Кто придумал шинопроводы и зачем. Часть 1
На сегодняшний день практически в каждом торговом центре, большом сооружении, здании используются шинопроводы. Также их называют шинными мостами, токопроводами и басбарами (от англ. busbar — шина). Несмотря на такое широкое распространение, не все еще знают, что такое шинопроводные системы. Мы подготовили эту статью, чтобы немного исправить такую ситуацию.
Определение и виды
Шинопроводом называют заключенный в жесткую оболочку токопровод с изолированными шинами, рассчитанный на напряжение переменного тока до 1 кВ. Изделия поставляют комплектно секциями на место монтажа после прохождения тестовых испытаний. Выделяют 3 типа шинопроводов, которые мы рассмотрим подробно.
Магистральные (МШ)
Используются для соединения трансформатора и главного распределительного щита (ГРЩ) или вводного распределительного устройства (ВРУ). МШ также применяют в блоках «трансформатор — магистраль», для питания энергоемких потребителей, на линиях, отходящих от ВРУ или ГРЩ, для подключения распределительных шинопроводов и щитов.
На постоянном токе (по ГОСТ 19263-73) МШ используют в качестве токопроводов в промышленных установках постоянного тока, рассчитанных на напряжение до 1,2 кВ. Для примера, магистральные шинопроводы используют для соединения электродвигателей главных приводов прокатных станов со статическими или машинными преобразователями.
Параметры МШ:
- для постоянного тока — от 1,6 кА до 6,3 кА;
- для переменного тока — от 0,8 до 6,3 кА с алюминиевыми или с медными шинами.
Распределительные (РШ)
Рассчитаны на токи 40 до 800 А. Их используют для устройства магистралей, предусматривающих большое число подсоединений индивидуальных потребителей (распределительных щитков, станочного оборудования и пр.). РШ могут служить для подачи питания к осветительным шинопроводам.
Разновидности РШ:
- напольные, которые прокладывают под фальшполом в качестве элемента модульной совмещенной сети, объединяющей электросеть с информационными сетями (ПК, радио, связь, ТВ и т.д.). Напольные РШ рассчитаны на токи от 25 до 63 А;
- осветительные, в основном служат для подключения осветительных приборов, но также могут использоваться для питания потребителей малой мощности. Осветительные РШ рассчитаны на токи от 25 до 40 А.
Троллейные (ТШ)
Применяют для подключения конвейерного оборудования, питания цеховых электроприемников подвижного состава, например, кранов (мостовых, кран-балок), перемещения лифтов, талей, подъемников, для подключения монорельсовых дорог, обильного осветительного оборудования, напольных тележек, установок для раскроя тканей и прочее. Рассчитаны на токи от 35 до 1000 А.
Потребность в изобретении
В начале 20-го века были сделаны первые попытки внедрения электроснабжения в металлургические процессы. Первопроходцы столкнулись с проблемой — использовать традиционные кабельные системы оказалось невозможно по причине их чрезвычайной громоздкости. Тогда же было предложено использование шинных систем, однако и они не отличались компактностью. Чтобы обеспечить передачу большой мощности на каждую фазу, требовалось сразу несколько проводников-шин. Подобные конструкции называли системами с расщепленными фазами.
Второй предпосылкой к изобретению систем шинопроводов стало активное строительство в США высотных зданий в 1940-х годах. Электросистемы многоэтажных сооружений требовали новых инженерных решений, так как возникала необходимость мобильного отвода энергии на каждом этаже. Так появились первые Power Distribution Bus — РШ. Система представляла собой голые шины, размещенные на изоляционных основаниях с воздушным зазором между ними. Вся конструкция помещалась внутрь стального корпуса. Для отвода энергии в корпусе имелись окна, выполненные по принципу устройств розеточного типа.
Эволюция
Первый МШ разработали американские инженеры Франк и Фишер в 1943 году. В их конструкции разные фазы прокладывались попарно с небольшим изоляционным промежутком. Из-за этой особенности, она получила название системы со спаренными фазами. Однако в массовое производство изобретение не было запущено из-за Второй мировой войны. Основные запасы меди и алюминия были использованы для военных нужд. Известны случаи, когда на предприятиях взамен снятых алюминиевых шин использовали проводники из серебра.
Производство МШ со спаренными фазами с использованием алюминиевых шин, рассчитанных на токи 1,5 кА, началось лишь в 1950 году. Дальнейшее развитие конструкция шинных систем получила в 1972 году, что было обусловлена развитием химической промышленности. Благодаря высокой термостойкости, а также электрической и механической прочности новых электроизоляционных материалов открылись перспективы для разработки шинопроводов нового типа.
Первой новинкой стала конструкция Power-R-Way. В ней использовался принцип «сэндвича» или «пакета», когда покрытые изоляционным слоем шины, размещались плотно прижатыми друг к другу. Таким образом обеспечивался чрезвычайно низкий импеданс.
Следующий шаг — шинопровод с использованием схемы шихтованных фаз. Суть технологии заключается в том, что шины разных фаз расположены через равные изоляционные промежутки в порядке последовательного чередования.
К 2000 году на рынке появились шинопроводы компактной системы.