Sådan beregnes bussenstrømbæreevnen præcist i designet

Valg af den korrekte størrelse på en samleleder starter med en præcis beregning af dens strømførende kapacitet. Hvis samlelederen er for lille, vil den overophedes, medføre energitab og eventuelt føre til systemfejl. En for stor samleleder er lige så uønsket, da den spilder materiale, tilfører unødigt vægt og øger produktionsomkostningerne. Flere faktorer indgår i beslutningen om den optimale størrelse på en kobber- eller aluminiumssamleleder til sikkert at føre en given strøm. Denne vejledning opsummerer fire centrale faktorer i beregning af strømvurdering for samleledere og praktisk vejledning til mak ing præcise og pålidelige ingeniørmæssige beslutninger.

Forstå forholdet mellem tværsnitsareal og strømstyrke

Tværsnitsarealet af samlebåndet er den mest grundlæggende parameter til at bestemme strømføringsevnen. Et større tværsnitsareal tillader mere strøm til strømning ,på grund af det øgede antal elektronstier og den større overflade til varmeafledning ion . Forholdet mellem tværsnitsareal og strømstyrke er dog ikke lineært. At fordoble tværsnitsarealet fordobler ikke strømstyrken, fordi varmeudviklingen ion er proportionel med kvadratet af strømmen (I²R-tab). I praksis rådfører ingeniører ofte sig med standardampacitetstabeller det er angive referencestrømværdier for almindeligt anvendte busstænger. For eksempel kan en lille kobberbusstang med et tværsnitsareal på ca. 10 mm² bære tiere af ampere under typiske fri-luft-forhold, mens en 100 mm² kobberbusstang ofte kan bære flere hundrede ampere. Den præcise strømværdi afhænger imidlertid ikke kun af tværsnitsarealet, men også af busstangens dimensioner, omgivende temperatur, tilladt temperaturstigning, monteringsmetode, afstand mellem ledere og køleforhold. Ledningsevnen for aluminium er ca. 60 % af kobbers, og derfor skal tværsnittet af en aluminiumsleder, der skal lede samme strøm, være større. Ved specialfremstillede busstænger samarbejder Kinto med sine kunder for at fastlægge det optimale tværsnit det er opfylder s elektriske ydelseskrav, mens der tages hensyn til plads- og vægtbegrænsninger.

Tag højde for temperaturstigning og omgivende forhold

Den strømførende kapacitet er ikke en fast værdi. Den varierer med den maksimale tilladelige temperaturstigning for samlelederen og omgivende temperatur omkring samlelederen. Hver samleleder har modstandstab, der resulterer i varmeudvikling. Denne varme skal afledes til omgivelserne uden at overskride isoleringsklassen eller skabe sikkerhedsrisici. Den typiske konstruktionsmæssige temperaturstigning er 30–65 °C over omgivende temperatur. Hvis omgivende temperatur inden i et kabinet allerede er 50 °C, skal strømstyrken betydeligt reduceres. Højere omgivende temperaturer reducerer generelt den tilladelige strømførende kapacitet, mens forbedrede kølingsforhold kan øge den betydeligt. På den anden side kan kapaciteten øges, hvis kølingen forbedres ved hjælp af tvungen luft eller direkte varmeafledning. I designfasen anbefaler Kinto kunder at definere samlelederens forventede driftsmiljø og maksimale tilladelige temperatur for at sikre, at den endelige samleleder er baseret på reelle forhold og ikke ideelle forhold.

Overvej skineffekten og nærhedseffekterne for vekselstrømsanvendelser

I mange design betragtes kun likestrøm eller vekselstrøm med lav frekvens, hvor strømmen er jævnt fordelt over tværsnittet af samlebussen. Ved højere frekvenser eller med større lederstørrelser forårsager skineffekten imidlertid, at strømmen til flyder tættere på overfladen ,reducer den effektive tværsnitsareal, der er tilgængeligt til ledning. Dette øger den vekselstrømsmodstand og reducerer den effektive strømførende kapacitet. For en kobberbusstang er huddybden ca. 8,5 mm ved 60 Hz. Hvis en busstang er tykkere end det dobbelte af huddybden, bidrager den indre del af lederen kun lidt til strømledningen. Løsningen er at sikre, at flere tyndere stænger anvendes parallelt, eller at der anvendes lagdelte busstænger. Den strømførende kapacitet kan yderligere nedsættes af nærhedseffekten, som skyldes, at strømmen omfordeler sig på grund af magnetfelterne i nabolederne. I kraftfordelings- eller inverterapplikationer hjælper Kinto kunderne med at forstå, hvordan disse effekter påvirker vekselstrømsbusstænger, og anbefaler lagdelte busstangs-konfigurationer, der maksimerer ize strømstyrkevurderinger samtidig med, at vekselstrøms-tab minimeres.

Anvend korrektionsfaktorer for form, indkapsling og monteringsmetode

Varmeafledning er stærkt afhængig af busbarrens fysiske konfiguration og dens monteringsmetode. En flad busbar, der er monteret lodret, afgiver generelt varme mere effektivt end en busbar, der er monteret vandret, på grund af forbedret naturlig konvektion. Busbarrens form, lederafstande og overfladeareal påvirker også varmeoverførselskarakteristika.

En busbar i åbent luftmiljø drager fordel af ubegrænset køling, mens den samme busbar, der er installeret inden i en forseglet kabinet, kan opleve en betydelig reduktion af sin strømbelastningskapacitet på grund af begrænset varmeafledning. På samme måde genererer flere busbarer, der er installeret tæt sammen, gensidig opvarmning, hvilket yderligere reducerer den tilladte strøm.

Standardkorrektionsfaktorer, som er offentliggjort af IEC, IEEE eller producentens retningslinjer, skal anvendes i henhold til installationskonfigurationen. Faktorer såsom kabinettype, lederafstande, luftstrøm og monteringsorientering skal alle tages i betragtning, når den endelige strømvurdering fastlægges.

Ved Kinto , vores ingeniørteam anvender disse korrektionsprincipper ved hver brugerdefineret busbar-design for at sikre, at den beregnede strømførende kapacitet præcist afspejler de reelle driftsforhold efter installation.