专利名称：电能传输和分配系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低压电能传输和分配系统，例如预制电力线槽，它包括由几个彼此挤靠在一起的平行的绝缘导线组成的传输元件，与之相关的由几个平行的彼此间隔开的导线所构成的分配元件。
用于由预制电力线槽传输和分配电能的系统是众所周知的。它们的功能一方面用来在一装置内从一位置向另一位置传输电能，例如从一电子控制板向另一电子控制板传输电能，另一方面，用来通过沿电力线槽以短间距提供固定的连接点，例如每米1个或2个连接点，相对设置在此装置内的不同的接收器而分配电能。然后接收器由在这些连接点的分接接头提供电能。此外，经常提出这样的要求，即在不切断电力供应的前提下，在电力线槽上设置或拆卸符合此后公知为“插入式”连接类型的分接接头。
具有用于制造这种预制电力线槽的第一种技术，其中，导电的线槽条在一金属外壳内彼此平行的绝缘的挤靠在一起。第一种技术使预制电力线槽的电抗减小并与外界具有良好的热交换，特别适合于强电流，例如大于1000A的电流。在第二种技术中，导电条被平行的并彼此间隔地设置在外壳内。第二种技术增加了电力线槽的电抗并降低了与外界的热交换效率，但是很容易设置和拆卸符合“插入式”类型的分接接头。第一种技术特别适合于电能传输功能，第二种技术特别适合于电能分配功能。
因此，一种方案包括使用导电条，所述导电条彼此绝缘地挤靠在一起，但是在规则且紧密的间隔处展开以提供“插入式”类型的连接。然而在此方案中，当电能特别高从而难以在短间隔处绝缘并重叠大的导电条的时候，向外的热扩散将变得低效，并且电力线槽的成本急剧上升。在美国专利4,886,468公开的方案中，电力线槽由绝缘的彼此挤靠在一起的导电条构成，并在规则的间隔处具有导电出口，所述导电出口横切于条的纵轴，并彼此分开，以便进行“插入式”类型的分接接头的连接。由于导电条彼此挤靠在一起，沿电力线槽的热扩散有效地进行，但是，该系统的制造和绝缘仍然很复杂。此外，由于它们的结构，这些方案沿电力线槽的整个长度系统地提供连接点，即使在装置内用户不需要分接接头的区域内也如此，从而可能提供了超过用户实际需要的点。
因此，本发明的目的是提出一种电能传输和分配系统，该系统同时具有两种技术的经济和技术的优点，由此一方面提供了低电路阻抗、低损耗和良好的热扩散的传输功能，另一方面提供了具有“插入式”类型连接可能性的分配功能，同时按照用户的实际需要优化了这些连接点数量。
为实现此目的，本发明介绍了一种电能传输和分配系统，它包括几个传输元件，每个传输元件具有几个彼此平行的、绝缘的挤靠在一起的传输导线，这些传输元件中的每一端具有一传输导线的展开，用以通过接线盒连接两个相邻的传输元件；还包括至少一分配元件，所述分配元件具有几根平行的彼此间隔分布的导线，所述分配元件的两端中的至少一端通过在接线盒处的分接装置直接与传输元件相连，没有额外的用于防止电流过载的电保护部件。
分配导线的横截面小于传输导线的横截面。沿着分配元件设置了有限数量的在间隔处隔开的分接点，而允许分接接头由插入式类型连接。与分配元件的分接接头相连的接收器的总电流可以大于均匀地流过分配元件长度的额定电流。
通过对以示例形式给出并示于附图中的实施例的详细描述的参照，其他的特征和优点将变得明显。
图1示出了用于根据本发明的系统的总体电路图表的示例，所述系统包括三个传输元件、一分线装置和两个在端部被连接的分配元件；图2给出了与两个配备三条导线的传输元件相连的接线盒的实施例的细节；图3是沿图2中的X-X线取得的接线盒的横截面图；图4示出了用于根据本发明的系统的电路图表的另一示例；图5示出了包括只由一端连接的分配元件的系统的电路布置；图6和图7示出根据本发明的系统内电流的分配；图8示出接线盒的另一实施例。
在图1中，电能传输和分配系统包括几个传输元件10，例如预制的电力线槽元件。每个传输元件10的长度被设定为LT，例如等于5米，并将多条传输导线11封闭在刚性的管状外壳内，所述传输导线可以是彼此平行并绝缘地挤靠在一起的金属条或电缆。这些传输元件10在它们的端部12处具有传输导线11的展开(opening out)，从而使它们能够通过接线盒15通过邻接而组合在一起。通过将两个相邻的传输元件10的分别不同的传输导线11连接成排，接线盒15提供了电连接。每个接线盒15也可以合并有至少一分接装置14，以便在两个传输元件之间提供连接，并提供来自分配元件的分接。
电能传输和分配系统也包括一个或多个分配元件20、20’，它们可以是预制的电力线槽元件并封闭在刚性的管状外壳内，例如金属棒或电缆的多条分配导线彼此平行并间隔开，这些分配元件20、20＇作为从传输元件10的分支而被安装。在接线盒15处，每个分配元件使其各端部22中至少一个端部直接与分接装置14相连。
图1示出了通过其两个端部22与分接装置14相连的分配元件20。在此情况下，明显出于结构原因，分配元件20优选地平行于传输元件10。
图5示出了仅通过一个端部22与分接装置14相连的分配元件20＇。在此情况下，分配元件20′如图5所示沿与传输元件10平行的方向延伸，或沿另一个方向延伸，例如垂直于传输元件10的方向延伸都一样可行。
在分配路径上，每个分配元件20、20＇具有区间LD，所述区间可以是规则的也可以是不规则的，例如区间小于或等于1米，有限数量的被称作分接点25的连接点确保分接接头27由插入式类型连接安装，换句话说，所述连接允许分接接头27在不切断对电能传输和分配系统的电力供给的前提下被设置或拆除。这种连接类型是公知的，并出现在众多的预制电力线槽类型的分配元件中，因而在此将不详细介绍其的实施例。两个相邻的分接点25之间的区间LD小于传输元件10的长度LT。
分接接头27用作下游的输送接收器29。从而它们可以优于分配元件20、20’的整个长度而用于更好地分配电流消耗，此外，很容易改变与分接接头27相连的接收器29的布局，不用停止别的接收器的操作，就能增加和拆卸一些分接接头。
此外，当用户希望设置高能接收器29时，例如其能量大于或等于分配元件的规格，或在整个传输元件10的长度上，用户仅设置一个接收器时，如图1所示，其保留了利用与分接装置14相连的简单分线装置26连接这个接受器29的可能性，这种连接被设置成固定方式同时没有电压。分线装置26包括它自己常用的电保护部件，用于防止电流过载。
在图2所示的第一实施例中，传输元件包括三个导线11，所述导线11在它们每个端部12处展开，以便在接线盒15内进行连接。这种展开在两个相邻的导线11之间产生一距离D。优选地，距离D选择成使之大致等于分配元件20、20′的导线21之间的现存的间隙，以简化分接装置14。接线盒在外壳15内包括几对导电板17、18，每对导电板围绕着传输导线11和相应的导线21的裸露端部，一方面两对导电板17、18之间的绝缘，另一方面导电板17、18和外壳15之间绝缘由适宜的绝缘装置19提供。
参考图3，接线盒15的第一导电板17和绝缘设备19延伸，以便形成被结合进接线盒中的分接装置14。第一导电板17提供传输导线11和相应的分配导线21之间的电连接。第二导电板18由两个不同的半板18a和18b构成，半板18a提供传输导线11的固定和电连接，而半板18b提供分配导线21的固定和电连接。从而，这种分接装置14提供了两个可用的分接位置23，如图3所示，每个位置都能够容纳分配元件20、20′的端部22，但是也能容纳分线装置26。此外，在接线盒15处，沿垂直于传输元件10的纵轴30的方向，通过沿此方向延伸导电板17，能够添加另一分接装置14。如图1所示，那么接线盒15可以包括两个被定位在纵轴30两侧的分接装置14。
通过由例如几个带弹簧垫圈的螺钉16a、16b构成的紧固元件来紧固接线盒15和分接装置14，从而足以在导线11、导电板17、18a、18b和导线21之间提供良好的电连接。因此，在第一示例中，导电板17、18a、18b优选地与一或多个分接装置14以及两个相邻传输元件10之间的连接部件同时被制作。然而，由于这些都是在两个相邻传输元件10之间进行连接时或对传输元件10进行必要操作时制造的，所以在此示例中，分接插座的安装不灵活。
根据图8所示的另一示例，接线盒15分别包括传输元件10之间的接头和一个或多个分接装置14。在该示例中，分接装置14例如由符合公知模式的允许“插入式”类型连接的连接点构成。图8示出一种示例，其中除了连接装置之外，接线盒15包括一指向一方向的第一分接点14′和一指向另一方向的第二分接点14″。分接点14′、14″可以接收分配元件20、20′，但也可以接收分线装置26。
这样，借助本实施例的便利，分配元件20可以在没有干涉传输元件10的情况下被安装或拆卸，这就简化了本发明中所述系统的设置。此外，这个方案可以利用标准的连接装置和“插入式”类型的分接连接。尽管它要求在更大的长度上使传输导线11的端部展开。传输导线11的展开在两相邻导线11之间产生一距离D。距离D被选择成使它近似等于分配元件20、20′的导线21之间的间隙，以便能够利用分接点14′、14″。
很明显，传输元件10和分配元件20可用以等同的方式包括多个传输导线11和分配导线21，所述数量可以不等于三个(尤其是四个用于传递三相和中性)。
利用图中未示的并与传输元件10一端相连的一外电源(例如一变压器)向这个传输和分配系统提供电能，所述电源具有保护装置31。
预制的电力线槽特征在于参数不同，诸如额定电流IN导线的整个电阻R对于使用的给定频率导线的电抗X 电阻R代表消耗在线槽内的全部电力损耗PT。通过测量这些电力损耗PT，根据公式R=PT/I2N可以推算出电阻R。
在交流电时，在线槽导线内的全部电力损耗PT不仅包括与导线的纯电阻有关的损耗，与所使用材料的电阻系数和导线所经受的邻近效果和皮层效应的修正的函数有关的损耗，而且特别包括与电感B的变化相关的金属蒙皮内磁滞损耗和导电材料中的涡流损耗。所有这些损耗非常显著地依靠所使用的技术，即导线彼此挤靠在一起或导线彼此间隔分布。从而可以指出的是，与导线间隔分布技术相比，导线彼此挤靠在一起技术中的导线的电阻、电抗和阻抗较低。因此，导线彼此挤靠在一起的传输元件10产生的总的电力损耗比导线彼此间隔分布的分配元件20、20′所产生的损耗小。对于导线上的电压降，也出现同样的情况，并且这在装置的功率因数低的时候尤其真实。此外，在本申请文件的开始部分已经指出，导线彼此挤靠在一起的技术使向外散热更好。
作为说明，图6和图7提供了对分配元件20、20′上的电流分布更好的理解。在图6中，通过每个包括分接装置14的两个接线盒15，分配元件20由两端与传输元件10上的A点和B点相连。分配元件20为五个在此示例中假设相同的接收器29供电，且每个接收器29消耗电流IR。对应于在整个分配元件20长度上分布的连接接头27，五个接收器29连接于连接点C、D、E、F和G。在图7中，通过一分接装置14，分配元件20′仅由两端中的一端与传输元件10相连。分配元件20′为三个在此示例中假定相同的接收器29供电，每个接收器29消耗电流IR。对应于在整个分配元件20长度上分布的连接接头27，三个接收器29连接于连接点C、D和E。
当电阻为R的分配元件20上均匀地通过额定电流IN时，公认的全部损耗PT等于R×I2N。当这样的额定电流IN均匀地流过分配元件时，分配元件20响应为温度的升高，这使分配元件20符合θ标识的额定的操作温度界限。
一方面由于传输元件10使用导线彼此挤靠在一起的技术，另一方面由于分配元件20的导线21的横截面小于传输元件10的导线11的横截面，所以分配元件20的阻抗大于传输元件10的阻抗。因此，当分配元件20如图6所示安装作为来自传输元件10的分支的时候并且假设A点和B点之间没有电压差，因此分配元件20主要流过对应于与分配元件20相连的接收器29的电流。此外，由于分配部件在其两个端部相连，所以该电流被分配在分配部件20的每一侧上。从而，由连接在E点处的接收器29所消耗的电流以大致相同的方式来自区域DE和FE。因此，在位于D点和E点之间的断面中循环的电流IDE等于在F点和E点之间循环的电流IFE，并等于IR/2。同样，在C点和D点之间循环的电流ICD等于G点和F点之间循环的电流IGF，并等于IR+IDE，也就是3/2×IR。同样，A点和C点之间循环的电流IAc等于B点和G点之间循环的电流IBG，并等于IR+ICD，也就是5/2×IR。因此可以看出所导致的损失在分配部件20的每个断面中是不同的。
然而，假设所采用的导线具有良好导热性(铜或铝)，可以料想在分配元件20整个长度上温度保持均匀。因此，最大电流消耗被设定为IM=∑IR(在此示例中=5×IR)，以便对应总损耗为PT，不超过额定操作温度界限θ。假设五个连接点C、D、E、F和G沿分配元件20规则分布，所获得的最大值IM是3.2×IN。
在图7所示示例中，原因相同，分配元件20′只由与其相连的三个接收器29相对应的电流流过。因此，D点和E点之间循环的电流IDE等于IR。同样，C点和D点之间循环的电流ICD等于IR+IDE，也就是2×IR。同样，A点和C点之间循环的电流IAC等于IR+ICD，也就是3×IR。这种情况下产生的损耗与在分配元件20′每段的损耗也完全不同。假定使用具有良好导热性的导线(铜或铝)，可以料想在分配元件20′整个长度上温度保持均匀。因此，最大电流消耗可被设定为IM=∑IR(在此示例中=3×IR)，以便对应总损耗PT，不超过额定操作温度界限θ。假设三个连接点C、D和E沿分配元件20′规则分布，所获得的最大值IM是1.5×IN。
因此，在两个示例中，与分配元件20、20′相连的接收器29的总电流损耗大于额定电流是可以接受的，在分配元件20、20′的整个长度上而不超过额定操作温度界限θ是可以接受的。这一方面是得益于在传输元件10和分配元件20、20′中使用了不同的技术，而另一方面得益于沿分配元件20、20′的分接接头27的数量和规格的减少以及这些接头的分配而实现。优点是给用户根据下游电流耗费的情况，优化他的分配元件的规格的机会。因此，在根据本发明的系统中，如果分配元件20的两端与传输元件10相连，额定电流为630A的分配元件20可以为五个每个耗电400A被分配的接收器29供电。同样，仅一端与传输元件10相连且额定电流为500A的分配元件20′可以为三个耗电为250A的被分配的接收器29供电。
通过减少被设置在分配元件20、20′中的分接点25的数量，能够实现分接接头27的数量的减少，利用一常规的机械安装偏振来阻止非法的分接接头27的连接，从而能降低能够被设置在这些分接点25上的分接接头27的规格。
结果是，在一具有本发明所述系统的装置中，换句话说，由一个或多个作为来自传输元件10的分支安装的分配元件20、20′构成的装置中，大部分干线电流经过传输元件10。此外，虽然分配导线21的横截面小于传输导线11的横截面，并不是必须在传输元件10和分配元件20、20′之间添加阻止电流过载的电路保护部件。
以此方式，得到了一种电能传输和分配系统，它具有良好的性能和直接性，由于一方面通过使用彼此挤靠在一起的导线的标准传输元件10优化了电能传输功能并因此有助于与外界的热交换，及降低总体损耗，另一方面，通过使用具有间隔分布的导线的、便于分接接头27的“插入式”类型连接的标准的分配元件20、20′，从而简化了电能分配功能。
对于用户来说，用于安装这种传输和分配系统的工序例如可以包括以下步骤首先向需要被供给能量的表面提供能量，换句话说，沿建筑物设置传输元件10，然后根据实际需要，设置分配路径，仅仅在建筑物操作区域设置分配元件20、20′和/或分接装置26，从而，优化了安装的总的成本。
最后，对于长度LT的传输元件10来说，两端连接在一分接装置14上的分配元件20的长度可以等于如优选实施例的LT，或者等于LT的多倍，例如，如图4所示，等于2×LT。另一方面，仅在一端22连接的分配元件20′的长度优选地为LT/2。
当然应理解，在不背离本发明内容的前提下，本发明的各种具体的改变和修改是可想象的，并甚至可以构想出使用等价的装置。
权利要求
1．一种电能传输和分配系统，包括几个长度为(LT)的传输元件(10)，每个传输元件(10)具有几个平行的、彼此挤靠在一起的绝缘传输导线(11)，这些传输元件(10)中的每一端具有一传输导线(11)的展开(12)，以通过接线盒(15)连接两个相邻的传输元件(10)，至少一个具有几根平行的彼此间隔开的导线(21)的分配元件(20,20′)，所述分配元件(20,20′)两端(22)中至少一端由分接装置(14)在接线盒(15)处直接与传输元件(10)相连，没有额外的用于防止电流过载的电保护装置。
2．如权利要求1所述的电能传输和分配系统，其特征在于，由分接装置(14)，所述分配元件(20)的两端(22)直接与传输元件(10)相连，没有额外的用于防止电流过载的电保护装置。
3．如权利要求1所述的电能传输和分配系统，其特征在于，由分接装置(14)，所述分配元件(20′)的两端(22)中只有一端直接与传输元件(10)相连，没有额外的用于防止电流过载的电保护装置。
4．如权利要求1至3中任一项所述的电能传输和分配系统，其特征在于，分配导线(21)的横截面小于传输导线(11)的横截面。
5．如权利要求4所述的电能传输和分配系统，其特征在于，沿着分配元件(20,20′)，提供间隔(LD)处间隔开的有限数量的分接点(25)，允许通过插入式类型连接安装分接接头，换句话说，在不切断对电能传输和分配系统供电的情况下，允许分接接头(27)被安装或拆卸。
6．如权利要求5所述的电能传输和分配系统，其特征在于，两个分接点(25)之间的间距(LD)小于传输元件(10)的长度(LT)。
7．如权利要求4所述的电能传输和分配系统，其特征在于，与分配元件(20,20′)的分接接头(27)相连的接收器(29)的电流之和可以大于均匀地流过分配元件(20,20′)长度的额定电流(IA)。
8．如上述权利要求中任一项所述的电能传输和分配系统，其特征在于，装配有其自身的电保护设施的分线装置(26)也可以与传输元件(10)的分接装置(14)相连。
9．如权利要求4所述的电能传输和分配系统，其特征在于，在传输元件(10)的传输导线(11)的每一端(12)的展开的值(D)大致等于分配导线(21)之间的间隙。
10如权利要求9所述的电能传输和分配系统，其特征在于，接线盒(15)包括导电板(17,18a,18b)，其允许至少一分接装置(14)和两相邻传输元件(10)之间的一连接元件被同时制造。
11．如权利要求10所述的电能传输和分配系统，其特征在于，每个分接装置(14)具有可用的两个分接位置(23)，每个位置可以接收分配元件(20,20′)的一端(22)或分线装置(26)。
12.如上述权利要求中任一项所述的电能传输和分配系统，其特征在于，接线盒(15)可以包括两个分接装置(14)。
全文摘要
本发明涉及一种电能传输和分配系统,包括传输元件(10),每个传输元件(10)具有几个彼此平行的、绝缘的、彼此挤靠在一起的传输导线(11),它的端部通过一具有分接装置(14)的接线盒(15)而连接。这个系统包括至少一具有几根平行的彼此间隔分布的导线(21)的分配元件,分配元件两端中的至少一端与一分接装置(14)相连,没有额外的用于防止电流过载的电保护部件。分配导线(21)的横截面小于传输导线(11)的横截面。
文档编号H02G15/08GK1323084SQ01119689
公开日2001年11月21日 申请日期2001年5月4日 优先权日2000年5月4日
发明者亨利·皮埃罗 申请人:施耐德电器工业公司