Контактное соединение плоских шин

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК А 1 И 9) 1)4 НО К 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ехническнй а А. Литвиьство СССР30, 1978. нап1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСКОМЪ( СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) КОНТАКТНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПЛОСКИХШИН(57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - по" вьппение надежности электрического контакта и расширение функциональных возмозностей. Укаэанная цель достигается выполнением концов шин 1 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 механическихря)пений нри саатии зажимом,2.,45 Изобретение относится к электро"технике и может быть использовано для разъемного соединения сильноточных плоских шин,Цель изобретения - повышение иа"дежности электрического контакта ирасширение функциональных возможностей,На чертеже показано контактноесоединение плоских шин (при соотношении 1/35, где 1 - длина контактного соединения,- толщинашины).Соединение содержит шины 1 иэпроводящего материала (медь, алюминий), зажим 2, сжатый силой Р.Там же показано распределение токапо шине 3, полученное с помощью расчета на ЭВМ двумерной задачи элект"ропроводности для постоянных токовпри идеальном контакте и вид силовых линий 4 внешнего магнитного поля.Градиент плотности тока у искрив ленной поверхности проводников, как следует иэ теоремы Гаусса, определяется уравнением где 3 - плотность тока;и - нормаль к поверхности проводника;К,и К - главные радиусы кривизныповерхности. а,Учитывая то что пЧ 3- для цидп линдрической поверхности один из главных радиусов равен бесконечнос ти (Ксо), как и у рассматриваемой поверхности контакта, получаем Для прямого угла в известном контактном соединении К,= +О и, следовательно, 1 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 3 выравнивается на расстоянии не менее К при 0К найдем, что смаке 2 1 о = 1 в 43 о где- плотность тока на искрив 37 г1ленной поверхности, а- средняяплотность тока в рассматриваемомсечении 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 шинеУчитывая, чтоа 0-3; ат-,1, (3) где ЙЦ - тепловыделение;ЙТ - приращение температуры вэлементарном объеме шины,получаем, что в стационарном режиметемпература в угловых точках примерно в 2,0 раза превышает среднюю температуру нагрева шин, вызванного джоулевыми потерями, К тепловыделениюв угловых точках контактного соединения добавляется также теловыделение непосредственно в зоне контакта (температура в зоне контакта длябольших токов примерно в два разапревышает среднюю температуру шин).В случае выполнения профиля шин ввиде кубической параболы (болееточно радиоидальной спирали, которуюв технических устройствах заменяютее аппроксимацией - кубической параболой) радиус кривизны обратно пропорционален Х, где Х - поперечнаякоордината,В начальной точке (Х=О), К = + оои локальный перегрев не возникает,что следует из (1) и (3). Для кубической параболы(4)ба где У - продольная координата;а - постоянная, зависящая отдлины контактного соединения,радиус кривизны контактирующих поверхностей а"уСредняя плотность тока , в сече 1 нии шины убывает пропорционально -. Из выражений (1) и (2) следует, что плотность тока у искривленной поверхности будет всегда меньше, чем средняя плотность тока при У = 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 Ф о р м у л а 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. НечаевТехред А.Кравчук Корректор М. Максимишинец Редактор А. Ворович Заказ 98 б/53 Тираж 632ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, 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, кото" рое особенно существенно в угловых точках стыка по сравнению с известными устройствами в 1,5 раза, и тем самым повысить механическую проч" ность 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 поусловиям нагреваКонтактное соединение может быть использовано в замковых устройствах для соединениясекций мощных электромагнитных систем, применяемых в исследованиях физики плазмы и термоядерного синтеза. Контактное соединение плоских шин,содержащее две одинаковые токоведущиешины, соединенные внахлест зажимом,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения надежности электрического контакта путем снижениялокальных температур перегрева, механических и термоупругих напряже ний и расширения функциональных возможностей, концы шин выполнены в виде цилиндрической поверхности, направляющая которой представляет собой кубическую параболу со смещеннымидруг относительно друга ветвями, при"чем точки перегиба ветвей лежат вплоскости симметрии шин.