FI12454U1 - Arrangement for cooling a busbar - Google Patents
Arrangement for cooling a busbar Download PDFInfo
- Publication number
- FI12454U1 FI12454U1 FIU20194084U FIU20194084U FI12454U1 FI 12454 U1 FI12454 U1 FI 12454U1 FI U20194084 U FIU20194084 U FI U20194084U FI U20194084 U FIU20194084 U FI U20194084U FI 12454 U1 FI12454 U1 FI 12454U1
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- cooling
- att
- kännetecknat
- som
- busbars
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/20—Bus-bar or other wiring layouts, e.g. in cubicles, in switchyards
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
- H02B1/56—Cooling; Ventilation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
Järjestely virtakiskon jäähdyttämiseksiArrangement for cooling the busbar
Keksinnön taustaBackground of the Invention
Keksintö liittyy virtakiskojen jäähdytykseen.The invention relates to cooling of busbars.
Suurta tehoa vaativissa ratkaisuissa käytetään yleisesti sähköenergian välittämisessä johtimia, joita kutsutaan virtakiskoiksi. Virtakiskot ovat metallisia rakenteita kuten levyjä tai tankoja. Virtakiskoja käytetään esimerkiksi laitekaa-peissa. Kaapeissa voi olla useampia virtakiskoja riippuen energian tarpeesta.In high power solutions, wires called busbars are commonly used to transmit electrical energy. The busbars are metal structures such as plates or rods. Busbars are used, for example, in device enclosures. Depending on the energy requirement, the cabinets may have several busbars.
Virtakiskot tuottavat toimiessaan lämpöä, joka on haitallista energiaa käyttävien laitteiden kannalta. On tunnettua käyttää virtakiskojen jäähdytyksessä pakotettua ilmankiertoa, joka on usein toteutettu käyttämällä puhallinta, joka puhaltaa kiskoihin ilmaa. Tämä on kuitenkin sangen tehoton menetelmä.The busbars, when operating, produce heat which is harmful to energy-using equipment. It is known to use forced air circulation to cool the busbars, which is often accomplished by using a fan that blows air into the busbars. However, this is a very inefficient method.
Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention
Keksinnön tavoitteena on kehittää virtakiskojen yhteyteen jäähdytys-ratkaisu, jolla jäähdytystä saadaan tehostettua. Keksinnön tavoite saavutetaan järjestelyllä virtakiskon jäähdyttämiseksi, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä suojavaatimuksessa. Keksinnön edullisia suoritusmuotoja on epäitsenäisten suojavaatimusten kohteena.It is an object of the invention to provide a cooling solution in connection with the busbars, whereby the cooling can be enhanced. The object of the invention is achieved by an arrangement for cooling the busbar, which is characterized by what is stated in the independent protection claim. Preferred embodiments of the invention are the subject of dependent claims.
Keksintö perustuu siihen, että virtakiskojen kanssa kosketukseen saatetut yksi tai useampi jäähdytyselementti voi tehokkaasti jäähdyttää virtakiskoja siirtämällä lämpöä virtakiskoista jäähdytysaineeseen, kuten ilmaan tai nesteeseen.The invention is based on the fact that one or more cooling elements in contact with the busbars can effectively cool the busbars by transferring heat from the busbars to a coolant, such as air or liquid.
Keksinnön mukaisen ratkaisun etuna on se, että jäähdytystä tehostamalla kalliin kuparin käyttöä virtakiskoissa voidaan vähentää ja laitekaappeja voidaan koota edullisemmin. Esitetty ratkaisu myös tukee virtakiskojen mekaanista rakennetta.An advantage of the solution according to the invention is that by increasing the cooling efficiency the use of expensive copper in the busbars can be reduced and the device cabinets can be assembled more cheaply. The proposed solution also supports the mechanical construction of the busbars.
Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:The invention will now be further described in connection with preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which:
Kuvio 1 esittää esimerkkiä laitekaapista tai -kehikosta;Fig. 1 shows an example of an apparatus cabinet or frame;
Kuviot 2A ja 2B esittävät esimerkkejä keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta jäähdytyselementistä;Figures 2A and 2B show examples of a cooling element according to an embodiment of the invention;
Kuviot 3A ja 3B havainnollistavat esimerkkejä jäähdytyselementtien sijoittelusta;Figures 3A and 3B illustrate examples of the location of cooling elements;
Kuvio 4 esittää esimerkkiä keksinnön erään toisen suoritusmuodon mukaisesta jäähdytyselementistä; jaFigure 4 shows an example of a cooling element according to another embodiment of the invention; and
Kuviot 5A ja 5B havainnollistavat esimerkkejä jäähdytyselementtien sijoittelusta.Figures 5A and 5B illustrate examples of the location of cooling elements.
Keksinnön yksityiskohtainen selostusDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Kuvio 1 esittää esimerkkiä laitekaapista tai -kehikosta 100. Kuvan kaappi on esitetty ilman ulkoseinämiä, mutta käytännössä kaappi tai kehikko voi käsittää yhden tai useamman ulkoseinän, joka suojaa kehikossa olevia laitteita.Figure 1 shows an example of a cabinet or rack 100. The cabinet in the figure is shown without outer walls, but in practice the cabinet or rack may comprise one or more outer walls which protect the devices in the rack.
Kehikot ovat yleensä varustettu DC- ja/tai AC-virtakiskoilla 102, 104. DC (tasajännite)-virtakiskoja on tyypillisesti vähintään kaksi. AC (vaihtojännite) -virtakiskoja on vähintään kolme. Kiskot ovat sähköä hyvin johtavaa ainetta, tyypillisesti metallia kuten esimerkiksi alumiini, kupari tai teräs.The racks are generally provided with DC and / or AC busbars 102, 104. There are typically at least two DC busbars. There are at least three AC (alternating current) busbars. The rails are electrically conductive material, typically metal such as aluminum, copper or steel.
Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa virtakiskoja jäähdytetään pakotetulla ilmankierrolla, eli kiskoihin suunnataan ilmaa esimerkiksi puhaltimen avulla. Virtakiskojen mekaanista toteutusta, kuten käytetyn materiaalin määrää ja laatua, ei yleensä voida optimoida johtuen epävarmuustekijöistä, jota liittyvät vir-ranvälityskykyyn ja virtakiskojen lämpenemiseen. Jos näitä seikkoja voitaisiin paremmin hallita, voitaisiin saavuttaa oleellisia kustannussäästöjä virtakiskojen toteutuksessa.In prior art solutions, the busbars are cooled by forced air circulation, i.e. the air is directed to the busbars, for example by means of a fan. The mechanical design of the busbars, such as the quantity and quality of the material used, cannot generally be optimized due to the uncertainties associated with the power transfer capacity and heating of the busbars. If these issues were better managed, substantial cost savings could be achieved in the implementation of busbars.
Virtakiskojen paremman jäähdytyksen toteuttamiseksi onkin kehitetty järjestely yhden tai useamman virtakiskon jäähdyttämiseksi, joka järjestely käsittää yhden tai useamman virtakiskon kanssa kosketukseen saatetun yhden tai useamman jäähdytyselementin, jotka siirtävät lämpöä jäähdytysaineeseen.In order to provide better cooling of the busbars, an arrangement has been developed for cooling one or more busbars, which comprises one or more cooling elements in contact with one or more busbars, which transfer heat to the coolant.
Kuviot 2A ja 2B esittävät esimerkkiä keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta jäähdytyselementistä 200. Kuvio 2A esittää elementtiä vinosti sivulta ja kuvio 2B alta (tai päältä). Tässä jäähdytyselementissä jäähdytysaine on ilmaa. Jäähdytyselementti käsittää elementin sisällä rivaston 202, jonka sisällä oleva ilma vastaanottaa lämmön elementin pinnasta ja poistuessaan rivastosta vie lämpöä pois. Rivasta 202 muodostaa kanavia jäähdytyselementin 200 sisällä, edullisesti pystysuunnassa, jolloin kanavissa oleva ilma lämmetessään nousee ylös ja alhaalta tulee viileämpää ilmaa elementtiin.Figures 2A and 2B show an example of a cooling element 200 according to an embodiment of the invention. Figure 2A shows the element obliquely from the side and Figure 2B from below (or above). In this heatsink, the coolant is air. The cooling element comprises a grate 202 inside the element, the air inside which receives heat from the surface of the element and, when exiting the grate, removes heat. The rib 202 forms channels within the cooling element 200, preferably vertically, whereby the air in the channels heats up and cooler air from the bottom becomes into the element.
Kuvassa olevassa esimerkissä rivasta tai riparakenne on kahden seinämän välissä. Elementti voidaan toteuttaa myös siten, että siinä on yksi paksuhko seinämä, jonka toisella puolella on riparakenne, joka on vastakkaiselta puolella avoin. Jäähdytyselementti voi olla rakenteeltaan esimerkiksi alumiinia tai muuta metallia. Jäähdytystä voidaan edelleen tehostaa sijoittamalla puhallin puhaltamaan ilmaa altapäin jäähdytyselementtiin, jolloin ilman kierto rivastossa edelleen paranee ja jäähdytyskyky kasvaa. Ratkaisu on erittäin kustannustehokas ja helppo asentaa.In the example shown, the rib or rib structure is between two walls. The element may also be implemented with a single thick wall having a rib structure on one side open on the opposite side. The cooling element may be of aluminum or other metal construction, for example. Cooling can be further enhanced by placing a fan to blow air from below into the cooling element, further improving air circulation in the grid and increasing cooling capacity. The solution is very cost-effective and easy to install.
Kuviot 3A ja 3B havainnollistavat esimerkkejä jäähdytyselementtien sijoittelusta. Kuviossa 3A esitetään DC-virtakiskorakenne 102, 104, jossa on ylempänä kolme rinnakkaista virtakiskoa 102 kaksi allekkain, sekä alempana vastaavasti kolme rinnakkaista virtakiskoa 104 kaksi allekkain. Ylemmät ja alemmat kiskot ovat eri potentiaalissa. Kuvion ratkaisussa ylempien virtakiskojen väleihin on sijoitettu jäähdytyselementit 300, 302 ja alempien virtakiskojen väleihin on sijoitettu jäähdytyselementit 304, 306. Mikäli virtakiskot ovat pitkiä suhteessa jäähdy-tyselementteihin, voi kussakin välissä olla kaksi tai useampi jäähdytyselementtiä peräkkäin.Figures 3A and 3B illustrate examples of the location of cooling elements. Fig. 3A shows a DC busbar structure 102, 104 having two parallel busbars 102 upstream and three parallel busbars 104 two downward, respectively. The upper and lower rails have different potentials. In the solution of the figure, cooling elements 300, 302 are disposed between the upper busbars and cooling elements 304, 306 are disposed between the lower busbars. If the busbars are long relative to the cooling elements, two or more cooling elements may be provided in succession.
Kuviossa 3B esitetään DC-virtakiskorakenne, jossa on ylempänä kaksi virtakiskoa 102 allekkain, sekä alempana vastaavasti kaksi virtakiskoa 104 allekkain. Kuvion ratkaisussa ylempien virtakiskojen takaseinämään on kiinnitetty jäähdytyselementti 308 ja alempien virtakiskojen takaseinämään on kiinnitetty jäähdytyselementti 310. Tässä voidaan käyttää myös jäähdytyselementtiä, joka on toiselta puolelta avoin.Fig. 3B shows a DC busbar structure with two busbar 102 upstream and two busbar 104 downwardly, respectively. In the solution of the figure, a cooling element 308 is attached to the rear wall of the upper bus rails, and a cooling element 310 is attached to the rear wall of the lower bus rails.
Kuvio 4 esittää esimerkkiä keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesta jäähdytyselementistä 400. Tässä jäähdytyselementissä jäähdytysaine on nestettä. Jäähdytyselementti käsittää elementin alareunassa liitynnät 402, 404, joita käyttäen nestettä voidaan syöttää elementtiin ja poistaa elementistä. Kumpikin liittimistä 402, 404 voi toimia joko nesteen sisäänmenoliittimenä tai nesteen ulos-tuloliittimenä. Neste voi olla esimerkiksi vettä, öljyä tai vesi-glykoliseosta. elementissä kiertävä neste jäähdyttää elementtiä ja samalla virtakiskoja tehokkaasti. Järjestely voi käsittää pumpun, joka kierrättää nestettä elementtien sisällä. Neste vastaanottaa lämmön elementin pinnasta ja poistuessaan elementistä vie lämpöä pois. Elementti voi olla rakenteeltaan esimerkiksi metallia, joka on pinnoitettu sähköä eristävällä materiaalilla, esimerkiksi muovilla. Elementti voi myös olla kokonaan muovinen.Figure 4 shows an example of a cooling element 400 according to an embodiment of the invention. In this cooling element, the refrigerant is a liquid. The cooling element comprises, at the bottom of the element, interfaces 402, 404 by means of which fluid can be introduced into and removed from the element. Each of the connectors 402, 404 may serve as either a fluid inlet connector or a fluid outlet connector. The liquid may be, for example, water, oil or water-glycol mixture. the liquid circulating in the element effectively cools the element and at the same time the busbars. The arrangement may comprise a pump for circulating liquid within the elements. The liquid receives heat from the surface of the element and exits the element to remove heat. The element may be of, for example, a metal structure coated with an electrically insulating material, for example plastic. The element may also be entirely plastic.
Kuviot 5A ja 5B havainnollistavat esimerkkejä nestetäytteisten jäähdytyselementtien sijoittelusta. Kuviossa 5A esitetään DC-virtakiskorakenne 102, 104, jossa on ylempänä kolme rinnakkaista virtakiskoa 102 kaksi allekkain, sekä alempana vastaavasti kolme rinnakkaista virtakiskoa 104 kaksi allekkain. Ylemmät ja alemmat kiskot ovat eri potentiaalissa. Kuvion ratkaisussa ylempien virtakiskojen 102 väleihin on sijoitettu jäähdytyselementit 500, 502 ja alempien virtakiskojen 104 väleihin on sijoitettu jäähdytyselementit 504, 506. Mikäli virtakiskot ovat pitkiä suhteessa jäähdytyselementteihin, voi kussakin välissä olla kaksi tai useampi jäähdytyselementtiä peräkkäin.Figures 5A and 5B illustrate examples of the arrangement of liquid-filled cooling elements. Fig. 5A shows a DC busbar structure 102, 104 having two parallel busbars 102 upstream and three parallel busbars 104 two downward, respectively. The upper and lower rails have different potentials. In the solution of the figure, cooling elements 500, 502 are disposed between the upper bus rails 102 and cooling elements 504, 506 are disposed between the lower bus rails 104. If the bus rails are long relative to the cooling elements, two or more cooling elements may be provided in succession.
Kuviossa 5B esitetään DC-virtakiskorakenne, jossa on ylempänä kaksi virtakiskoa 102 allekkain, sekä alempana vastaavasti kaksi virtakiskoa 104 allekkain. Kuvion ratkaisussa ylempien virtakiskojen 102 takaseinämään on kiinnitetty jäähdytyselementti 508 ja alempien virtakiskojen 104 takaseinämään on kiinnitetty jäähdytyselementti 510. Jäähdytysratkaisu voi käsittää putkiston (ei näytetty kuvioissa), joilla neste johdetaan jäähdytyselementtien sisääntuloliittimiin ja joilla neste poistetaan elementeistä ulostuloliittimien kautta. Nesteen kulkua voidaan ohjata putkistoon kytketyllä pumpulla (ei näytetty kuvioissa).Fig. 5B shows a DC busbar structure having two busbar 102 upstream and two busbar 104 downwards, respectively. In the embodiment of the figure, a cooling element 508 is attached to the rear wall of the upper bus rails 102 and a cooling element 510 is attached to the rear wall of the lower bus rails 104. Fluid flow can be controlled by a pump connected to the pipeline (not shown in the figures).
Sekä ilma- että nestejäähdytyselementit voidaan kiinnittää virtakiskoi-hin eri tavoin. Eräs mahdollisuus on käyttää puristimia, joilla elementit saatetaan tiukasti kosketukseen virtakiskojen kanssa. Eräs toinen mahdollisuus on käyttää kiinnikkeitä, jotka kiinnittävät elementit kiskoihin. Kuviossa 4 esitetään esimerkki kiinnikkeistä 406, 408 ja kuviossa 5A havainnollistetaan niiden käyttöä kiinnittämään elementti virtakiskoon.Both air and liquid cooling elements can be attached to busbars in different ways. One possibility is to use clamps to tighten the elements tightly against the busbars. Another possibility is to use brackets that fasten the elements to the rails. Figure 4 shows an example of fasteners 406, 408 and Figure 5A illustrates their use for fastening the element to the busbar.
Ratkaisu ei lisää komponenttien määrää laitekapissa, koska jäähdytyselementtien sijoituksen johdosta virtakiskojen väliin ei ole enää tarvetta sijoittaa ylimääräisiä tukirakenteita.The solution does not increase the number of components in the cabinet because the positioning of the cooling elements eliminates the need for additional support structures between the busbars.
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella suojavaatimusten puitteissa.It will be obvious to a person skilled in the art that the basic idea of the invention can be implemented in many different ways. The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above, but may vary within the scope of the claims.
Claims (7)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FIU20194084U FI12454U1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Arrangement for cooling a busbar |
DE202020102982.7U DE202020102982U1 (en) | 2019-06-24 | 2020-05-26 | Arrangement for cooling a busbar |
CN202021204412.4U CN213782822U (en) | 2019-06-24 | 2020-06-24 | Device for cooling bus bar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FIU20194084U FI12454U1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Arrangement for cooling a busbar |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI12454U1 true FI12454U1 (en) | 2019-09-13 |
Family
ID=67868403
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FIU20194084U FI12454U1 (en) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | Arrangement for cooling a busbar |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN213782822U (en) |
DE (1) | DE202020102982U1 (en) |
FI (1) | FI12454U1 (en) |
-
2019
- 2019-06-24 FI FIU20194084U patent/FI12454U1/en active IP Right Grant
-
2020
- 2020-05-26 DE DE202020102982.7U patent/DE202020102982U1/en active Active
- 2020-06-24 CN CN202021204412.4U patent/CN213782822U/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN213782822U (en) | 2021-07-23 |
DE202020102982U1 (en) | 2020-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101189451B1 (en) | Inverter stack | |
US20200323108A1 (en) | A direct liquid cooling system for cooling of electronic components | |
US7813128B2 (en) | Method for cooling a static electronic power converter device and corresponding device | |
WO2019015321A1 (en) | Immersed type liquid cooling apparatus, blade type server and frame type server | |
US8634193B2 (en) | Device and method using induction to improve natural convection cooling | |
RU2015128279A (en) | COOLING SYSTEM BY IMMERSION OF ELECTRICAL APPLIANCES IN LIQUID | |
US20090080155A1 (en) | Electric power conversion apparatus | |
EP2825008B1 (en) | Oil cooling configuration for subsea converter | |
US10524382B2 (en) | System and method for forced air cooling of electrical device | |
US20130206370A1 (en) | Electronic apparatus | |
CN204425196U (en) | A kind of power cabinet heat abstractor of photovoltaic DC-to-AC converter | |
US20160234974A1 (en) | Enclosures And Methods Of Managing Heat In Heat Generating Modules | |
JP2008171850A (en) | Power supply board | |
US20160029514A1 (en) | A liquid cooled device enclosure | |
FI12454U1 (en) | Arrangement for cooling a busbar | |
CN107294356B (en) | Power conversion device | |
CN103702546A (en) | Converter and radiating method | |
CN114080720B (en) | Receiving device for receiving and cooling an insert module | |
CN204271888U (en) | A kind of heat abstractor and frequency converter | |
CN109617374A (en) | A kind of converter module, current transformer and cooling system for converter | |
US20220039292A1 (en) | Sub-module cooling device of power transmission system | |
CN212461813U (en) | Scraper dehumidification system | |
KR100810029B1 (en) | A heat-discharging apparatus for a electric power convertor | |
RU2815815C1 (en) | High-voltage converter module with cooling system | |
CN205985862U (en) | Electric start -up cabinet |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FGU | Utility model registered |
Ref document number: 12454 Country of ref document: FI Kind code of ref document: U1 |