DE6938907U

DE6938907U - Elektrisches schaltgeraet mit parallelgeschalteten strombahnen

Info

Publication number: DE6938907U
Application number: DE19696938907
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-30
Filing date: 1969-09-30
Publication date: 1970-01-15

Description

Elektrisches Schaltgerät mit parallelge3ehalteten Strombahnen

In der Elektrotechnik wählt man zur Portleitung höherer Ströme oft nicht einzelne, sondern zwei oder mehrere parallelgeschaltete Strombahnen, um für die Kühlung eine größere Oberfläche zu schaffen. Auch aus konstruktiven Gründen werden häufig Strombahnen parallelgeschaltet. Dies geschieht irsbesondere bei Leistungsschalter η, um unter Verwendung vorhandener Strombahnen, die je eine Leistungsschaltstelle enthalten, einen Schalter für einen höheren Nennstrom herzustellen.

Bei Konstruktionen der beschriebenen Art hat sich herausgestellt, daß die parallelgeschalteten Strombahnen nicht mit der Summe der für die einzelnen Strombahnen zulässigen Ströme belastbar sind, weil sich die Ströme nicht gleichmäßig auf die parallelen Strombahnen verteilen und deshalb unzulässige Erwärmungen auftreten. Die Ursachen dieser ungleichmäßigen Stromverteilung können geringfügige Unterschiede der ohmschen Widerstände oder induktive Beeinflussungen durch benachbarte Strombahnen oder beide Einflüsse gemeinsam sein.

Es sind bereits Mittel zur Stabilisierung der Stromverteilung bei Niederspannungsleistungsschaltern bekannt. Diese Mittel bestehen in zusätzlichen Widerständen, die in Reihe mit jeder Strombahn geschaltet werden. Bei ausreichender Größe der Zusatzwiderstände führen die parallelen Strombahnen annähernd den gleichen Strom. Bei Leistungsschaltern für Wechselstrom ist auch die Anwendung von Drosseln empfohlen worden.

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Bisher war es üblich, zunächst die Leistungsschalter an ihrem vorgesehenen Einsatzort aufzustellen und dann nachträglich die Mittel zur Stabilisierung der Stromverteilung einzubauen, nachdem eine Messung der Stromverteilung ergeben hatte, daß solche Mittel benötigt wurden. Dieses Vorgehen erfordert einen zusätzlichen Aufwand, abgesehen davon, daß die zusätzlichen Widerstände oder Drosseln Platz beanspruchen und Verluste hervorrufen.

Die Erfindung ermöglicht es, mit besonders einfachen-Mitteln für eine gleichmäßige Stromverteilung zu sorgen. Die Erfindung geht von einem elektrischen Schaltgerät für Wechselstrom, insbesondere einem Niederspannungsleistungsschalter aus, der eine gerade Anzahl parallelgeschalteter und gleichsinnig durchflossener, je eine Schaltstelle und Stromschienen enthaltender Strombahnen besitzt. Die Erfindung besteht darin, daß innerhalb des Schaltgerätes zwei Stromschienen auf einem Teil ihrer Länge mit entgegengesetzten Stromrichtungen parallel zueinander angeordnet sind und daß diese parallelliegenden Stromschienenabschnitte von einem Eisenkern umschlossen sind. Der Eisenkern bewirkt bei einer Ungleichheit der Ströme in den parallelgeschalteten Strombahnen die Induzierung von entgegengesetzten Zusatzspannungen,welche die Gleichheit der Teilströme herbeiführen. Dabei ist es gleichgültig, welche Einflüsse die ungleiche Stromverteilung hervorrufen. Durch Versuche wurde festgestellt, daß ein Eisenkern mit einem überraschend geringen Querschnitt ausreichend war, um bei einem Leistungsschalter nit parallelen Strombahnen, die stark voneinander abweichende Ströme führten, die Gleichheit der Ströme herbeizuführen. Dadurch wird die Belastbarkeit solcher Schalter praktisch bis zur Summe der für die einzelnen Strombahnen zulässigen Ströme erhöht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Schalter mit zwei parallelgeschalteten Strombahnen 1 und 2, deren obere Anschlüsse zu einer gemeinsamen Anschlußstelle 3 zusammengefaßt

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sind. Ebenso bilden die unteren Enden der Strombahnen eine gemeinsame Anschlußstelle 4. Jede der Strombahnen 1 und 2 enthält eine Leistungsschaltstelle, die mit 5 bzw. 6 bezeichnet ist. Die von diesen Schaltstellen abgehenden Stromschienen 7 und 8 sind derart abgewinkelt, daß sie in dem mit 10 bezeichneten Bereich senkrecht zu ihrer vorherigen Richtung verlaufen und gegensinnig von den Teilströmen durchflossen werden. In dem Bereich 10 sind die stromschienen 7 und 8 von einem Eisenkern 11 umochlossen. Dieser Eisenkern soll bereits bei geringen Strömen wirksam und bei hohen Strömen nicht gesättigt sein. Er kann hierzu mit einem Luftspalt versehen sein. Unterhalb des Bereiches 10 sind die Stromschienen 7 und 8 nochmals abgewinkelt, so daß sie ihre ursprüngliche Richtung wieder erhalten.

Betrachtet man den in Fig. 1 von oben in die Anordnung hineinfließenden Strom I, so fließt in den Strombahnen 1 und 2 jeweils ein Strom I, wenn die Widerstände genau übereinstimmen. In dem Bereich 10 sind die Ströme somit entgegengesetzt gleich groß_y weshalb auf den Eisenkern 11 keine magnetisierende Wirkung ausgeübt wird. Tritt nun durch einen beliebigen Einfluß, beispielsweise einen veränderten übergangswiderstand in der Leistungsschaltstelle 6, eine derartige Verschiebung der Stromverteilung auf, daß in der Strombahn 1 ein etwas geringerer Strom I - Δ I) und in der Strombahn 2 ein etwas größerer Strom (Σ ⁺Δί) fließt, so tritt in dem Bereich 10 eine magnetisierende Wirkung aufgrund eines Stromes auf, dessen Betrag gleich der Differenz der Teiletröme ist (2 Δΐ). Infolgedessen werden in den Stromschienen und 8 Zusatzspannungen induziert, die der ungleichen Stromverteilung entgegenwirken. Dadurch wird die erwünschte Gleichheit der Teilströme herbeigeführt.

Bei Versuchen ergab sich beispielsweise, daß in einem dreipoligen Hiederspannungsleistungsschalter mit zwei parallelgeschalteten Strombahnen je Pol jeweils eine Strombahn 900 A eff. und die parallelliegende Strombahn 1600 A eff. führte. Nach der Anwendung der Erfindung floß in beiden Strombahnen 1250 A eff· Hierbei wurde ein Eisenkern mit einem Querschnitt von 2 cm verwendet. Der

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Aufwand für die Vergleichmäßigung der Stromverteilung ist somit sehr gering. Der Eisenkern läßt sich ohne nennenswerte Vergrößerung des Schalters unterbringen und vergrößert auch kaum dessen Gewicht. Die Erfindung stellt somit ein wirtschaftliches Mittel dar, die bestmögliche Ausnutzung von Leistungsschaltern mit parallelen Strombahnen zu erzielen.

Die Erfindung ist für alle Anordnungen mit einer geraden Anzahl paralleler Strombahnen anwendbar. Handelt es sich beispielsweise um vier parallele Strombahnen, so kann man zunächst je zwei Strombahnen parallelschalten und mit einem Eisenkern entsprechend der Anordnung nach. Fig. 1 versehen. Zwei solcher Anordnungen werden dann ihrerseits in der beschriebenen Weise parallel angeordnet .

In Pig. 2 ist dargestellt, wie der Eisenkern raumsparend untergebracht werden kann. Die an den nicht dargestellten Leistungsschaltstellen mittels der Bohrungen 20 bzw. 21 befestigten und nach unten führenden Stromschienen 12 und 13 sind in hintereinanderliegenden Ebenen derart über kreuz geführt (Kreuzungsstelle 15), daß ein Raum zur Unterbringung eines geblechten Eisenkernes 14 entsteht. Der Eisenkern 14 kann durch beliebige Mittel, beispielsweise Schrauben oder Klebstoff, befestigt sein. Unterhalb der Kreuzungsstelle 15 sind die Stromschienen 12 und 13 wieder zusammengeführt, so daß sie einander überdecken. Dadurch sind die unteren Enden 16 und 17 der Stromschienen 12 und 13 so zusammengefaßt, daß sie in einfacher Weise gemeinsam mit einer weiterführenden Stromschiene verbunden werden können. Außerdem ermöglicht diese Anordnung der Enden 16 und 17 eine besonders günstige Unterbringung eines Stromwandlers oder eines Überstromauslösers. Der durch die Anordnung der Stromschienen 12 und 13 bedingte Versatz zwischen den oberen Enden 22 und 23 kann durch Abkröpfung der unten liegenden Stromschiene 13 nach oben oder durch ein auf das Ende 23 aufgelegtes Zwischenstück ausgeglichen sein.

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Zwischen den Stroir dienen 12 und 13 braucht nur ein sehr geringer Abstand vorhanden zu sein, weil nur geringe Spannungen zwischen den Stromschienen auftreten können. Als mechanische Verbindung der Stromschienen 12 und 13, die zugleich die auftretenden Stromkräfte aufnimmt, sind drei Schraubverbindungen vorgesehen. Zwei dieser Verbindungen befinden sich im Bereich der Kreuzungsstelle 15, während die dritte Verbindung an der Stelle vorgesehen ist, an der die Stromschienen üLereinandergeführt sind,

Die Stromschiene 12 ist hierzu mit durchgehenden Bohrungen 24 versehen, während die Stromschiene 13 mit den Bohrungen 24 fluchtende Gewindebohrungen 25 besitzt. Die Bohrungen 24 sind mit einem Isolierrohr 26 ausgekleidet. Eine Schraube» 27, deren Kopf gegen die Stromschiene 12 durch eine isolierende Unterlegschoibe 28 isoliert ist, stellt die mechanische Verbindung her.

Die in Pig. 2 nicht dargestellter Leistungeschältsteilen können unmittelbar nebeneinander, d.h. wie bei üblichen Schaltern angeordnet sein. Gegenüber diesen Schaltern ist lediglich eine Verlängerung der Stromschienen 12 und 13 um die Höhe des Eisenkernes 14 erforderlich.

2 Ansprüche
2 Figuren

Claims

PLA 69/0136 - 6 - Schutzansprüche

1. Elektrisches Schaltgerät für Wechselstrom, insbesondere Niederspannungsleistungsschalter, mit einer geraden Anzahl parallelgeschalteter und gleichsinnig durchflossener, je eine Schaltstelle und Stromschienen enthaltender Strombahnen, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Schaltgerätes jeweils zwei Stromschienen (7, 8) auf einem Teil ihrer Länge mit entgegengesetzten Stromrichtungen parallel zueinander angeordnet sind und daß diese parallelliegenden Stromschienenabschnitte(7» 8) von einem Eisenkern (H") umschlossen sind (Pig. 1).

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltsteilen nebeneinander angeordnet sind und daß die Stromschienen (12, 13) anschließend an die Schaltstellen symmetrisch über Kreuz (15) geführt sind und im weiteren Verlauf übereinander liegen (Pig. 2).