СИСТЕМА ТОКОПРОВОДЯЩИХ ШИН, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ШКАФУ Российский патент 2021 года по МПК H02G5/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройствам электрического управления и подключения к источникам питания, а именно, к электрическим шкафам и закрытым электрощитам.

Настоящее изобретение представляет собой электрический шкаф, в котором установленные в нем токопроводящие шины выполнены замкнутой трубчатой формы эксклюзивной конструкции, позволяющей сократить количество материала, используемого в конструкции, и, соответственно, снизить вес и стоимость шкафа, в котором токопроводящие шины имеют ряд отверстий и механических приспособлений, значительно облегчающих их установку в шкафу, а также сборку удлинителей, ответвителей и изоляторов.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Электрические шкафы или щиты, как они также называются, являются важными электрическими устройствами и широко используются в промышленности в целом.

Их основная функция заключается в подаче энергии и/или управлении оборудованием, устройствами, зонами или рабочими секторами на промышленных предприятиях, будучи применимыми практически во всех областях промышленности, автоматизации и/или услуг.

Электрические шкафы обычно разделены на отсеки или выдвижные ящики, которые содержат множество собранных компонентов различного назначения.

В подавляющем большинстве случаев электрические шкафы подключаются к первичной электрической сети через токопроводящие шины, изготовленные из меди или другого проводящего материала, которые подводят электричество от первичной сети к электрическим шкафам, которые в свою очередь будут питать подключенное к ним оборудование.

Учитывая внутренние характеристики электрических шин, практически все они изготовлены из меди, так как она имеет низкое удельное сопротивление, обеспечивающее хорошую электропроводность, при относительно низкой себестоимости изготовления по сравнению с другими проводящими материалами, такими как серебро и золото.

Однако токопроводящие шины, так как они подвержены воздействию высоких значений переменного тока, страдают от значительного влияния скин-эффекта, то есть полезная площадь для проведения электричества уменьшается, так как переменный ток имеет тенденцию концентрироваться во внешних частях проводника в ущерб его центральной части.

При использовании в электрических шкафах токопроводящих шин используют вспомогательное оборудование, дополняющее сборку, такое, как ответвители и стыковочные соединения. Однако это вспомогательное оборудование предполагает сложные монтажные схемы, поскольку отверстия, используемые в этих сборных шинах, являются специфическими, то есть выполненными для использования по требованию заказчика.

Еще один недостаток использования токопроводящих шин в электрических шкафах заключается в том, что комплектация имеет большой вес, так как шины являются массивными, а онечные системы для фиксации и сборки их в шкафах должны быть более надежными, чтобы выдерживать их усилия, тем самым увеличивая вес шкафа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения является создание низковольтного электрического шкафа, содержащего токопроводящие шины высокого тока замкнутого трубчатого типа улучшенной конструкции, большей эффективности, использующие меньшее количество проводящего материала, снижающее его вес и стоимость его производства.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в том, что замкнутая трубчатая токопроводящая шина имеет ряд отверстий, которые облегчают сборку в электрическом шкафу.

Наконец, настоящее изобретение также представляет предпочтительную конфигурацию изоляторов, ответвителей и удлинителей, используемых при сборке замкнутых трубчатых шин, применяемых в электрических шкафах, а также комплект механической защиты на главной токопроводящей шине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предмет настоящего изобретения будет полностью понятен в его технических деталях из подробного описания, составленного на основе следующих представленных чертежей:

Фиг. 1 - общий вид в аксонометрии электрического шкафа, содержащего токопроводящие шины замкнутой трубчатой формы;

Фиг. 2 - вид в аксонометрии электрического шкафа, содержащего главные токопроводящие шины, вторичные токопроводящие шины, изоляторы и комплект выключателей.

Фиг. 3 - вид сверху электрического шкафа, содержащего токопроводящие шины замкнутой трубчатой формы;

Фиг. 4 - крупный вид в аксонометрии главных и вторичных токопроводящих шин, содержащих соответствующие изоляторы;

Фиг. 5 - вид сбоку замкнутых трубчатых шин, содержащих главный изолятор, установленный в электрическом шкафу;

Фиг. 6 - вид сзади взаимосвязи главной токопроводящей шины со вторичными входными и выходными токопроводящими шинами;

Фиг. 7 - вид спереди взаимосвязи главной токопроводящей шины со вторичными входными и выходными токопроводящими шинами;

Фиг. 8 - подробный вид в аксонометрии сзади сборки комплекта стыковочных соединений, применяемых к замкнутым трубчатым шинам, установленным в электрических шкафах;

Фиг. 9 - подробный вид в аксонометрии спереди сборки комплекта стыковочных соединений, установленных на замкнутых трубчатых шинах;

Фиг. 10 - вид в аксонометрии разобранных на компоненты главных токопроводящих шин и комплекта их стыковочных соединений;

Фиг. 11 - примерный вид комплекта ответвителей;

Фиг. 12 - подробный вид сзади ответвителей, прикрепляемых к замкнутым трубчатым шинам и установленных в электрических шкафах;

Фиг. 13 - вид в аксонометрии системы механической защиты, используемой в замкнутых трубчатых шинах, установленной в электрических шкафах;

Фиг. 14 - вид в аксонометрии стыковочного соединения главной и вторичной токопроводящих шин;

Фиг. 15 - вид в аксонометрии комплекта выключателей, установленного на вторичной токопроводящей шине;

Фиг. 16 - вид в аксонометрии в разобранном виде комплекта выключателей и вторичной токопроводящей шины с фиксирующими изоляторами;

Фиг. 17 - вид в аксонометрии главных токопроводящих шин, соединенных

встык.

Фиг. 18 - вид в аксонометрии главной токопроводящей шины, акцентирующий внимание на щитке с отверстиями для подключения ответвителей;

Фиг. 19 - вид в аксонометрии системы механической защиты, используемой на замкнутых трубчатых электрических шинах, применяемых в электрических шкафах, и

Фиг. 20 - вид в аксонометрии системы механической защиты, используемой на замкнутых трубчатых электрических шинах без верхней части.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с целями, приведенными в кратком описании, в настоящей патентной заявке представлен электрический шкаф в сборке (1), содержащий главные проводящие шины (В) замкнутой трубчатой формы и вторичные токопроводящие шины (В') также замкнутой трубчатой формы.

Главные токопроводящие шины (В) в нижней части содержат тройную стенку с центральными отверстиями, равноудаленными одно от другого по всей ее длине. Непосредственно над тройной стенкой расположена нижняя секция, по существу полая кубическая, с одной из боковых стенок которой соединена тройная стенка.

Главная токопроводящая шина (В) содержит расположенную непосредственно над нижней секцией верхнюю секцию такой же формы, что и нижняя секция, т.е. по существу полую кубическую. Верхняя секция соединена с нижней секцией посредством центральной двойной стенки, соединяющей их в центральных частях, при этом центральная двойная стенка содержит три набора отверстий, каждый из которых содержит пять отверстий, равноудаленных одно от другого таким образом, что один набор отверстий находится в центральной части длины центральной двойной стенки, а два других - на каждом конце длины упомянутой центральной двойной стенки.

Главная проводящая шина (В) изготовлена непрерывной, то есть она не содержит сварных швов или внешних кованых соединений, независимо от способа, используемого при ее изготовлении, что способствует повышению ее механического сопротивления, так как сварные швы или кованые соединения будут представлять собой слабые места при более высоких нагрузках.

Электрический шкаф в сборке (1) в дополнение к главной токопроводящей шине (В), содержит набор вторичных шин (В'), состоящих из простой тройной стенки и одинарной центральной секции полой кубической формы, соединенной с простой тройной стенкой в центральной части нижней стенки одинарной центральной секции.

Как главная токопроводящая шина (В), так и вторичная шина (В') отличаются конструкцией своей замкнутой трубчатой формы, что обеспечивает экономию проводящего материала для их производства и снижение их веса.

Вторым отличием, как главной токопроводящей шины (В), так и вторичной шины (В') является то, что обе они содержат тройную стенку, снабженную отверстиями, равноудаленными одно от другого, причем эта тройная стенка чрезвычайно важна как при сборке этих токопроводящих шин в электрическом шкафу, так и при соединении с этими шинами других элементов, таких как ответвители, стыковочные соединения и т.д.

Электрический шкаф в сборке (1) содержит изоляторы (2), выполненные в форме параллелепипеда, разделенного по горизонтали на две части и соединенные болтами. Упомянутые изоляторы (2) содержат в своей центральной части три сквозных отверстия, имеющих форму контура главной токопроводящей шины (В), а в нижней части изоляторов (2) внутри сквозного отверстия, имеются два паза.

Эти пазы во внутренней части сквозных отверстий изоляторов (2), предназначены для установки тройной стенки главной токопроводящей шины (В), придающей ей большую устойчивость и поддержку, что позволяет соединять две главные токопроводящие шины (2) зеркальным образом.

Верхняя часть изоляторов (2) во внутренней части своего сквозного отверстия снабжена центральным выступом, который позволяет идеально подогнать верхнюю секцию главной токопроводящей шины (В), причем этот выступ является ограничителем и разделителем между двумя главными токопроводящими шинами (В), установленными внутри каждого сквозного отверстия изолятора (2).

На боковых и верхней сторонах изоляторов (2) содержится ряд прорезей в форме прямых крючков, расположенных на равном расстоянии один от другого, со всех сторон и в верхней части. Эти крючкообразные прорези предназначены для закрепления пластин механической защиты (3). В дополнение к прямым крючкам, изолятор (2) содержит направляющие пазы, которые позволяют устанавливать внутренние защитные пластины между фазами главной токопроводящей шины (В).

Изоляторы (2) могут быть установлены по всей длине главных токопроводящих шин (В) в зависимости от назначения или по выбору монтажника для достижения наилучшего взаиморасположения между главной проводящей шиной (В) и сборкой электрического шкафа (1), их основная задача заключается в предотвращении механического контакта между главными токопроводящими шинами (В).

Электрический шкаф в сборке (1) помимо изоляторов (2), используемых в главных токопроводящих шинах (В), содержит вторичные изоляторы (2'), которые используются во вторичных шинах (В'). Эти вторичные изоляторы (2') имеют по существу форму параллелепипеда, разделенного по горизонтали на две части, причем их части соединяют, предпочтительно, с помощью болтов.

Вторичные изоляторы (2') содержат центральное отверстие, разделенное между двумя частями вторичного изолятора (2'), с пазом в нижней части вторичного изолятора прямоугольной формы и пазом в верхней части вторичного изолятора (2') квадратной формы, при этом центральная тройная стенка вторичной шины (В') размещается в нижней части, а центральная полая секция той же шины размещается в верхней части вторичного изолятора.

Электрический шкаф в сборке (1) снабжен системой механической защиты (3), которая содержит набор пластин из изолирующего материала с рядом отверстий, расположенных по краям пластин, которые совмещают с крючками изоляторов (2) таким образом, что система механической защиты может быть установлена на изоляторах (2), предотвращая доступ к главным токопроводящим шинам (В).

Поверхности пластин механической защиты (3) снабжены отверстиями не только для установки в изоляторах (2), но и для обеспечения циркуляции воздуха и, соответственно, для охлаждения главных токопроводящих шин (В), повышая безопасность электрического шкафа в сборке (1) без ущерба для условий его эксплуатации.

Система механической защиты (3) позволяет устанавливать пластины внутри своей конструкции, чтобы изолировать каждый набор главных проводящих шин (В), образующих фазу в сборке электрического шкафа, как показано на Фиг. 20, тем самым повышая безопасность механической защиты (3).

Электрический шкаф в сборке (1) также содержит комплект стыковочных соединений, который позволяет соединить две главных токопроводящих шины (В). Этот соединительный комплект образован двумя съемными держателями (4) и центральным бруском (5).

Съемные держатели (4) комплекта стыковочных соединений электрического шкафа в сборке (1) выполнены в форме параллелепипеда, предпочтительно из меди или другого проводящего материала, с двумя горизонтально расположенными отверстиями по бокам, совместимыми с отверстиями центральной двойной стенки главной токопроводящей шины (В).

Центральный брусок (5) выполнен в форме параллелепипеда, предпочтительно из меди или другого проводящего материала и имеет размеры, обеспечивающие его идеальное прилегание между центральными стенками главных токопроводящих шин (В) при зеркальной установке в одной фазе. Такой центральный брусок (5) имеет отверстия, которые совместимы с отверстиями, имеющимися в двойной центральной стенке главной токопроводящей шины (В).

Таким образом комплект стыковочных соединений электрического шкафа в сборке (1) содержит два фиксирующих съемных держателя (4), один напротив другого таким образом, что между ними расположены центральные двойные стенки главных токопроводящих шин (В), и расположенный между ними центральный брусок (5), соединение между которыми осуществляется с помощью двух болтов из того же материала, что и главная токопроводящая шина (В), расположенных в отверстиях съемных держателей (4).

Электрический шкаф в сборке (1) также снабжен ответвителями (6), которые соединяют главную токопроводящую шину (В) и вторичную токопроводящую шину (В1). Упомянутые ответвители (6) предпочтительно выполнены из меди или другого проводящего материала и имеют Z-образную форму, то есть состоят из двух щитков, соединенных центральной частью, расположенной под углом, причем оба щитка имеют два равноудаленных отверстия.

Сборка ответвителей (6) заключается в совмещении щитков с одной или двумя тройными стенками главных токопроводящих шин (В), соединенными с ними болтами таким образом, что они соединяются с двумя главными токопроводящими шинами (В), причем упомянутый щиток ответвителя (6) будет расположен между двумя главными токопроводящими шинами (В).

Другой щиток ответвителя (6) будет совмещен с центральной тройной стенкой соответствующей вторичной токопроводящей шины (В'), соединенной с ней посредством болтов, предпочтительно изготовленных из того же материала, что и вторичная проводящая шина (В').

Сборка электрических шкафов также содержит кабели прямого подключения (8), которые соединяются с тройной стенкой главной токопроводящей шины (В) посредством разъема типа «глазок», питающего другое устройство или выключатель, подключенные непосредственно к главной токопроводящей шине (В), согласно Фиг. 18.

Наконец, электрический шкаф в сборке содержит комплект выключателей (7), который подключен к вторичным токопроводящим шинам (В') и снабжен ответвителями из проводящего материала, соединенными с центральными тройными стенками вторичных шин (В1) через их отверстия, причем каждый выключатель (7) соединен с тремя фазами, т.е. тремя различными вторичными токопроводящими шинами (В'), согласно Фиг. 15 и Фиг. 16.

Главным преимуществом вышеупомянутого электрического шкафа (1) является использование главных токопроводящих шин (В) и вторичных токопроводящих шин (В'), которые позволяют значительно сократить количество проводящего материала, используемого при их производстве, без снижения их электропроводности и механической прочности.

Еще одно преимущество, присущее сборке электрических шкафов (1), заключается в наличии различных отверстий, как в главной токопроводящей шине (В), так и во вторичной токопроводящей шине (В'), что позволяет очень легко собирать эти элементы в электрических шкафах (1), а также облегчает установку ответвителей (6) и удлинителей.

Электрический шкаф в сборке (1) также имеет большую безопасность по сравнению с другими современными электрическими шкафами, поскольку он имеет механическую защиту (3), полностью совместимую с изоляторами (2) таким образом, что главные токопроводящие шины (В) полностью изолированы от прикосновений операторов без ущерба для идеальных условий эксплуатации электрического шкафа в сборке (1).

Следует понимать, что настоящее описание не ограничивает область применения подробностями, приведенными в описании, и что изобретение может быть использовано или осуществлено различными способами в пределах формулы изобретения. И хотя и были использованы конкретные термины, то эти термины следует истолковывать в общем и описательном смысле, а не в целях ограничения.

Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, раскрывающая устройство электрического шкафа, содержащего главные токопроводящие шины и вторичные токопроводящие шины, выполненные замкнутой трубчатой формы, смонтированные в упомянутом электрическом шкафу, в котором также расположены изоляторы и вторичные изоляторы, защитная система главной токопроводящей шины, набор удлинителей и, наконец, ответвители. Изобретение обеспечивает создание низковольтного электрического шкафа, содержащего токопроводящие шины высокого тока замкнутого трубчатого типа улучшенной конструкции, большей эффективности, использующие меньшее количество проводящего материала, снижающее его вес и стоимость его производства. 17 з.п. ф-лы, 20 ил.

1. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, содержащая главную токопроводящую шину, вторичную токопроводящую шину, изоляторы, удлинители и ответвители, характеризующаяся тем, что электрический шкаф в сборе (1) содержит главную токопроводящую шину (В), изготовленную непрерывной и содержащую в нижней части тройную стенку с центральными отверстиями, равноудаленными одно от другого по всей ее длине, полую кубическую нижнюю секцию, с одной из боковых сторон которой совмещена тройная стенка, верхнюю полую кубическую секцию, соединенную с нижней секцией в их центральных частях посредством центральной двойной стенки, причем центральная двойная стенка содержит три набора отверстий, каждый из которых содержит пять равноудаленных одно от другого отверстий, при этом один набор отверстий расположен в центральной части длины центральной двойной стенки, а два других - на каждом конце длины упомянутой центральной двойной стенки; вторичную шину (В1), содержащую простую тройную стенку и центральную одинарную полую кубическую секцию, причем простая тройная стенка расположена в центральной части нижней стенки центральной одинарной секции; изоляторы (2); вторичные изоляторы (2'); систему механической защиты (3); комплект стыковочных соединений; комплект ответвителей (6); комплект выключателей (7) и кабели прямого подключения (8).

2. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что изоляторы (2) имеют форму параллелепипеда, разделенного по горизонтали на две части, скрепленные между собой болтами, а в центральной части изоляторов расположены три сквозных отверстия в форме контура главной токопроводящей шины (В), при этом в нижней части изоляторов (2) внутри сквозного отверстия расположены два паза.

3. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что изоляторы (2) внутри сквозного отверстия снабжены центральным выступом.

4. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1-3, отличающаяся тем, что изолятор (2) снабжен на боковых и верхней частях рядом прорезей в форме прямых крючков, расположенных на равных расстояниях друг от друга со всех сторон и сверху, а также направляющими пазами для установки внутренних защитных пластин между фазами главной токопроводящей шины (В).

5. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1-4, отличающаяся тем, что изоляторы (2) установлены на главных токопроводящих шинах (В).

6. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что вторичные изоляторы (2') выполнены в форме параллелепипедов, разделенных по горизонтали на две части, скрепленные предпочтительно болтами и содержащие центральное отверстие, разделенное между двумя частями вторичного изолятора (2'), с пазом в нижней части вторичного изолятора прямоугольной формы и пазом в верхней части вторичного изолятора (2') квадратной формы, при этом в нижней части размещают центральную тройную стенку вторичной шины (В'), а в верхней части - центральную одинарную полую кубическую секцию той же шины.

7. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1 и 6, отличающаяся тем, что вторичный изолятор (2') установлен на вторичной токопроводящей шине (В1).

8. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что система механической защиты (3) состоит из набора пластин, предпочтительно металлических, с рядом отверстий, расположенных по краям пластин, которые совмещают с прямыми крючками изоляторов (2) таким образом, что система механической защиты может быть собрана на изоляторах (2), предотвращая доступ к главным токопроводящим шинам (В).

9. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что комплект стыковочных соединений состоит из съемных держателей (4) и центрального бруска (5).

10. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1 и 9, отличающаяся тем, что съемный держатель (4) имеет форму параллелепипеда, предпочтительно изготовлен из меди или другого проводящего материала, снабжен двумя отверстиями, расположенными горизонтально на боковых сторонах, причем эти отверстия совместимы с отверстиями в центральной двойной стенке главной токопроводящей шины (В).

11. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1 и 9, отличающаяся тем, что центральный брусок (5) имеет форму параллелепипеда, предпочтительно изготовлен из меди или другого проводящего материала и имеет размеры, позволяющие его точную установку между центральными стенками главных шин (В) при их зеркальной установке в одной фазе.

12. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1, 9 и 11, отличающаяся тем, что центральный брусок (5) снабжен отверстиями, совместимыми с отверстиями в центральной двойной стенке главной токопроводящей шины (В).

13. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1, 9-12, отличающаяся тем, что комплект стыковочных соединений содержит два съемных держателя (4), расположенных один напротив другого таким образом, что между ними расположены двойные центральные стенки главных токопроводящих шин (В), между которыми помещен центральный брусок (5), при этом соединение этих частей ведут посредством двух болтов из того же материала, что и главная токопроводящая шина (В), расположенных в отверстиях съемных держателей (4).

14. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что комплект ответвителей (6) предпочтительно изготовлен из меди или другого проводящего материала и имеет Z-образную форму, то есть два щитка, соединенные центральной частью, расположенной под углом, при этом оба щитка имеют два равноудаленных отверстия.

15. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1 и 14, отличающаяся тем, что комплект ответвителей (6) механически и электрически соединяет главные токопроводящие шины (В) и вторичные токопроводящие шины (В') соответствующей фазы.

16. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по пп. 1, 14 и 15, отличающаяся тем, что комплект ответвителей (6) обеспечивает соединение его щитков с одной или двумя тройными стенками главных токопроводящих шин (В) болтами таким образом, что соединенный с двумя главными токопроводящими шинами (В) упомянутый щиток ответвителя (6) будет расположен между двумя главными токопроводящими шинами (В).

17. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что кабели прямого подключения (8) соединяют с тройной стенкой главной токопроводящей шины (В) посредством разъема типа «глазок», питающего другое устройство или выключатель, подключенные напрямую к главной токопроводящей шине (В).

18. Система токопроводящих шин, используемая в электрическом шкафу, по п. 1, отличающаяся тем, что комплект выключателей (7) соединен с вторичными токопроводящими шинами (В1) посредством ответвителей из проводящего материала, которые соединяют тройные центральные стенки вторичных токопроводящих шин (В') посредством их отверстий, при этом каждый выключатель (7) соединен с тремя фазами, то есть подключен к трем разным вторичным токопроводящим шинам (В').