Cara Mengira Kapasiti Pengangkutan Arus Busbar Secara Tepat dalam Reka Bentuk

Memilih saiz busbar yang betul bermula dengan mengira kapasiti arus yang boleh dibawanya secara tepat. Jika busbar terlalu kecil, ia akan menjadi terlalu panas, menyebabkan kehilangan tenaga, dan akhirnya boleh membawa kepada kegagalan sistem. Sebaliknya, busbar yang terlalu besar juga tidak diingini kerana ia membazirkan bahan, menambah berat secara tidak perlu, serta meningkatkan kos pengeluaran. Terdapat beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan apabila menentukan saiz optimum bagi busbar kuprum atau aluminium untuk membawa arus tertentu dengan selamat. Panduan ini merumuskan empat faktor utama dI pengiraan kadar arus busbar dan panduan praktikal untuk membuat ing keputusan kejuruteraan yang tepat dan boleh dipercayai.

Memahami Hubungan Antara Keratan Rentas dan Nilai Arus

Luas keratan rentas pengalir busbar merupakan parameter asas untuk menentukan kapasiti arus yang boleh dibawa. Keratan rentas yang lebih besar membolehkan arus yang lebih tinggi mengalir kepada aliran ,disebabkan peningkatan bilangan laluan elektron dan luas permukaan yang lebih besar untuk pembuangan haba ion . Namun, hubungan antara luas keratan rentas dan nilai arus tidak bersifat linear. Membilang dua kali ganda luas keratan rentas tidak akan membilang dua kali ganda nilai arus, kerana penjanaan haba ion berkadar langsung dengan kuasa dua arus (kehilangan I²R). Dalam amalan, jurutera sering merujuk jadual ampasiti piawai bahawa berikan kadar arus rujukan untuk bar-bar yang biasa digunakan. Sebagai contoh, dalam keadaan udara bebas tipikal, bar bus kuprum kecil dengan luas keratan rentas sekitar 10 mm² mampu membawa puluhan ampere, manakala bar bus kuprum 100 mm² boleh membawa beberapa ratus ampere. Namun, kadar arus tepat bergantung bukan sahaja pada luas keratan rentas, tetapi juga pada dimensi bar bus, suhu persekitaran, kenaikan suhu yang dibenarkan, kaedah pemasangan, jarak antara bar, dan keadaan penyejukan. Ketelusan aluminium adalah kira-kira 60 peratus daripada ketelusan kuprum, oleh itu keratan rentas konduktor aluminium yang mengalirkan arus yang sama adalah lebih besar. Untuk bar bus tersuai, Kinto bekerjasama dengan pelanggannya untuk menentukan keratan rentas yang optimum bahawa memenuhi s keperluan prestasi elektrik sambil mempertimbangkan sekatan ruang dan berat.

Ambil kira kenaikan suhu dan keadaan persekitaran

Kapasiti pengaliran arus bukan nilai tetap. Ia berubah-ubah mengikut kenaikan suhu maksimum yang dibenarkan pada bar bus dan suhu persekitaran di sekitar bar bus. Setiap bar bus mempunyai kehilangan rintangan yang menghasilkan haba. Habanya perlu disejatkan ke persekitaran tanpa melebihi kadar penebatan atau menimbulkan risiko keselamatan. Kenaikan suhu reka bentuk biasa ialah 30–65 °C di atas suhu persekitaran. Jika suhu persekitaran di dalam sebuah enklosur sudah mencapai 50 °C, kadar arus mesti dikurangkan secara ketara. Suhu persekitaran yang lebih tinggi secara umumnya mengurangkan kapasiti pengaliran arus yang dibenarkan, manakala keadaan penyejukan yang lebih baik boleh meningkatkannya secara ketara. Sebaliknya, kapasiti boleh ditingkatkan jika penyejukan dipertingkat melalui udara paksa atau penyejukan terus melalui sink haba. Pada peringkat reka bentuk, Kinto mencadangkan pelanggan menetapkan persekitaran operasi jangkaan bar bus dan suhu maksimum yang dibenarkan untuk memastikan produk akhir bar bus berasaskan keadaan dunia sebenar, bukan keadaan ideal.

Pertimbangkan Kesannya terhadap Kulit (Skin Effect) dan Kesannya terhadap Keproksimitian (Proximity Effects) untuk Aplikasi AC

Dalam banyak rekabentuk, hanya arus terus (DC) atau arus ulang alik (AC) frekuensi rendah yang diambil kira, di mana arus diedarkan secara sekata merentasi keratan rentas busbar. Namun, pada frekuensi yang lebih tinggi atau dengan saiz konduktor yang lebih besar, kesan kulit (skin effect) menyebabkan arus kepada mengalir lebih dekat ke permukaan ,mengurangkan luas keratan rentas berkesan yang tersedia untuk pengaliran arus. Ini meningkatkan rintangan AU dan mengurangkan kapasiti pengaliran arus berkesan. Untuk bar bus kuprum, kedalaman kulit adalah kira-kira 8.5 mm pada frekuensi 60 Hz. Jika ketebalan bar bus melebihi dua kali kedalaman kulit, bahagian dalaman konduktor menyumbang sangat sedikit terhadap pengaliran arus. Penyelesaiannya adalah dengan memastikan penggunaan beberapa bar yang lebih nipis secara selari atau menggunakan bar bus berlapis. Kapasiti pengaliran arus boleh dikurangkan lagi oleh kesan kehadiran (proximity effect), iaitu akibat penyebaran semula arus oleh medan magnet dalam konduktor bersebelahan. Dalam aplikasi pengedaran kuasa atau inverter, Kinto membantu pelanggan memahami bagaimana kesan-kesan ini memberi impak kepada bar bus AU dan mencadangkan konfigurasi bar bus berlapis yang memaksim saiz penarafan arus sambil meminimumkan kehilangan AU.

Gunakan Faktor Pembaikan untuk Bentuk, Pekung, dan Kaedah Pemasangan

Pembuangan haba sangat bergantung pada konfigurasi fizikal bar bus dan kaedah pemasangannya. Bar bus rata yang dipasang secara menegak secara amnya membuang haba lebih berkesan berbanding bar bus yang dipasang secara mengufuk disebabkan oleh pertambahan konveksi semula jadi. Bentuk bar bus, jarak antara konduktor, dan luas permukaan juga mempengaruhi ciri-ciri pemindahan haba.

Bar bus di udara terbuka mendapat manfaat daripada penyejukan tanpa halangan, manakala bar bus yang sama yang dipasang di dalam kabinet tertutup mungkin mengalami pengurangan ketara dalam kapasiti arusnya disebabkan oleh pembuangan haba yang terhad. Demikian juga, beberapa bar bus yang dipasang rapat antara satu sama lain menghasilkan pemanasan bersama, yang seterusnya mengurangkan arus yang dibenarkan.

Faktor pembetulan piawai yang diterbitkan oleh IEC, IEEE, atau garis panduan pengilang harus digunakan mengikut konfigurasi pemasangan. Faktor-faktor seperti jenis kabinet, jarak antara konduktor, aliran udara, dan orientasi pemasangan semua perlu dipertimbangkan ketika menentukan kadar arus akhir.

Di Kinto , pasukan kejuruteraan kami mengaplikasikan prinsip-prinsip pembetulan ini semasa setiap rekabentuk bar bus khas untuk memastikan bahawa kapasiti pengaliran arus yang dikira secara tepat mencerminkan keadaan operasi sebenar selepas pemasangan.