KR20100117071A - 고효율 짝 상 버스웨이 시스템 - Google Patents

Abstract

짝 상 전력 분산 버스 웨이 시스템에 있어서 3 상 짝 컨덕터들이 중성 컨덕터들에 의해 둘러싸여서 캡슐화되며 하우징에 의해 동행 구성 요소로서 모두 함께 팩킹되어 중성 버스 바 조립체와 짝 상 컨덕터들 사이의 같은 분리를 얻는다. 중성 컨덕터 또는 버스 바 조립체는 3 개 짝들의 상 컨덕터들과 절연체 층들을 샌드위칭하는 2 개의 커버들로 구성되어 이들 사이에 최소 및 같은 거리를 달성하고 중성 및 짝 컨덕터들 사이의 임피던스를 밸런싱한다. 하우징은 중성 컨덕터 및 절연 층을 통해 상기 컨덕터들, 중성 및 하우징 사이에 접촉을 유지하도록 각각의 짝을 압축하여, 외측에 효율적인 열 전도를 갖도록 한다.

Description

고효율 짝 상 버스웨이 시스템{HIGH EFFICIENCY PAIRED PHASES BUSWAY SYSTEM}

본 발명은 전기 분산 시스템에 대한 버스 웨이들에 관한 것으로, 더 상세하게는, 짝 위상 배열을 갖는 3 상 및 중성 컨덕터를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

버스 컨덕터들에 대한 대응 위상 배열을 갖는 버스 웨이들의 사용이 컨덕션 효율, 감소된 임피던스 및 언밸런싱된 부하들에 대한 밸런싱된 전압 강하에 있어서 중요한 장점을 제공하는 것이 다상(대개 3 상 시스템들) 전력 분산 시스템들(power distribution systems)을 설계하는 본 기술 분야에서 잘 확립되었다. 짝 위상 컨덕터 효과에 대한 설명을 위해, AIEE 54 - 329, 카탈도 및 샤크만 페이퍼(Cataldo and Shakman paper)를 참조하며, 여기서 이러한 기술의 이론, 시험들 및 결과가 설명되어져 있다. 전기 시스템들의 최근 설계에서, 접지로부터 절연된 중성 컨덕터를 포함하는 것이 일반적인 요구사항이며 최근 표준들은 고조파 전류들이 존재하는 경우에 중성 버스에 대한 200% 전류 용량의 사용을 요구하는 것이 또한 잘 확립되었다.

버스웨이 시스템들에 대한 몇몇의 디자인들은 과거에 설계되어 왔다. 짝 상 배치를 사용하는 전기 시스템들은 컨덕터들에 대해 짝 상 배치를 사용하는 버스 웨이 시스템들의 설계들을 습득하기 위한 상이한 접근법을 제안하는 미국 특허 번호 2,287,502; 2,372,267; 및 4,008,365에 상세하게 기재되었다. 이러한 특허들은 효율성을 개선하는 상이한 옵션들을 제안하며, 짝 상 배치를 사용하는 상들 사이에서 임피던스를 밸런싱하지만, 그러나 이러한 특허들 모두 중성 버스를 갖는 각각의 짝의 캡슐화(encapsulation)를 개시하지 않으며, 또한 중성 버스와 상들의 컨덕터들 사이의 언밸런스된 임피던스를 고려하지도 않는다. 이러한 문제는 상들과 중성 사이에 언밸런싱된 임피던스 및 언밸런싱된 전압 강하가 빈번한, 짝 상 배치들을 사용하는 것들과 상이한, 다른 공통적으로 사용된 버스웨이 설계들에서도 또한 존재한다. 이러한 경우에서 버스웨이 상 전치 조립체(a Busway Phase Transposition Assembly)에 대해 1981년 4월 14일에 듀렐외 다수에 허여된 미국 특허 번호 4,262,163에 개시되었던 바와 같이 언밸런싱된 전압 강하를 보상하기 위해 전치 구성요소들(transposition elements)을 사용하는 것이 요구된다.

문제점들 중 하나는 간단하고 저렴한 방식으로 위상들 및 중성 컨덕터들 내에 밸런싱된 임피던스 및 밸런싱된 전압 강하를 얻기 위해 상기 짝들 및 중성 버스를 위상적으로(topologically) 배열하는 것이다. 문제점의 문서화의 예시로서, 1960년에 칼슨(Carlson)에 허여된 미국 특허 번호 2,955,147가 설명된다. 칼슨의 특허의 목적은 모든 상에 매우 근접하게 중성 버스의 파생들(derivations)을 위치시키고, 상기 짝 버스들 사이에 이러한 파생들을 삽입하는 것이었다. 그러나, 이러한 접근은 복잡하고, 대량 생산 기술들과 호환되지 않으며 열적으로 비효율적이다.

다른 문제는 짝 상 시스템에서 짝들, 중성 버스 및 엔클로저를 위상적으로 배열하여 최대 열 효율, 콤팩트(샌드위치 타입) 디자인의 작은 크기 및 높은 단락 용량(short circuit capacity)을 얻는 것이고, 여기서 버스 바들(bars), 덕트(duct) 및 전기 절연은 전도에 의해 버스 바들로부터 엔클로저에 효율적인 열 전달을 제공하도록 밀접한 접촉에 있다.

열적으로 효율적인 콤팩트한 디자인은 원래 1954년 윌리엄 프랭크에 허여된 미국 특허 2350601에 기재되었으며, 미국 특허 번호 3555293, 3571488, 3614297, 3644663, 4758172, 4804804, 4945188 등에서 개선되었으나, 이들 모두는 그들의 디자인들에 청구범위에 청구된 짝 위상 배치를 사용하지 않는다.

그 낮은 비용, 콤팩트 디자인 및 더 높은 단락 용량 때문에 빌딩 및 일반적인 산업을 위해 사용된 가장 흔한 버스 웨이 시스템들은 실제로 콤팩트(샌드위치 타입)하다. 짝 상 시스템들은 금속 작업 및 자동차 산업들로서 더 많은 효율성 및 밸런싱 임피던스가 요구되는 대개 특별한 경우에서 사용된다. 짝 상 디자인이 샌드위치 타입에 대해 더 나은 기술 장점들을 제공한다 할지라도, 이러한 사용은 이들의 더 높은 비용 및 비-콤팩트 디자인들로 인하여 제한된다.

모든 상들에 대해 중성에 동일한 거리를 실질적으로 유지하여 그 효율을 최대화하는 3 상 짝 버스 웨이 시스템에 대해 버스 덕트를 제공하여, 전체 라인을 따라 더 낮고 밸런싱된 전압 강하들을 얻게 하는 것이 본 발명의 주요 목적의 하나이다.

중성, 상들의 컨덕터들, 엔클로저 및 절연체들이 긴밀한 접촉으로 전도에 의해 버스 바들로부터 중성을 통해 엔클로저까지 효율적인 열 전달을 제공하는 것이 개선된 짝 상 버스 웨이를 본 발명의 다른 목적이다.

중성 컨덕터 또는 버스 바가 상기 상의 버스들의 3 개 짝들을 압축하는 방식으로 배치되어 부피적으로 효율적인 디자인 및 단락을 견디는 개선된 가능 출력을 얻는 개선된 짝 상 버스 웨이를 제공하는 것이 본 발명의 다른 목적이다.

이러한 효율을 보유하는 반면 생산하고 유지하는데 비용이 적게 드는 이러한 짝 상 버스 덕트 디자인을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 발명의 다른 목적은 명세서의 후속하는 부분에서 발생될 것이며, 여기서 상세한 설명이 본 발명 상에 제한 없이 본 발명의 전체 개시를 위한 목적이다.

상기 또는 다른 관련된 목적에 의해, 본 발명은 첨부된 도면들에 대해 판독될 때 후속하는 설명으로부터 더 완전히 이해될 것 부분들의 결합 및 구조의 상세 사항들로 구성된다:

도 1은 평면 구성으로 중성 버스 N에 의해 샌드위치된 짝 상 컨덕터들의 개략도이다.
도 2a, 2b 및 2c는 종래 기술 버스웨이 배치들의 구성도이다.
도 2d는 캡슐화된 짝 상의 쌍을 갖는 본 발명의 배치도이다.
도 3은 에지-와이즈(edge-wise) 구성으로 짝 상 컨덕터들의 캡슐화된 쌍들에 대한 대안적인 실시예이다.
도 4는 별모양 구성으로 짝 상 컨덕터들의 캡슐화된 쌍들에 대한 또 다른 실시예이다.

본 발명에서 도면 부호(100)에 의해 전체적으로 참조되는 도면들을 이제 참조하면, 기본적으로 도 1에 도시된 바와 같이, 전기 중성 컨덕터(50)로서 작용하는 2 개의 커버들에 의해 둘러싸여 캡슐화되며, 하우징(60)이 접지로서 작용하는 엔클로저인, 짝 상 구성으로 배치된, 플랫 바 컨덕터들(11; 11'; 21; 21'; 31 및 31')의 3 개 짝들(10; 20 및 30)을 포함하는 것이 관찰될 수 있다. 중성 컨덕터(50) 및 짝들(10; 20 및 30)의 각각 하나 사이의 거리는 실질적으로 동일하다. 이를 달성하는 것은 짝 상 컨덕터들 효과의 가장 효율적인 활용을 제공한다. 상 컨덕터들 및 중성 컨덕터(50)는 통상적인 필름 절연에 의해 절연된다.

덧붙여, 본 발명에서 중성 컨덕터(50)는 히트 싱크 조립체(heat sinking assembly) 일부로서 겹쳐지며(double), 이는 엔클로저 또는 하우징(60)을 또한 포함한다. 또한, 캡슐화는 단락에 의해 유입된 스트레스를 견디는 기계적으로 안정한 구조가 된다. 중성 컨덕터(50)의 다른 기능은 짝들(10; 20 및 30)을 차폐하여, 자석 누설을 감소시킨다. 발명자는 개선된 짝 상 효과들을 기록하였다.

바람직한 실시예들의 하나에서, 중성 컨덕터(50)는 짝들(10; 20 및 30)을 샌드위칭하는 2 개의 실질적으로 동일한 커버들을 포함한다. 도 1 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 짝(10)은 R상으로부터 컨덕터(11) 및 T'상으로부터 컨덕터(31')를 포함한다. 짝(20)은 S상으로부터 컨덕터(21) 및 R'상으로부터 컨덕터(11')를 포함한다. 마지막으로, 짝(30)은 T상으로부터 컨덕터(30) 및 S'상으로부터 컨덕터(21')를 포함한다. 문자 N은 중성을 가리키는 반면 문자 G는 접지에 상응한다.

전술한 명세서는 본 발명의 목적 및 장점들을 가장 잘 이해하는 것을 뜻한다. 상이한 실시예들은 본 발명의 발명의 개념으로 구성될 수 있다. 여기 개시된 모든 문제는 단지 설명으로서 해석될 뿐 제한된 의미가 아니라는 것이 이해되어져야 한다.

이러한 짝 상들 버스웨이 시스템에 대한 타입의 개선이 전기 에너지를 효율적으로 분산시키기 위해 매우 바람직하다는 것이 이전 단락으로부터 명백하다.

Claims (6)

1. 3 상 버스 덕트 섹션으로서,
   a) 제 1, 제 2 및 제 3 버스 바 짝들 - 상기 짝들의 각각은 평행이며 서로에 대해 이격된 관계로 유지된 제 1 및 제 2 플랫 바 컨덕터들을 포함하며 상기 제 1 및 제 2 플랫 바 컨덕터들이 각각 짝 상 컨덕터 효과를 달성하기 위해 연결됨-
   b) 전기적 연결 없이 상기 제 1 , 제 2 및 제 3 짝들을 캡슐화하기 위해 협력하는 디멘젼들을 구비한 중성 버스 바 조립체; 및
   c) 상기 중성 버스 바 조립체를 지지하는 하우징 수단을 포함하는
   3 상 버스 덕트 섹션.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중성 버스 바 조립체 및 상기 제 1 , 제 2 , 및 제 3 버스 바 짝들 사이의 분리가 실질적으로 동일한
   3 상 버스 덕트 섹션.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 및 제 2 플랫 바 컨덕터들이 전기 절연체에 의해 분리된 대향하는 마주하는 면들을 갖는
   3 상 버스 덕트 섹션.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 하우징 수단이 접지되는
   3 상 버스 덕트 섹션.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 중성 버스 바 조립체가 상기 열이 감소되도록 상기 하우징 수단에 상기 플랫 바 컨덕터들로부터 열을 전송하는
   3 상 버스 덕트 섹션.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 , 제 2 , 및 제 3 짝들의 캡슐화가 이들을 클램핑하여 단락 효과를 견디도록 기계적으로 안정한 구조를 야기하는
   3 상 버스 덕트 섹션.

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