Com calcular amb precisió la capacitat de transport de corrent d'una barra col·lectora en el disseny

La selecció de la mida adequada del barra conductora comença amb el càlcul precís de la seva capacitat de corrent. Si el barra conductora és massa petit, es sobrecarregarà, provocarà pèrdues d'energia i, finalment, podria causar la fallada del sistema. Un barra conductora massa gran és igualment indesitjable, ja que malgasta material, afegeix un pes innecessari i augmenta els costos de producció. Diversos factors intervenen a l'hora de determinar la mida òptima d'un barra conductora de coure o d'alumini per transportar de forma segura un corrent determinat. Aquesta guia resumeix quatre factors clau dINS càlcul de la classificació de corrent del barra conductora i orientació pràctica per mak ing decisions d'enginyeria precises i fiables.

Entendre la relació entre la secció transversal i la intensitat nominal

L'àrea de la secció transversal de la barra conductora és el paràmetre més fonamental per determinar la capacitat de transport de corrent. Una secció transversal més gran permet una intensitat major per a flux ,a causa de l'augment del nombre de camins per als electrons i d'una superfície més gran per a la dissipació de la calor ió . Tanmateix, la relació entre l'àrea de la secció transversal i la intensitat nominal no és lineal. Doblar la secció transversal no duplica la intensitat nominal, perquè la generació de calor ió és proporcional al quadrat de la intensitat (pèrdues I²R). En la pràctica, els enginyers solen consultar les taules normals d'amperatge aquell proporcionar corrents de referència per a barres habitualment utilitzades. Per exemple, en condicions típiques d’aire lliure, una petita barra de coure amb una secció transversal d’aproximadament 10 mm² pot transportar desenes d’amperes, mentre que una barra de coure de 100 mm² pot transportar sovint diversos centenars d’amperes. No obstant això, la intensitat de corrent exacta depèn no només de la secció transversal, sinó també de les dimensions de la barra, de la temperatura ambient, de l’augment de temperatura admès, del mètode d’instal·lació, de l’espaiament i de les condicions de refrigeració. La conductivitat de l’alumini és aproximadament el 60 % de la del coure, de manera que la secció transversal del conductor d’alumini que transporta el mateix corrent és major. Per a barres personalitzades, Kinto col·labora amb els seus clients per determinar la secció transversal òptima aquell conèixer s requisits de rendiment elèctric tenint en compte les limitacions d’espai i pes.

Tenir en compte l’augment de temperatura i les condicions ambientals

La capacitat de transport de corrent no és un valor fix. Varia segons l’augment de temperatura màxim permès del barra conductora i la temperatura ambient al voltant del barra conductora. Cada barra conductora té pèrdues per resistència que provoquen la generació de calor. Aquesta calor s’ha de dissipar cap a l’entorn sense superar la categoria d’aïllament ni crear riscos per a la seguretat. L’augment de temperatura habitual en el disseny és de 30–65 °C per sobre de la temperatura ambient. Si la temperatura ambient dins d’un recinte ja és de 50 °C, la intensitat nominal ha de reduir-se significativament. En general, les temperatures ambientals més elevades redueixen la capacitat de transport de corrent permès, mentre que un millor condicionament tèrmic pot augmentar-la considerablement. D’altra banda, la capacitat es pot incrementar si s’millora la refrigeració mitjançant ventilació forçada o dissipació directa de la calor. En la fase de disseny, Kinto recomana als clients definir l’entorn operatiu previst per al barra conductora i la temperatura màxima permès per garantir que el producte final del barra conductora es basi en condicions reals, i no en condicions ideals.

Tingueu en compte l'efecte de pell i els efectes de proximitat per a aplicacions CA

En molts dissenys només es considera CC o CA de baixa freqüència, en què el corrent es distribueix uniformement a través de la secció transversal de la barra conductora. A freqüències més altes o amb mides de conductor més grans, tanmateix, l'efecte de pell fa que el corrent per a circuli més a prop de la superfície ,reduint l'àrea efectiva de la secció transversal disponible per a la conducció. Això augmenta la resistència CA i redueix la capacitat efectiva de transport de corrent. Per a una barra conductora de coure, la profunditat de pell és d’aproximadament 8,5 mm a 60 Hz. Si una barra conductora té un gruix superior al doble de la profunditat de pell, la part interior del conductor contribueix poc a la conducció del corrent. La solució consisteix a assegurar-se que es fan servir múltiples barres més fines en paral·lel o a fer servir barres laminades. La capacitat de transport de corrent pot reduir-se encara més per l’efecte de proximitat, causat per la redistribució del corrent per part dels camps magnètics en conductors veïns. En aplicacions de distribució d’energia o d’inversors, Kinto ajuda els clients a entendre com aquests efectes afecten les barres conductores CA i recomana configuracions de barres conductores laminades que maximitzin ize les intensitats nominals mentre es minimitzen les pèrdues CA.

Aplicar factors de correcció per a la forma, l’envolupant i el mètode de muntatge

La dissipació de la calor depèn molt de la configuració física de la barra conductora i del seu mètode de muntatge. Una barra conductora plana muntada verticalment generalment dissipa la calor de manera més eficaç que una muntada horitzontalment, degut a una millor convectió natural. La forma de la barra conductora, l’espaiament entre conductors i la superfície també influeixen en les característiques de transferència de calor.

Una barra conductora a l’aire lliure es beneficia d’un refredament il·limitat, mentre que la mateixa barra conductora instal·lada dins d’un recinte tancat pot experimentar una reducció significativa de la seva capacitat de transport de corrent degut a una dissipació de calor limitada. De la mateixa manera, diverses barres conductores instal·lades a prop una de l’altra generen escalfament mutu, el qual redueix encara més el corrent admès.

S’han d’aplicar els factors de correcció estàndard publicats per la IEC, l’IEEE o les directrius del fabricant segons la configuració d’instal·lació. S’han de tenir en compte factors com el tipus de recinte, l’espaiament entre conductors, el flux d’aire i l’orientació del muntatge quan es determini la valoració final del corrent.

A Kinto , el nostre equip d’enginyeria aplica aquests principis de correcció en cada disseny personalitzat de barra conductora per garantir que la capacitat de càrrega de corrent calculada reflecteixi amb precisió les condicions operatives reals després de la instal·lació.