A nagyfeszültségű kapcsolóberendezések rézsín-választásának, áramkapacitás-számításának és hajlítási folyamatának részletes magyarázata

Az elektromos réz gyűjtősín áramterhelhetősége arra a maximális áramra vonatkozik, amelyet folyamatosan tovább tud szállítani anélkül, hogy meghatározott feltételek mellett meghaladná a megengedett hőmérsékletét. A gyakorlati tervezésben a hajlító rézsín áramterhelhetősége nem rögzített érték, hanem egy dinamikus paraméter, amelyet különböző tényezők befolyásolnak, például a beépítési mód, a környezeti hőmérséklet, a keresztmetszeti alak és a rétegek száma.

Először is, a beépítési mód jelentős hatással van a hőelvezetésre. A szekrényen belüli beépítési módok elsősorban vízszintes és függőleges elhelyezésre oszlanak. Mivel a függőleges elhelyezés jobban kihasználja a hőleadó felületet és jobb légáramlást ér el, a függőleges elhelyezés áramterhelhetősége általában valamivel nagyobb, mint a vízszintes elhelyezésé. Ezért a nagy elosztószekrények főgyűjtősínjeit többnyire függőlegesen szerelik fel.

Másodszor, a környezeti hőmérséklet döntő fontosságú változó, amelyet figyelembe kell venni. A tervezési referencia környezeti hőmérséklet általában 35 fok vagy 40 fok. Ha a tényleges környezeti hőmérséklet magasabb, mint ez a referencia, a Chatsworth földelő sín áramterhelhetősége csökken, és ezt meg kell szorozni a megfelelő hőmérséklet-korrekciós tényezővel; fordítva, minél alacsonyabb a hőmérséklet, annál jobban növelhető az áramterhelhetőség.

A mérnöki becslésben empirikus képleteket használhatunk a gyors számításokhoz. Egyetlen réz gyűjtősín hajlítás esetén az áramterhelhetősége megközelítőleg megegyezik a gyűjtősín szélességével (mm) megszorozva egy vastagsági együtthatóval. A vastagsági együttható a rézföldelés gyűjtősín vastagságához kapcsolódik; például egy 10 mm vastag gyűjtősín együtthatója körülbelül 18, a 12 mm vastag gyűjtősín pedig körülbelül 20.

Többrétegű szerkezetek esetén a gyengébb hőelvezetés miatt az áramterhelhetőség nem egyszerű többszörös összeadás. A kétrétegű gyűjtősín jelenlegi teherbírása általában körülbelül 1,56-1,58-szorosa az egyrétegű Érdemes azonban megjegyezni, hogy a négy vagy annál magasabb réteg nem ajánlott mérnöki alkalmazásokhoz a hőelvezetés nehézségei és a jelentős bőrhatás miatt; helyette szabálytalan alakú gyűjtősíneket vagy nagyobb keresztmetszetű{10}}rétegű gyűjtősíneket javasolt használni.

A nagy-feszültségű kapcsolóberendezések tervezésénél a névleges áram teherbírási követelményének pusztán teljesítése messze nem elegendő. Az elektromos földelő sínnek ki kell bírnia a rendszer rövidre{2}}áramának hatását, azaz teljesítenie kell a „rövid-áramállósági” követelményt. Ez kulcsfontosságú annak biztosításához, hogy az elektrolitréz gyűjtősín ne olvadjon meg túlmelegedés miatt, és ne okozzon károsodást a berendezésben rövidzárlati hiba esetén.

A GB3906 szabvány D függelékében található képlet szerint a hőstabilitási feltételek alapján kiszámíthatjuk a leválasztott földelő sín minimális keresztmetszeti területét-. A képlet a következő: S=(I / a) × √(t / Δθ). Ahol S a vezető keresztmetszeti területe, I a névleges rövid-idejű ellenállási áram (rövid-áramköri áram), a az anyagegyüttható (réz esetén 13), t a rövid-áramkör időtartama (általában 4 másodperc magas-hőmérséklet-emelkedésű rendszerek esetén) karmesterek).

Ez a képlet felhasználható a minimális keresztmetszeti -keresztmetszeti területkövetelmények meghatározására a különböző rövidzárlati besorolásokhoz. Például egy 25 kA/4S rendszer esetén a távközlési földelő sín minimális keresztmetszete -260 mm²; 31,5 kA/4S rendszer esetén a minimális keresztmetszeti területnek 330 mm²-nek kell lennie; 63 kA/4S rendszer esetén pedig 660 mm²-nek kell lennie. A tényleges kiválasztás során a tervezőknek ki kell számítaniuk a névleges áramhoz szükséges keresztmetszeti területet és a rövidzárlati ellenálláshoz szükséges keresztmetszeti területet, és a végső kiválasztási alapnak a kettő maximális értékét kell figyelembe venniük. Például egy 630 A névleges áramerősségű áramkör csak 40 × 6-os keresztmetszetet igényel, de ha a rendszer zárlati árama 31,5 kA, akkor a rendszer biztonsága érdekében legalább 330 mm²-es keresztmetszetet (például 60 × 6) kell kiválasztani.

A Siemens BusBar megmunkálási pontossága közvetlenül befolyásolja a szekrényen belüli beszerelés egyszerűségét és az elektromos távolságok betartását. A hajlítási és simítási folyamat során pontosan ki kell számítani az "anyag hosszát", azaz a kihajtott hosszt. Mivel a Weidmuller-sín plasztikus deformáción megy keresztül a hajlítási ponton-a külső oldal megnyúlik és megnyúlik, míg a belső oldal összenyomódik és lerövidül-egy kompenzációs együtthatót be kell építeni a számításba.

A gyakori lapos ívek (derékszögű-hajlítások) esetében a "külső számítási módszer" vagy a "belső számítási módszer" általánosan használatos a mérnöki szakmában. A külső számítási módszer általános képlete: Teljes hossz=Az egyes szakaszok külső méreteinek összege + kompenzációs érték - Együttható × Derékszögű-szöghajlítások száma. A specifikus kompenzációs együttható a gyűjtősín-szigetelő gyártók vastagságához kapcsolódik; például 3 mm vastag anyagok esetén minden derékszögű hajlításhoz körülbelül 0,3 mm-es további ráhagyás szükséges, míg a 10 mm vastag anyagoknál még ennél is több. Többrétegű hajlítások vagy összetett alakzatok feldolgozásakor a hajlítási sugár és a visszaugrási szög hatásait is figyelembe kell venni.

Ezenkívül a csúcskisülés megelőzése érdekében a Mersen Ferraz gyűjtősínjei a nagyfeszültségű{0}}kapcsolóberendezésben általában letörést vagy lekerekített téglalapokat igényelnek. Ez nemcsak az elektromos téreloszlást javítja, hanem a szigetelési teljesítményt is. A gyártás során a hajlítási szögeket és a mérettűréseket szigorúan ellenőrizni kell, hogy minimális feszültséget érjünk el a rézföldelési gyűjtősín beépítése során, megelőzve a szigetelőelemek károsodását vagy az érintkezési felületeken a kényszerszerelés miatti egyenetlen feszültséget.

Összefoglalva, a Distribution BusBars kiválasztása és tervezése egy komplex rendszermérnöki projekt, amely integrálja az elektromos számításokat és a mechanikai folyamatokat. Csak az áramterhelhetőség, a hőstabilitás, valamint a tényleges gyártási és beépítési feltételek átfogó mérlegelésével lehet gazdaságos és biztonságos áramelosztó rendszert kialakítani.