EP2823542A1 - Lufteinlass- und ausslassöfnungen für ein vertikales stromschienensystem speziell für windenergieanlagen - Google Patents

Lufteinlass- und ausslassöfnungen für ein vertikales stromschienensystem speziell für windenergieanlagen

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Publication number
EP2823542A1
EP2823542A1 EP13706943.1A EP13706943A EP2823542A1 EP 2823542 A1 EP2823542 A1 EP 2823542A1 EP 13706943 A EP13706943 A EP 13706943A EP 2823542 A1 EP2823542 A1 EP 2823542A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
busbar system
busbar
busbars
segments
cross
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13706943.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Alefelder
Rainer Haar
Frank Bertels
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2823542A1 publication Critical patent/EP2823542A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/04—Partially-enclosed installations, e.g. in ducts and adapted for sliding or rolling current collection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/80—Arrangement of components within nacelles or towers
    • F03D80/82—Arrangement of components within nacelles or towers of electrical components
    • F03D80/85—Cabling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/10—Cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G5/00—Installations of bus-bars
    • H02G5/06—Totally-enclosed installations, e.g. in metal casings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • Busbar systems are used for the transport and distribution of electrical energy. Typical tasks of a busbar system are, for example, the connection of a transformer via a main distributor to Unterve divider or the supply of large consumers. Busbar systems are also used to direct in wind turbines the power generated in the tower head of a generator to the tower base. Typically, the
  • Busbars of a busbar system housed in a rail box which prevents unwanted electrical contact between busbars and the environment can take place.
  • the rail box is dimensioned so that on the one hand the distances to prevent unwanted electrical contact are maintained, and on the other ren the busbars are cooled within the rail box by natural or forced convection.
  • the housings of the current busbar systems form a functional unit with the busbars, which results in restrictions in the dimensioning of the busbar elements as well as in the ventilation of the system. Particularly in the case of energy transport over long, vertical routes, such as in high-rise buildings or in wind power plants, limited ventilation or convection within the busbar trunking leads to heat accumulation in the upper area of the installed busbar systems.
  • busbar system can include several busbars of different types.
  • the clamping point forms a barrier in the vertical construction position and thus creates a constricted cross-section A Klm that obstructs the air flow , which is heated in free convection and flows vertically upwards. Due to the reduced suction effect only a very low velocity of the air flow v L is achieved, so that only a relatively small mass flow m L flows through the channel. Due to the low mass flow, only a small amount of heat Q can be absorbed and removed by the air flow. There is a risk that the duct overheats or that the heat is transferred to the periphery (eg housing or cover) and that the permissible limits for heating are exceeded.
  • the periphery eg housing or cover
  • the busbar system for transporting electrical energy is located in a vertical construction position, wherein the busbar system at least one busbar and a cover which surrounds the at least one busbar comprises, wherein the busbar system is divided into elements, wherein each element has an inlet opening in a lower region of the cover and an outlet opening in an upper region of the cover, and wherein between the inlet opening and the outlet Opening of each element, the cover is substantially closed.
  • the busbar system is subdivided into at least two elements.
  • the busbar system has at least two elements of different lengths.
  • the area of the inlet opening is larger than the area of the outlet opening of each element.
  • the area of the inlet opening may be 10% larger than the area of the outlet opening of each element.
  • Busbar composed of segments which are interconnected via a coupling point.
  • the coupling points of the busbar segments are outside of the elements.
  • busbar system for transporting electrical energy comprises at least a first segment and a second segment, wherein the segments each comprise at least one first busbar with a first cross-sectional area, at least one second busbar with a second cross-sectional area, a holding piece and at least one connection, wherein the bus bars of the segments are held by the respective holding pieces and are electrically connected to one another via the at least one connection.
  • the busbars are flexibly adaptable in size, since they are not limited in their dimensions by a system housing. Also, by increasing the distances of busbars to create a potential housing better thermal in the housing. This effect improves the heat dissipation and the current carrying capacity of the busbars is increased.
  • the busbars of the segments are formed elongated in the direction of current flow.
  • the segments comprise a plurality of first busbars and / or a plurality of second busbars, which are arranged parallel to one another in the respective segment.
  • the holding pieces comprise a first bolt connection, wherein the first busbars of the respective segments are electrically connected to each other, that the first busbars lie flat at their ends and a force is applied by the first bolted connection, the force which abuts the flat ends of the first busbars pressed against each other.
  • the holding pieces comprise a second bolt connection, wherein the second St bus rails of the respective segments are electrically connected to each other, that the second busbars lie flat against each other at their ends and a force is applied by the second bolt connection, the plan abutting ends of second busbars pressed against each other.
  • the holding pieces of the segments can serve as holding means for fastening the busbar system.
  • the first cross-sectional area of the first busbars differs from the second cross-sectional area of the second busbars.
  • the first cross-sectional area of the first busbars can thereby be separated from the second cross-sectional area of the second busbars. distinguish that the first busbars have a different height than the second busbars.
  • FIG. 1A busbar system comprising a first segment and a second segment, shown in a first projection
  • Fig. 1B segment of a busbar system with first
  • Busbars and second busbars shown in a second projection
  • FIG. 2A busbar system comprising a first segment and a second segment with a cover
  • Conductor rail system comprising a first and a second segment, shown in a third pro jection
  • the busbar system comprises a first segment 701 and a second segment 702.
  • the segments 701, 702 respectively comprise first busbars 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 with a first cross-sectional area and a holding piece 500, 501, wherein the current
  • Holding pieces 500, 501 are held and electrically connected to each other via a connection 510, 520.
  • the retaining piece 500 is associated with the first segment 701 and the retaining piece 501 with the second segment 702.
  • the connection 510, 520 connects the respective first busbars 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 of the first and second Segments.
  • the busbars of the busbar system according to the invention are formed elongated in the direction of current flow. As shown in Fig. 1A, this means that the current flow is vertical and thus also the busbars are formed vertically elongated.
  • the individual first busbars 101, 102, 103, 104 of the respective segments 701, 702 are arranged parallel to one another.
  • Fig. 1B shows the busbar system according to the invention, shown in a second projection. In comparison to FIG. 1A, the representation of FIG. 1B is selected perpendicular to the current flow.
  • the retaining piece 500 holds the first busbars 100 and further comprises a fastening means 590, which serves as a holding means for fastening the busbar system.
  • Fixing means 590 may for example be formed as a screw, so that the segments can be fastened by means of screws 590, for example, to a wall or to a support.
  • brackets 610, 620 are also shown on the segment 701, which are attached directly to the bus bars.
  • a cover 650 may be attached, as shown in FIG. 2A is shown.
  • the brackets 610, 620 may have arms 621, 622 which are formed perpendicular to the extending direction of the bus bars and which support the cover 650.
  • the arms 621, 622 of the holders 610, 620 can pass through openings in the cover 650 and thereby fix them.
  • these are fixed by means of screws, rivets or other fasteners.
  • the holding piece 500 connects the first segment 701 to the second segment 702.
  • the first segment 701 comprises first busbars 101, 102, 103, 104.
  • the second segment 702 comprises first busbars 101 ', 102', 103 ', 104'.
  • the first busbars of the segments 701, 702 are electrically connected to one another by the first busbars lying flush against each other at their ends and a force applied by a first bolted connection 510 which presses the planar abutting ends of the first busbars against each other ,
  • the ends of the first St rails of the respective segments 701, 702 may be hook-shaped on one side and be provided on the other side with a hole through which the bolt connection of the holding piece 500, 501 extends. You ch this choice of the design of the ends of the first St omschienen the segments 701, 702 are particularly easy to assemble. After mounting the holding pieces 500, 501, the hook can be pivoted into the Bol zenharm and tighten the bolt connection.
  • the first segment 701 additionally comprises second busbar 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 with a second cross-sectional area which may differ from the first cross-sectional area of the first stator tracks 101, 102, 103, 104.
  • the different cross-sectional areas of the first bus bars 100 and second bus bars 200 are shown in FIG. 1B.
  • the second busbars also run in the respective segments 701, 702 pa allel zueinande. According to FIGS. 1A, 2A and 2B, the first stator rails 101, 102, 103, 104 and the second busbars 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 extend parallel to one another.
  • the first cross-sectional area of the first stator rails 101, 102, 103, 104 differs from the second cross-sectional area of the second busbars 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 in that the first busbars 101, 102, 103, 104 have a different height than the second busbars 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207.
  • the holding piece 500 comprises a second bolt connection 520. Through this second bolt connection 520, the second busbars 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 of the first segment 701 with the second stator bar are shown
  • the holding pieces 500, 501 comprise the connections 510, 520.
  • the connections 510, 520 which electrically connect the respective bus bars of the segments 701, 702, are separated from the holding pieces 500 , 501 are formed.
  • the holding pieces 500, 501 can thus be arranged, for example, in the middle of the busbars, while the connections 510, 520 are located at the ends of the busbars.
  • the busbar system according to the invention is shown in a third projection.
  • the representation is rotated by 90 ° in perspective a side view of the busbar system.
  • the busbar system comprises the first segment 701 and the second segment 702.
  • the busbars of the segments are electrically connected to one another via the connection 510, 520 of the retaining piece 500.
  • the holding piece 500 comprises a holding means 590 for fastening the busbar system.
  • the busbar system can be screwed to a wall 800 via the holding means 590.
  • the busbar system comprises brackets 610, 620 with arms 611, 621, on which a cover 650 can be slid and fixed.
  • the cover 650 may be formed so that it is only attached to the side facing away from the attachment of the busbar system sides of the segments 701, 702. According to FIG. 3, this means that the cover is not located on the lower side facing the wall 800, but extends only laterally of the busbars and above the busbars parallel to the wall 800. Referring to FIG. 1B, this means that the cover 650 consists of three segments, the segments 653 and 651, which are approximately parallel to the bus bars 100, 200 and the segment 652, which is approximately parallel to a wall 800.
  • the first stator rails 100 and second stator rails 200 of the respective segments 701, 702 may also be interconnected by a single bolt connection.
  • FIG. 4 shows an adapter 900 which connects the busbar system according to the invention to conventional busbar systems.
  • the invention StromschienenSys ⁇ system comprises first and second busbars 100 St omschienen 200, both of which are electrically connected to the Adapte 900th In turn, bolted connections can be used as a connection.
  • the adapter 900 also includes connections for a first, external busbar system 910.
  • First, external busbar system 910 has the same number of busbars as the number of first busbars of the inventive busbar system with the same cross-sectional areas.
  • Also 900 connects the adapter, the second St omschienen of St omschienenSys ⁇ tems invention with a second, external St omschienensystems 920.
  • the second, external busbar system 920 is a St omschienensystem with the same number of St omschienen as the number of second busbars of the busbar system according to the invention. Also are the
  • the adapter 900 may be configured to provide a right angle connection between the bus bar system of the present invention and the first and second external ones
  • FIG. 5 shows a plan view of the tower of a wind power plant with a busbar system.
  • a busbar system with a cover 650 is attached to the tower wall 800.
  • FIG. 6 shows the tower 800 of a wind power plant in a vertical construction position.
  • the busbar system consists of three elements 1300, 1301 and 1302. Each element 1300, 1301, 1302 is seen with an inlet opening 1100 in the lower region of the cover 650 of the element 1300, 1301, 1302 and with an outlet opening 1200 in the upper region of the cover 650 of the element 1300, 1301, 1302. Between the inlet opening 1100 and the outlet opening 1200, the cover 650 is substantially closed.
  • the elements 1300, 1301, 1302 may have different lengths.
  • the elements 1300, 1301, 1302 may be formed by the segments 701, 702 of the busbar system. Then the coupling points, for example the first bolt connection 510 or the second bolt connection 520, are located outside the respective element. It is also conceivable that within an element several segments of
  • the rail channel is designed in the dimensions so that it can not come to a heat mestau in the clutch.
  • the rail channel is divided by the elements into flow sections which are each provided at the beginning (bottom) with an inlet opening 1100 and at the end (upper) with an outlet opening 1200.
  • the area of the inlet opening 1100 may be formed 10% larger than the area of the outlet opening 1200, thereby enhancing the chimney effect. Due to the heat absorption of the rail waste heat and the resulting volume change of the air, a vertically upward flow is generated, which absorbs more heat energy through the thus increased mass flow and thus can dissipate, without thereby exceeding the permissible housing temperature.
  • the cross section of cover 650 should be much larger than the cross section of the busbars.
  • the inlet opening 1100 and the outlet opening 1200 may be designed so that the respective degree of protection of the overall system is maintained.
  • the inlet opening 1100 and the outlet opening 1200 are fluidically designed so that an inflow or outflow of the air is ensured in the best possible way.
  • the inlet port 1100 is designed so that air can be sucked in from below (cold air) .
  • the outlet port 1200 is designed such that air upwards (hot air) can flow out unhindered and distribute itself in the environment.
  • the cover 650 and the busbars are no longer considered as a unit in the busbar system according to the invention, but as separate elements, the following advantages result among others.
  • the stub rails are flexibly adjustable in size because they are no longer limited in their sizing by a system housing.
  • busbars and the cross-sectional area of the busbars are variable and can be tailored to the individual application.
  • a bus bar system can be accommodated in a housing with four first busbars and seven second busbars.
  • An increase in the distances of busbars to the cover can create a better the mik in the cover (chimney effect). This effect improves the heat dissipation and current load capacity of the busbars will be raised.
  • By combining multiple bus bars with different cross-sectional areas under a cover an additional cost advantage is created.

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Abstract

Es wird ein Stromschienensystem zum Transport elektrischer Energie offenbart, wobei sich das Stromschienensystem in vertikaler Aufbaulage befindet, wobei das Stromschienensystem mindestens eine Stromschiene und ein Abdeckung, die die mindestens eine Stromschiene umgibt, umfasst, wobei das Stromschienensystem in Elemente unterteilt ist, wobei jedes Element in einem unteren Bereich des Gehäuses eine Einlassöffnung und in einem oberen Bereich des Gehäuses eine Auslassöffnung aufweist, und wobei zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung jedes Elements das Gehäuse im Wesentlichen geschlossen ist.

Description

Beschreibung
LÜFTEINLASS- UND AUSSLASSÖFFNUNGEN FÜR EINEN VERTIKALEN STROMSCHIENENSYSTEM
SPEZIELL FÜR WINDENERGIEANLAGEN Elektrische Verteilsysteme können als Stromschienensysteme ausgebildet sein. Stromschienensysteme werden zum Transport und zur Verteilung elektrischer Energie eingesetzt. Typische Aufgaben eines Stromschienensystems sind beispielsweise die Verbindung von einem Transformator über einen Hauptverteiler zum Unterve teiler oder die Versorgung von Großverbrauchern. Ebenfalls werden Stromschienensysteme dazu verwendet, in Windenergieanlagen den im Turmkopf erzeugten Strom eines Generators zum Turmfuß zu leiten. Typischerweise sind die
Stromschienen eines Stromschienensystems in einem Schienen- kästen untergebracht, der verhindert, dass ein unerwünschter elektrischer Kontakt zwischen Stromschienen und Umgebung stattfinden kann. Der Schienenkasten ist dabei so dimensioniert, dass zum Einen die Abstände zur Verhinderung eines unerwünschten elektrischen Kontakts gewahrt sind, und zum Ande- ren die Stromschienen innerhalb des Schienenkastens durch natürliche oder erzwungene Konvektionen gekühlt werden.
Die Gehäuse der bisherigen Stromschienensysteme bilden mit den Stromschienen eine funktionale Einheit , wodurch sich Ein- schränkungen in der Dimensionierung der Stromschienenelemente sowie in der Belüftung des Systems ergeben. Speziell beim Energietransport über lange, vertikale Strecken, wie zum Beispiel in Hochhäusern oder in Windkraftanlagen, kommt es durch die eingeschränkte Ventilation beziehungsweise Konvektion in- nerhalb der Stromschienenkästen zu einem Wärmestau im oberen Bereich der installierten Stromschienensysteme.
In der 10 2012 202 435 DE wurde ein Stromschienensystem vorgestellt, welches mehrere Stromschienen unte schiedlichen Typs umfassen kann. Beispielsweise kann das Stromschienensystem der 10 2012 202 435 DE aus zwei Stromschienentypen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen und einer unterschiedlichen Anzahl an Stromschienen bei den einzelnen Typen gebildet sein .
Bei herkömmlichen luftventilierten Stromschienensystemen bil- det die Klemmstelle in vertikaler Aufbaulage eine Barriere und erzeugt so einen eingeengten Querschnitt AKltmme , der den in freier Konvektion erwärmten, vertikal nach oben strömenden Luftzug behindert. Durch die geminderte Sogwirkung wird lediglich eine sehr geringe Geschwindigkeit der Luftströmung vL erreicht, so dass nur ein relativ kleiner Massenstrom mL den Kanal durchströmt. Durch den geringen Massestrom kann nur eine geringe Wärmemenge Q vom Luftstrom aufgenommen und abgeführt werden. Es besteht die Gefahr, dass der Kanal überhitzt oder sich die Wärme auf die Peripherie (beispielsweise Gehäu- se oder Abdeckung) überträgt und hier die zulässigen Grenzwerte für die Erwärmung überschritten werden.
• *
mL = VL- pL = AKlmms - vL - pL
• *
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Stromschienensystem zur Verfügung zu stellen, bei dem kein Wärmestau entsteht.
Die Aufgabe wird gelöst durch Anspruch 1. Das Stromschienensystem zum Transport elektrischer Energie befindet sich in vertikaler Aufbaulage, wobei das Stromschienensystem mindes- tens eine Stromschiene und eine Abdeckung, die die mindestens eine Stromschiene umgibt, umfasst, wobei das Stromschienensystem in Elemente unterteilt ist, wobei jedes Element in einem unteren Bereich der Abdeckung eine Einlassöffnung und in einem oberen Bereich der Abdeckung eine Auslassöffnung auf- weist, und wobei zwischen der Einlassöffnung und der Auslass- Öffnung jedes Elements die Abdeckung im Wesentlichen geschlossen ist.
In einer Ausgestaltung ist das Stromschienensystem in mindes- tens zwei Elemente unterteilt.
In einer weiteren Ausgestaltung weist das Stromschienensystem mindestens zwei Elemente unterschiedlicher Länge auf. In einer Ausgestaltung ist die Fläche der Einlassöffnung größer als die Fläche der Auslassöffnung jedes Elements. Insbesondere kann die Fläche der Einlassöffnung um 10% größer als die Fläche der Auslassöffnung jedes Elements sein. In einer weiteren Ausgestaltung ist die mindestens eine
Stromschiene aus Segmenten zusammengesetzt, die über eine Kupplungsstelle miteinander verbunden sind.
In einer Ausgestaltung befinden sich die Kupplungsstellen der Stromschienen-Segmente außerhalb der Elemente.
In einer weiteren Ausgestaltung werden die Kupplungsstellen von einer im Wesentlichen geschlossen Abdeckung umgeben. In einer Ausgestaltung umfasst Stromschienensystem zum Transport elektrischer Energie mindestens ein erstes Segment und ein zweites Segment, wobei die Segmente jeweils mindestens eine erste Stromschiene mit einer ersten Querschnittsfläche, mindestens eine zweite Stromschiene mit einer zweiten Quer- schnittsfläche, ein Haltestück und mindestens eine Verbindung umfassen, wobei die Stromschienen der Segmente von den jeweiligen Haltestücken gehalten und über die mindestens eine Verbindung elektrisch miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Stromschienen flexibel in ihrer Größe anpassbar sind, da sie nicht in ihrer Dimensionierung durch ein Systemgehäuse begrenzt werden. Ebenfalls kann durch eine Vergrößerung der Abstände von Stromschienen zu einem potentiellen Gehäuse eine bessere Thermik im Gehäuse erzeugt werden. Durch diesen Effekt verbessert sich die Wärmeabfuhr und die Strombelastbarkeit der Stromschienen wird erhöht .
In einer Ausgestaltung sind die Stromschienen der Segmente in Richtung des Stromflusses langgestreckt ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Segmente mehrere erste Stromschienen und/oder mehrere zweite Stromschienen, die im jeweiligen Segment parallel zueinander angeordnet sind .
In einer Ausgestaltung umfassen die Haltestücke eine erste Bolzenverbindung, wobei die ersten Stromschienen der jeweiligen Segmente dadurch miteinander elektrisch verbunden sind, dass die ersten Stromschienen an ihren Enden plan aneinander- liegen und von der ersten Bolzenverbindung eine Kraft aufgebracht wird, die die plan aneinanderliegenden Enden der ers- ten Stromschienen gegeneinander presst.
In einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Haltestücke eine zweite BolzenVerbindung, wobei die zweiten St omschienen der jeweiligen Segmente dadurch miteinander elektrisch verbunden sind, dass die zweiten Stromschienen an ihren Enden plan aneinanderliegen und von der zweiten Bolzenverbindung eine Kraft aufgebracht wird, die die plan aneinanderliegenden Enden der zweiten Stromschienen gegeneinander presst. Die Haltestücke der Segmente können als Haltemittel zur Befestigung des Stromschienensystems dienen.
In einer Ausgestaltung unterscheidet sich die erste Querschnittsfläche der ersten Stromschienen von der zweiten Quer- schnittsfläche der zweiten Stromschienen. Die erste Querschnittsfläche der ersten Stromschienen kann sich dadurch von der zweiten Querschnittsfläche der zweiten Stromschienen un- terscheiden, dass die ersten Stromschienen eine andere Höhe als die zweiten Stromschienen aufweisen.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
Fig. 1A Stromschienensystem, umfassend ein erstes Segmen und ein zweites Segment, dargestellt in einer er ten Projektion,
Fig. 1B Segment eines Stromschienensystems mit ersten
Stromschienen und zweiten Stromschienen, dargestellt in einer zweiten Projektion,
Fig. 2A Stromschienensystem, umfassend ein erstes Segment und ein zweites Segment mit einer Abdeckung,
Fig. 2B Detailansicht eines Haltestücks mit einer ersten und einer zweiten Bolzenverbindung,
Stromschienensystem, umfassend ein erstes und ein zweites Segment, dargestellt in einer dritten Pro jektion,
Adapter für ein Stromschienensystem,
Aufsicht auf den Turm einer Windkraftanlage mit Stromschiensystem, und
Stromschienensystem mit Elementen.
Fig. 1A zeigt ein Stromschienensystem zum Transport elektrischer Energie, dargestellt in einer ersten Projektion der Aufsicht auf das Stromschienensystem. Das Stromschienensystem umfasst ein erstes Segment 701 und ein zweites Segment 702. Die Segmente 701, 702 umfassen jeweils erste Stromschienen 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107 mit einer ersten Querschnittsfläche und ein Haltestück 500, 501, wobei die Strom- schienen der jeweiligen Segmente 701 , 702 von den jeweiligen
Haltestücken 500, 501 gehalten und über eine Verbindung 510, 520 elektrisch miteinander verbunden sind. Gemäß Fig. 1A ist dem ersten Segment 701 das Haltestück 500 zugeordnet und dem zweiten Segment 702 das Haltestück 501. Die Verbindung 510, 520 verbindet die j eweiligen ersten Stromschienen 101 , 102, 103, 104, 105, 106, 107 der ersten und zweiten Segmente .
Die Stromschienen des erfindungsgemäßen Stromschienensystems sind langgestreckt in Richtung des Stromflusses ausgebildet . Gemäß der Darstellung in Fig. 1A bedeutet dies, dass der Stromfluss vertikal verläuft und somit ebenfalls die Stromschienen vertikal langgestreckt ausgebildet sind . Die einzelnen ersten Stromschienen 101 , 102 , 103, 104 der jeweiligen Segmente 701 , 702 sind parallel zueinander angeordnet .
Fig. 1B zeigt das erfindungsgemäße Stromschienensystem, dargestellt in einer zweiten Projektion . Im Vergleich zur Fig. 1A ist die Darstellung der Fig. 1B senkrecht zum Stromfluss gewählt . Das Haltestück 500 hält die ersten Stromschienen 100 und weist des Weiteren ein Befestigungsmittel 590 auf, welches als Haltemittels zur Befestigung des Stromschienensystems dient . Befestigungsmittel 590 kann beispielsweise als Schraube ausgebildet sein, so dass die Segmente mittels der Schrauben 590 beispielsweise an einer Wand oder an einem Träger befestigt werden können .
In Fig. 1A sind ebenfalls am Segment 701 Halterungen 610, 620 gezeigt, die direkt an den Stromschienen angebracht sind . An den Halterungen 610, 620 kann eine Abdeckung 650 befestigt werden, wie sie in Fig . 2A dargestellt ist . Die Halterungen 610, 620 können Arme 621 , 622 aufweisen, die senkrecht zur Verlaufsrichtung der Stromschienen ausgebildet sind, und die die Abdeckung 650 tragen . Dabei können die Arme 621, 622 der Halterungen 610, 620 durch Öffnungen in der Abdeckung 650 hindurch greifen und diese dadurch fixieren . Zur Verhinderung des Lösens der Abdeckung 650 kann, nachdem die Abdeckung 650 am Stromschienensystem aufgelegt wurde, diese mittels Schrauben, Nieten oder anderer Befestigungsmittel fixiert werden.
In Fig. 2B ist das Haltestück 500 näher dargestellt. Das Hal- testück 500 verbindet das erste Segment 701 mit dem zweiten Segment 702. Das erste Segment 701 umfasst erste Stromschienen 101, 102, 103, 104. Das zweite Segment 702 umfasst erste Stromschienen 101', 102', 103', 104'. Die ersten Stromschienen der Segmente 701, 702 werden dadurch miteinander elekt- risch verbunden, dass die ersten St omschienen an ihren Enden plan aneinande liegen und von eine ersten BolzenVerbindung 510 eine Kraft aufgebracht wi d, die die plan aneinanderliegenden Enden der ersten St omschienen gegeneinande presst . Die Enden der ersten St omschienen der jeweiligen Segmente 701 , 702 können an der einen Seite hakenförmig ausgebildet sein und an der anderen Seite mit einer Lochung versehen sein, durch die die BolzenVerbindung des Haltestücks 500, 501 verläuft . Du ch diese Wahl der Gestaltung der Enden der ersten St omschienen lassen sich die Segmente 701 , 702 besonders leicht montieren . Nach Montage der Haltestücke 500, 501 können die Haken in die Bol zenverbindung eingeschwenkt und die Bolzenverbindung angezogen werden .
Das erste Segment 701 umfasst zusätzlich zweite Stromschiene 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 mit einer zweiten Querschnittsfläche, die sich von der ersten Querschnitts fläche der ersten St omschienen 101 , 102 , 103, 104 unterscheiden kann . Die unterschiedlichen Querschnittsflächen der ersten St omschienen 100 und zweiten Stromschienen 200 ist in Fig. 1B dargestellt . Die zweiten Stromschienen verlaufen ebenfalls in den jeweiligen Segmenten 701 , 702 pa allel zueinande . Entsprechend der Fig. 1A, 2A und 2B verlaufen die ersten St omschienen 101, 102 , 103, 104 und die zweiten Stromschienen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 parallel zueinander.
Die erste Querschnittsfläche der ersten St omschienen 101 , 102 , 103, 104 unterscheidet sich von der zweiten Querschnittsfläche der zweiten Stromschienen 201 , 202 , 203, 204 , 205, 206, 207 dadurch, dass die ersten Stromschienen 101, 102, 103, 104 eine andere Höhe als die zweiten Stromschienen 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207 aufweisen. Gemäß Fig. 2B umfasst das Haltestück 500 eine zweite Bolzenverbindung 520. Durch diese zweite BolzenVerbindung 520 werden die zweiten Stromschienen 201 , 202 , 203, 204, 205, 206, 207 des ersten Segments 701 mit den zweiten St omschienen
201', 202', 203', 204', 205', 206', 207' des zweiten Segments 702 dadurch miteinander elektrisch verbunden, dass die zweiten Stromschienen an ihren Enden plan aneinanderliegen und von der zweiten Bolzenverbindung 520 eine Kraft aufgebracht wird, die die plan aneinanderliegenden Enden der zweiten Stromschienen gegeneinander presst.
Gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfassen die Haltestücke 500, 501 die Verbindungen 510, 520. Es ist aber ebenso denkbar, dass die Verbindungen 510, 520, die die jeweiligen Stromschienen der Segmente 701, 702 elektrisch mit- einander verbinden, getrennt von den Haltestücken 500, 501 ausgebildet sind. Räumlich können somit die Haltestücke 500, 501 beispielsweise in der Mitte der Stromschienen angeordnet sein, während sich die Verbindungen 510, 520 an den Enden der Stromschienen befinden.
In Fig. 3 ist das erfindungsgemäße Stromschienensystem in einer dritten Projektion dargestellt. Gemäß der Fig. 1A ist die Darstellung um 90° perspektivisch gedreht eine seitliche Ansicht des Stromschienensystems. Das Stromschienensystem um- fasst das erste Segment 701 und das zweite Segment 702. Die Stromschienen der Segmente sind über die Verbindung 510, 520 des Haltestücks 500 elektrisch miteinander verbunden. Das Haltestück 500 umfasst ein Haltemittel 590 zur Befestigung des Stromschienensystems . Beispielsweise kann über das Halte- mittel 590 das Stromschienensystem an einer Wand 800 verschraubt werden. Das Stromschienensystem umfasst Halterungen 610, 620 mit Armen 611, 621, auf die eine Abdeckung 650 aufgeschoben und fixiert werden kann. Die Abdeckung 650 kann so ausgebildet sein, dass sie nur an den von der Befestigung des Stromschienensystems abgewandten Seiten der Segmente 701, 702 angebracht ist. Gemäß Fig. 3 be- deutet dies, dass die Abdeckung sich nicht auf der unteren, der Wand 800 zugewandten Seite, befindet, sondern nur seitlich der Stromschienen und oberhalb der Stromschienen parallel zur Wand 800 verläuft. Gemäß Fig. 1B bedeutet dies, dass die Abdeckung 650 aus drei Segmenten besteht, den Segmenten 653 und 651, die ungefähr parallel zu den Stromschienen 100, 200 verlaufen und dem Segment 652, welches ungefähr parallel zu einer Wand 800 verläuft.
Die ersten St omschienen 100 und zweiten St omschienen 200 der jeweiligen Segmente 701 , 702 können ebenfalls durch eine einzige Bolzenverbindung miteinander verbunden sein.
In Fig. 4 ist ein Adapter 900 dargestellt, der das erfindungsgemäße Stromschienensystem mit herkömmlichen Stromschie- nensystemen verbindet. Das erfindungsgemäße StromschienenSys¬ tem umfasst erste Stromschienen 100 und zweite St omschienen 200, die beide mit dem Adapte 900 elektrisch verbunden sind . Als Verbindung können wiederum BolzenVe bindungen zum Einsatz kommen . Der Adapter 900 umfasst ebenfalls Anschlüsse für ein erstes, externes St omschienensystem 910. Erstes , externes St omschienensystem 910 weist die gleiche Anzahl an Stromschienen wie die Anzahl an ersten St omschienen des erfindungsgemäßen St omschienensystems auf mit denselben Querschnittsflächen . Ebenfalls verbindet der Adapter 900 die zweiten St omschienen des erfindungsgemäßen St omschienenSys¬ tems mit einem zweiten, externen St omschienensystems 920. Beim zweiten, externen Stromschienensystem 920 handelt es sich um ein St omschienensystem mit der gleichen Anzahl an St omschienen wie die Anzahl an zweiten Stromschienen des er- findungsgemäßen Stromschienensystems . Ebenfalls sind die
Querschnittsflächen der zweiten St omschienen des erfindungsgemäßen Stromschienensystems und der Stromschienen des zweiten, externen Stromschienensystems identisch . Der Adapter 900 kann so ausgebildet sein, dass er einen rechtwinkeligen Anschluss zwischen dem erfindungsgemäßen Stromschienensystem und dem ersten und zweiten externen
Stromschienensystemen ermöglicht.
Fig. 5 stellt eine Aufsicht auf den Turm einer Windkraftanlage mit einem Stromschiensystem dar. An der Turmwand 800 ist ein Stromschienensystem mit einer Abdeckung 650 angebracht.
In Fig. 6 ist der Turm 800 einer Windkraftanlage in vertikaler Aufbaulage dargestellt. Im Innern des Turms 800 ist das Stromschienensystem montiert. Das Stromschienensystem besteht aus drei Elementen 1300, 1301 und 1302. Jedes Element 1300, 1301 , 1302 ist mit einer Einlassöffnung 1100 im unteren Bereich der Abdeckung 650 des Elements 1300, 1301, 1302 ve sehen sowie mit einer Auslassöffnung 1200 im oberen Bereich de Abdeckung 650 des Elements 1300, 1301 , 1302. Zwischen der Einlassöffnung 1100 und der Auslassöffnung 1200 ist die Abde- ckung 650 im Wesentlichen geschlossen .
Die Elemente 1300, 1301 , 1302 können unterschiedliche Längen aufweisen . Die Elemente 1300, 1301 , 1302 können von den Segmenten 701 , 702 des St omschienenSystems gebildet werden . Dann befinden sich die Kupplungsstellen, beispielsweise die erste BolzenVerbindung 510 ode die zweite Bolzenverbindung 520, außerhalb des jeweiligen Elements . Ebenso ist denkbar, dass sich innerhalb eines Elements mehrere Segmente des
St omschienensystems befinden .
Der Schienenkanal ist in den Abmaßen so ausgelegt, dass es im Bereich der Kupplung nicht zu einem Wä mestau kommen kann . De Schienenkanal ist durch die Elemente in Strömungsabschnitte unterteilt, die j eweils am Anfang (unten) mit einer Einlassöffnung 1100 und am Ende (oben) mit eine Auslassöffnung 1200 versehen sind . Die Fläche der Einlassöffnung 1100 kann um 10% größer als die Fläche der Äuslassöffnung 1200 ausgebildet sein, wodurch der Kamineffekt verstärkt wird . Durch die Wärmeaufnahme der Schienenabwärme und der hierdurch verursachten Volumenänderung der Luft wird eine vertikal nach oben gerichtete Strömung erzeugt, die durch den so gesteiger- ten Massenstrom mehr Wärmeenergie aufnehmen und somit abführen kann, ohne hierdurch die zulässige Gehäusetemperatur zu überschreiten .
Der Querschnitt der Abdeckung 650 sollte viel größer ausge- bildet sein als der Querschnitt der Stromschienen.
Die Einlassöffnung 1100 und die Auslassöffnung 1200 können so gestaltet sein, dass die jeweilige Schutzart des Gesamtsystems eingehalten wi d . Die Einlassöffnung 1100 und die Aus- lassöffnung 1200 sind strömungstechnisch so gestaltet, dass ein Ein- bzw. Ausströmen der Luft bestmöglich gewährleistet wird .
Die Einlassöffnung 1100 ist so gestaltet, dass Luft von unten (Kaltluft} angesaugt werden kann. Die Auslassöffnung 1200 ist so gestaltet, dass Luft nach oben (Warmluft) ungehindert ausströmen und sich in der Umgebung verteilen kann.
Dadurch, dass im erfindungsgemäßen Stromschienensystem die Abdeckung 650 und die Stromschienen nicht mehr als Einheit betrachtet werden sondern als getrennte Elemente, ergeben sich unter Anderem folgende Vorteile . Die St omschienen sind flexibel in der Größe anpassbar, weil sie nicht mehr in ihre Dimensionierung durch ein Systemgehäuse begrenzt werden .
Ebenso sind die Anzahl der Stromschienen und die Querschnittsfläche der Stromschienen variabel und können auf die einzelne Applikation abgestimmt werden . Beispielsweise kann in einem Gehäuse ein St omschienensystem unterbracht werden mit vier ersten Stromschienen und sieben zweiten Stromschie- nen . Du ch eine Vergrößerung der Abstände von Stromschienen zur Abdeckung kann eine bessere The mik in der Abdeckung erzeugt werden (KaminWirkung) . Durch diesen Effekt verbessert sich die Wärmeabfuhr und Strombelastba keit der St omschienen wird erhöht. Durch das Zusammenfassen mehrerer Stromschienen mit unterschiedlichen Querschnittsflächen unter einer Abdeckung wird ein zusätzlicher Kostenvorteil erzeugt.

Claims

Patentansprüche
1. Stromschienensystem zum Transport elektrischer Energie, wobei sich das Stromschienensystem in vertikaler Auf- baulage befindet, wobei das Stromschienensystem mindestens eine Stromschiene und eine Abdeckung (650) , die die mindestens eine Stromschiene umgibt , umfasst, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s das Stromschienensystem in Elemente (1300, 1301 , 1302) unterteilt ist, wobei jedes Element (1300, 1301 , 1302) in einem unteren Bereich der Abdeckung eine Einlassöffnung (1100) und in einem oberen Bereich der Abdeckung eine Auslassöffnung (1200) aufweist, und wobei zwischen der Einlassöffnung (1100) und der Auslassöffnung (1200) jedes Elements die Abdeckung (650) im Wesentlichen geschlossen ist .
2 . Stromschienensystem gemäß Anspruch 1 , bei dem das
Stromschienensystem in mindestens zwei Elemente (1300, 1301, 1302) unterteilt ist .
3. Stromschienensystem gemäß Anspruch 2 , bei dem die mindestens zwei Elemente (1300, 1301 , 1302) eine unterschiedliche Länge aufweisen . . Stromschienensystem gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Fläche der Einlassöffnung (1100) größer ist als die Fläche der Auslassöffnung (1200) jedes Elements (1300, 1301, 1302) , insbesondere bei dem die Fläche der Einlassöffnung (1100) um 10 % größer ist als die Fläche der Auslassöffnung (1200) jedes Elements (1300, 1301, 1302) .
5. Stromschienensystem gemäß einem der vorherigen Ansprü- che, bei dem die mindestens eine Stromschiene aus Segmenten (701 , 702) zusammengesetzt ist, die über eine Kupplungsstelle miteinander verbunden sind . Stromschienensystem gemäß Anspruch 5, bei dem sich die Kupplungsstellen der St omschienen-Segmente (701 , 702 ) außerhalb der Elemente (1300, 1301, 1302) befinden.
Stromschienensystem gemäß Anspruch 5 oder 6, bei dem die Kupplungsstellen von einer im Wesentlichen geschlossen Abdeckung (650) umgeben werden.
Stromschienensystem gemäß einem der vo he igen Ansprüche, wobei das Stromschienensystem mindestens ein erstes Segment (701 ) und ein zweites Segment (702) um- fasst, wobei die Segmente (701; 702) jeweils mindestens eine erste Stromschiene (101, 101'; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104') mit einer ersten Querschnittsfläche, mindestens eine zweite Stromschiene (201 , 201' ; 202 , 202'; 203, 203'; 204, 204'; 205, 205'; 206, 206'; 207, 207 ' ) mit einer zweiten Querschnittsfläche, ein Haltestück (500; 501 ) und mindestens eine Verbindung (510; 520) umfassen, wobei die Stromschienen der Segmente (701 ; 702) von den j eweiligen Haltestücken (500; 501 ) gehalten und über die mindestens eine Verbindung (510; 520) elektrisch miteinander ve bunden sind .
Stromschienensystem gemäß Anspruch 8, bei dem die
St omschienen der Segmente (701 ; 702 ) in Richtung des
Stromflusses langgestreckt ausgebildet sind. Stromschienensystem gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Segmente (701; 702) mehrere erste Stromschienen (101, 101' ; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104' ) und/ode mehrere zweite St omschienen (201 , 201' ; 202 , 202'; 203, 203'; 204, 204'; 205, 205'; 206, 206'; 207, 207 ' ) umfassen, die im jeweiligen Segment (701; 702) parallel zueinander angeordnet sind . Stromschienensystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Haltestücke (500; 501 ) eine erste Bolzenverbindung (510) umfassen, und wobei die ersten Strom- schienen (101, 101' ; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104' ) der jeweiligen Segmente (701 ; 702 ) dadurch miteinander elektrisch verbunden sind, dass die ersten Stromschienen (101, 101' ; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104' ) an ihren Enden plan aneinanderliegen und von der ersten Bolzenverbindung (510) eine Kraft aufgebracht wird, die die plan aneinanderliegenden Enden der ersten Stromschienen (101, 101' ; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104' ) gegeneinander presst .
. Stromschienensystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11 , bei dem die Haltestücke (500; 501 ) eine zweite Bolzenverbindung (520) umfassen, und wobei die zweiten Stromschienen (201, 201' ; 202, 202' ; 203, 203' ; 204, 204' ; 205, 205' ; 206, 206' 207, 207' ) der jeweiligen Segmente (701 ; 702) dadurch miteinander elektrisch verbunden sind, dass die zweiten Stromschienen (201; 202; 203; 204 ; 205; 206; 207 ) an ihren Enden plan aneinanderliegen und von der zweiten BolzenVerbindung ( 520 ) eine Kraft aufgebracht wird, die die plan aneinanderliegenden Enden der zweiten Stromschienen (201 , 201' ; 202, 202' ; 203, 203' ; 204, 204' ; 205, 205' ; 206, 206' ; 207, 207 ' ) gegeneinander presst .
. Stromschienensystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12 , bei dem die Haltestücke (500; 501 ) der Segmente (701 ; 702) als Haltemittel (590) zur Befestigung des Stromschienensystems dienen .
. Stromschienensystem gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem sich die erste Querschnittsfläche der ersten Stromschienen (101, 101'; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104 ' ) von der zweiten Querschnittsfläche der zweiten Stromschienen (201, 201' ; 202, 202' ; 203, 203' ; 204, 204' ; 205, 205' ; 206, 206' ; 207, 207' ) unterscheidet.
15. Stromschienensystem gemäß Anspruch 14 , bei dem die erste Querschnittsfläche der ersten Stromschienen (101, 101' ; 102, 102' ; 103, 103' ; 104, 104' ) sich dadurch von der zweiten Querschnittsflache der zweiten Stromschienen (201, 201' ; 202, 202' ; 203, 203' ; 204, 204' ; 205, 205'; 206, 206'; 207, 207' ) unterscheidet, dass die ersten Stromschienen (101, 101'; 102, 102' ; 103, 103' ;
104, 104' ) eine andere Höhe als die zweiten Stromschienen (201, 201' ; 202, 202' ; 203, 203' ; 204, 204' ; 205, 205' ; 206, 206' ; 207, 207' ) aufweisen.
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