RU2781268C1

RU2781268C1 - Shielded busbar

Info

Publication number: RU2781268C1
Application number: RU2021111683A
Authority: RU
Inventors: Альдо КАНОВА
Original assignee: Бишилдинг С.Р.Л.
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2022-10-11

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: busbar (1) contains a magnetic shielding structure located between conducting buses (5) and outer casing (2). The magnetic shielding structure contains first shielding element (7) and second shielding element (8), each of which has a U-shaped cross-section. Shielding elements (7, 8) are made of ferromagnetic material, and they embrace, from opposite sides, at least one conducting bus (5), so that each rib (7b, 7c) of first shielding element (7) is completely overlayed to corresponding rib (8b, 8c) of second shielding element (8). Shielding elements (7, 8) may consist of anisotropic ferromagnetic bands with oriented grains.

EFFECT: invention provides improved efficiency of magnetic shielding, a structure of which is easy to manufacture and fast to assemble.

8 cl, 5 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES

Настоящее изобретение относится к системам для транспортировки и распределения электроэнергии и, в частности, к шинопроводам.The present invention relates to systems for transporting and distributing electricity, and in particular to busbars.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Шинопроводы представляют собой предварительно собранные электрические шины, состоящие из модульных конструкций, содержащих проводящие элементы, обычно в виде жестких шин из проводящего материала, обычно меди или алюминия, в опорном кожухе из проводящего, ферромагнитного или комбинированного материала, который также выполняет функцию термального рассеяния тепла, производимого из-за эффекта Джоуля такими токопроводящими шинами, а иногда даже функцию первого сдерживания излучаемого магнитного поля.Busbars are pre-assembled electrical busbars consisting of modular structures containing conductive elements, usually in the form of rigid busbars made of conductive material, usually copper or aluminum, in a support casing made of conductive, ferromagnetic or a combination of materials, which also performs the function of thermal heat dissipation, produced due to the Joule effect by such conductive bars, and sometimes even the function of the first containment of the radiated magnetic field.

Шинопроводы используются как альтернатива электрическим кабелям, особенно в коммерческой и промышленной области. Шинопроводы могут использоваться для проведения токов от нескольких десятков до нескольких тысяч ампер, предлагая некоторые преимущества по сравнению с традиционными кабелями, такие как, например, модульность, простота установки, безопасность и модульность компонентов, прикрепленных к ним, таких как шунты, розетки и т.д.Busbars are used as an alternative to electrical cables, especially in commercial and industrial applications. Busbars can be used to carry currents from several tens to several thousand amperes, offering several advantages over traditional cables such as modularity, ease of installation, safety and modularity of the components attached to them, such as shunts, sockets, etc. d.

Так называемые системы «компактных шинопроводов», в которых проводящие шины изолированы с помощью тонкого изоляционного слоя, обеспечивающего высокую близость между фазами, что соответствует небольшому объему общего размера, были разработаны недавно.So-called "compact busbar" systems, in which the conductive bars are insulated with a thin insulating layer providing high proximity between the phases, corresponding to a small volume of overall size, have been developed recently.

Другое преимущество шинопроводов по сравнению с электрическими кабелями заключается в том, что электромагнитная совместимость, например, компактный тип шинопровода, через который проходит ток силой около 2000 (А) (Ампер), может гарантировать уровень магнитной индукции ниже 3 (мкТл) (микротесла) в пределах 1 м от шины, предел установлен для защиты людей в Италии. Однако часто на таком расстоянии могут потребоваться более низкие значения магнитной индукции, например 0,2-0,1 (мкТл), особенно когда шинопроводы устанавливаются в среде, где присутствует электронное оборудование. На шинопроводе компактного типа без магнитного экранирования это значение достигается на расстоянии нескольких метров от оси шины. Кроме того, часто требуются значения емкости, которые могут достигать даже 6000 (А), что соответствует еще более высоким значениям магнитной индукции.Another advantage of busbar trunking compared to electrical cables is that electromagnetic compatibility, for example, a compact type of busbar trunking, through which a current of about 2000 (A) (Amps) passes, can guarantee a magnetic induction level below 3 (µT) (microtesla) in within 1m of a tire, the limit is set to protect people in Italy. However, often at this distance lower values of magnetic induction, for example 0.2-0.1 (µT), may be required, especially when busbars are installed in an environment where electronic equipment is present. On a compact type busbar without magnetic shielding, this value is reached at a distance of several meters from the busbar axis. In addition, capacitance values are often required, which can even reach 6000 (A), which corresponds to even higher magnetic induction values.

Традиционное решение для ослабления магнитных полей, генерируемых шинопроводами, предусматривает наличие экрана, расположенного снаружи и намотанного на кожух, имеет проблему повышения температуры, особенно в случае шинопроводов, через которые проходят токи с интенсивностью выше 400-500 (А). Данное решение также требует сложной работы по адаптации указанного внешнего экрана к внешнему кожуху шинопроводов, иногда выполняемой специализированными техниками после установки на месте использования. The traditional solution for attenuating the magnetic fields generated by busbars is to have a shield located outside and wrapped around the casing, which has the problem of temperature rise, especially in the case of busbars that carry currents above 400-500 (A). This solution also requires the complex work of adapting said outer shield to the outer casing of the busbars, sometimes carried out by specialized technicians after installation at the site of use.

В японской заявке на патент JP 09182260 раскрыт шинопровод, снабженный магнитным экраном, который может состоять из двух расположенных рядом и разнесенных U-образных элементов, изготовленных из проводящего материала, например меди или железа, и расположенных между проводящими шинами и внешним кожухом. Данное решение малоэффективно для ослабления магнитных полей за пределами шинопровода из-за проводящего материала, который малоэффективен для этого применения, и формы предлагаемого экрана.Japanese Patent Application JP 09182260 discloses a busbar duct provided with a magnetic shield, which may be composed of two adjacent and spaced apart U-shaped elements made of a conductive material such as copper or iron, located between the conductive bars and an outer casing. This solution is not very effective for attenuating magnetic fields outside the busbar due to the conductive material, which is not very effective for this application, and the shape of the proposed shield.

Китайская полезная модель CN 202817654U раскрывает шинопровод, снабженный монолитным трубчатым стальным корпусом внутри кожуха для уменьшения электромагнитных помех. Данный трубчатый корпус трудно изготовить, и он усложняет сборку проводящих шин в нем.Chinese utility model CN 202817654U discloses a busbar duct provided with a monolithic tubular steel casing inside a casing to reduce electromagnetic interference. This tubular body is difficult to manufacture and makes it difficult to assemble the conductive bars therein.

EP 1652280 A1 раскрывает линию передачи электроэнергии, в которой электрические кабели экранированы экранирующим элементом из ферромагнитного материала и содержат U-образное основание и крышку, имеющую край, частично перекрывающий основание.EP 1652280 A1 discloses a power transmission line in which electrical cables are shielded by a shielding element of ferromagnetic material and comprise a U-shaped base and a cover having an edge partially overlapping the base.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть упомянутые выше недостатки путем создания экрана для шинопроводов с улучшенной эффективностью магнитного экранирования, которые легко изготовить и быстро собрать.The object of the present invention is to overcome the disadvantages mentioned above by providing a busbar shield with improved magnetic shielding efficiency that is easy to manufacture and quickly assemble.

Согласно изобретению данные задачи решаются с помощью шинопровода, имеющего признаки пункта 1 формулы изобретения.According to the invention, these problems are solved using a busbar having the characteristics of paragraph 1 of the claims.

Основная характеристика шинопровода согласно настоящему изобретению заключается в том, что конструкция магнитного экранирования, расположенная между проводящими шинами и внешним кожухом, состоит из первого экранирующего элемента и второго экранирующего элемента, каждый из которых образован по меньшей мере одной U-образной сложенной полосой, содержащая два ребра и основание, изготовленное из ферромагнитного материала и охватывающее с противоположных сторон проводящие шины, так что каждое ребро экранирующего элемента по меньшей мере частично накладывается на соответствующее ребро другого экранирующего элемента.The main characteristic of the busbar trunking according to the present invention is that the magnetic shielding structure located between the conductive busbars and the outer casing consists of a first shielding element and a second shielding element, each of which is formed by at least one U-shaped folded strip containing two ribs. and a base made of ferromagnetic material and surrounding the conductive bars on opposite sides, such that each edge of the shielding element at least partially overlaps the corresponding edge of the other shielding element.

Ферромагнитный материал экранирующих элементов позволяет уменьшить магнитную индукцию за счет поглощения магнитного поля, создаваемого проводящими шинами: в частности, пара ферромагнитных экранирующих элементов составляет магнитную цепь, в которой сопротивление воздушного зазора сводится к минимуму за счет увеличения лицевой поверхности, следовательно, наложение ребер экранирующих элементов дополнительно увеличивает эффективность экранирующей конструкции.The ferromagnetic material of the shielding elements makes it possible to reduce the magnetic induction by absorbing the magnetic field created by the conductive busbars: in particular, a pair of ferromagnetic shielding elements constitutes a magnetic circuit in which the air gap resistance is minimized by increasing the front surface, therefore, the overlapping of the ribs of the shielding elements is additionally increases the effectiveness of the shielding structure.

В предпочтительном варианте осуществления экранирующие элементы состоят из анизотропных ферромагнитных полос. Благодаря этой характеристике эффективность магнитного экранирования шинопровода согласно изобретению может быть улучшена, поскольку анизотропный ферромагнитный материал имеет большую способность экранирования магнитного поля, чем изотропный материал, из-за известного явления магнитной анизотропии, т.е. направленной зависимости магнитных свойств материала.In a preferred embodiment, the shielding elements consist of anisotropic ferromagnetic stripes. Due to this characteristic, the magnetic shielding performance of the busbar trunking according to the invention can be improved, because the anisotropic ferromagnetic material has a greater magnetic field shielding capability than the isotropic material due to the known phenomenon of magnetic anisotropy, i.e. directional dependence of the magnetic properties of the material.

Для дополнительного повышения эффективности экранирования, в варианте осуществления изобретения анизотропные ферромагнитные полосы имеют зерна, ориентированные в направлении, ортогональном к продольной оси проводящих шин.To further improve shielding efficiency, in an embodiment of the invention, the anisotropic ferromagnetic strips have grains oriented in a direction orthogonal to the longitudinal axis of the conductive bars.

В варианте осуществления изобретения каждое ребро первого экранирующего элемента полностью наложено на соответствующее ребро второго экранирующего элемента.In an embodiment of the invention, each edge of the first shield element is completely superimposed on the corresponding edge of the second shield element.

В дополнительных вариантах осуществления изобретения по меньшей мере одна из проводящих шин частично окружена покрытием из изоляционного материала, или проводящие шины разделены изоляционным материалом.In additional embodiments of the invention, at least one of the conductive bars is partially surrounded by a coating of insulating material, or the conductive bars are separated by an insulating material.

Согласно дополнительному аспекту изобретения множество проводящих шин имеет в целом призматическую форму с двумя большими сторонами и двумя меньшими сторонами. Основания каждого экранирующего элемента обращены к соответствующим поверхностям меньших сторон множества проводящих шин, и ребра обращены к соответствующим поверхностям больших сторон множества проводящих шин. В дополнительном варианте осуществления изобретения основания каждого экранирующего элемента обращены к соответствующим поверхностям больших сторон множества проводящих шин, и ребра обращены к соответствующим поверхностям меньших сторон множества проводящих шин.According to a further aspect of the invention, the plurality of conductive busbars has a generally prismatic shape with two large sides and two smaller sides. The bases of each shielding element face the respective surfaces of the smaller sides of the plurality of conductive bars, and the ribs face the respective surfaces of the larger sides of the plurality of conductive bars. In a further embodiment of the invention, the bases of each shielding element face respective surfaces of the large sides of the plurality of conductive bars, and the ribs face respective surfaces of the smaller sides of the plurality of conductive bars.

Другими преимуществами экранирующей конструкции шинопровода согласно изобретению являются:Other advantages of the busbar trunking shielding structure according to the invention are:

- экранирование не видно снаружи, и канал выполнен «экранированным»,- shielding is not visible from the outside, and the channel is made "shielded",

- не теряется модульность шинопровода, и экранированные секции могут быть соединены с неэкранированными секциями в том же кожухе, что и экранированные аксессуары с неэкранированными аксессуарами,- busbar trunking modularity is not lost and shielded sections can be connected to unshielded sections in the same housing as shielded accessories with unshielded accessories,

- экран, расположенный между шинопроводами и кожухом, способствует теплообмену в канале между шинами и корпусом, тем самым снижая температуру шины при том же токе. - the screen located between the busbars and the casing promotes heat exchange in the channel between the busbars and the casing, thereby reducing the temperature of the busbar at the same current.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Дополнительные характеристики изобретения будут очевидны из следующего ниже подробного описания, данного со ссылкой на прилагаемые чертежи, представленные в качестве неограничивающего примера, на которых:Additional features of the invention will become apparent from the following detailed description, given with reference to the accompanying drawings, given by way of non-limiting example, in which:

- фиг. 1 представляет собой схематический вид в аксонометрии с частичным разрезом варианта выполнения шинопровода согласно изобретению,- fig. 1 is a schematic axonometric view, partly in section, of an embodiment of a busbar duct according to the invention,

- фиг. 2 представляет собой вид спереди фиг. 1, и- fig. 2 is a front view of FIG. 1, and

- фиг. 3, 4 и 5 представляют собой виды в аксонометрии, иллюстрирующие заключительный этап сборки различных вариантов выполнения шинопровода согласно изобретению.- fig. 3, 4 and 5 are axonometric views illustrating the final assembly step of various busbar trunking embodiments according to the invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Первоначально, как показано на фиг.1, предусмотрен шинопровод, содержащий внешний опорный кожух 2 в форме удлиненного параллелепипеда и снабженный на его меньших боковых сторонах верхним фланцем 3 и нижним фланцем 4, и обозначенный цифрой 1. Внутри кожуха 2 расположено множество проводящих шин 5 с уплощенным прямоугольным поперечным сечением, расположенных параллельно друг другу в продольном направлении кожуха 2, так что большие боковые поверхности смежных проводящих шин обращены друг к другу. В примере, показанном на чертежах, предусмотрены четыре проводящие шины 5 в соответствии с типичным расположением трехфазных проводов (три фазных проводника и один нейтральный проводник). Понятно, что количество проводящих шин может варьироваться в зависимости от области применения.Initially, as shown in figure 1, a busbar is provided, containing an outer support casing 2 in the form of an elongated parallelepiped and provided on its smaller sides with an upper flange 3 and a lower flange 4, and indicated by the number 1. Inside the casing 2 there are many conductive tires 5 with flattened rectangular cross section, arranged parallel to each other in the longitudinal direction of the casing 2, so that the large side surfaces of adjacent conductive bars face each other. In the example shown in the drawings, four conductive bars 5 are provided in accordance with a typical arrangement of three-phase conductors (three phase conductors and one neutral conductor). It is understood that the number of conductive bars may vary depending on the application.

Как лучше видно на фиг. 2, большая и меньшая боковые стороны каждой проводящей шины 5 контактируют с покрытием из изоляционного материала 6.As best seen in FIG. 2, the larger and smaller sides of each conductive bar 5 are in contact with the coating of insulating material 6.

Как показано на фиг. 3, шинопровод 1 содержит экранирующую конструкцию, включающую первый и второй экранирующие элементы 7, 8, каждый из которых образован полосой из U-образного сложенного ферромагнитного материала. Первый экранирующий элемент имеет основание 7a и два ребра 7b, 7c, проходящих ортогонально к основанию 7a на его противоположных сторонах. Аналогично, второй экранирующий элемент 8 имеет основание 8a и два ребра 8b, 8c, проходящих ортогонально к основанию 8a на его противоположных сторонах.As shown in FIG. 3, busbar 1 comprises a shield structure including first and second shield members 7, 8, each formed by a strip of U-shaped folded ferromagnetic material. The first shielding element has a base 7a and two ribs 7b, 7c extending orthogonally to the base 7a on its opposite sides. Similarly, the second shielding element 8 has a base 8a and two ribs 8b, 8c extending orthogonally to the base 8a on its opposite sides.

Как показано на фиг. 1 и 3, в шинопроводе 1 первый экранирующий элемент 7 расположен так, что ребра 7b, 7c обращены к внешним большим боковым поверхностям соответствующих проводящих шин 5, а основание 7a обращено к нижним меньшим поверхностям группы проводящих шин 5. Второй экранирующий элемент 8 расположен зеркально по отношению к первому экранирующему элементу 7, так что ребро 8b накладывается на ребро 7b, ребро 8c накладывается на ребро 7c, а основание 8a обращено к верхним меньшим поверхностям группы проводящих шин 5.As shown in FIG. 1 and 3, in the busbar 1, the first shielding element 7 is positioned so that the ribs 7b, 7c face the outer large side surfaces of the respective conductive busbars 5, and the base 7a faces the lower minor surfaces of the group of conductive busbars 5. The second shielding element 8 is mirrored along with respect to the first shielding element 7, so that the rib 8b overlaps the rib 7b, the rib 8c overlaps the rib 7c, and the base 8a faces the upper smaller surfaces of the bus bar group 5.

Как показано на фиг. 5, первый экранирующий элемент 7 имеет такую форму и расположен так, что ребра 7b, 7c обращены к меньшим боковым поверхностям соответствующих проводящих шин (на чертеже не показаны, чтобы облегчить просмотр других элементов), и основание 7а обращено к большим поверхностям группы проводящих шин 5. Второй экранирующий элемент 8 расположен зеркально по отношению к первому экранирующему элементу 7, так что ребро 8b накладывается на ребро 7b, ребро 8c накладывается на ребро 7c, а основание 8a обращено к большим поверхностям группы проводящих шин 5.As shown in FIG. 5, the first shielding element 7 is shaped and positioned so that the ribs 7b, 7c face the smaller side surfaces of the respective conductive bars (not shown in the drawing to make it easier to see the other elements) and the base 7a faces the larger surfaces of the group of conductive bars 5 The second shielding element 8 is mirrored with respect to the first shielding element 7 so that the rib 8b overlaps the rib 7b, the rib 8c overlaps the rib 7c, and the base 8a faces the larger surfaces of the bus bar group 5.

Экранирующую конструкцию согласно изобретению можно собрать быстро и эффективно за счет простого приложения первого экранирующего элемента 7 к группе проводящих шин 5, а затем приложения второго экранирующего элемента 8 зеркально к первому, чтобы получить двойную экранирующую стенку, образованную путем наложения ребер 7b, 8b и 7c, 8c каждого экранирующего элемента 7, 8 вдоль больших боковых поверхностей проводящих шин 5. Сборка шинопровода 1 завершается вставлением группы, состоящей из проводящих шин 5 и экранирующих элементов 7, 8, во внешний кожух 2.The shielding structure according to the invention can be assembled quickly and efficiently by simply applying the first shielding element 7 to the busbar group 5 and then applying the second shielding element 8 in a mirror image to the first, to obtain a double shielding wall formed by superimposing ribs 7b, 8b and 7c, 8c of each shielding element 7, 8 along the large side surfaces of the conductive busbars 5. The assembly of the busbar 1 is completed by inserting the group consisting of the conductive busbars 5 and the shielding elements 7, 8 into the outer casing 2.

В варианте осуществления изобретения с фиг. 4 экранирующие элементы 7, 8 изготовлены из анизотропного ферромагнитного материала с зернами, ориентированными в направлении, указанном стрелками, то есть ортогонально к продольной оси шинопровода 1. Такое расположение позволяет еще больше повысить эффективность магнитного экранирования.In the embodiment of the invention shown in FIG. 4, the shielding elements 7, 8 are made of an anisotropic ferromagnetic material with grains oriented in the direction indicated by the arrows, that is, orthogonal to the longitudinal axis of the busbar trunking 1. This arrangement makes it possible to further increase the effectiveness of the magnetic shielding.

Очевидно, что детали конструкции и варианты осуществления могут широко варьироваться от того, что было описано и проиллюстрировано, без выхода при этом за рамки объема защиты настоящего изобретения, определенного в следующей ниже формуле изобретения. Таким образом, например, общая конфигурация шинопровода 1 может отличаться от той, которая показана на чертежах, и он может иметь другие формы и размеры.Obviously, construction details and embodiments may vary widely from what has been described and illustrated without departing from the protection scope of the present invention as defined in the following claims. Thus, for example, the general configuration of busbar 1 may differ from that shown in the drawings, and it may have other shapes and dimensions.

Claims

1. Busbar (1), containing:

at least one rigid conductive bus (5),

external support casing (2) enclosing at least one conductive bus (5),

a magnetic shielding structure located between said at least one conductive bus (5) and an outer casing (2), wherein said magnetic shielding structure comprises a first shielding element (7) and a second shielding element (8), each of which is formed by at least one U-shaped folded strip containing two ribs (7b, 7c, 8b, 8c) and a base (7a, 8a),

characterized in that

Said shielding elements (7, 8) consist of a ferromagnetic material and surround said at least one conductive bar (5) from opposite sides, with each rib (7b, 7c) of the first shielding element (7) completely superimposed on the corresponding rib (8b, 8c) the second shielding element (8).

2. Busbar (1) according to claim 1, characterized in that said shielding elements (7, 8) consist of anisotropic ferromagnetic strips.

3. Bus duct (1) according to claim 2, characterized in that said anisotropic ferromagnetic strips have grains oriented in a direction orthogonal to the longitudinal axis of said at least one conductive bus (5).

4. Busbar (1) according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that it contains a plurality of conductive tires (5) with a flattened rectangular cross section, arranged parallel to each other in the longitudinal direction.

5. Busbar (1) according to claim 4, characterized in that said plurality of conductive bars (5) has a generally prismatic shape with two large sides and two smaller sides, and said bases (7a, 8a) of said shielding elements (7, 8) face the respective smaller sides of the plurality of conductive bars (5), and said ribs (7b, 7c, 8b, 8c) face the respective larger sides of the plurality of conductive bars (5).

6. Busbar (1) according to claim 4, characterized in that said plurality of conductive bars (5) has a generally prismatic shape with two large sides and two smaller sides, and said bases (7a, 8a) of said shielding elements (7, 8) face the respective larger sides of the plurality of conductive bars (5), and said ribs (7b, 7c, 8b, 8c) face the respective smaller sides of the plurality of conductive bars (5).

7. Busbar (1) according to any one of paragraphs. 4-6, characterized in that the specified conductive busbars (5) of the specified set are separated from each other by an insulating material (6).

8. Busbar (1) according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the specified outer support casing (2), covering at least one conductive bus (5), is provided with flanges (3, 4).