Контактное соединение плоских шин

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 H 01 R 4/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

C е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTWI

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4! 03136/24-07 (22) 18.08.86 (46) 07.03.88. Бюл. Ф 9 (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) Л. В. Автономова, Ю. А. Литвиненко и В. Л. Хавин (53) 62!.315(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 604061, кл. Н Ol R 4/30, 1978. (54) КОНТАКТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛОСКИХ

ШИН (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьппение надежности электрического контакта и расширение функциональных возмо)пностей. Укаэанная цель достигается выполнением концов шин

) в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой представляет собой кубическую параболу со смещенными относительно друг друга в твями, причем точки перегиба ветвей ле)кат в плоскости симметрии шин. Это позволяет избе)пать перегрев в зоне контакта и снизить влияние концентраторов механических напря)пений нри сп(атии зажимом,2.

1 ил.

13798

Изобретение относится к электро" технике и может быть использовано для разъемного соединения сильноточных плоских шин, Цель изобретения — повышение иадежности электрического контакта и расширение функциональных возможностей.

На чертеже показано контактное

-соединение плоских шин (при соотношении 1/5 5, где 1 — длина контактного соединения, 5 — толщина шины).

Соединение содержит шины l из проводящего материала (медь, алюминий), зажим 2, сжатый силой P.

Там же показано распределение тока по шине 3, полученное с помощью расчета на 3ВМ двумерной задачи элект" ропроводности для постоянных токов при идеальном контакте и вид силовых линий 4 внешнего магнитного по10

20 ля.

Градиент плотности тока у искрив- 25 ленной поверхности проводников, как следует иэ теоремы Гаусса, определяется уравнением

1Эз 1 1

- -- --(---+ — )

j 3п R, R, 30 где j — плотность тока;

n — нормаль к поверхности проводника;

R,è К - главные радиусы кривизны поверхности.

1

) R, +л (2) ,45

Для прямого угла в известном контактном соединении R,= +О и, следовательно, ) оо . В реальных устройствах прямой угол имеет скругление, радиус кривизны которого определяется качеством обработки поверхности. Поскольку влияние углов в плоском соединении шин на распределение токов носит локальный характер, то, полагая, что j выравнивается на расстоянии не менее R< при S » R<, найдем, что j„„ „, 12 j,= 1,4j» где

j „«, - плотность тока на искривЭ1

Учитывая то что пЧ3 — для цидп линдрической поверхности один из главных радиусов равен бесконечнос- 40 ти (К с ), как и у рассматриваемой поверхности контакта, получаем

37 г

1 ленной поверхности, а „ — средняя плотность тока в рассматриваемом сечении шины.

По экспериментальным данным для контактного соединения плоских шин при 1/3 = 5 плотность тока в угловых точках соединения превышает в

1,4 раза среднюю плотность тока в шине ° Учитывая, что

dQ -3 ; ат-j, (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 превышает среднюю температуру нагрева шин, вызванного джоулевыми потерями, К тепловыделению в угловых точках контактного соединения добавляется также теловыделение непосредственно в зоне контакта (температура в зоне контакта для больших токов примерно в два раза превышает среднюю температуру шин).

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

В начальной точке (Х=О), R = + оо и локальный перегрев не возникает, что следует из (1) и (3). Для кубической параболы (4) баг где Y - -продольная координата; а - постоянная, зависящая от длины контактного соединения, радиус кривизны контактирующих поверхностей а у

Средняя плотность тока j, в сече1 нии шины убывает пропорционально -.

Из выражений (1) и (2) следует, что плотность тока у искривленной поверхности будет всегда меньше, чем средняя плотность тока при Y = О.

Таким образом, выполнение профиля шины по кубической параболе позволяет избежать локального перегрева на искривленной поверхности и воз1379837 динении в 2,0 раза и тем самым обеспечивается возможность повышения формула и э о б р е т е н и я

Технико-экономическая эффектив" ность 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 соеСоставитель Е. Нечаев

Техред А.Кравчук

Корректор M. Максимишинец

Редактор А. Ворович

Заказ 98б/53 Тираж 632

BIJHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 можности сваривания шин в зоне контакта.

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

Соосное размещение шин позволяет уменьшить искажение однородного внешнего магнитного поля вокруг токоведущих шин и, следовательно, применять предлагаемое контактное соединение плос" ких шин в качестве разъемных соединений в раэборных электромагнитных системах для создания магнитного поля заданной конфигурации. 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.

Контактное соединение плоских шин, содержащее две одинаковые токоведущие шины, соединенные внахлест зажимом, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности электрического контакта путем снижения локальных температур перегрева, механических и термоупругих напряже25 ний и расширения функциональных возможностей, концы шин выполнены в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой представляет собой кубическую параболу со смещенными друг относительно друга ветвями, при" чем точки перегиба ветвей лежат в плоскости симметрии шин.