasen, etwa nach F i g.1, ohne leitende Querverbindungen oder höchstens mit einer einzigen leitenden Querverbindung je Abschnitt. Unter »Abschnitt« ist dabei die in Längsrichtung leitend zusammenhängende Strecke der Ummantelung zu verstehen. Eine einzige leitende Querverbindung je Abschnitt, wie sie z. B. bei der Erdung der einzelnen Blechmantelabschnitte zustande kommt, stört in diesem Sinne nicht, da sie für die Sekundärströme keine Schleife über die Blechmäntel verschiedener Phasen herstellt. Wünscht man dagegen große Sekundärströme für eine wirksame Kompensation der Stromkräfte, dann empfiehlt es sich, die Blechmäntel der einzelnen Phasen an beiden Abschnittsenden leitend quer miteinander zu verbinden.If you want the secondary currents and the losses in the sheet metal jackets to be small hold, then it is advisable to separate the individual phases, for example after F i g.1, without conductive cross connections or at most with a single conductive one Cross connection per section. The lengthwise direction is conductive under »Section« to understand coherent stretch of the sheathing. A single conductive cross connection per section, as z. B. when the individual sheet metal jacket sections are grounded does not interfere in this sense, as there is no loop for the secondary currents manufactures over the sheet metal jackets of different phases. If, on the other hand, you want large secondary currents For an effective compensation of the current forces, it is advisable to use the sheet metal jacket of the individual phases at both ends of the section to be connected to one another in a conductive manner.

Die Wirkungsweise der Stromkraftkompensation durch Blechmäntel, die an beiden Enden leitend miteinander quer verbunden sind, wird an Hand der F i g. 2 erläutert. Es genügt für die Untersuchung der Stromkräfte, zwei unmittelbar benachbarte Phasenleiter, z. B. die Phasenleiter 1 und 2, in dem Zeitpunkt zu betrachten, in dem die primären Ströme in den Stromschienen 1 und 2 den Augenblickswert I/N/2 des Stromscheitelwertes in zueinander entgegengesetzten Richtungen haben. Der Strom in der Stromschiene 3 ist in diesem Zeitpunkt Null, so daß diese Stromschiene für die Stromkraftuntersuchung außer Betracht bleiben kann, ebenso ihr Blechmante16, der in diesem Augenblick nur einen unbedeutenden Sekundärstrom führt.The mode of operation of the current force compensation through sheet metal jackets, the are conductively connected to each other transversely at both ends, is shown on the basis of FIG. 2 explained. It is sufficient for the investigation of the current forces, two immediately adjacent Phase conductor, e.g. B. consider the phase conductors 1 and 2, at the time in which the primary currents in busbars 1 and 2 have the instantaneous value I / N / 2 des Have current peaks in opposite directions. The current in the busbar 3 is zero at this point, so that this busbar for the current force investigation can be left out of consideration, as can you Blechmante16, which at this moment only carries an insignificant secondary current.

Die Richtungen der Primärströme in den Stromschienen 1 und 2 und der Sekundärströme in den Blechmänteln 4 und 5 sind durch Punkte und Kreuze gekennzeichnet: Punkt bedeutet Strom aus der Zeichenebene heraus, Kreuz bedeutet Strom in die Zeichenebene hinein. Die Stromschienen 1 und 2 würden sich, ohne Blechmantel betrachtet, abstoßen. Die Blechmäntel führen aber entgegengerichtete Ströme wie die umschlossenen Stromschienen und kompensieren damit das magnetische Feld und die Stromkräfte. Man kann auch die Kraftwirkung der einzelnen Ströme betrachten: Der Primärstrom der Stromschiene 2 drückt die Stromschiene 1 nach links, der Sekundärstrom an der Stelle 7 drückt die Stromschiene 1 dagegen nach rechts, und die Sekundärströme an den Stellen 9 und 10 ziehen die Stromschiene 1 ebenfalls nach rechts und bewirken auf diese Weise eine Stromkraftentlastung.The directions of the primary currents in busbars 1 and 2 and the Secondary currents in sheet metal jackets 4 and 5 are marked by dots and crosses: Dot means stream out of the plane of the drawing, cross means stream into the plane of the drawing into it. The busbars 1 and 2, viewed without a sheet metal jacket, would repel each other. However, the sheet metal jackets carry currents in the opposite direction than the enclosed busbars and thus compensate for the magnetic field and the current forces. You can also do that Consider the force effect of the individual currents: The primary current of the busbar 2 pushes the busbar 1 to the left, the secondary current at point 7 pushes the Busbar 1, however, to the right, and the secondary currents at points 9 and 10 pull the busbar 1 also to the right and effect in this way a power relief.

Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch ohne leitende Querverbindungen zwischen den Mänteln um die einzelnen Phasen (bzw. mit einer einzigen leitenden Querverbindung je Abschnitt) eine beachtliche Stromkraftentlastung der Stromschienen auftritt. Das ist an Hand der F i g. 3 wie folgt zu erklären: Wegen der fehlenden Querverbindungen können die Sekundärströme jetzt nicht mehr über einen Blechmantel hin- und über den anderen zurückfließen, sondern sind innerhalb jedes einzelnen Blechmantels zur Umkehr gezwungen. Die Sekundärströme sind also nicht mehr im ganzen Blechmantel in Gegenphase zu dem umschlossenen Primärstrom, sondern an den Stellen 8 und 9 jetzt in Phase mit dem zugehörigen Primärstrom. Wegen der schmaleren Sekundärstromschleifen sind die Sekundärströme jetzt kleiner.It should be pointed out, however, that even without conductive cross-connections between the sheaths around the individual phases (or with a single conductive cross-connection per section), there is a considerable reduction in current force on the busbars. That is on the basis of FIG. 3 can be explained as follows: Due to the lack of cross-connections, the secondary currents can no longer flow back and forth over one sheet metal jacket, but are forced to reverse within each individual sheet metal jacket. The secondary flows are therefore no longer in phase opposition to the enclosed primary flow throughout the sheet metal jacket, but are now in phase with the associated primary flow at points 8 and 9. Because of the narrower secondary current loops, the secondary currents are now smaller.

Betrachtet man wieder die Entlastungskräfte auf die Stromschiene 1, dann drückt der Sekundärstrom an der Stelle 7 die Stromschiene 1 wie früher im günstigen Sinne, d. h. entlastend nach rechts, allerdings wegen des kleineren Sekundärstromes in geringerem Maße. Der Sekundärstrom an der Stelle 8 aber, der früher nach F i g. 2 die Stromschiene 1 im ungünstigen Sinne nach links gedrückt hat, zieht jetzt nach F i g. 3 die Stromschiene 1 im günstigen Sinne nach rechts. Der Sekundärstrom an der Stelle 9 der F i g. 3 drückt zwar wieder die Stromschiene 1 im ungünstigen Sinne nach links, aber der günstig wirkende Sekundärstrom 8 ist näher an der Stromschiene 1 und beeinflußt diese kräftiger als der weiter entfernte ungünstig wirkende Sekundärstrom 9. Auf diese Weise kommt bereits bei den bisher üblichen phasengetrennten Ummantelungen ohne leitende Querverbindungen (bzw. mit einer einzigen leitenden Querverbindung je Abschnitt) eine Verminderung der an den Stromschienen angreifenden Stromkräfte auf etwa ein Viertel der Werte zustande, die ohne Blechummantelung auf die Stromschienen wirken würden.If one looks again at the relief forces on busbar 1, then the secondary current at the point 7 pushes the busbar 1 as it used to be in the favorable Senses, d. H. relieving to the right, but because of the smaller secondary current to a lesser extent. The secondary current at point 8, however, which was earlier according to F i G. 2 pushed the busbar 1 to the left in an unfavorable sense, now pulls according to FIG. 3 the busbar 1 in a favorable sense to the right. The secondary stream at point 9 of FIG. 3 pushes the busbar 1 again in the unfavorable Direction to the left, but the favorable secondary current 8 is closer to the busbar 1 and influences it more strongly than the more distant, unfavorable secondary current 9. This already occurs with the previously customary phase-separated sheaths without conductive cross-connections (or with a single conductive cross-connection per section) a reduction in the current forces acting on the busbars to about a quarter of the values that come about without sheet metal sheathing on the busbars would work.

Nach F i g. 4 kann die Verstärkung der Blechrnantelwandungen darin bestehen, daß diese mit angesetzten Rohren 11 versehen werden. Nach F i g. 5 können diese Rohre 11 auch einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, z. B. einen etwa ovalen Querschnitt, haben.According to FIG. 4 can reinforce the sheet metal jacket walls in it exist that these are provided with attached tubes 11. According to FIG. 5 can these tubes 11 also have a cross section deviating from the circular shape, e.g. B. a approximately oval cross-section.

Bei den Ausführungsformen F i g. 6 und 7 wird die vorgesehene Verstärkung durch besondere Strom-Leiter 12 erreicht, die mit den Blechmänteln leitend verbunden sind, so daß sie einen Teil der Sekundärströme führen. Dabei können diese Längsleiter 12 gemäß F i g. 6 innerhalb und außerhalb der Kapselung liegen, oder sie können nach F i g. 7 auch nur außerhalb des Blechmantels angebracht sein. Die Anordnungen nach F i g. 4 und 5 verhalten sich in bezug auf die Sekundärströme wie Hohlleiter, die Anordnungen nach F i g. 6 und 7 wie Bündelleiter.In the embodiments F i g. 6 and 7 will be the intended gain achieved by special current conductors 12, which are conductively connected to the sheet metal jackets are so that they lead part of the secondary currents. In doing so, these longitudinal conductors 12 according to FIG. 6 are inside and outside the enclosure, or they can according to FIG. 7 can also only be attached outside of the sheet metal jacket. The orders according to FIG. 4 and 5 behave like waveguides with regard to the secondary currents, the arrangements according to FIG. 6 and 7 like bundle ladder.

Auf diese Weise werden folgende Vorteile erreicht: a) Die Sekundärströme werden vorzugsweise an den Stellen der Blechmäntel konzentriert, wo sie im Sinne der Stromkraftkompensation am günstigsten wirken.In this way the following advantages are achieved: a) The secondary currents are preferably concentrated at the points of the sheet metal jackets where they are in the sense the power compensation have the most favorable effect.

b) Die kleinere Selbstinduktivität der Sekundärstrombahnen vergrößert die Sekundärströme und verbessert damit die Stromkraftkompensation.b) The smaller self-inductance of the secondary current paths is increased the secondary currents and thus improves the power compensation.

e) Der kleinere ohrnsche Widerstand der Sekundärstrombahnen verhindert trotz der größeren Sekundärströme ein Anwachsen der Verluste in den Blechmänteln.e) The smaller ear resistance of the secondary current paths prevents despite the larger secondary currents, an increase in losses in the sheet metal jackets.

d) Die vorgeschlagene Anordnung gewährleistet eine wirksame Kompensation der an den Stromschienen angreifenden Kräfte auch bei phasengetrennten Blechmänteln ohne leitende Querverbindungen (bzw. mit einer einzigen leitenden Querverbindung je Abschnitt), also bei der Mantelanordnung, die für die Kleinhaltung der Verluste besonders vorteilhaft ist.d) The proposed arrangement ensures effective compensation the forces acting on the busbars even with phase-separated sheet metal jackets without conductive cross-connections (or with a single conductive cross-connection per section), i.e. in the case of the jacket arrangement, which is responsible for keeping the losses small is particularly advantageous.

e) Wenn es lediglich auf die Verminderung der Stromkräfte ankommt, dann kann durch leitende Querverbindungen an den Enden der Blechmantelabschnitte eine weitere Verbesserung der Kompensation erzielt werden.e) If it is only a matter of reducing the current forces, then by conductive cross connections at the ends of the sheet metal jacket sections a further improvement in compensation can be achieved.

Claims

Claims: 1. Arrangement of the sheet metal jackets in phases encapsulated busbars to compensate for the attack on the busbars Current forces, characterized in that the sheet metal jacket walls (4, 5, 6) on the Places where the secondary sheath currents provide the most favorable current force compensation Exercise on the primary busbars (1, 2, 3) are reinforced (11) that the Self-inductance and the ohmic resistance of the secondary current paths on them Digits are reduced.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the reinforcements (11) of the sheet metal jacket walls (4, 5, 6) when changing or three-phase system whose busbars (1, 2, 3) lie in one plane with attached to the centers of gravity of their cross-sectional areas in the plane of the busbars are.

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the around the individual busbars (1, 2, 3) separately laid sheet metal sheaths (4, 5, 6) are electrically separated from each other.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that each is conductively connected in the longitudinal direction Section only a conductive cross connection between the sheet metal jackets (4, 5, 6) available is.

5. Arrangement according to claim 1 or 2, since: -characterized by, that in each in the longitudinal direction conductively connected section on the at both ends a conductive cross connection between the sheet metal jackets (4, 5; 6) is available.

6. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that that the reinforcements (11) of the sheet metal maniel walls (4, S, 6) are tubular are.

7. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that da13 the reinforcements of the sheet metal jacket walls (4, 5, 6) designed as a longitudinal conductor (12), arranged in the immediate vicinity of the coats and rides these are conductively connected.