Miten lasketaan väylän virtakantavuus tarkasti suunnittelussa

Oikean päävaihteen koon valinta alkaa sen virtakapasiteetin tarkan laskennalla. Jos päävaihde on liian pieni, se ylikuumenee, aiheuttaa energiahäviöitä ja voi lopulta johtaa järjestelmän vikaantumiseen. Liian suuri päävaihde ei myöskään ole toivottava ratkaisu, sillä se tuhlaa materiaalia, lisää tarpeetonta painoa ja nostaa tuotantokustannuksia. Useat tekijät vaikuttavat siihen, mikä on optimaalinen koko kupari- tai alumiinipäävaihteelle, jotta se voi kuljettaa annetun virran turvallisesti. Tässä ohjeessa käsitellään neljää keskeistä tekijää in päävaihteen virta-arvon laskenta ja käytännön ohjeita käytettäväksi tekee a tarkat ja luotettavat insinööripäätökset.

Ymmärrä poikkileikkauksen ja sallitun virtamäärän välinen suhde

Virtapalkin poikkileikkausala on perustavin parametri, joka määrittää sen virtakantokyvyn. Suurempi poikkileikkausala mahdollistaa suuremman virran to<br> vetous ,koska elektronipolkuja on enemmän ja lämmön hajaantumiselle on suurempi pinta-ala ion . Poikkileikkausalan ja sallitun virtamäärän välinen suhde ei kuitenkaan ole lineaarinen. Poikkileikkausalan kaksinkertaistaminen ei kaksinkertaista sallittua virtamäärää, koska lämmön muodostuminen ion on verrannollinen virran neliöön (I²R-tappiot). Käytännössä insinöörit käyttävät usein standardia ampeerikapasiteettitaulukoita että anna viitevirran arvot yleisesti käytetyille kannakkeille. Esimerkiksi tyypillisissä ilmalla jäähdytetyissä olosuhteissa pieni kuparikanava, jonka poikkipinta-ala on noin 10 mm², voi kuljettaa kymmeniä ampeereja, kun taas 100 mm²:n kuparikanava voi usein kuljettaa useita satoja ampeereja. Tarkka virta-arvo riippuu kuitenkin paitsi poikkipinta-alasta myös kannakkeen mitoista, ympäröivästä lämpötilasta, sallitusta lämpötilan noususta, asennustavasta, etäisyyksistä ja jäähdytysolosuhteista. Alumiinin johtavuus on noin 60 prosenttia kuparin johtavuudesta, joten samaa virtaa kuljettavan alumiinijohtimen poikkipinta-ala on suurempi. Erityisvalmistettujen kannakkeiden osalta Kinto tekee yhteistyötä asiakkaidensa kanssa optimaalisen poikkipinnan määrittämiseksi että tulevat s sähköiset suoritusvaatimukset ottaen huomioon tila- ja painorajoitukset.

Ota huomioon lämpötilan nousu ja ympäröivät olosuhteet

Virtakantavuus ei ole kiinteä arvo. Se vaihtelee väylän suurimman sallitun lämpötilan nousun ja väylän ympärillä vallitsevan ympäristölämpötilan mukaan. Jokaisella väylällä on resistanssitappiot, jotka aiheuttavat lämmön muodostumista. Tämä lämpö on poistettava ympäristöön ilman, että eristysluokka ylittyy tai turvallisuusvaarat syntyvät. Tyypillinen suunnittelussa käytetty lämpötilan nousu on 30–65 °C ympäristölämpötilan yläpuolella. Jos suljetun kotelon sisällä vallitsee jo 50 °C:n ympäristölämpötila, virta-arvon on oltava huomattavasti pienempi. Korkeammat ympäristölämpötilat vähentävät yleensä sallittua virtakantavuutta, kun taas parannetut jäähdytysolosuhteet voivat merkittävästi lisätä sitä. Toisaalta kapasiteettia voidaan lisätä parantamalla jäähdytystä pakotetulla ilmavirralla tai suoralla lämmönpoistolla. Suunnitteluvaiheessa Kinto suosittelee asiakkaiden määrittävän väylän odotetun käyttöympäristön ja suurimman sallitun lämpötilan varmistaakseen, että väylän lopputuote perustuu todellisiin olosuhteisiin, ei ideaaliosasuhteisiin.

Ota huomioon kuorenvaikutus ja läheisyysvaikutukset vaihtovirtasovelluksissa

Monissa suunnittelutehtävissä otetaan huomioon vain tasavirta tai matalataajuinen vaihtovirta, jolloin virta jakautuu tasaisesti koko väylän poikkipinnalle. Korkeammilla taajuuksilla tai kanssa suuremmilla johtimien mitoilla kuorenvaikutus kuitenkin aiheuttaa virran to<br> kulkeutumisen lähemmäs pintaa ,vähentää tehollista poikkipinta-alaa, joka on käytettävissä johtamiseen. Tämä lisää vaihtovirtavastusta ja vähentää tehollista virtakuljetuskapasiteettia. Kuparibusbarin ihoilmiön syvyys on noin 8,5 mm taajuudella 60 Hz. Jos busbarin paksuus on suurempi kuin kaksi kertaa ihoilmiön syvyys, johtimen sisäosa ei juurikaan osallistu virtajohdon. Ratkaisu on käyttää useita ohuempia busbareja rinnakkain tai laminoidun busbarin rakennetta. Virtakuljetuskapasiteettia voidaan vielä alentaa läheisyysilmiöllä, joka johtuu virran uudelleenjakautumisesta naapurijohtimien magneettikenttien vaikutuksesta. Voimanjakelussa tai invertterisovelluksissa Kinto auttaa asiakkaita ymmärtämään, miten nämä ilmiöt vaikuttavat vaihtovirtabusbareihin, ja suosittelee laminoidun busbarin konfiguraatioita, jotka maksimoivat koko virtakapasiteetin arvot samalla kun vaihtovirtahäviöt minimoidaan.

Sovelletaan korjaustekijöitä muodolle, kotelointiin ja kiinnitysmenetelmään

Lämmönhäviö riippuu erityisen paljon kiskon fyysisestä muodosta ja kiinnitystavasta. Pystysuoraan asennettu tasainen kisko hajottaa lämpöä yleensä tehokkaammin kuin vaakasuoraan asennettu kisko, koska luonnollinen konvektio on parempi. Kiskon muoto, johtimien välimatka ja pinta-ala vaikuttavat myös lämmönsiirto-ominaisuuksiin.

Avoimessa ilmapiirissä oleva kisko hyötyy rajoittamattomasta jäähdytyksestä, kun taas sama kisko suljetussa kotelossa saattaa kärsiä merkittävästä virtakapasiteetin alenemasta rajoitetun lämmönhäviön vuoksi. Samoin useiden kiskojen tiukka sijoittelu toistensa lähelle aiheuttaa keskinäistä lämmittämistä, mikä vähentää lisäksi sallittua virtaa.

Asennuskonfiguraation mukaan on sovellettava IEC:n, IEEE:n tai valmistajan ohjeissa julkaistuja standardikorjauskertoimia. Lopullisen virta-arvon määrittämisessä on otettava huomioon tekijät, kuten kotelotyyppi, johtimien välimatka, ilmavirtaus ja kiinnitysasento.

At Kinto , tekninen tiimimme soveltaa näitä korjausperiaatteita jokaisen mukautetun busbarin suunnittelussa varmistaakseen, että laskettu virtakantokyky heijastaa tarkasti todellisia käyttöolosuhteita asennuksen jälkeen.