Контактное соединение плоских шин Советский патент 1988 года по МПК H01R4/28 

(Л

00

со сх оо

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для разъемного соединения сильноточных плоских шин.

Цель изобретения - повышение надежности электрического контакта и расширение функциональных возможностей.

На чертеже показано контактное соединение плоских шин (при соотношении 1/S 5, где 1 - длина контактного соединения, 5 - толщина шины),

Соединение содержит шины 1 из проводящего материала (медь, алюминий), зажим 2, сжатый силой Р. Там же показано распределение тока по шине 3, полученное с помощью расчета на ЭВМ двумерной задачи электропроводности для постоянных токов при идеальном контакте и вид силовых линий 4 внешнего магнитного поля.

Градиент плотности тока у искривленной поверхности проводников, как следует из теоремы Гаусса, определяется уравнением

1 3i ,1.1 j Эп

|-).

Rj

(О

плотность тока; нормаль к поверхности проводника;

главные радиусы кривизны поверхности.

для ци3iУчитывая то, что nVj ,

линдрической поверхности один из главных радиусов равен бесконечности (), как и у рассматриваемой поверхности контакта,получаем

1---Л-. (2)

10

15

20

25

30

35

798372

ленной поверхности, а j - средняя плотность тока в рассматриваемом сечении шины.

По экспериментальным данным для контйктного соединения плоских шин при 1/5 5 плотность тока в угловых точках соединения превышает в 1,4 раза среднюю плотность тока в шине. Учитывая, что

(3)

где dQ - тепловыделение;

dT приращение температуры в

элементарном объеме шины, получаем, что в стационарном режиме температура в угловых точках примерно в 2,0 раза превьш1ает среднюю теу- пературу нагрева шин, вызванного джо- улевыми потерями. К тепловыделению в угловых точках контактного соединения добавляется также теловыде- ление непосредственно в зоне контакта (температура в зоне контакта для больших токов примерно в два раза превышает среднюю температуру шин).

В случае выполнения профиля щин в виде кубической параболы (более точно радиоидальной спирали, которую в технических устройствах заменяют ее аппроксимацией - кубической параболой) радиус кривизны обратно пропорционален X, где X - поперечная координата.

В начальной точке (), и локальный перегрев не что следует из (1) и ческой параболы

Rj +00 возникает, (3). Дпя куби40

-i-Y 6а

(4)

где

У - продольная координата; а - постоянная, зависящая от длины контактного соединения, радиус кривизны контактирующих по

Изобретение относится к элек тротехнике. Цель изобретения - повышение надежности электрического контакта и расширение функциональных возможностей. Указанная цель достигается выполнением концов шин 1 в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой представляет собой кубическую параболу со смещенными относительно друг друга ветвями, причем точки перегиба ветвей лежат в плоскости симметрии шин. Это позволяет избежать перегрев в зоне контакта и снизить влияние концентраторов механических напряжений при сжатии зажимом,2, 1 ил.

Для прямого угла в известном контактном соединении R, +0 и, следовательно, j - оо , в реальшох устройствах прямой угол имеет скругление, радиус кривизны которого определяется качеством обработки поверхности. Поскольку влияние углов в плоском соединении шин на распределение TokoB носит локальный характер, то, полагая, что j выравнивается на расстоянии не менее RI при S RI, найдем, что JMOKJ,

wo КС

- плотность тока на искривверхностей

R,

а

Средняя плотность тока j в сечении шины убывает пропорционально -.

л

Из выражений (1) и (2) следует, что плотность тока у искривленной поверхности будет всегда меньше, чем средняя плотность тока при Y 0. Таким образом, выполнение профиля шины по кубической параболе позволяет избежать локального перегрева на искривленной поверхности и воз3

можности сваривания шин в зоне контакта.

Плавная поверхность перехода позволяет снизить влияние концентраторов механических напряжений, которое особенно существенно в угловых точках стыка по сравнению с известными устройствами в 1,5 раза, и тем самым повысить механическую прочность соединения для эквивалентных толщин шин.

Соосное размещение шин позволяет уменьшить искажение однородного внешн го магнитного поля вокругтоковедущих шин и, следовательно, применять предлагаемое контактное соединение плоских шин в качестве разъемных соединений в разборных электромагнитных системах для создания магнитного поля заданной конфигурахдаи.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого контактного соединения плоских шин обусловлена тем, что без существенного усложнения конструкции путем выполнения концевых частей шин в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой кубическая парабола, в зоне разъема достигается снижение температуры локального перегрева в сое10

798374

динении в 2,0 раза и тем самым обеспечивается возможность повышения мощности электромагнитных систем термоядерных установок, что эквивалентно увеличению напряженности магнитного поля примерно в 1,5 раза по условиям нагрева. Контактное соединение может быть использовано в замковых устройствах для соединения секций мощных электромагнитных систем, применяемых в исследованиях физики плазмы и термоядерного синтеза.

J5 Формула изобретения

Контактное соединение плоских шин, содержащее две одинаковые токоведущие шины, соединенные внахлест зажимом, отличающееся тем, что, с целью повьппения надежности электрического контакта путем снижения локальных температур перегрева, механических и термоупругих напряжений и расширения функциональньгх возможностей, концы шин вьшолнены в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой представляет собой кубическую параболу со смещенными друг относительно друга ветвями, причем точки перегиба ветвей лежат в плоскости симметрии шин.

20

25

30