Cum se calculează în mod precis capacitatea de transport al curentului pentru bara colectoare în etapa de proiectare

Selectarea dimensiunii corecte a barei colectoare începe cu calculul precis al capacității sale de curent. Dacă bara colectoare este subdimensionată, se va supraîncălzi, va genera pierderi de energie și poate duce, în cele din urmă, la defectarea sistemului. O bară colectoare supradimensionată este la fel de nedorită, deoarece risipește materialul, adaugă greutate inutilă și mărește costurile de producție. Mai mulți factori intră în joc atunci când se determină dimensiunea optimă a unei bare colectoare din cupru sau aluminiu pentru a transporta în siguranță un anumit curent. Acest ghid sintetizează patru factori cheie în calculul rating-ului de curent al barelor colectoare și oferă orientări practice pentru - Nu! în decizii de inginerie precise și fiabile.

Înțelegeți relația dintre secțiunea transversală și valoarea nominală a curentului

Aria secțiunii transversale a colectorului este parametrul cel mai fundamental pentru determinarea capacității de conducere a curentului. O secțiune transversală mai mare permite trecerea unui curent mai mare la flux ,datorită creșterii numărului de trasee ale electronilor și a unei suprafețe mai mari pentru disiparea căldurii ion . Cu toate acestea, relația dintre aria secțiunii transversale și valoarea nominală a curentului nu este liniară. Dublarea secțiunii transversale nu dublează valoarea nominală a curentului, deoarece generarea de căldură ion este proporțională cu pătratul curentului (pierderi I²R). În practică, inginerii consultă adesea tabele standard de ampacitate care furnizează valori de referință pentru curenții nominali ai barelor utilizate în mod obișnuit. De exemplu, în condiții tipice de montare în aer liber, o bară colectoare din cupru de dimensiuni mici, cu o suprafață secțională de aproximativ 10 mm², poate transporta zeci de amperi, în timp ce o bară colectoare din cupru de 100 mm² poate transporta adesea câteva sute de amperi. Totuși, valoarea exactă a curentului nominal depinde nu numai de suprafața secțională, ci și de dimensiunile barei colectoare, temperatura ambientală, creșterea admisibilă a temperaturii, metoda de instalare, distanța dintre bare și condițiile de răcire. Conductivitatea aluminiului este de aproximativ 60% față de cea a cuprului, astfel încât secțiunea transversală a conductorului din aluminiu care transportă același curent este mai mare. Pentru barele colectoare personalizate, Kinto colaborează cu clienții săi pentru a determina secțiunea transversală optimă care să ne întâlnim s cerințe privind performanța electrică, luând în considerare restricțiile legate de spațiu și greutate.

Țineți cont de creșterea de temperatură și de condițiile ambientale

Capacitatea de conducere a curentului nu este o valoare fixă. Aceasta variază în funcție de creșterea maximă admisibilă a temperaturii barei colectoare și de temperatura ambientală din jurul barei colectoare. Fiecare bară colectoare prezintă pierderi rezistive care generează căldură. Această căldură trebuie disipată în mediul înconjurător fără a depăși clasa de izolație sau a crea riscuri pentru siguranță. Creșterea tipică a temperaturii la proiectare este de 30–65 °C peste temperatura ambientală. Dacă temperatura ambientală din interiorul unei carcase este deja de 50 °C, valoarea nominală a curentului trebuie redusă semnificativ. Temperaturile ambientale mai ridicate reduc, în general, capacitatea admisibilă de conducere a curentului, în timp ce condițiile îmbunătățite de răcire pot crește în mod semnificativ această capacitate. Pe de altă parte, capacitatea poate fi crescută dacă răcirea este îmbunătățită prin ventilare forțată sau prin drenare directă a căldurii. În stadiul de proiectare, Kinto recomandă clienților să stabilească mediul de funcționare prevăzut al barei colectoare și temperatura maximă admisibilă, pentru a se asigura că produsul final al barei colectoare este conceput pe baza unor condiții reale, nu pe baza unor condiții ideale.

Luați în considerare efectul de piele și efectele de apropiere pentru aplicațiile în curent alternativ

În multe proiecte se iau în considerare doar curentul continuu sau curentul alternativ de joasă frecvență, în care curentul este distribuit uniform pe întreaga secțiune transversală a barei colectoare. La frecvențe mai mari sau cu la dimensiuni mai mari ale conductorului, efectul de piele determină circulația curentului la mai aproape de suprafață ,reducerea ariei efective secționale disponibile pentru conducție. Aceasta crește rezistența în curent alternativ (CA) și reduce capacitatea efectivă de transport al curentului. Pentru o bara de cupru, adâncimea de străpungere este de aproximativ 8,5 mm la 60 Hz. Dacă grosimea barei este mai mare decât de două ori adâncimea de străpungere, partea interioară a conductorului contribuie puțin la conducția curentului. Soluția constă în utilizarea mai multor bare subțiri în paralel sau în utilizarea unor bare laminate. Capacitatea de transport al curentului poate fi redusă și mai mult datorită efectului de apropiere, care apare ca urmare a redistribuirii curentului sub influența câmpurilor magnetice din conductoarele vecine. În aplicațiile de distribuție a energiei electrice sau în invertorii, Kinto ajută clienții să înțeleagă cum aceste efecte influențează barele de curent alternativ și recomandă configurații de bare laminate care maximizează dimensiune valorile nominale ale curentului, reducând în același timp pierderile în curent alternativ.

Aplicați factorii de corecție pentru formă, înveliș și metodă de montare

Dissiparea căldurii depinde în mare măsură de configurația fizică a barei colectoare și de metoda de montare. O bară colectoare plană montată vertical disipează, în general, căldura mai eficient decât una montată orizontal, datorită convecției naturale îmbunătățite. Forma barei colectoare, distanța dintre conductori și suprafața acesteia influențează, de asemenea, caracteristicile de transfer termic.

O bară colectoare expusă aerului liber beneficiază de răcire nelimitată, în timp ce aceeași bară colectoare instalată într-o carcasă etanșă poate suferi o reducere semnificativă a capacității sale de transport al curentului, din cauza dissipării limitate a căldurii. De asemenea, mai multe bare colectoare instalate una lângă alta generează încălzire reciprocă, ceea ce reduce în continuare curentul admisibil.

Factorii de corecție standard publicați de IEC, IEEE sau de ghidurile producătorilor trebuie aplicați în funcție de configurația de instalare. Factori precum tipul de carcasă, distanța dintre conductori, debitul de aer și orientarea de montare trebuie luați în considerare la determinarea ratingului final de curent.

La Kinto , echipa noastră de ingineri aplică aceste principii de corecție în cadrul fiecărui design personalizat de bara de legătură pentru a se asigura că capacitatea de transport a curentului calculată reflectă cu exactitate condițiile reale de funcționare după instalare.