RU2025014C1 - Multiphase current guide - Google Patents

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: multiphase current guide has current conductors of one profile insulated from each other which are connected to load at one end and power supply source on the other end. Pairs of current conductors connected in parallel are located in opposition to center of current guide. Centers of current conductors are positioned at distances specified by formula given in description of invention. EFFECT: expanded functional capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам токораспределения и может быть использовано для питания потребителей электроэнергии в многофазных сетях с частотой до 10 кГц, например, питание электродвигателей, термоустановок. The invention relates to current distribution devices and can be used to power consumers in multiphase networks with a frequency of up to 10 kHz, for example, power motors, thermal installations.

Известен многофазный токопровод, содержащий изолированные друг от друга токопроводы одного профиля, которые подключены с одного конца к потребителю, а с другого - к источнику питания, причем пары параллельно включенных токопроводов противоположно расположены относительно центра токопровода и симметрично размещены относительно остальных пар токопроводов. A multiphase current lead is known that contains conductors of one profile isolated from each other, which are connected from one end to the consumer, and from the other to the power source, and the pairs of parallel connected conductors are oppositely located relative to the center of the current lead and symmetrically placed relative to the remaining pairs of conductors.

Недостатком является то, что уменьшена пропускная способность за счет неравномерного распределения тока по сечению, возникающего из-за большого расстояния между токопроводами, особенно при высоких частотах и больших сечениях. Применение этого шинопривода не безопасно на территории завода, в цехе. The disadvantage is that the throughput is reduced due to the uneven distribution of current over the cross section due to the large distance between the conductors, especially at high frequencies and large cross sections. The use of this tire drive is not safe in the factory, in the workshop.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности путем снижения коэффициента добавочных потерь. The aim of the invention is to increase throughput by reducing the coefficient of additional losses.

Указанная цель достигается тем, что в многофазном тоководе, содержащем изолированные друг от друга токопроводы одного профиля, которые подключены с одного конца к потребителю, а с другого - к источнику питания, причем пары параллельно включенных токопроводов противоположно расположены относительно центра токовода и симметрично размещены относительно остальных пар токопровода, согласно изобретению центры токопроводов расположены на расстоянии
a ≅ K

, где I - ток, проходящий в токопроводе;
K =

- коэффициент, учитываю- щий зону высокой активности взаимовлияния полей токопроводов и зависит от конструктивного выполнения токовода;
r - радиус токопровода;
τ - глубина проникновения тока.This goal is achieved by the fact that in a multiphase current lead containing isolated conductors of one profile, which are connected from one end to the consumer, and from the other to the power source, and the pairs of parallel connected conductors are oppositely located relative to the center of the current lead and symmetrically placed relative to the others pairs of conductors, according to the invention, the centers of conductors are located at a distance
a ≅ K

where I is the current passing in the current lead;
K =

- coefficient taking into account the zone of high activity of mutual influence of the field conductors and depends on the structural design of the current lead;
r is the radius of the current lead;
τ is the current penetration depth.

На фиг. 1 изображен отрезок токовода в поперечном сечении и приведена схема соединения токопроводов в начале и в конце кабельной трассы; на фиг.2 - график зависимости Н = f (I, a, r). In FIG. 1 shows a section of a current lead in cross section and shows a diagram of a connection of conductors at the beginning and at the end of a cable route; figure 2 is a graph of the dependence of H = f (I, a, r).

Шинопровод содержит источник 1 питания, нагрузку 2 и токовод 3, выполненный из токопроводов 4. Фазные выводы источника 1 питания и нагрузки 2 соединены фазными токопроводами А, В и С. Каждый из фазных токопроводов 4 (А, В и С) выполнен в виде пары параллельно включенных токопроводов А₁, А₂; В₁, В₂; С₁, С₂. Токопроводы А₁, А₂; В₁, В₂ и С₁, С₂ расположены противоположно относительно центра О токовода 3. Каждый из фазных токопроводов размещен симметрично относительно остальных токопроводов.The busbar contains a power source 1, a load 2 and a current lead 3 made of current conductors 4. The phase terminals of the power supply 1 and load 2 are connected by phase conductors A, B and C. Each of the phase conductors 4 (A, B and C) is made in the form of a pair parallel connected conductors A ₁ , A ₂ ; B ₁ , B ₂ ; C ₁ , C ₂ . Conductors A ₁ , A ₂ ; B ₁ , B ₂ and C ₁ , C ₂ are located opposite to the center O of the current lead 3. Each of the phase conductors is placed symmetrically relative to the other conductors.

Центры токопроводов расположены на расстоянии
a ≅ K

, где I - ток, проходящий в токопроводе;
K =

- коэффициент, учитываю- щий зону высокой активности взаимовлияния полей, токопроводов и зависит от конструктивного выполнения токовода;
r - радиус токопровода;
τ - глубина проникновения тока.Conducting centers are located at a distance
a ≅ K

where I is the current passing in the current lead;
K =

- coefficient taking into account the zone of high activity of mutual influence of fields, current conductors and depends on the structural design of the current lead;
r is the radius of the current lead;
τ is the current penetration depth.

Определяют величину максимального расстояния между центрами токопроводов а₁, которое обеспечивает коэффициент добавочных потерь К_д = 1, а также расстояние а₂, при котором К_д > 1.The value of the maximum distance between the centers of the conductors a _{1 is} determined, which provides an additional loss factor K _d = 1, as well as the distance a ₂ at which K _d > 1.

Величина напряженности поля Н вокруг токопровода радиусом r на расстоянии а от его оси определяется выражением
H =

·

(1)
Определяют а₁, при котором поле токопровода О по сечению полностью охватывает параллельно проложенный токопровод О₁ (см. фиг.2):
H₁= r =

или 2 π а₁ ^{2 .} r - I^.r = 0;
r(2 π a₁ - I) = 0 Равенство выполнено, когда r = 0 или 2 π а₁ ² - I =0, откуда J = 2πa $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ , a₁=

. (2)
2. Определяют а₂, при котором поле токопровода О охватывает по сечению токопровод О₂ до точки отсчета глубины проникновения с противоположной стороны его расположения. Это промежуточное условие принято, учитывая конструктивное выполнение токовода (см. фиг.2).The magnitude of the field strength H around the conductor of radius r at a distance a from its axis is determined by the expression
H =

·

(1)
Determine a ₁ , in which the field of the current conductor O over the cross section fully covers a parallel conductor O ₁ (see figure 2):
H ₁ = r =

or 2 π a ₁ ^{2 .} r - ^I. r is 0;
r (2 π a ₁ - I) = 0 Equality holds when r = 0 or 2 π a ₁ ² - I = 0, whence J = 2πa $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{1}}$ , a ₁ =

. (2)
2. Determine a ₂ , in which the field of the current path O covers the cross section of the current path O ₂ to the reference point of the penetration depth from the opposite side of its location. This intermediate condition is accepted, given the structural design of the current lead (see figure 2).

Производят аппроксимацию кривой Н = =f(I,r,a) к точкам Р и n. The curve H = f (I, r, a) is approximated to the points P and n.

Из пропорциональности отрезков определяют а₂:

=

; a₂=

=

·

,
(3) обозначают r/r - τ = k.From the proportionality of the segments determine a ₂ :

=

; a ₂ =

=

·

,
(3) denote r / r - τ = k.

При потоке тока, где τ > r, распределение плотности тока вдоль радиуса не прямолинейно, поэтому К определяется из расчета, что τ принимается в пределах 0,3-0,5 от r. With a current flow, where τ> r, the distribution of the current density along the radius is not linear, therefore K is determined from the calculation that τ is taken within 0.3-0.5 of r.

При τ ≅ r расчет выполняется по формуле (3). At τ ≅ r, the calculation is performed according to formula (3).

П р и м е р 1. Дано: R = 30 мм, σ = 4 А/мм², π = 13 мм, определим а₂.PRI me R 1. Given: R = 30 mm, σ = 4 A / mm ² , π = 13 mm, define a ₂ .

K =

= 1,76; S = πR²= 2830 мм²,
I = S·σ = 11300A, a₂= 1,76

= 74,5 мм.K =

= 1.76; S = πR ² = 2830 mm ² ,
I = S · σ = 11300A, a ₂ = 1.76

= 74.5 mm.

П р и м е р 2. Дано: S = 10 мм²; σ = 4 А/мм², определяют а₂.PRI me R 2. Given: S = 10 mm ² ; σ = 4 A / mm ² , determine a ₂ .

R =

= 1,79 мм; J = Sσ = 40A;
K =

≈ 2
a₂= 2

= 2·2,52 = 5 мм.R =

= 1.79 mm; J = Sσ = 40A;
K =

≈ 2
a ₂ = 2

= 2 · 2.52 = 5 mm.

Исходя из экономической целесообразности, коэффициент К можно принимать 1,2-2,5. При малых расстояниях "а" изготовление тоководов практически неосуществимо. Based on economic feasibility, the coefficient K can be taken 1.2-2.5. At small distances "a", the manufacture of current leads is practically impracticable.

В прототипе снижение К_д не наблюдается из-за большого расстояния, так как интенсивность взаимовлияния полей уменьшается по гиперболической кривой.In the prototype, a decrease in K _{d is} not observed due to the large distance, since the intensity of the mutual influence of the fields decreases along the hyperbolic curve.

От прохождения трехфазного тока через шестижильный токовод 3 образуются два равных противоположно направленных поля и повышается cos φ, понижается коэффициент добавочных потерь К_д.From the passage of a three-phase current through a six-core current lead 3, two equal oppositely directed fields are formed and cos φ increases, the coefficient of additional losses K _d decreases.

Использование изобретения позволит повысить пропускную способность токовода за счет уменьшения коэффициента добавочных потерь, чем больше частота сети, тем выше пропускная способность токовода. Using the invention will increase the throughput of the current lead by reducing the coefficient of additional losses, the higher the frequency of the network, the higher the throughput of the current lead.

Claims (1)

МНОГОФАЗНЫЙ ТОКОВОД, содержащий изолированные один от другого токопроводы одного профиля с клеммами для подключения с одного конца к потребителю, а с другого к источнику питания, причем пары параллельно включенных токопроводов противоположно расположены относительно центра токовода и симметрично размещены относительно остальных пар токопроводов, отличающийся тем, что центры токопроводов расположены на расстоянии
a ≅ K

,
где I - ток, проходящий в токопроводе;
K =

- коэффициент, учитывающий зону высокой активности взаимовлияния полей токопроводов, зависящий от конструкции токопровода;
r - радиус токопровода;
τ - глубина проникновения тока.MULTIPHASE CURRENT CONDUCTOR, containing conductors of one profile isolated from one another with terminals for connecting from one end to the consumer, and from the other to the power source, the pairs of parallel connected conductors being oppositely located relative to the center of the current lead and symmetrically placed relative to the remaining pairs of conductors, characterized in that conductor centers are located at a distance
a ≅ K

,
where I is the current passing in the current lead;
K =

- coefficient taking into account the zone of high activity of mutual influence of the field conductors, depending on the design of the current lead;
r is the radius of the current lead;
τ is the current penetration depth.

Images