Explicació detallada de la selecció de barres de coure, càlcul de la capacitat de transport actual i procés de flexió per a aparells de commutació d'alta tensió

La capacitat de càrrega de corrent d'una barra elèctrica de coure es refereix al corrent màxim que pot transportar contínuament sense superar la seva temperatura permesa en condicions especificades. En enginyeria pràctica, la capacitat de càrrega actual d'una barra de coure de flexió no és un valor fix, sinó un paràmetre dinàmic afectat per diversos factors, com ara el mètode d'instal·lació, la temperatura ambient, la-forma de la secció transversal i el nombre de capes.

En primer lloc, el mètode d'instal·lació té un impacte significatiu en la dissipació de calor. Els mètodes d'instal·lació dins de l'armari es divideixen principalment en col·locació horitzontal i vertical. Com que la col·locació vertical utilitza la superfície de dissipació de calor més plenament i aconsegueix una millor convecció de l'aire, la capacitat de càrrega actual de la col·locació vertical sol ser lleugerament més gran que la de la col·locació horitzontal. És per això que les barres principals dels grans armaris de distribució s'instal·len majoritàriament verticalment.

En segon lloc, la temperatura ambient és una variable crucial que cal tenir en compte. La temperatura ambient de referència del disseny sol ser de 35 o 40 graus. Quan la temperatura ambient real sigui superior a aquesta referència, la capacitat de càrrega actual de la barra de bus terrestre de Chatsworth disminuirà i s'ha de multiplicar pel factor de correcció de temperatura corresponent; per contra, com més baixa sigui la temperatura, més es pot augmentar adequadament la capacitat de transport de corrent.

En l'estimació d'enginyeria, podem utilitzar fórmules empíriques per al càlcul ràpid. Per a una sola flexió de barres de coure, la seva capacitat de transport de corrent és aproximadament igual a l'amplada de la barra (mm) multiplicada per un coeficient de gruix. El coeficient de gruix està relacionat amb el gruix de la barra de terra de coure; per exemple, una barra de 10 mm de gruix té un coeficient d'aproximadament 18, i una barra de 12 mm de gruix té un coeficient d'aproximadament 20.

Per a estructures multi-capes, a causa d'una mala dissipació de calor, la capacitat de càrrega actual no és una simple addició múltiple. La capacitat de càrrega actual d'una barra de doble-capa és normalment d'entre 1,56 i 1,58 vegades la d'una barra de-capa única, tres capes unes 2 vegades i quatre capes unes 2,45 vegades. No obstant això, val la pena assenyalar que quatre capes i superiors no es recomanen per a aplicacions d'enginyeria a causa de les dificultats en la dissipació de la calor i l'efecte important de la pell; es recomana utilitzar barres de forma irregular o barres de-capa única amb seccions transversals-més grans.

En el disseny d'aparells de commutació d'alta tensió-, el simple fet de complir el requisit de capacitat de càrrega de corrent nominal està lluny de ser suficient. La barra de terra elèctrica ha de ser capaç de suportar l'impacte del corrent de curt-circuit del sistema, és a dir, complir el requisit de "corrent de resistència a curt-temps". Això és crucial per garantir que la barra colectora de coure electrolític no es fongui a causa d'un sobreescalfament o que provoqui danys a l'equip en cas d'error de curt-circuit.

D'acord amb la fórmula de l'apèndix D de l'estàndard GB3906, podem calcular l'àrea de secció transversal mínima-de la barra de bus de terra aïllada en funció de les condicions d'estabilitat tèrmica. La fórmula és: S=(I / a) × √(t / Δθ). On S és l'àrea de la secció transversal del conductor, I és el corrent de curta durada nominal (corrent de curtcircuit), a és el coeficient del material (13 per al coure), t és la durada del curtcircuit (normalment 4 segons per a sistemes d'alta tensió) i normalment Δ25θ és la temperatura ΔK conductors).

Aquesta fórmula es pot utilitzar per obtenir els requisits mínims d'àrea de-secció transversal per a diferents classificacions-de curtcircuit. Per exemple, per a un sistema de 25 kA/4S, l'àrea transversal mínima-de la barra de bus de terra de telecomunicacions ha de ser de 260 mm²; per a un sistema de 31,5 kA/4S, l'àrea de secció transversal mínima ha de ser de 330 mm²; i per a un sistema de 63 kA/4S, ha de ser de 660 mm². En la selecció real, els dissenyadors han de calcular l'àrea de la-secció transversal necessària per al corrent nominal i l'àrea de la-secció transversal necessària per a la resistència als curt-circuits, i prendre el valor màxim de les dues com a base de selecció final. Per exemple, un circuit amb un corrent nominal de 630 A només requereix una secció-de 40×6, però si el corrent de curt-del sistema és de 31,5 kA, s'ha de seleccionar una secció-no inferior a 330 mm² (com ara 60×6) per garantir la seguretat del sistema.

La precisió de mecanitzat de la barra de bus per a Siemens afecta directament la facilitat d'instal·lació dins de l'armari i el compliment de les separacions elèctriques. Durant el procés de plegat i entallament, la "longitud del material", és a dir, la longitud desplegada, s'ha de calcular amb precisió. Com que la barra de bus per a Weidmuller pateix una deformació plàstica al punt de flexió-el costat exterior s'estira i s'allarga, mentre que el costat interior es comprimeix i s'escurça-s'ha d'introduir un coeficient de compensació en el càlcul.

Per a corbes planes comunes (corbes en angle recte-), en enginyeria s'utilitza habitualment el "mètode de càlcul extern" o el "mètode de càlcul intern". La fórmula general per al mètode de càlcul extern és: Longitud total=Suma de les dimensions exteriors de cada segment + Valor de compensació - Coeficient × Nombre de corbes d'angle recte-. El coeficient de compensació específic està relacionat amb el gruix dels fabricants d'aïllants de barra de bus; per exemple, per a materials de 3 mm de gruix, cada corba-angle recte pot requerir un marge addicional d'aproximadament 0,3 mm, mentre que els materials de 10 mm de gruix requereixen encara més. Quan es processen corbes multi-capes o formes complexes, també s'han de tenir en compte els efectes del radi de flexió i l'angle de retorn elàstic.

A més, per evitar la descàrrega de punta, les barres de bus per a Mersen Ferraz dins de l'aparell de commutació d'alta tensió{0}}normalment requereixen un xamfranat o rectangles arrodonits. Això no només millora la distribució del camp elèctric, sinó que també millora el rendiment d'aïllament. Durant la fabricació, els angles de flexió i les toleràncies dimensionals s'han de controlar estrictament per garantir una tensió mínima durant la instal·lació de la barra de barres de coure, evitant danys als components d'aïllament o tensió desigual a les superfícies de contacte a causa de la instal·lació forçada.

En resum, la selecció i disseny de Distribution BusBars és un projecte complex d'enginyeria de sistemes que integra càlculs elèctrics i processos mecànics. Només tenint en compte exhaustivament la capacitat de càrrega actual, l'estabilitat tèrmica i les condicions reals de fabricació i instal·lació es pot dissenyar un sistema de distribució d'energia econòmic i segur.