Многофазный токовод

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2