CN111602210A - 用于母线的结构装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于导电母线的结构装置,其涉及导电母线及其结构变型,其具有基于单壁、双壁和三壁的封闭管状形式,与常规实心母线相比,其在导电母线上赋予更大的机械抗力和相同的电导率,所述导电母线可能通过挤出、仿形或弯曲来制造。
Description
相关申请的交叉引证
按照1996年5月14日的法律9279的条款,本发明专利的申请要求2017年9月11日提交的在先专利BR 10 2017 019382-9的国内优先权。
技术领域
本发明涉及一种应用于电气柜的母线,其构造为封闭管状轮廓,具有可与固体母线进行电阻和机械抗力相容的结构,但是其结构节省了材料。
背景技术
电气柜是重要的电气装置,通常在工业中广泛使用。
其基本功能是在工厂中供电和/或控制设备、装置、工作区域或工作单元,其适用于几乎所有的工业、自动化和/或服务的领域。
电气柜通常分成隔室或抽屉,其容纳多种具有不同目的的组装部件。
在大多数应用中,电气柜通过母线连接到主电网,母线由铜或其他导体材料制成,其在主电网和电气柜之间传导电流,电气柜将向连接到该电气柜的设备供电。
由于在这些母线中施加的高电流,其需要与所述电流相容的电特性和机械特性,还经受一系列测试,这些测试设计为保证对由短路引起的动态应变的机械抗力和其他要求。
鉴于电气母线的这些固有特性,其几乎全部由铜制成,因为其呈现低电阻率,提供良好的导电性,与诸如银和金的其他导体材料相比具有相对低的制造成本。
通过挤压由铜制成的所述母线的制造方法,基本上包括在液压机中引入铜坯料,坯料的长度和宽度与所需产品不同,液压机负责形成所述坯料进入具有预定几何形状的开口的通道,该预定几何形状称为基体,从而形成所需轮廓。
进而,开发基体以提供各种类型的轮廓,例如正方形、矩形、三角形、圆形等,其应用所有挤出形式。
由于母线经受较高值的交流电,所以其具有较高的趋肤效应的发生率,即,有用的导电面积减小,因为交流电趋向于集中在导体的外部,损害其中央部分。
趋肤效应的结果是,使用更多材料来制造固体母线,由此增加了横截面积以保证低电阻导体,从而产生更有效的母线。
在几乎所有的铜母线/电气柜的应用中,所发现的使其自身经受机械和电气要求的构造使用尺寸可变的实心矩形母线,例如100×10mm、80×10mm、50×10mm等。
因此,为了实现某些应用所需的电导率,以及当前技术规范所需的对短路的机械抗力,考虑到存在的限制,基于使用更大量的铜,通过具有高鲁棒性的挤出来生产铜母线。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于低压和中压电气柜中的高电流母线的结构装置,其可通过各种制造方式获得,例如挤压、仿形或弯曲。
所述结构装置的突出之处在于,其提供了最佳的导电性和机械抗力,同时使用了更少量的材料,由此节省了自然资源。
本发明的一个主要特征是易于组装,因为其具有三壁,该三壁具有使得能够在母线和分支电路连接之间更好连接的各种孔口,以及中央双壁,其也具有在母线和接缝连接之间提供更好连接的孔口。
本发明的另一目的在于其应用的多样性,因为除了其主要构造之外,其还具有一系列结构变型,因此适用于电气柜的大多数不同的应用,例如主电源、副电源等。
附图说明
为了全面理解和显现在详细描述中呈现的本发明,但是并非旨在限制或约束本发明的范围,示出了以下附图,在附图中:
图1.1示出了母线的主要构造性的透视图;
图1.2示出了母线的主要构造性的前视图;
图1.3示出了母线的主要构造性的透视图和前视图;
图2.1示出了母线的结构变型的前视图;
图3.1示出了主结构变型的透视图;
图3.2示出了主结构变型的前视图;
图3.3示出了主结构变型的右侧视图;
图3.4示出了母线的主构造性的左侧视图;
图4.1示出了结构变型梁母线的透视图;
图4.2示出了结构变型梁母线的前视图;
图5.1示出了具有中央凸缘和内部加强件的结构变型单母线的透视图。
图5.2示出了具有中央凸缘和内部加强件的结构变型单母线的前视图;
图6.1示出了双配件结构变型的透视图;
图6.2示出了双配件结构变型的前视图;
图7.1示出了具有中央凸缘的结构变型单母线的透视图;
图7.2示出了具有中央凸缘的结构变型单母线的前视图;
图8.1示出了具有两个侧凸缘的结构变型单母线的透视图;以及
图8.2示出了具有两个侧凸缘的结构变型单母线的前视图。
具体实施方式
根据简要描述中提供目的,本专利申请提出了母线(100),其可通过仿形工艺和通过挤压工艺两者或通过弯曲机来获得,其具有独特的构造,从而在其应用中节省了生产中的材料并提高了效率,因为其提供了最佳的导电性和机械抗力。
母线(100)具有基于L形梁的格式,其明显地抵抗所施加的应变和负载,由此有利于母线(100)的机械抗力,因此使得其能够在所述母线所经受的各种短路测试中被认可,仅在高达80kA1s的电流下经历弹性变形。
母线(100)在其下部中具有三壁(20),该三壁在其整个范围(即长度)上具有彼此等距的中央孔。在三壁(20)的正上方是管状形式的、基本上立方体的中央结构(30),其包含V形的后壁(40),其中,顶点延伸到母线(100)的内部。
在中央结构(30)的正上方,母线(100)具有双壁(50),该双壁在其整个长度上具有彼此等距的中央孔,此外在其最上部分具有上凸缘(60),在该最上部分处,双壁稍微间隔开。
母线(100)在其中央结构(30)中具有间隙,该间隙可填充有绝缘材料,例如聚苯乙烯,这有助于在磁场处于负载下时稳定该磁场。
母线(100)以连续的方式构造,即,其没有焊缝或在外部锻造的互连,无论在其制造中使用的任何方式,这有助于高的机械抗力,因为这种焊缝或锻造的互连将具有经受更大应变的点。
母线(100)在其主要应用中作为主要的母线电气柜共同使用,即,在每个连接相位中两个母线(100),由此有助于提高传导电流的效率和获得更大的机械抗力。
母线(100)的三壁(20)在其应用中配合以更容易地组装母线(100),因为其用作母线(100)的一种类型的延伸部,并且具有沿着其整个长度设置的无数的孔,这些孔用于母线(100)之间的连接,或者甚至用于其中应用母线(100)的电气柜本身中的紧固件。
存在于三壁(20)和双壁(50)中的钻孔还起到冷却母线(100)的作用,因为其使得空气能够通过这些孔,有利于通过母线(100)的电流产生的热量的耗散。
母线(100)可结合使用,即,两个母线(100)用于相同的相位,使得在此类型的应用中,母线(100)是镜像的,即,其双壁(50)彼此面对,并且通过连接元件和螺钉连接。
母线(100)具有结构变型(100a),其中,中央结构(30a)具有基本上金字塔形的形式,包含具有连接两个曲线的中央交叉部的双曲线形式的后壁(70)和与后壁(70)相同形式的前壁(80)。
母线(100)具有主结构变型(1),该结构变型由在其下部中的三壁(2)构成,该三壁具有沿着其整个范围(即长度)彼此等距的中央孔。在三壁(2)的正上方是基本上立方体中空的管状形式的下部结构(3),其中,三壁(2)与下部结构(3)的侧壁对准。
主结构变型(1)在下部结构(3)的正上方具有上部结构(4),该上部结构具有与下部结构(3)相同的形式,即,基本上立方体的和中空的。上部结构(4)通过设置在其中央部分上的中央双壁(5)与下部结构(3)互连,并且在所述中央双壁(5)中具有三组钻孔,其中,每组包含五个彼此等距的孔,使得一组孔在中央双壁(5)的长度的中央部分中,并且另两组在所述中央双壁(5)的长度的端部中的每个上。
主结构变型(1)以连续的方式构建,即,其不包含焊缝或外部锻造的互连,而不管在其制造中使用的方式,这有助于高的机械抗力,因为所述焊缝或锻造的互连将呈现经受更大应变的点。
在中央双层壁(5)中具有与三壁(2)中存在的容易组装的特性相同的特征,因为该中央双层壁还具有设置在其长度上的无数的孔,使得所述孔可用于直接紧固电气柜中的主结构变型(1)以及用于将其连接到转向器或延伸器中。
母线(100)提供被称为梁母线(1')的主结构变型,其呈现与主结构变型(1)相同的结构,但是不同之处在于下部结构(3)和上部结构(4)呈现为在其壁上的较小的分布式的梁,被称为内梁结构(3')和上梁结构(4')。
母线(100)还提供被称为单母线的具有中央凸缘和内部加强件(6)的第三结构变型,其在其下部提供了中央三壁(2'),以及设置为十字形内部中央结构(8)的基本上中空的平行六面体形式的双重结构(7),并且该十字的每个端部连接到双重结构(7)的内侧;其中,中央三壁(2')在其下部中央与双重结构(7)互连。
具有中央凸缘和内部加强件(6)的所述单母线的功能是代替主结构变型(1)的接头应用,其中,代替两个主结构变型(1),其仅使用具有中央凸缘和内部加强件(6)的单母线。
进而,具有中央凸缘和内部加强件(6)的单母线还具有双配合结构变型(6'),其基本上具有与具有中央凸缘和内部加强件(6)的单母线的相同的形式,差别在于,其具有两个侧三壁(2'a和2'b),而不是具有中央三壁(2'),在双重结构(7)的每侧有一个侧三壁,用作其每个侧壁的延伸部。
母线(100)还提供被称为单母线的带有中央凸缘的结构变型,其具有基本上中空的立方体形式的三壁(2')和单个中央结构(11),其中,发现三壁(2')位于单个中央结构(11)的下壁的中央部分中。
具有中央凸缘(9)的单母线的主要目的是用于将电气柜应用于副母线,即,在主母线和电气柜的其他部件之间分配电流的母线。然而,在较低负载的机柜中,没有障碍阻止使用具有中央凸缘(9)的单母线作为主母线。
最后,具有中央凸缘(9)的单母线提供被称为具有侧凸缘(9')的单母线的双配合结构变型,其具有单个中央结构(11)和两个三重侧壁(2),其中,每个侧壁彼此面对,使得一个侧壁与向下设置的单个中央结构(11)的侧壁互连,并且另一个侧壁与向上设置的和单个中央结构(11)相对的侧壁互连。
具有侧凸缘(9')的所述单母线的目的是进一步便于在电气柜上组装,因为其呈现为不是一个而是彼此相对设置的两个双壁(2),由此增加紧固到电气柜上的可能性,以及通过转向器或延伸器连接的可能性。
母线(100)及其所有结构变型通过呈现具有封闭管状形式的构造而从现有技术中存在的其他电气母线中脱颖而出,而其他母线呈现实心构造。因此,母线(100)及其所有结构变型在其结构中的传导材料上提供了显著的节约,降低了生产的经济价值和对其结构中使用的元素的天然储量的影响,例如铜、铝、金和银。
母线(100)的另一优点和其结构变型在于其较高的机械抗力,因为基于与实心矩形母线相比的机械抗力以复杂方式设置的壁而呈现封闭管状结构,由此当暴露于高水平的短路测试时提供最小的变形。
最后,母线(100)及其结构变型的另一优点是,与实心母线相比,本申请的组装基本上更简单,因为其提供了一系列的选择,壁和钻孔都便于紧固、延伸和转移操作。
应理解,本说明书不将应用限制于本文描述的细节,本发明能够具有其他形式,并且能够在权利要求的范围内以各种模式实施或实现。虽然使用了特定的术语,但是所述术语应以一般性和描述性的意义来解释,而不是为了限制。
Claims (11)
1.一种应用于母线的结构装置,应用于高电流的初级母线或次级母线,并在低压和中压电气柜中使用,其特征在于,母线(100)通过挤压、仿形或弯曲工艺以连续的方式获得,其中,所述母线(100)在其下部呈现为三壁(20),该三壁具有沿着其整个范围、即长度范围彼此等距的中央孔;在所述三壁(20)的正上方是基本上立方体的、管状形式的中央结构(30),该中央结构包含V形形式的后壁(40),其中V形的顶点延伸到所述母线(100)的内部;在所述中央结构(30)的正上方是双壁(50),所述双壁具有沿着其整个范围彼此等距的中央孔,以及在其最上部分中的上凸缘(60),在该最上部分处所述双壁略微间隔开。
2.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述母线(100)在其中央结构(30)中具有能填充绝缘材料的间隙,所述绝缘材料优选地是聚苯乙烯。
3.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述母线(100)呈现为一结构变型(100a),在该结构变型中,所述中央结构(30a)具有基本上金字塔形的形式,包含双曲线形式的后壁(70),所述后壁具有连接这两个曲线的中央交叉部,并且该中央结构具有与所述后壁(70)相同形式的前壁(80)。
4.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述母线(100)呈现为一主结构变型(1),该主结构变型包括:在其下部中的三壁(2);下部结构(3),具有管状形式,基本上是立方体的和中空的,在所述三壁(2)的正上方,该三壁(2)与所述下部结构(3)的侧壁中的一个侧壁对准;上部结构(4),具有与所述下部结构(3)相同的形式,即,基本上是立方体的和中空的;以及中央双壁(5),通过其中央区域而使所述下部结构(3)和所述上部结构(4)互连。
5.根据权利要求4所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述三壁(2)具有沿着其整个范围、即长度彼此等距的中央孔。
6.根据权利要求4所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述中央双壁(5)具有三组钻孔,其中,每组包含五个彼此等距的孔,使得一组钻孔在所述中央双壁(5)的长度的中央部分中,另两组钻孔在所述中央双壁(5)的长度的端部中的每个上。
7.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,所述结构装置具有被称为梁母线(1')的结构变型,该梁母线呈现与主结构变型(1)相同的结构性,但是不同之处在于,所述下部结构(3)和所述上部结构(4)在其壁上呈现较小的分布式的梁,被称为内梁结构(3')和上梁结构(4')。
8.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,呈现具有中央凸缘和内部加强件(6)的被称为单母线的结构变型,该单母线在其下部提供了中央三壁(2')和双重结构(7),该双重结构为基本上中空的平行六面体形式设置在内部十字形中央结构(8)中,并且所述十字的每个端部与双重结构(7)的内侧连接;其中,所述中央三壁(2')在其下部中央与所述双重结构(7)互连。
9.根据权利要求8所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,呈现一双配合结构变型(6'),该双配合结构变型具有与带有中央凸缘和内部加强件(6)的单母线基本上相同的形式,不同之处在于,替代具有一中央三壁(2'),该双配合结构变型具有两个侧三壁(2'a和2'b),在所述双重结构(7)的每侧上具有一个,用作所述双重结构的侧壁中的每个侧壁的延伸部。
10.根据权利要求1所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,提供了带有中央凸缘(9)的被称为单母线的结构变型,该单母线提呈现为具有基本上中空的立方体形式的单个双壁(2')和单个中央结构(11),其中,单个三壁(2')位于所述单个中央结构(11)的下壁的中央部分中。
11.根据权利要求10所述的应用于母线的结构装置,其特征在于,带有侧凸缘(9')的所述单母线具有单个中央结构(11)和两个三重侧壁(2),其中,这些三重侧壁彼此面对,使得一个三重侧壁与向下设置的所述单个中央结构(11)的另一侧壁互连,并且另一个侧壁与向上设置的和单个中央结构(11)相对的侧壁互连。
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