Szczegółowe objaśnienie doboru szyn miedzianych, obliczania obciążalności prądowej i procesu gięcia rozdzielnic wysokiego napięcia

Obciążalność prądowa elektrycznej szyny miedzianej odnosi się do maksymalnego prądu, jaki może ona przewodzić w sposób ciągły bez przekraczania dopuszczalnej temperatury w określonych warunkach. W praktyce inżynierskiej obciążalność prądowa zginanej szyny miedzianej nie jest wartością stałą, ale parametrem dynamicznym, na który wpływają różne czynniki, takie jak metoda instalacji, temperatura otoczenia,-kształt przekroju poprzecznego i liczba warstw.

Po pierwsze, sposób montażu ma znaczący wpływ na odprowadzanie ciepła. Metody instalacji w szafce dzielą się głównie na umiejscowienie poziome i pionowe. Ponieważ umieszczenie pionowe pełniej wykorzystuje powierzchnię rozpraszania ciepła i zapewnia lepszą konwekcję powietrza, obciążalność prądowa umieszczenia pionowego jest zwykle nieco większa niż w przypadku umieszczenia poziomego. Z tego powodu główne szyny zbiorcze w dużych szafach rozdzielczych są najczęściej instalowane pionowo.

Po drugie, temperatura otoczenia jest kluczową zmienną, którą należy wziąć pod uwagę. Projektowa referencyjna temperatura otoczenia wynosi zwykle 35 stopni lub 40 stopni. Gdy rzeczywista temperatura otoczenia jest wyższa niż ta wartość odniesienia, obciążalność prądowa szyny uziemiającej Chatsworth zmniejszy się i należy ją pomnożyć przez odpowiedni współczynnik korekcji temperatury; i odwrotnie, im niższa temperatura, tym bardziej można odpowiednio zwiększyć obciążalność prądową.

W szacunkach inżynierskich możemy używać wzorów empirycznych do szybkich obliczeń. W przypadku pojedynczego gięcia szyn miedzianych ich obciążalność prądowa jest w przybliżeniu równa szerokości szyny zbiorczej (mm) pomnożonej przez współczynnik grubości. Współczynnik grubości jest powiązany z grubością szyny zbiorczej uziemionej miedzią; na przykład szyna zbiorcza o grubości 10 mm ma współczynnik około 18, a szyna zbiorcza o grubości 12 mm ma współczynnik około 20.

W przypadku struktur wielowarstwowych-ze względu na słabsze odprowadzanie ciepła obciążalność prądowa nie jest prostym wielokrotnym dodawaniem. Obciążalność prądowa dwuwarstwowej szyny zbiorczej jest zazwyczaj około 1,56 do 1,58 razy większa niż w przypadku jednowarstwowej szyny zbiorczej-, trzech warstw około 2 razy i czterech warstw około 2,45 razy. Warto jednak zaznaczyć, że w zastosowaniach inżynieryjnych nie zaleca się stosowania warstw czterech i więcej ze względu na trudności w odprowadzaniu ciepła i znaczny efekt naskórkowości; zamiast tego sugeruje się stosowanie szyn zbiorczych o nieregularnym kształcie lub-jednowarstwowych szyn zbiorczych o większym-przekroju.

W przypadku rozdzielnic wysokiego-napięcia samo spełnienie wymagań dotyczących obciążalności prądem znamionowym jest dalece niewystarczające. Elektryczna szyna uziemiająca musi być w stanie wytrzymać wpływ-prądu zwarciowego systemu, tj. spełniać wymagania dotyczące „krótko-czasowego prądu wytrzymywanego”. Ma to kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że ​​szyna zbiorcza z miedzi elektrolitycznej nie stopi się w wyniku przegrzania lub nie spowoduje uszkodzenia sprzętu w przypadku-zwarcia.

Zgodnie ze wzorem zawartym w załączniku D normy GB3906 możemy obliczyć minimalne-pole przekroju poprzecznego izolowanej szyny uziemiającej w oparciu o warunki stabilności termicznej. Wzór jest następujący: S=(I / a) × √(t / Δθ). Gdzie S to pole-przekroju poprzecznego przewodu, I to znamionowy prąd krótkotrwały wytrzymywany-(prąd zwarciowy), a to współczynnik materiałowy (13 dla miedzi), t to czas trwania zwarcia-(zwykle 4 sekundy w przypadku systemów-wysokiego napięcia), a Δθ to wzrost temperatury (zwykle 215 K dla nieizolowanych przewodów).

Tego wzoru można użyć do obliczenia wymagań dotyczących minimalnego-przekroju przekroju poprzecznego dla różnych-obwodów zwarciowych. Na przykład w przypadku systemu 25 kA/4S minimalne pole-przekroju poprzecznego szyny uziemiającej telekomunikacyjnej musi wynosić 260 mm²; w przypadku systemu 31,5 kA/4S minimalne-pole przekroju poprzecznego musi wynosić 330 mm²; a dla systemu 63 kA/4S musi to być 660 mm². Dokonując faktycznego wyboru, projektanci muszą obliczyć-powierzchnię przekroju poprzecznego wymaganą dla prądu znamionowego oraz pole-przekroju poprzecznego wymagane do wytrzymywania-zwarcia i przyjąć maksymalną wartość z tych dwóch jako ostateczną podstawę wyboru. Na przykład obwód o prądzie znamionowym 630 A wymaga jedynie przekroju-40×6, ale jeśli prąd zwarciowy-systemu wynosi 31,5 kA, wówczas należy wybrać przekrój-nie mniejszy niż 330 mm² (np. 60×6), aby zapewnić bezpieczeństwo systemu.

Dokładność obróbki szyn zbiorczych firmy Siemens wpływa bezpośrednio na łatwość montażu w szafie i zachowanie odstępów elektrycznych. Podczas procesu gięcia i wykrawania należy dokładnie obliczyć „długość materiału”, czyli długość po rozłożeniu. Ponieważ szyna zbiorcza Weidmullera ulega odkształceniu plastycznemu w punkcie zgięcia,-strona zewnętrzna jest rozciągana i wydłużana, a strona wewnętrzna ściskana i skracana-do obliczeń należy wprowadzić współczynnik kompensacji.

W przypadku typowych zakrętów płaskich ({0}}zakrętów pod kątem prostym) w inżynierii powszechnie stosuje się „zewnętrzną metodę obliczeń” lub „wewnętrzną metodę obliczeń”. Ogólny wzór zewnętrznej metody obliczeń to: Długość całkowita=Suma zewnętrznych wymiarów każdego segmentu + wartość kompensacji - Współczynnik × liczba-zagięć pod kątem prostym. Specyficzny współczynnik kompensacji jest powiązany z grubością producentów izolatorów szyn zbiorczych; na przykład w przypadku materiałów o grubości 3 mm każde-zagięcie pod kątem prostym może wymagać dodatkowego naddatku w wysokości około 0,3 mm, podczas gdy w przypadku materiałów o grubości 10 mm może być potrzebny jeszcze większy naddatek. Podczas obróbki wielowarstwowych-zagięć lub skomplikowanych kształtów należy również wziąć pod uwagę wpływ promienia gięcia i kąta sprężynowania.

Ponadto, aby zapobiec wyładowaniom końcówek, szyny zbiorcze firmy Mersen Ferraz wewnątrz rozdzielnicy-wysokiego napięcia zwykle wymagają fazowania lub zaokrąglenia prostokątów. Poprawia to nie tylko rozkład pola elektrycznego, ale także poprawia wydajność izolacji. Podczas produkcji należy ściśle kontrolować kąty zgięcia i tolerancje wymiarowe, aby zapewnić minimalne naprężenia podczas montażu szyny uziemiającej miedzi, zapobiegając uszkodzeniu elementów izolacyjnych lub nierównym naprężeniom na powierzchniach stykowych w wyniku wymuszonego montażu.

Podsumowując, wybór i projektowanie szyn zbiorczych rozdzielczych to złożony projekt inżynierii systemu, integrujący obliczenia elektryczne i procesy mechaniczne. Tylko poprzez kompleksowe uwzględnienie obciążalności prądowej, stabilności termicznej oraz rzeczywistych warunków produkcji i instalacji można zaprojektować ekonomiczny i bezpieczny system dystrybucji energii.