Explicație detaliată a selecției barelor colectoare de cupru, a calculului capacității de transport de curent și a procesului de îndoire pentru aparatele de comutare de înaltă tensiune

Capacitatea de curent a unei bare electrice din cupru se referă la curentul maxim pe care îl poate transporta în mod continuu fără a-și depăși temperatura permisă în condiții specificate. În inginerie practică, capacitatea de transport curent a unei bare colectoare de cupru îndoit nu este o valoare fixă, ci un parametru dinamic afectat de diverși factori, cum ar fi metoda de instalare, temperatura ambiantă, forma secțiunii transversale-și numărul de straturi.

În primul rând, metoda de instalare are un impact semnificativ asupra disipării căldurii. Metodele de instalare în dulap sunt în principal împărțite în plasare orizontală și verticală. Deoarece amplasarea verticală utilizează mai pe deplin suprafața de disipare a căldurii și realizează o convecție a aerului mai bună, capacitatea de transport a curentului de plasare verticală este de obicei puțin mai mare decât cea a plasării orizontale. Acesta este motivul pentru care barele principale din dulapurile mari de distribuție sunt instalate în cea mai mare parte vertical.

În al doilea rând, temperatura ambiantă este o variabilă crucială care trebuie luată în considerare. Temperatura ambientală de referință de proiectare este de obicei de 35 sau 40 de grade. Când temperatura ambiantă reală este mai mare decât această referință, capacitatea de transport curent a barei interioare chatsworth va scădea și trebuie înmulțită cu factorul de corecție a temperaturii corespunzător; invers, cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât capacitatea de transport a curentului poate fi crescută în mod corespunzător.

În estimarea inginerească, putem folosi formule empirice pentru calcul rapid. Pentru o singură îndoire a barei colectoare de cupru, capacitatea sa de curent este aproximativ egală cu lățimea barei colectoare (mm) înmulțită cu un coeficient de grosime. Coeficientul de grosime este legat de grosimea barei de cupru la pământ; de exemplu, o bară de 10 mm grosime are un coeficient de aproximativ 18, iar o bară de 12 mm grosime are un coeficient de aproximativ 20.

Pentru structurile cu mai multe-strat, din cauza disipării mai slabe a căldurii, capacitatea de transport curent nu este o simplă adăugare multiplă. Capacitatea de transport curent a unei bare colectoare cu dublu-strat este de obicei de aproximativ 1,56 până la 1,58 ori mai mare decât a unei bare colectoare cu un singur{-strat, trei straturi de aproximativ 2 ori și patru straturi de aproximativ 2,45 ori. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că patru straturi și mai sus nu sunt recomandate pentru aplicații de inginerie din cauza dificultăților de disipare a căldurii și a efectului semnificativ al pielii; se recomandă să utilizați în schimb bare cu formă neregulată sau bare cu un singur-strat cu secțiuni transversale-mai mari.

În designul aparatelor de comutație de înaltă{0}}tensiune, pur și simplu îndeplinirea cerinței privind capacitatea de transport a curentului nominal este departe de a fi suficientă. Bara de împământare electrică trebuie să fie capabilă să reziste la impactul curentului de scurt-circuit al sistemului, adică să îndeplinească cerința de „curente de rezistență pe timp-scurtă”. Acest lucru este esențial pentru a vă asigura că bara de cupru electrolitică nu se va topi din cauza supraîncălzirii sau nu va cauza deteriorarea echipamentului în cazul unei defecțiuni de scurt-circuit.

Conform formulei din Anexa D la standardul GB3906, putem calcula aria secțiunii transversale minime-a barei colectoare de sol izolate pe baza condițiilor de stabilitate termică. Formula este: S=(I / a) × √(t / Δθ). Unde S este aria secțiunii transversale a conductorului, I este curentul nominal de scurtă durată (curent de scurtcircuit), a este coeficientul materialului (13 pentru cupru), t este durata scurtului-circuit (de obicei 4 secunde pentru sistemele de {-tensiune înaltă) și este, de obicei, bara ΔθK conductoare).

Această formulă poate fi utilizată pentru a determina cerințele minime de-secțiune transversală pentru diferite valori nominale-de scurtcircuit. De exemplu, pentru un sistem de 25 kA/4S, aria secțiunii transversale minime-a barei de comunicații la sol trebuie să fie de 260 mm²; pentru un sistem de 31,5 kA/4S, aria secțiunii transversale minime-trebuie să fie de 330 mm²; iar pentru un sistem de 63 kA/4S, trebuie să fie de 660 mm². La selecția efectivă, proiectanții trebuie să calculeze aria secțiunii transversale necesare pentru curentul nominal și aria secțiunii transversale necesare pentru rezistența la scurtcircuit și să ia valoarea maximă a celor două ca bază de selecție finală. De exemplu, un circuit cu un curent nominal de 630 A necesită doar o secțiune transversală de 40×6, dar dacă curentul de scurtcircuit al sistemului este de 31,5 kA, atunci trebuie selectată o secțiune transversală de nu mai puțin de 330 mm² (cum ar fi 60×6) pentru a asigura siguranța sistemului.

Precizia de prelucrare a BusBar pentru Siemens afectează direct ușurința instalării în dulap și respectarea degajărilor electrice. În timpul procesului de îndoire și tăiere, "lungimea materialului", adică lungimea desfășurată, trebuie calculată cu precizie. Deoarece BusBar pentru Weidmuller suferă o deformare plastică la punctul de îndoire-latura exterioară este întinsă și alungită, în timp ce partea interioară este comprimată și scurtată-un coeficient de compensare trebuie introdus în calcul.

Pentru îndoirile plate obișnuite (îndoiri cu unghi drept-), fie „metoda de calcul extern”, fie „metoda de calcul intern” este folosită în mod obișnuit în inginerie. Formula generală pentru metoda de calcul extern este: Lungimea totală=Suma dimensiunilor exterioare ale fiecărui segment + Valoarea compensației - Coeficient × Numărul de curburi drepte-Unghiul drept. Coeficientul de compensare specific este legat de grosimea Producătorilor de izolatoare BusBar; de exemplu, pentru materiale cu grosimea de 3 mm, fiecare îndoire în unghi drept-poate necesita o alocație suplimentară de aproximativ 0,3 mm, în timp ce materialele cu grosimea de 10 mm necesită și mai mult. Atunci când procesați îndoiri cu mai multe-strat sau forme complexe, trebuie luate în considerare și efectele razei de îndoire și ale unghiului de îndoire elastică.

În plus, pentru a preveni descărcarea vârfului, barele colectoare pentru Mersen Ferraz din interiorul aparatului de comutare de înaltă tensiune{0}}de obicei necesită teșire sau dreptunghiuri rotunjite. Acest lucru nu numai că îmbunătățește distribuția câmpului electric, ci și performanța de izolare. În timpul producției, unghiurile de îndoire și toleranțele dimensionale trebuie controlate cu strictețe pentru a asigura o solicitare minimă în timpul instalării barei de cupru, prevenind deteriorarea componentelor izolației sau solicitarea neuniformă a suprafețelor de contact din cauza instalării forțate.

Pe scurt, selectarea și proiectarea Barelor de distribuție este un proiect complex de inginerie de sistem care integrează calcule electrice și procese mecanice. Numai luând în considerare în mod cuprinzător capacitatea de transport curent, stabilitatea termică și condițiile reale de fabricație și instalare poate fi proiectat un sistem de distribuție a energiei economic și sigur.