Hur man beräknar bussrörers strömbärande kapacitet korrekt vid konstruktion

Att välja rätt bussstangsstorlek börjar med en korrekt beräkning av dess strömbelastningskapacitet. Om bussstängen är för liten kommer den att överhettas, orsaka energiförluster och potentiellt leda till systemfel. En för stor bussstäng är lika oönskad, eftersom den slöser med material, ökar vikten onödigt och höjer produktionskostnaderna. Flera faktorer påverkar valet av optimal storlek för en koppar- eller aluminiumbussstäng för att säkert kunna bära en given ström. Den här guiden sammanfattar fyra nyckelfaktorer i beräkning av bussstangs strömbelastningsklassning och praktisk vägledning för - Vad? ing precisa och tillförlitliga ingenjörsbeslut.

Förstå sambandet mellan tvärsnitt och strömbelastning

Tvärsnittsarean för samlingsskenan är den mest grundläggande parametern för att bestämma strömbelastningskapaciteten. Ett större tvärsnitt tillåter mer ström till flöde ,på grund av ökad antal elektronvägar och större yta för värmeutbyte ion . Förhållandet mellan tvärsnittsarea och strömbelastning är dock inte linjärt. Att fördubbla tvärsnittet innebär inte att strömbelastningen fördubblas, eftersom värmeutvecklingen ion är proportionell mot kvadraten på strömmen (I²R-förluster). I praktiken konsulterar ingenjörer ofta standardtabeller för strömbelastning att ange referensströmvärden för vanligt använda skenor. Till exempel kan en liten kopparskena med ett tvärsnitt på cirka 10 mm² bära tiotals ampere under typiska fria luftförhållanden, medan en kopparskena på 100 mm² ofta kan bära flera hundratal ampere. Strömvärdet beror dock inte endast på tvärsnittsarean, utan även på skenans dimensioner, omgivningstemperatur, tillåten temperaturhöjning, installationsmetod, avstånd mellan skenor och kylförhållanden. Aluminiums ledningsförmåga är ungefär 60 procent av koppars, vilket innebär att tvärsnittet för en aluminiumledare som ska kunna leda samma ström måste vara större. För specialanpassade skenor samarbetar Kinto med sina kunder för att fastställa det optimala tvärsnittet att uppfyller s elektriska prestandakrav samtidigt som utrymmes- och viktbegränsningar beaktas.

Ta hänsyn till temperaturhöjning och omgivande förhållanden

Bärförmågan är inte ett fast värde. Den varierar beroende på den maximalt tillåtna temperaturhöjningen för sammankopplingsstaven och omgivningstemperaturen runt sammankopplingsstaven. Varje sammankopplingsstav har resistansförluster som ger upphov till värmeutveckling. Denna värme måste avledas till omgivningen utan att överskrida isoleringsklassen eller skapa säkerhetsrisker. Den typiska konstruktionsmässiga temperaturhöjningen är 30–65 °C över omgivningstemperaturen. Om omgivningstemperaturen inuti en kabinett redan är 50 °C måste strömbelastningsgraden kraftigt minskas. Högre omgivningstemperaturer minskar i allmänhet den tillåtna bärförmågan, medan förbättrade kylningsförhållanden kan öka den avsevärt. Å andra sidan kan kapaciteten ökas om kylningen förbättras genom tvingad luftkylning eller direkt värmeavledning. Under designfasen rekommenderar Kinto att kunder anger den förväntade driftmiljön och den maximalt tillåtna temperaturen för sammankopplingsstaven, för att säkerställa att den slutliga sammankopplingsstavens prestanda baseras på verkliga förhållanden och inte på ideala förhållanden.

Ta hänsyn till skinneffekten och närheteffekterna vid växelströmsapplikationer

I många konstruktioner beaktas endast likström eller lågfrekvens växelström, där strömmen är jämnt fördelad över tvärsnittet av sammankoplingsstaven. Vid högre frekvenser eller med större ledarstorlekar orsakar dock skinneffekten att strömmen till flödar närmare ytan ,att minska den effektiva tvärsnittsarean som är tillgänglig för ledning. Detta ökar växelströmsmotståndet och minskar den effektiva strömbärande kapaciteten. För en kopparbussstav är hudvikten ungefär 8,5 mm vid 60 Hz. Om en bussstav är tjockare än dubbelt så mycket som hudvikten bidrar den inre delen av ledaren knappt till strömledningen. Lösningen är att använda flera tunnare stavar parallellt eller att använda laminerade stavar. Den strömbärande kapaciteten kan ytterligare minskas av närhetseffekten, vilken orsakas av att strömmen omfördelas av magnetfält i närliggande ledare. I kraftfördelnings- eller växelriktarapplikationer hjälper Kinto kunderna att förstå hur dessa effekter påverkar växelströmsbussstavar och rekommenderar laminerade bussstavskonfigurationer som maximerar storlek strömbelastningskapaciteten samtidigt som växelströmsförlusterna minimeras.

Använd korrelationsfaktorer för form, inkapsling och monteringsmetod

Värmeförda är starkt beroende av bussledarens fysiska konfiguration och dess monteringsmetod. En platt bussledare som monteras vertikalt avger i allmänhet värme effektivare än en som monteras horisontellt, på grund av förbättrad naturlig konvektion. Bussledarens form, avståndet mellan ledare och yta påverkar också värmeöverföringsegenskaperna.

En bussledare i öppen luft får fördel av obegränsad kylning, medan samma bussledare installerad inuti en försluten inkapsling kan uppleva en betydande minskning av sin strömbärande kapacitet på grund av begränsad värmeförda. På samma sätt genererar flera bussledare som installeras nära varandra ömsesidig uppvärmning, vilket ytterligare minskar den tillåtna strömmen.

Standardkorrelationsfaktorer som publicerats av IEC, IEEE eller tillverkarens riktlinjer bör tillämpas enligt installationskonfigurationen. Faktorer såsom inkapslingstyp, avstånd mellan ledare, luftflöde och monteringsriktning bör alla beaktas vid fastställandet av den slutgiltiga strömbelastningen.

På Kinto , vårt ingenjörsteam tillämpar dessa korrektionsprinciper vid varje anpassad bussbar-design för att säkerställa att den beräknade strömbärande kapaciteten korrekt återspeglar de verkliga driftsförhållandena efter installation.