Gedetailleerde uitleg over de selectie van koperen busbars, de berekening van de stroomdraagcapaciteit en het buigproces voor hoogspanningsschakelapparatuur

Het stroomdraagvermogen van een elektrische koperen verzamelrail verwijst naar de maximale stroom die deze continu kan transporteren zonder de toegestane temperatuur onder gespecificeerde omstandigheden te overschrijden. In de praktijk is de stroomdraagcapaciteit van een buigende koperen rail geen vaste waarde, maar een dynamische parameter die wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals de installatiemethode, de omgevingstemperatuur, de vorm van de dwarsdoorsnede en het aantal lagen.

Ten eerste heeft de installatiemethode een aanzienlijke invloed op de warmteafvoer. Installatiemethoden in de kast zijn hoofdzakelijk verdeeld in horizontale en verticale plaatsing. Omdat verticale plaatsing het warmtedissipatieoppervlak vollediger benut en een betere luchtconvectie bereikt, is de stroomdraagcapaciteit van verticale plaatsing gewoonlijk iets groter dan die van horizontale plaatsing. Daarom worden hoofdrails in grote verdeelkasten meestal verticaal geïnstalleerd.

Ten tweede is de omgevingstemperatuur een cruciale variabele waarmee rekening moet worden gehouden. De ontwerpreferentieomgevingstemperatuur is gewoonlijk 35 graden of 40 graden. Wanneer de werkelijke omgevingstemperatuur hoger is dan deze referentie, zal de stroomdraagcapaciteit van de chatsworth-grondrail afnemen en moet deze worden vermenigvuldigd met de overeenkomstige temperatuurcorrectiefactor; omgekeerd geldt: hoe lager de temperatuur, hoe meer de stroomdraagcapaciteit op passende wijze kan worden vergroot.

Bij technische schattingen kunnen we empirische formules gebruiken voor snelle berekeningen. Voor het buigen van een enkele koperen rail is de stroomdraagcapaciteit ongeveer gelijk aan de breedte van de rail (mm), vermenigvuldigd met een diktecoëfficiënt. De diktecoëfficiënt is gerelateerd aan de dikte van de koperen aardrail; Een stroomrail van 10 mm dik heeft bijvoorbeeld een coëfficiënt van ongeveer 18, en een stroomrail van 12 mm dik heeft een coëfficiënt van ongeveer 20.

Voor meer--laagconstructies is de stroomdraagcapaciteit vanwege de slechtere warmteafvoer niet eenvoudigweg meervoudig op te tellen. De stroomdraagcapaciteit van een dubbel{2}}laags verzamelrail is doorgaans ongeveer 1,56 tot 1,58 keer die van een enkel-laags verzamelrail, drie lagen ongeveer twee keer en vier lagen ongeveer 2,45 keer. Het is echter vermeldenswaard dat vier lagen en meer niet worden aanbevolen voor technische toepassingen vanwege problemen bij de warmteafvoer en een aanzienlijk huideffect; Er wordt voorgesteld om in plaats daarvan onregelmatig gevormde rails of enkel-laags rails met grotere dwarsdoorsneden- te gebruiken.

Bij het ontwerpen van hoogspanningsschakelapparatuur is het eenvoudigweg voldoen aan de vereiste nominale stroomcapaciteit verre van voldoende. De elektrische aardrail moet bestand zijn tegen de impact van de kortsluitstroom van het systeem, dwz voldoen aan de vereiste voor 'korte-stroombestendigheid'. Dit is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat de elektrolytische koperen rail niet smelt als gevolg van oververhitting of schade aan de apparatuur veroorzaakt in het geval van een kortsluiting-.

Volgens de formule in bijlage D van de GB3906-standaard kunnen we het minimale dwarsdoorsnedeoppervlak van de geïsoleerde aardrail berekenen op basis van de thermische stabiliteitsomstandigheden. De formule is: S=(I / a) × √(t / Δθ). Waar S het doorsnedeoppervlak van de geleider is, is I de nominale korte- weerstandsstroom (kortsluitstroom), a is de materiaalcoëfficiënt (13 voor koper), t is de korte- circuitduur (meestal 4 seconden voor hoogspanningssystemen) en Δθ is de temperatuurstijging (meestal 215 K voor blanke geleiders).

Deze formule kan worden gebruikt om de minimale vereisten voor het dwarsdoorsnedeoppervlak af te leiden voor verschillende kortsluitingswaarden. Voor een 25kA/4S-systeem moet de minimale dwarsdoorsnede-van de telecom-aardbusbalk bijvoorbeeld 260 mm² zijn; voor een 31,5 kA/4S-systeem moet de minimale dwarsdoorsnede- 330 mm² zijn; en voor een 63kA/4S-systeem moet dit 660 mm² zijn. Bij de daadwerkelijke selectie moeten ontwerpers het dwarsdoorsnedeoppervlak berekenen dat nodig is voor de nominale stroom en het dwarsdoorsnedeoppervlak dat nodig is om weerstand te bieden tegen kortsluiting, en de maximale waarde van deze twee als uiteindelijke selectiebasis nemen. Een circuit met een nominale stroom van 630 A heeft bijvoorbeeld slechts een doorsnede van 40×6 nodig, maar als de kortsluitstroom van het systeem 31,5 kA is, moet een doorsnede van niet minder dan 330 mm² (zoals 60×6) worden geselecteerd om de veiligheid van het systeem te garanderen.

De bewerkingsnauwkeurigheid van de BusBar voor Siemens heeft rechtstreeks invloed op het installatiegemak in de kast en de naleving van elektrische spelingen. Tijdens het buig- en stansproces moet de "materiaallengte", dwz de uitgevouwen lengte, nauwkeurig worden berekend. Omdat de BusBar voor Weidmuller plastische vervorming ondergaat op het buigpunt-wordt de buitenkant uitgerekt en verlengd, terwijl de binnenkant wordt samengedrukt en ingekort-moet er een compensatiecoëfficiënt in de berekening worden opgenomen.

Voor gewone platte bochten (rechthoekige bochten-) wordt in de techniek vaak de 'externe berekeningsmethode' of de 'interne berekeningsmethode' gebruikt. De algemene formule voor de externe berekeningsmethode is: Totale lengte=Som van de buitenafmetingen van elk segment + compensatiewaarde - Coëfficiënt × Aantal rechte-hoekbochten. De specifieke compensatiecoëfficiënt is gerelateerd aan de dikte van de BusBar-isolatorfabrikanten; Voor materialen van 3 mm dik kan voor elke rechte -bocht een extra ruimte van ongeveer 0,3 mm nodig zijn, terwijl voor materialen van 10 mm dik nog meer nodig is. Bij het verwerken van meerlaagse bochten of complexe vormen moet ook rekening worden gehouden met de effecten van de buigradius en de terugveringshoek.

Om tipontlading te voorkomen, vereisen de BusBars voor Mersen Ferraz in de hoogspanningsschakelaars bovendien doorgaans afschuining of afgeronde rechthoeken. Dit verbetert niet alleen de elektrische veldverdeling, maar verbetert ook de isolatieprestaties. Tijdens de productie moeten de buighoeken en maattoleranties strikt worden gecontroleerd om minimale spanning te garanderen tijdens de installatie van koperen aardrails, waardoor schade aan isolatiecomponenten of ongelijkmatige spanning op contactoppervlakken als gevolg van geforceerde installatie wordt voorkomen.

Samenvattend is de selectie en het ontwerp van distributiebusbars een complex systeemengineeringproject waarin elektrische berekeningen en mechanische processen worden geïntegreerd. Alleen door uitgebreid rekening te houden met de huidige draagkracht, thermische stabiliteit en de feitelijke productie- en installatieomstandigheden kan een economisch en veilig energiedistributiesysteem worden ontworpen.