КОНСТРУКЦИЯ И КОМПОНОВКА БЛОКОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ДЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК H02B1/20 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в целом, к блокам распределения электропитания, например, устанавливаемым на стене или переносным удлинителям с выходными розетками (разветвителям питания/стойкам питания).

Уровень техники

Блоки распределения питания обеспечивают компоновку электрических розеток, которая позволяет питать несколько электрических устройств от одной электрической розетки. Такие блоки распределения питания обычно выполнены в виде настенных блоков и переносных электрических удлинителей. Как в качестве примера показано на фиг. 1А и фиг. 1В, однофазные блоки 10 распределения питания обычно имеют линию 11 подвода питания, систему 14 сборных шин, электрически соединенную с указанной линией 11 подвода питания, и множество электрических розеток 15, электрически соединенных с указанной системой 14 сборных шин. Система 14 сборных шин и электрические розетки 15, как правило, расположены таким образом, чтобы обеспечить параллельное электрическое соединение электрических приборов (не показаны), электрически соединенных с указанным блоком 10 распределения питания. Система 14 сборных шин, как правило, включает в себя три сборные шины, содержащие элемент 14р сборной шины, подключенные к электрической фазе системы, элемент 14g сборной шины, подключенный к электрическому заземлению системы, и элемент 14n сборной шины, подключенный к электрической нейтрали системы. Указанные элементы 14р, 14g и 14n сборных шин электрически соединены соответственно с электрической фазой, заземлением и нейтральностью посредством проводов 11p, 11g и 11n указанной линии 11 подвода питания. В данном примере, блок 10 распределения питания выполнен с возможностью соединения с электрической сетью через электрическую вилку 11с, соединенную с линией 11 подвода питания.

Как правило, блоки 10 распределения питания расположены внутри электроизоляционного кожуха (не показан) для предотвращения случайного прикосновения пользователя к наэлектризованной сборной шине и элементам розеток указанных блоков.

Как правило, конструкция блоков распределения питания в основном затрагивает вопрос выбора подходящих материалов и достаточной площади поперечного сечения электрических проводников, которые позволят блоку распределения питания обеспечивать требуемую электрическую мощность без разрушения (например, в результате перегревания). Однако, при разработке конструкции обычно не затрагивают проблему магнитных полей, излучаемых блоками распределения питания во время их эксплуатации, которые могут стать источником помех в работе электрических приборов (например, проводных/беспроводных устройств передачи данных, звуковых кабелей, медицинских устройств и других подобных устройств) и также могут представлять собой опасность для здоровья людей, находящихся рядом с указанными блоками во время их использования.

На фиг. 1В на виде сбоку показаны элементы 14р, 14g и 14n сборных шин в системе 14 сборных шин. Как видно на чертеже, сборные шины 14р, 14g и 14n, как правило, по существу выровнены в одной и той же плоскости в произвольном порядке. Обычно магнитные поля, излучаемые сборными шинами в таких компоновках во время их использования, конструктивно влияют друг на друга, что повышает интенсивность общего магнитного поля, излучаемого блоком 10 распределения питания.

Из уровня техники известно несколько попыток, предпринятых для ослабления магнитных полей и/или электромагнитных помех ЭМП (EMI, electromagnetic interferences), создаваемых электропроводящими элементами. Например, в патенте США №5986355 предложено уменьшать магнитные поля с переменными параметрами в транспортном средстве, имеющем по меньшей мере одну электрическую систему с по меньшей мере двумя элементами, по меньшей мере один из которых содержит один или несколько компонентов, вырабатывающих и/или потребляющих электричество, и которые соединены посредством по меньшей мере одного соединительного провода, в котором протекает ток, имеющий переменную составляющую тока, создающую магнитное поле низкой частоты. В данной публикации также раскрыто использование по меньшей мере одного чувствительного элемента, предназначенного для обнаружения указанной переменной составляющей тока, а также использование средств для выработки уравнительного тока с его использованием. Уравнительный ток протекает рядом с указанным соединительным проводом так, что магнитное поле низкой частоты ослабевает или устраняется.

В другом примере, описанном в патенте США №7310242, раскрыта распределительная коробка, используемая для вмещения электрического соединения в системе электропроводов и скомпонованная так, что она содержит корпус, устойчивый к проникновению электромагнитных полей, и множество электрических проводников, которые образуют указанное электрическое соединение. Внутри указанного корпуса находится зеркальное стекло, которое образует зеркальные токи для подавления электромагнитных полей, создаваемых током, протекающим через указанное множество электрических проводников.

Раскрытие изобретения

Таким образом, в данной области техники существует необходимость в создании блоков распределения электропитания, способных подавлять магнитные поля, излучаемые системами сборных шин блоков распределения питания. Блоки распределения питания предназначены для подачи значительного количества электрической мощности через элементы сборных шин в системах сборных шин к выходным розеткам, от которых запитываются потребители электроэнергии (приборы). Компоновка и подключаемость элементов сборных шин внутри блока распределения питания, как правило, обуславливает конструктивное влияние магнитных полей, излучаемых элементами сборных шин, так что когда блок во время использования находится под электрической нагрузкой, магнитные поля, излучаемые элементами сборных шин, могут быть значительно усилены. Такие нежелательные усиленные магнитные поля могут вызывать помехи в различных электрических устройствах (например, кардиостимуляторах, беспроводных устройствах, коммуникационных устройствах и проводах), причем общее время их воздействия представляет опасность для здоровья человека (например, может привести к лейкозу).

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно существенно подавить/ослабить магнитные поля, излучаемые системой сборных шин блока распределения питания, путем равномерного деления электрических токов, подаваемых к системе сборных шин через множество элементов сборных субшин, расположенных параллельно друг другу и равномерно распределенных компактным образом, с промежуточной компоновкой, в заданном объеме (или плоскости), так что каждый элемент сборной субшины расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока.

Понятие «промежуточная компоновка/расположение» в настоящем описании относится к компоновкам электропроводящих элементов (например, элементов сборных шин или элементов сборных субшин), причем каждый элемент расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, не имеющих ограничительного характера, по меньшей мере некоторые из электропроводящих элементов расположены между двумя другими элементами, связанными с электрическим током другой фазы или направления тока, или окружены заданным количеством элементов, связанных с электрическим током другой фазы или направления тока.

За счет надлежащего выбора площади поперечного сечения элементов сборных субшин, электрический ток, подводимый системой сборных шин, равномерно распределяется в заданном объеме (или плоскости) через элементы сборных субшин. Каждый из указанных элементов сборных субшин проводит предварительно заданную часть электрического тока конкретной электрической фазы или направления тока, с которыми связан элемент сборной субшины. Соответственно, каждый элемент сборной субшины проводит значительно меньшее количество электрического тока (50% или меньше) относительно общего электрического тока конкретной электрической фазы или направления тока, с которыми связан элемент сборной субшины, так что элементы сборных субшин можно расположить ближе друг к другу в заданном объеме.

Поскольку каждый элемент сборной субшины проводит относительно меньшее количество электрического тока, напряженность магнитного поля, излучаемого указанным элементом при электрической нагрузке, также относительно меньше, так что промежуточная компоновка элементов сборных субшин с близким расположением друг к другу, при которой каждый элемент сборной субшины расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или другого направления, вызывающим разрушающие помехи магнитных полей, излучаемых элементами сборных субшин, по существу ослабляет напряженность общего (то есть, полученного путем суммирования всех магнитных моментов) магнитного поля, излучаемого системой сборных шин блока распределения питания.

В связи с этим, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения предложены компоновки и конструкции для существенного подавления магнитных полей, излучаемых блоками распределения питания. Это происходит благодаря выполнению каждой электропроводящей сборной шины (например, фазовой и нулевой сборных шин, и/или электрически положительной и отрицательной сборных шин) в виде по меньшей мере двух элементов сборных субшин, электрически соединенных друг с другом, и компоновки системы сборных шин так, что каждый элемент сборной субшины и сборной шины расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины или сборной шины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока (например, противоположного направления). Как будет пояснено на примерах ниже, элементы сборных субшин и сборных шин могут быть расположены параллельно друг другу с выравниванием в промежутках в заданной плоскости, или равномерно распределены с промежуточным расположением в заданном объеме.

Например, в некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения, не имеющих ограничительного характера, традиционная система сборных шин типового блока распределения питания модифицирована путем добавления по меньшей мере двух сборных субшин в исходную систему сборных шин, например, выровненных параллельно в одной и той же плоскости (или в параллельной плоскости) сборных шин в исходной системе. Один из добавленных элементов сборных субшин электрически соединен с элементом сборной шины, несущим электрическую фазу системы, в то время как другой элемент сборной шины электрически соединен с элементом сборной шины, несущим электрическую нейтральность системы, при этом элементы сборных субшин расположены параллельно исходным элементам сборных шин системы сборных шин, так что каждый элемент сборной шины или сборной субшины в системе сборных шин расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины или сборной шины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока.

В другом неограничивающем варианте осуществления настоящего изобретения система сборных шин скомпонована так, что каждый элемент сборной шины и/или сборной субшины, несущий электрическую фазу, расположен рядом с по меньшей мере одним элементом, несущим электрическую нейтральность, при этом каждый элемент сборной шины и/или сборной субшины, несущий электрическую нейтральность, расположен рядом с по меньшей мере одним элементом, несущим электрическую фазу. Таким образом, магнитные поля, излучаемые элементами сборных шин и элементами сборных субшин, оказывают разрушительное воздействие друг на друга так, что величина общего магнитного поля, излучаемого блоком распределения питания во время его функционирования, существенно уменьшена/снижена и сведена к минимуму.

Модифицированная система сборных шин может обеспечивать максимальное ослабление магнитных полей, излучаемых ее различными элементами, за счет обеспечения того, что приведенное ниже условие удовлетворено для всех магнитных моментов M_i и диполей P_i:

где N представляет собой положительное целое число, обозначающее общее число магнитных излучающих элементов (например, элементов сборных шин или сборных субшин), а i представляет собой целочисленный индекс, обозначающий конкретный диполь/момент конкретного элемента сборной шины или сборной субшины. Соответственно, место расположения, площадь поперечного сечения, геометрическая компоновка и/или подключаемость каждого электропроводящего элемента блока распределения питания могут быть изменены для удовлетворения условиям, заданным в уравнении (1).

В одном из широких аспектов в настоящем изобретении предложен блок распределения питания, содержащий систему сборных шин, выполненную с возможностью соединения с линией подвода питания и содержащую для каждой конкретной электрической фазы или направления тока линии подвода питания по меньшей мере два элемента сборных шин, электрически соединенных друг с другом, причем указанные элементы сборных шин расположены параллельно друг другу и могут быть выровнены так, что каждый элемент находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом, проводящим электрический ток, подключенный к другой фазе или имеющий другое направлением тока, и выходные розетки, каждая из которых электрически соединена с указанными элементами сборных шин.

Согласно одному из аспектов в настоящем изобретении предложен блок распределения питания, содержащий систему сборных шин, выполненную с возможностью соединения с линией подвода питания и содержащую по меньшей мере два элемента сборных шин, электрически соединенных друг с другом и связанных с электрической фазой линии подвода питания, и по меньшей мере два элемента сборных шин, электрически соединенных друг с другом и связанных с электрической нейтральностью линии подвода питания, причем указанные элементы сборных шин расположены параллельно друг другу так, что каждый элемент находится рядом с по меньшей мере одним элементом, проводящим электрический ток другой фазой или направлением тока. Указанный блок распределения электропитания дополнительно содержит выходные розетки, электрически соединенные с по меньшей мере одним элементом сборной шины, связанным с электрической фазой, и с по меньшей мере одним элементом сборной шины, электрически соединенным с электрическим заземлением.

В некоторых случаях применения указанный блок распределения питания содержит элемент сборной шины, подключенный к электрическому заземлению линии подвода питания, причем указанные выходные розетки дополнительно электрически соединены с заземляющим элементом сборной шины.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения элементы сборных шин расположены по существу в одной и той же геометрической плоскости. В качестве неограничивающего примера, элементы сборных шин, связанные с электрической фазой и электрической нейтральностью, могут быть скомпонованы с промежуточным расположением в одной и той же геометрической плоскости, причем указанный заземляющий элемент сборной шины находится в центре компоновки сборных шин (например, параллельно другим элементам сборных шин). Альтернативно, заземляющий элемент сборной шины может находиться в любом месте рядом с (например, сверху или снизу) другими элементами сборных шин.

В некоторых возможных вариантах осуществления настоящего изобретения элементы сборных шин расположены в двух по существу параллельных геометрических плоскостях. В качестве неограничивающего примера, блок распределения электропитания может содержать два элемента сборных шин, связанных с электрической фазой, и два элемента сборных шин, связанных с электрической нейтральностью. В таком варианте применения элементы сборных шин могут быть скомпонованы так, что один элемент сборной шины, подключенный к электрической фазе, и один элемент сборной шины, подключенный к электрической нейтрали, расположены параллельно в первой геометрической плоскости (например, заземляющая электрическая шина находится между ними), при этом один другой элемент сборной шины, подключенный к электрической фазе, и один другой элемент сборной шины, подключенный к электрической нейтрали, расположены параллельно во второй геометрической плоскости, причем указанные геометрические плоскости по существу параллельны друг другу.

В другом неограничивающем примере элементы сборных шин могут быть скомпонованы так, что два элемента сборных шин, связанные с электрической фазой, расположены параллельно в первой геометрической плоскости, при этом два элемента сборных шин, связанные с электрической нейтральностью, расположены параллельно во второй геометрической плоскости, проходящей по существу параллельно указанной первой геометрической плоскости, так что по меньшей мере один элемент сборной шины находится над серединой отрезка между двумя элементами сборных шин, расположенных в другой геометрической плоскости и проводящих электрические токи, связанные с другой фазой или направлением тока.

В возможных реализациях блок распределения питания содержит заземляющую сборную шину, которая находится между элементами сборных шин, расположенными в одной из указанных геометрических плоскостей. Альтернативно, указанная заземляющая сборная шина может находиться рядом с (например, параллельно) элементами сборных шин, расположенными в одной из указанных геометрических плоскостей.

Согласно другому аспекту в настоящем изобретении предложен способ подавления/ослабления магнитных полей, излучаемых системой сборных шин, причем указанный способ содержит следующие этапы: используют два или более элемента сборных субшин для реализации каждого элемента сборной шины системы сборных шин, причем площадь поперечного сечения указанных двух или более элементов сборных субшин, связанных с конкретным элементом сборной шины, задают таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение электрического тока, связанного с указанным конкретным элементом сборной шины между указанными двумя или более элементами сборных субшин, компонуют указанные элементы сборных субшин параллельно друг другу с промежуточным расположением так, что каждый элемент сборной субшины расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или направления, и обеспечивают электрическое соединение элементов сборных субшин, связанных с конкретной фазой или направлением электрического тока, друг с другом.

В некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения элементы сборных субшин выравнивают в одной и той же геометрической плоскости. Альтернативно, элементы сборных субшин могут быть равномерно распределены с промежуточным расположением в заданном объеме.

Согласно еще одному аспекту в настоящем изобретении предложен способ модификации блока распределения питания, содержащий следующие этапы: размещают по меньшей мере один элемент сборной субшины параллельно каждому элементу сборной шины блока распределения питания, связанному с конкретной фазой или направлением электрического тока, и обеспечивают электрическое соединение между по меньшей мере одним элементом сборной шины и указанным элементом сборной шины, связанным с той же самой фазой или направлением электрического тока. Указанный способ может также содержать этап, на котором соединяют одну или несколько розеток с элементами сборных субшин.

Краткое описание чертежей

Для того чтобы понять настоящее изобретение и увидеть, как его можно реализовать на практике, ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи представлено описание предпочтительных вариантов его осуществления, приведенных лишь в качестве примеров, не имеющих ограничительного характера. Если не указано иное, признаки, представленные на чертежах, поясняют только некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. На чертежах одинаковые номера позиций использованы для обозначения соответственных частей. На чертежах изображено следующее.

На фиг. 1А и 1В схематично показаны традиционные компоновки блоков распределения питания, при этом на фиг. 1А в аксонометрии показан блок распределения питания, а на фиг. 1В на виде сбоку показана система сборных шин указанного блока.

На фиг. 2 представлена блок-схема, иллюстрирующая пример способа модификации системы сборных шин блока распределения питания согласно некоторым возможным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3А-3D схематично показаны возможные компоновки для подавления магнитных полей, излучаемых блоком распределения питания согласно некоторым вариантам осуществления настоящего изобретения, причем на фиг. 3А на виде сверху показана возможная компоновка блока, на фиг. 3В на виде сбоку показана система сборных шин, в которой элементы выровнены в одной и той же геометрической плоскости, на фиг. 3С представлен пример регулируемой схемы подключения выходных розеток к системе сборных шин, а на фиг. 3D на виде сбоку показана система сборных шин, в которой элементы расположены в двух параллельных геометрических плоскостях.

На фиг. 4А-4С схематично показаны другие компоновки элементов сборных шин согласно возможным вариантам осуществления настоящего изобретения, причем на фиг. 4А на виде сверху показана возможная компоновка блока распределения питания, на фиг. 4В на виде сбоку показана система сборных шин, в которой элементы выровнены в одной и той же плоскости, а на фиг. 4С на виде сбоку показана система сборных шин, в которой элементы расположены в двух параллельных геометрических плоскостях.

Осуществление изобретения

Далее со ссылкой на фиг. 1-4 описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения, причем данные варианты во всех аспектах следует рассматривать в качестве иллюстративных примеров, не имеющих ограничительного характера. Элементы, показанные на чертежах, не обязательно представлены в масштабе, наоборот, для более ясной демонстрации принципов настоящего изобретения они визуально выделены. Настоящее изобретение может быть реализовано в других специфических формах и вариантах осуществления, которые не выходят за пределы существенных признаков, раскрытых в настоящем описании.

В настоящем изобретении предложены конструкции и компоновки для существенного уменьшения напряженности магнитных полей, излучаемых блоками распределения электропитания. Как показано на фиг. 2, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напряженность магнитных полей, излучаемых традиционными блоками распределения питания, существенно уменьшается за счет добавления элементов сборных субшин в типовую систему сборных шин коробки распределения питания (26), компоновки указанных элементов сборных субшин параллельно исходным элементам сборных шин системы сборных шин с промежуточным расположением (27) так, что каждый элемент сборной субшины находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной шины или сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока, и электрического соединения каждого из исходных элементов сборных шин с по меньшей мере одним из элементов сборных субшин (28). Такая промежуточная компоновка элементов сборных шин и сборных субшин обеспечивает то, что магнитные поля, излучаемые различными элементами сборных шин и сборных субшин, оказывают разрушающее воздействие друг на друга. Как будет раскрыто и проиллюстрировано ниже, различные компоновки системы сборных шин могут быть использованы для получения структур системы сборных шин, в которых магнитные поля, излучаемые элементами системы сборных шин, оказывают разрушающее воздействие друг на друга.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения система сборных шин сконструирована с использованием по меньшей мере двух элементов сборных субшин, электрически соединенных друг с другом для реализации сборной шины, несущей электрическую фазу системы, и по меньшей мере двух элементов сборных субшин, электрически соединенных друг с другом для реализации сборной шины, несущей электрическую нейтральность системы. Элементы сборных субшин расположены параллельно друг другу так, что каждый элемент сборной субшины находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с другой электрической фазы или направлением тока.

В блоке 20 распределения питания, показанном в качестве примера на фиг. 3А и фиг. 3В, типовая система 14 сборных шин, представленная на фиг. 1А и фиг. 1В, модифицирована путем добавления двух элементов 12р и 12n сборных субшин в исходную систему сборных шин, содержащую элементы 14р, 14g и 14n сборных шин. В данном примере вновь добавленный элемент 12n сборной субшины размещен между элементом 14р сборной шины, несущим электрическую фазу в исходной системе 14 сборных шин, и элементом 14g сборной шины, несущим электрическое заземление в исходной системе 14 сборных шин, причем вновь добавленный элемент 12р сборной субшины размещен между элементом 14g сборной шины, несущим электрическое заземление в исходной системе 14 сборных шин, и элементом 14n сборной шины, несущим электрическую нейтральность в исходной системе 14 сборных шин. Электрический провод (электрическая перемычка) 2р использован для электрического соединения между исходным элементом 14р сборной шины, несущим электрическую фазу, и вновь добавленным элементом 12р сборной субшины, причем другой электрический провод (электрическая перемычка) 2n использован для электрического соединения между вновь добавленным элементом 12n сборной субшины и исходным элементом 14n сборной шины, несущим электрическую нейтральность.

Как видно, в указанной компоновке каждый элемент модифицированной системы 14' сборных шин расположен параллельно и рядом с по меньшей мере одним другим элементом, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока. Например, элемент 14р сборной шины, несущий электрическую фазу, расположен параллельно и рядом с элементом 12n сборной субшины, электрически соединенным с электрической нейтральностью, причем указанный элемент 12n сборной субшины, электрически соединенный с электрической нейтральностью, расположен параллельно и рядом с элементами 14р и 12n шин, электрически соединенными с электрической фазой системы, причем указанный элемент 14n сборной шины, несущий электрическую нейтральность, расположен параллельно и рядом с элементом 12р сборной субшины, электрически соединенным с электрической фазой. Модифицированная система 14' сборных шин электрически соединена с линией 11 подвода питания посредством проводов 11p, 11g, и 11n, соединяющих электрическую фазу, заземление и нейтральность указанной линии 11 подвода питания с соответствующими элементами 14р, 14g, и 14n сборных шин.

На фиг. 3В на виде сбоку показана модифицированная система 14' сборных шин. Как видно из чертежа, элементы 14р, 14g, и 14n сборных шин исходной системы 14 сборных шин и вновь добавленные элементы 12n и 12р сборных субшин выровнены в одной и той же геометрической плоскости (то есть, в плоскости x-y), с промежуточным расположением. Элементы сборных шин и сборных субшин, как правило, представляют собой продолговатые электропроводящие элементы (например, изготовленные из меди или бронзы). Высота Н и ширина W элементов сборных шин и сборных субшин могут, в целом, быть заданы в зависимости от стандартов, принятых в каждой стране. Зазор g между смежными элементами может быть также задан в зависимости от общепринятых стандартов. Опционально, а в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения предпочтительно, чтобы указанный зазор g был минимальным для обеспечения уменьшения магнитного поля до уровня требований стандартов. Поперечные сечения элементов сборных шин и сборных субшин следует задавать должным образом для обеспечения симметричного распределения в них электрического тока, например, за счет использования элементов сборных шин и сборных субшин, имеющих по существу одну и ту же площадь поперечного сечения.

В примере, показанном на фиг. 3А, выходные розетки 15 электрически соединены с исходными элементами 14р, 14g, и 14n сборных шин (то есть, системы 10 сборных шин с фиг. 1) блока 20 распределения питания, при этом сохраняется их исходное соединение до модификации системы 14 сборных шин. На фиг. 3С в качестве примера представлен другой возможный вариант осуществления настоящего изобретения, причем подключаемость выходных розеток также модифицирована так, что по меньшей мере некоторые из выходных розеток 15а электрически соединены с вновь добавленными элементами 12р и 12n сборных субшин. В частности, на фиг. 3С в качестве примера проиллюстрировано электрическое соединение четырех выходных розеток, в том числе двух выходных розеток 15, электрически соединенных с исходными элементами 14р, 14g, и 14n сборных шин, и двух выходных розеток 15а, электрически соединенных с вновь добавленными элементами 12р и 12n сборных субшин. Разумеется, возможны различные другие компоновки, но предпочтительно, чтобы по меньшей мере одна, или несколько, из выходных розеток была электрически соединена с вновь добавленными элементами 12р и 12n сборных субшин, и по меньшей мере некоторые другие выходные розетки были соединены с исходными элементами 14р, 14g, и 14n сборных шин, в любом подходящем порядке (например, с чередованием, как в качестве примера показано на фиг. 3С).

Следует отметить, что все выходные розетки 15 и 15а электрически соединены в данном примере с элементом 14g сборной шины, несущим электрическое заземление системы. В некоторых возможных вариантах осуществления настоящего изобретения указанный элемент 14g сборной шины, подключенный к электрическому заземлению системы, может быть реализован посредством двух или более элементов сборных субшин, электрически соединенных друг с другом и расположенных параллельно другим элементам сборных шин и сборных субшин. Однако, электрические элементы, связанные с электрическим заземлением системы, обычно не проводят существенные электрические токи во время нормальной работы блоков распределения питания, так что разделение заземляющего элемента сборной шины на два или более элемента сборных субшин обычно существенно не уменьшает напряженность магнитного поля.

На фиг. 3D проиллюстрирована другая возможная компоновка элементов системы 24 сборных шин блока 22 распределения питания согласно некоторым возможным вариантам осуществления настоящего изобретения. В данном примере, исходные элементы 14р, 14g, и 14n сборных шин выровнены в одной и той же геометрической плоскости Р1 (то есть, плоскости x-y), как показано на фиг. 1В, а вновь добавленные элементы 12р и 12n сборных субшин расположены в другой геометрической плоскости Р2, проходящей по существу параллельно, над или под указанной геометрической плоскостью Р1 исходных элементов 14р, 14g, и 14n сборных шин. Электрические провода 2р и 2n используют для электрического соединения элемента 12р сборной субшины с элементом 14р сборной шины, и элемента 12n сборной субшины с элементом 12n сборной шины, соответственно. Таким образом, данная компоновка обеспечивает, что каждый элемент сборной шины и сборной субшины расположен в системе сборных шин рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной шины или сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока.

В частности, элемент 12n сборной субшины, электрически соединенный с электрической нейтральностью системы, расположен рядом с элементом 14р сборной шины, несущим электрическую фазу системы, и рядом с элементом 12р сборной субшины, электрически соединенным с электрической фазой системы, причем указанный элемент 12р сборной субшины, электрически соединенный с электрической фазой системы, расположен рядом с элементом 14n сборной шины, несущим электрическую нейтральность системы, и рядом с элементом 12n сборной субшины, электрически соединенным с электрической нейтральностью системы. В данном случае магнитные поля, излучаемые элементами сборных шин, связанными с электрической фазой и электрической нейтральностью системы 24, оказывают разрушающее воздействие друг на друга, так что общая напряженность магнитного поля, излучаемого системой 24 сборных шин, существенно уменьшается.

В качестве неограничивающего примера, элемент 12n сборной субшины может быть размещен над серединой отрезка между элементом 14р сборной шины, несущим электрическую фазу, и элементом 14g сборной шины, несущим электрическое заземление, причем элемент 12р сборной субшины может быть размещен над серединой отрезка между элементом 14n сборной шины, несущим электрическую нейтральность, и элементом 14g сборной шины, несущим электрическое заземление. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения элементы сборных шин могут быть расположены так, чтобы образовывать поперечное сечение трапециевидной формы, где меньшее основание трапеции образовано вновь добавленными элементами 12n и 12р сборных субшин соответственно, несущими электрическую нейтральность и фазу системы 24 шин, а большое основание трапеции образовано элементами 14р и 14n сборных шин, соответственно, несущими электрическую фазу и нейтральность системы 24 шин, причем элемент 14g сборной шины, несущий заземление, расположен в центре большого основания указанной трапеции.

На фиг. 3D в качестве примера проиллюстрировано соединение выходных розеток 15 с исходными элементами 14р, 14g и 14n сборных шин, расположенных в первой геометрической плоскости Р1. В некоторых возможных вариантах осуществления настоящего изобретения выходные розетки 15 могут быть электрически соединены с элементами 12р и 12n сборных субшин. Опционально, соединение выходных розеток с системой сборных шин чередуют, между элементами сборных шин, находящимися в двух геометрических плоскостях, например, за выходными розетками, электрически соединенными с элементами 14р и 14n сборных шин, расположенными в первой геометрической плоскости Р1, следуют выходные розетки, электрически соединенные с элементами 12р и 12n сборных шин, расположенными во второй геометрической плоскости Р2.

В различных компоновках, в качестве примеров проиллюстрированных на фиг. 3А-3D, элемент 14g сборной шины, несущий электрическое заземление системы, расположен по существу в центре системы сборных шин, или по существу в центре между элементами сборных шин, расположенных в одной из геометрических плоскостей. На фиг 4А-4С в качестве примеров показаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, в которых элемент 13g сборной шины, несущий электрическое заземление системы, находится сбоку от других элементов сборных шин системы сборных шин. На фиг. 4А видно, что в некоторых предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения каждый из исходных элементов сборных шин, связанных с электрической фазой или электрической нейтральностью системы, разделен на два или более элементов сборных субшин, причем указанные элементы сборных субшин по существу выровнены в одной и той же плоскости и расположены параллельно друг другу так, что каждый элемент электрической субшины находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с электрическим током другой фазы или направления тока. Например, элементы сборных субшин, связанные с электрической фазой системы, и элементы сборных субшин, связанные с электрической нейтральностью системы, могут быть скомпонованы с промежуточным расположением, по существу параллельно друг другу и в одной и той же геометрической плоскости, причем элементы сборных шин, связанные с электрическим заземлением, могут быть расположены по существу сбоку и параллельно относительно указанной промежуточной компоновки элементов сборных субшин, связанных с электрической фазой и нейтральностью системы.

На фиг. 4А показано, что элемент сборной шины, подключенный к электрической фазе (например, 14р с фиг. 1А и 1В) разделен на два элемента 13р сборных субшин, электрически соединенных друг с другом посредством электрического провода 3p, а элемент сборной шины, подключенный к электрической нейтрали (например, 14n с фиг. 1А и 1В) разделен на два элемента 13n сборных субшин, электрически соединенных друг с другом посредством электрического провода 3n. Элементы 13р и 13n сборных субшин скомпонованы с промежуточным расположением, по существу в одной и той же геометрической плоскости (то есть, в плоскости x-y) и по существу параллельно друг другу. Таким образом, каждый элемент 13р сборной субшины, подключенный к электрической фазе системы, находится рядом с по меньшей мере одним элементом 13n сборной субшины, связанным с электрической нейтральностью системы. Как видно на виде сбоку, представленном на фиг. 4В, элемент 13g сборной шины, подключенный к электрическому заземлению системы, расположен по существу параллельно и сбоку от элементов 13р и 13n сборных субшин.

Следует отметить, что разделение элементов сборных шин блока распределения питания, показанного в качестве примера на фиг. 4А-4В, может быть аналогичным образом использовано для реализации системы сборных шин, показанной на фиг. 3А-3D. В указанных вариантах осуществления настоящего изобретения с применением элементов сборных субшин поперечное сечение А исходных элементов сборных шин (14n с фиг. 1) может быть уменьшено (например, до величины А/n, где n представляет собой целое число, обозначающее число элементов сборных субшин, на которое делится каждый элемент сборной шины) в зависимости от числа (n) элементов (12) сборных субшин, используемых для реализации каждого из исходных элементов (14) сборных шин.

На фиг. 4С показан другой возможный вариант 25 осуществления настоящего изобретения, в котором элемент 13g сборной шины, подключенный к электрическому заземлению системы, находится сбоку от элементов сборных субшин системы, причем указанные элементы сборных субшин скомпонованы в двух по существу параллельных геометрических плоскостях. В частности, элементы 13р сборных субшин, связанные с электрической фазой системы 25, расположены параллельно друг другу по существу в одной и той же плоскости Р1 (то есть, плоскости x-y), а элементы 13n сборных субшин, связанные с электрической нейтральностью системы 25, расположены параллельно друг другу в другой плоскости Р2, проходящей по существу параллельно (над или под) геометрической плоскости Р1 элементов 13р сборных субшин. Элементы 13р и 13n сборных субшин соответствующим образом расположены в двух параллельных геометрических плоскостях Р1 и Р2 для обеспечения промежуточной компоновки так, чтобы по меньшей мере один элемент сборной субшины в каждой плоскости располагался над/под серединой отрезка между двумя элементами сборных шин в другой геометрической плоскости, которые сопряжены с электрической нейтральностью другой фазы или направления тока.

В частности, на фиг. 4С по меньшей мере один из элементов 13n сборных субшин, связанных с электрической нейтральностью системы 25 сборных шин, расположен над и рядом с серединой Мр отрезка между двумя элементами 13р сборных субшин, связанными с электрической фазой системы 25 сборных шин, причем по меньшей мере один из элементов 13р сборных субшин, связанных с электрической фазой системы 25 сборных шин, расположен под и рядом с серединой Np отрезка между двумя элементами 13n сборных субшин, связанных с электрической нейтральностью системы 25 сборных шин. Таким образом, в указанной компоновке, каждый из элементов сборных субшин расположен рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, связанным с другой фазой или направлением тока. В данном примере компоновка элементов сборных субшин образует поперечное сечение трапециевидной формы, где меньшее основание трапеции образовано элементами 13n сборных субшин несущими электрическую нейтральность системы 25 шин, а большое основание трапеции образовано одним из элементов 13р сборных субшин, несущих электрическую фазу системы 25 шин, и элементов 13g сборных субшин, несущих электрическое заземление системы 25 шин, причем другой элемент 13р сборной субшины, несущий электрическую фазу системы 25 шин, расположен в центре большого основания трапеции.

Электрический провод 2n используют для электрического соединения между элементами 13n сборных субшин, связанными с электрической нейтральностью системы и расположенными в верхней геометрической плоскости Р2, причем другой электрический провод 2р используют для электрического соединения между элементами 13р сборных субшин, связанными с электрической фазой системы и расположенными в нижней геометрической плоскости Р1.

Когда элемент 13g сборной шины, подключенный к электрическому заземлению, находится на фиг. 4С в геометрической плоскости Р1 элементов 13р сборных субшин, связанных с электрической фазой системы, его можно по аналогии располагать в другой геометрической плоскости Р2, в которой находятся элементы 13n сборных субшин, связанные с электрической нейтральностью системы. Опционально, элемент 13g сборной шины может быть разделен на два элемента сборных субшин (например, каждый из которых имеет площадь поперечного сечения, составляющую примерно половину площади поперечного сечения исходного элемента 13g сборной шины), причем каждый элемент сборной субшины расположен в одной из плоскостей Р1 и Р2, параллельно и рядом с другими элементами сборных субшин.

Расстояние g между каждой парой элементов сборных субшин, связанных с одним и тем же направлением (или фазой) электрического тока и расположенных в одной и той же геометрической плоскости, является по существу одинаковым. Расстояние h между геометрическими плоскостями, в которых расположены элементы, связанные с электрической фазой и нейтральностью системы, задают минимальным и, в целом, так, чтобы оно соответствовало общепринятым стандартам.

Очевидно, что раскрытые выше примеры и описание приведены лишь в иллюстративных целях и никоим образом не ограничивают настоящее изобретение. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть реализовано различными способами, с применением более одной технологии из тех, что были описаны выше, не выходя за пределы объема настоящего изобретения.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в обеспечении подавления магнитных полей, излучаемых системами сборных шин. Блок распределения электропитания предназначен для уменьшения магнитных полей, излучаемых блоками распределения питания за счет использования двух или более элементов сборных шин для каждого электропроводящего элемента системы сборных шин и размещения каждого элемента сборной шины параллельно и рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной шины, несущим другую электрическую фазу или направление тока. Использованы различные компоновки элементов сборных шин, а также способ модификации традиционных блоков распределения питания для обеспечения компоновок сборных шин, которые существенно снижают магнитные поля, излучаемые системами сборных шин блоков. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Блок распределения питания, содержащий:

систему сборных шин, выполненную с возможностью соединения с линией подвода питания и содержащую для каждой конкретной электрической фазы или направления тока линии подвода питания по меньшей мере два элемента сборных шин, электрически соединенных друг с другом, причем указанные элементы сборных шин расположены параллельно друг другу так, что каждый элемент находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом, проводящим электрический ток, имеющий другую фазу или направление тока, и

выходные розетки, каждая из которых электрически соединена с указанными элементами сборных шин.

2. Блок распределения питания по п. 1, содержащий по меньшей мере два элемента сборных шин, подключенных к электрической фазе линии подвода питания, и по меньшей мере два элемента сборных шин, подключенных к электрической нейтрали линии подвода питания.

3. Блок распределения питания по п. 1, дополнительно содержащий элемент сборной шины, имеющий электрическое заземление линии подвода питания, причем указанные выходные розетки электрически соединены с заземляющим элементом сборной шины.

4. Блок распределения питания по п. 3, отличающийся тем, что элементы сборных шин расположены по существу в одной и той же геометрической плоскости.

5. Блок распределения питания по п. 4, отличающийся тем, что элементы сборных шин, подключенные к электрической фазе и электрической нейтрали, скомпонованы с промежуточным расположением, причем указанный заземляющий элемент сборной шины находится в центре компоновки сборных шин.

6. Блок распределения питания по п. 2, отличающийся тем, что элементы сборных шин расположены в двух по существу параллельных геометрических плоскостях.

7. Блок распределения питания по п. 6, содержащий два элемента сборных шин, подключенных к электрической фазе, и два элемента сборных шин, подключенных к электрической нейтрали.

8. Блок распределения питания по п. 7, отличающийся тем, что элементы сборных шин скомпонованы так, что один элемент сборной шины, подключенный к электрической фазе, и один элемент сборной шины, подключенный к электрической нейтрали, расположены параллельно в первой геометрической плоскости, при этом один элемент сборной шины, подключенный к электрической фазе, и один элемент сборной шины, подключенный к электрической нейтрали, расположены параллельно во второй геометрической плоскости, причем указанные геометрические плоскости по существу параллельны друг другу.

9. Блок распределения питания по п. 8, содержащий заземляющую сборную шину, которая находится между элементами сборных шин, расположенными в одной из указанных геометрических плоскостей.

10. Блок распределения питания по п. 8, содержащий заземляющую сборную шину, которая находится рядом с элементами сборных шин, расположенными в одной из указанных геометрических плоскостей.

11. Блок распределения питания по п. 7, отличающийся тем, что элементы сборных шин скомпонованы так, что два элемента сборных шин, подключенных к электрической фазе, расположены параллельно в первой геометрической плоскости, при этом два элемента сборных шин, подключенных к электрической нейтрали, расположены параллельно во второй геометрической плоскости, проходящей по существу параллельно указанной первой геометрической плоскости, так, что по меньшей мере один элемент сборной шины находится над серединой отрезка между двумя элементами сборных шин, расположенными в другой геометрической плоскости и проводящими электрический ток, имеющий другую фазу или направление тока.

12. Способ подавления магнитных полей, излучаемых системой сборных шин, содержащий следующие этапы:

берут два или более элемента сборных субшин для реализации каждого элемента сборной шины системы сборных шин, причем площади поперечных сечений указанных двух или более элементов сборных субшин, относящихся к конкретному элементу сборной шины, задают для обеспечения равномерного распределения электрического тока, проводимого указанным конкретным элементом сборной шины между указанными двумя или более элементами сборных субшин,

компонуют элементы сборных субшин параллельно друг другу и с промежуточным расположением так, что каждый элемент электрической субшины находится рядом с по меньшей мере одним другим элементом сборной субшины, проводящим электрический ток другой фазы или направления, и

обеспечивают электрическое соединение элементов сборных субшин, подключенных к конкретной фазе или имеющих конкретное направление электрического тока, друг с другом.

13. Способ по п. 12, содержащий этап, на котором выравнивают элементы сборных субшин в одной и той же геометрической плоскости.

14. Способ по п. 13, содержащий этап, на котором размещают заземляющий элемент сборной шины в центре компоновки сборных шин.

15. Способ по п. 14, содержащий этап, на котором располагают элементы сборных субшин в двух по существу параллельных геометрических плоскостях.

16. Способ по п. 15, содержащий этап, на котором размещают заземляющий элемент сборной шины рядом с элементами сборных шин, расположенными в одной из указанных геометрических плоскостей.

17. Способ по п. 15, содержащий этап, на котором размещают заземляющий элемент сборной шины в центре элементов сборных шин, расположенных в одной из указанных геометрических плоскостей.

18. Способ по п. 12, содержащий этап, на котором равномерно распределяют элементы сборных субшин с промежуточным расположением в заданном объеме.

19. Способ модификации блока распределения питания, содержащий следующие этапы:

размещают по меньшей мере один элемент сборной субшины параллельно каждому элементу сборной шины блока распределения питания, подключенному к конкретной фазе или имеющему конкретное направление электрического тока, и обеспечивают электрическое соединение между по меньшей мере одним элементом электрической субшины и указанным элементом сборной шины, подключенным к той же конкретной фазе или имеющим конкретное направление электрического тока.

20. Способ по п. 19, содержащий этап, на котором соединяют одну или несколько розеток с по меньшей мере одним элементом сборной субшины.