МНОГОФАЗНЫЙ ТОКОВОД Российский патент 1994 года по МПК H02G5/00 

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.

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.

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.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности путем снижения коэффициента добавочных потерь.

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.

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).

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.

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.

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.

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 а₁² - I =0, откуда J = 2πa21

, 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).

Производят аппроксимацию кривой Н = =f(I,r,a) к точкам Р и n.

Из пропорциональности отрезков определяют а₂:
= ; a₂= = · ,
(3) обозначают 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.

При τ ≅ r расчет выполняется по формуле (3).

П р и м е р 1. Дано: R = 30 мм, σ = 4 А/мм², π = 13 мм, определим а₂.

K = = 1,76; S = πR²= 2830 мм²,
I = S·σ = 11300A, a₂= 1,76 = 74,5 мм.

П р и м е р 2. Дано: S = 10 мм²; σ = 4 А/мм², определяют а₂.

R = = 1,79 мм; J = Sσ = 40A;
K = ≈ 2
a₂= 2 = 2·2,52 = 5 мм.

Исходя из экономической целесообразности, коэффициент К можно принимать 1,2-2,5. При малых расстояниях "а" изготовление тоководов практически неосуществимо.

В прототипе снижение К_д не наблюдается из-за большого расстояния, так как интенсивность взаимовлияния полей уменьшается по гиперболической кривой.

От прохождения трехфазного тока через шестижильный токовод 3 образуются два равных противоположно направленных поля и повышается cos ϕ, понижается коэффициент добавочных потерь К_д.

Использование изобретения позволит повысить пропускную способность токовода за счет уменьшения коэффициента добавочных потерь, чем больше частота сети, тем выше пропускная способность токовода.

Сущность изобретения: многофазный токовод содержит изолированные друг от друга токопроводы одного профиля, которые подключены с одного конца к потребителю, а с другого - к источнику питания. Пары параллельно включенных токопроводов противоположно расположены относительно центра токовода. Центры токопроводов расположены на расстоянии, указанном в формуле. 2 ил.

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.