Hvordan beregne bussbar-strømføringsevne nøyaktig i designet

Valg av riktig bussstangstørrelse starter med en nøyaktig beregning av dens strømføringsevne. Hvis bussstangen er for liten, vil den overopphetes, føre til energitap og til slutt kunne resultere i systemsvikt. En for stor bussstang er likevel like uønsket, da den spilder materiale, legger til unødvendig vekt og øker produksjonskostnadene. Flere faktorer må tas i betraktning når man bestemmer den optimale størrelsen på en kobber- eller aluminiumsbussstang for å lede en gitt strøm trygt. Denne veiledningen oppsummerer fire nøkkelfaktorer i beregning av strømvurdering for bussstang og praktisk veiledning til gjør ing nøyaktige og pålitelige ingeniørbeslutninger.

Forstå forholdet mellom tverrsnitt og strømmerking

Tverrsnittsarealet til bussbarren er den mest grunnleggende parameteren for å bestemme strømbæreevnen. Et større tverrsnitt tillater mer strøm til flow ,på grunn av økt antall elektronbaner og større overflate for varmeavledning ion . Forholdet mellom tverrsnittsareal og strømmerking er imidlertid ikke lineært. Å doble tverrsnittet dobler ikke strømmerkingen, fordi varmegenerering ion er proporsjonal med kvadratet av strømmen (I²R-tap). I praksis bruker ingeniører ofte standardtabeller for ampasitet at gi referansestrømverdier for vanlig brukte busstenger. For eksempel kan en liten kobberbusstang med et tverrsnitt på ca. 10 mm² bære tiere av ampere under typiske fri-luft-forhold, mens en kobberbusstang på 100 mm² ofte kan bære flere hundre ampere. Den nøyaktige strømverdien avhenger imidlertid ikke bare av tverrsnittsarealet, men også av busstangens dimensjoner, omgivelsestemperatur, tillatt temperaturstigning, monteringsmetode, avstand mellom ledere og kjølingsforhold. Ledningsevnen til aluminium er ca. 60 prosent av den til kobber, så tverrsnittet til en aluminiumsleder som fører samme strøm må være større. For kundespesifikke busstenger samarbeider Kinto med sine kunder for å fastsette det optimale tverrsnittet at oppfyller s elektriske ytelseskrav samtidig som rom- og vektkrav tas hensyn til.

Ta hensyn til temperaturstigning og omgivelsestilstander

Strømføringsevnen er ikke en fast verdi. Den varierer med den maksimale tillatte temperaturstigningen til bussbarren og omgivelsestemperaturen rundt bussbarren. Hver bussbar har resistansforluster som fører til varmeutvikling. Denne varmen må avledes til omgivelsene uten å overskride isolasjonsklassen eller skape sikkerhetsrisikoer. Den typiske konstruksjonsbaserte temperaturstigningen er 30–65 °C over omgivelsestemperaturen. Hvis omgivelsestemperaturen inne i et kabinett allerede er 50 °C, må strømmerkingen betydelig reduseres. Høyere omgivelsestemperaturer reduserer generelt den tillatte strømføringsevnen, mens forbedrede kjøleforhold kan øke den betydelig. På den andre siden kan kapasiteten økes hvis kjølingen forbedres ved hjelp av tvungen luft eller direkte varmeavledning. I designfasen anbefaler Kinto kundene å angi bussbarrens forventede driftsmiljø og maksimale tillatte temperatur, slik at den endelige bussbarren baseres på reelle forhold, ikke ideelle forhold.

Ta hensyn til skineffekten og nærhetsvirkningene for vekselspenningsapplikasjoner

I mange design tas kun likestrøm eller vekselspenning med lav frekvens i betraktning, hvor strømmen er jevnt fordelt over tverrsnittet av bussbarren. Ved høyere frekvenser eller med større lederstørrelser fører imidlertid skineffekten til at strømmen til flyter nærmere overflaten ,redusere den effektive tverrsnittsarealet som er tilgjengelig for ledning. Dette øker vekselstrøm-motstanden og reduserer den effektive strømførende kapasiteten. For en kobberbussstang er skinnedybden ca. 8,5 mm ved 60 Hz. Hvis en bussstang er tykkere enn det dobbelte av skinnedybden, bidrar den indre delen av lederen lite til strømledningen. Løsningen er å sikre at flere tynnere stenger brukes parallelt eller å bruke laminerte stenger. Strømførende kapasitet kan ytterligere reduseres av nærhetsvirkningen, som skyldes omfordeling av strømmen på grunn av magnetfelt i naboledere. I kraftfordelings- eller inverterapplikasjoner hjelper Kinto kundene med å forstå hvordan disse virkningene påvirker vekselstrømsbussstenger og anbefaler konfigurasjoner med laminerte bussstenger som maksimerer ize strømverdier samtidig som vekselstrømtap minimeres.

Bruk korreksjonsfaktorer for form, innkapsling og monteringsmetode

Varmeavledning er sterkt avhengig av bussstangens fysiske konfigurasjon og monteringsmetode. En flat bussstang som er montert vertikalt avleder vanligvis varme mer effektivt enn en som er montert horisontalt, på grunn av forbedret naturlig konveksjon. Bussstangens form, lederavstand og overflateareal påvirker også varmeoverføringsegenskapene.

En bussstang i åpen luft drar nytte av ubegrenset kjøling, mens samme bussstang installert inne i en hermetisk kabinett kan oppleve en betydelig reduksjon i sin strømbæreevne på grunn av begrenset varmeavledning. Tilsvarende vil flere bussstanger installert nær hverandre generere gjensidig oppvarming, noe som ytterligere reduserer tillatt strøm.

Standard korreksjonsfaktorer som publiseres av IEC, IEEE eller produsentens retningslinjer skal anvendes i henhold til installasjonskonfigurasjonen. Faktorer som kabinetttype, lederavstand, luftstrøm og monteringsorientering bør alle tas i betraktning ved fastsettelse av den endelige strømverdien.

hos Kinto , vårt ingeniørteam anvender disse korreksjonsprinsippene ved hver tilpassede bussbar-design for å sikre at den beregnede strømførende kapasiteten nøyaktig reflekterer de reelle driftsforholdene etter installasjon.