設計段階におけるバスバーの電流容量を正確に算出する方法

適切なバスバーのサイズを選定する第一歩は、その電流許容値を正確に計算することです。バスバーが小さすぎると過熱し、エネルギー損失が生じ、最終的にはシステム障害を引き起こす可能性があります。一方、大きすぎても問題があり、材料の無駄、不要な重量増加、製造コストの上昇につながります。所定の電流を安全に流すための銅またはアルミニウム製バスバーの最適サイズを決定する際には、いくつかの要因を考慮する必要があります。本ガイドでは、その4つの主要な要因をまとめています。 で バスバーの電流定格計算および実用的なガイダンスを提供します のための マック 含まれており、 正確かつ信頼性の高いエンジニアリング判断。

導体バーの断面積と許容電流との関係を理解する

導体バーの断面積は、その電流容量を決定する最も基本的なパラメーターです。断面積が大きければ、より多くの電流を流すことができます。 に 流量 ,これは、電子の通過経路が増加し、放熱のための表面積が大きくなるためです。 イオン ただし、断面積と許容電流の間の関係は直線的ではありません。断面積を2倍にしても許容電流が2倍になるわけではなく、これは発熱量が電流の二乗に比例する（I²R損失）ためです。 イオン 実際には、エンジニアは通常、標準の許容電流表を参照します。 それら 一般的に使用されるバーバスの参考電流定格を示します。例えば、通常の自由空間条件下では、断面積が約10 mm²の小型銅製バーバスは数十アンペアを流すことができますが、断面積が100 mm²の銅製バーバスは数百アンペアを流すことが可能です。ただし、正確な電流定格は断面積だけでなく、バーバスの寸法、周囲温度、許容温度上昇、設置方法、配置間隔および冷却条件にも依存します。アルミニウムの導電率は銅の約60％であるため、同程度の電流を流すには、アルミニウム導体の断面積をより大きくする必要があります。カスタムバーバスについては、Kintoがお客様と協力して最適な断面積を決定します。 それら 知り合い s スペースおよび重量制約を考慮した上で、電気的性能要件を満たすことです。

温度上昇および周囲環境条件を考慮すること

電流容量は固定値ではなく、母線の許容最大温度上昇および母線周辺の環境温度によって変化します。各母線には抵抗損失があり、これにより発熱が生じます。この熱は、絶縁等級を超えないように、また安全上の危険を招かないように周囲へ放散される必要があります。通常の設計における温度上昇は、環境温度より30～65℃です。たとえば、筐体内の環境温度がすでに50℃である場合、電流定格値は大幅に降格（デレーティング）する必要があります。一般に、環境温度が高くなると許容電流容量は低下しますが、冷却条件が改善されれば、その容量は著しく増加します。逆に、強制空冷や直接ヒートシンクによる冷却を改善することで、電流容量を増加させることも可能です。設計段階において、Kintoでは、お客様が母線の想定使用環境および許容最大温度を明確に設定することを推奨しています。これにより、母線の最終製品が理想条件ではなく、実際の使用条件に基づいて設計されることを保証します。

AC用途における表皮効果および近接効果を考慮する

多くの設計では、DCまたは低周波ACのみが考慮され、その場合、電流はバスバーの断面全体に均等に分布します。しかし、高周波または とともに 導体サイズが大きい場合には、表皮効果により電流が に 表面近くを流れるようになります ,導電に有効な断面積を縮小させます。これにより、交流抵抗が増加し、実効的な電流容量が低下します。銅製バスバーの場合、60 Hzにおける表皮深さは約8.5 mmです。バスバーの厚さが表皮深さの2倍を超えると、導体の内部領域は電流導通への寄与がほとんどなくなります。この問題への対策として、複数の薄いバスバーを並列に使用するか、あるいは積層構造のバスバーを採用することが推奨されます。また、隣接する導体の磁界によって電流分布が再配分される「近接効果」によって、電流容量がさらに低下することがあります。電力分配やインバーター用途において、キントはこれらの効果が交流用バスバーに与える影響を顧客が理解できるよう支援し、交流損失を最小限に抑えた積層バスバー構成を提案します。 サイズ 交流損失を最小限に抑えながら、電流定格を確保します。

形状、筐体、取付方法に応じて補正係数を適用します。

放熱性能は、バスバーの物理的構成および取付け方法に大きく依存します。垂直に取付けられた平板状のバスバーは、自然対流が向上するため、水平に取付けられたものよりも一般的に効果的に放熱します。また、バスバーの形状、導体間隔、表面積も熱伝達特性に影響を与えます。

開放空間に設置されたバスバーは制限のない冷却が得られますが、同一のバスバーを密閉型エンクロージャ内に設置した場合、放熱が制限されるため、許容電流容量が大幅に低下する可能性があります。同様に、複数のバスバーを互いに近接して設置すると相互加熱が生じ、これによりさらに許容電流が低下します。

IEC、IEEE、またはメーカーのガイドラインで公表されている標準補正係数を、設置構成に応じて適用する必要があります。最終的な電流定格を決定する際には、エンクロージャの種類、導体間隔、空気流、取付け方向などの要因をすべて考慮する必要があります。

At Kinto 当社のエンジニアリングチームは、カスタムバスバー設計の際、毎回これらの補正原則を適用し、設置後の実際の運用条件を正確に反映した計算上の電流容量を確保しています。