Explicação detalhada da seleção de barramentos de cobre, cálculo da capacidade de carga de corrente e processo de dobra para painéis de alta tensão

A capacidade de transporte de corrente de um barramento elétrico de cobre refere-se à corrente máxima que ele pode transportar continuamente sem exceder sua temperatura permitida sob condições especificadas. Na engenharia prática, a capacidade de transporte de corrente de um barramento de cobre flexível não é um valor fixo, mas um parâmetro dinâmico afetado por vários fatores, como método de instalação, temperatura ambiente, formato-da seção transversal e número de camadas.

Primeiro, o método de instalação tem um impacto significativo na dissipação de calor. Os métodos de instalação dentro do gabinete são divididos principalmente em posicionamento horizontal e vertical. Como a colocação vertical utiliza mais completamente a área de superfície de dissipação de calor e consegue uma melhor convecção do ar, a capacidade de transporte de corrente da colocação vertical é geralmente ligeiramente maior do que a da colocação horizontal. É por isso que os barramentos principais em grandes quadros de distribuição são instalados principalmente verticalmente.

Em segundo lugar, a temperatura ambiente é uma variável crucial que deve ser considerada. A temperatura ambiente de referência do projeto é geralmente de 35 ou 40 graus. Quando a temperatura ambiente real for superior a esta referência, a capacidade de carga de corrente do barramento de aterramento de Chatsworth diminuirá e deverá ser multiplicada pelo fator de correção de temperatura correspondente; inversamente, quanto mais baixa a temperatura, mais a capacidade de transporte de corrente pode ser aumentada de forma adequada.

Na estimativa de engenharia, podemos usar fórmulas empíricas para cálculos rápidos. Para uma flexão de barramento de cobre simples, sua capacidade de transporte de corrente é aproximadamente igual à largura do barramento (mm) multiplicada por um coeficiente de espessura. O coeficiente de espessura está relacionado à espessura do barramento de aterramento de cobre; por exemplo, um barramento com 10 mm de espessura tem um coeficiente de aproximadamente 18 e um barramento com 12 mm de espessura tem um coeficiente de aproximadamente 20.

Para estruturas multi-camadas, devido à menor dissipação de calor, a capacidade de transporte de corrente não é uma simples adição múltipla. A capacidade de transporte de corrente de um barramento de camada-dupla é normalmente cerca de 1,56 a 1,58 vezes a de um barramento de-camada única, três camadas cerca de 2 vezes e quatro camadas cerca de 2,45 vezes. No entanto, vale a pena notar que quatro camadas ou mais não são recomendadas para aplicações de engenharia devido a dificuldades na dissipação de calor e efeito pelicular significativo; sugere-se usar barramentos de formato irregular ou barramentos de-camada única com seções-transversais maiores.

Em projetos de painéis de{0}alta tensão, simplesmente atender ao requisito de capacidade de transporte de corrente nominal está longe de ser suficiente. O barramento de aterramento elétrico deve ser capaz de suportar o impacto da corrente de curto-circuito do sistema, ou seja, atender ao requisito de "corrente suportável de-tempo curto". Isso é crucial para garantir que o barramento de cobre eletrolítico não derreta devido ao superaquecimento ou cause danos ao equipamento no caso de uma falha de curto-circuito.

De acordo com a fórmula do Apêndice D do padrão GB3906, podemos calcular a área-secional transversal mínima do barramento de aterramento isolado com base nas condições de estabilidade térmica. A fórmula é: S=(I/a) × √(t/Δθ). Onde S é a área da seção transversal-do condutor, I é a corrente suportável de curto-tempo (corrente de curto-circuito), a é o coeficiente do material (13 para cobre), t é a duração-do curto circuito (geralmente 4 segundos para sistemas de alta-tensão) e Δθ é o aumento de temperatura (geralmente 215K para condutores desencapados).

Esta fórmula pode ser usada para derivar os requisitos mínimos-de área de seção transversal para diferentes classificações de-curto-circuito. Por exemplo, para um sistema de 25kA/4S, a área-de seção transversal mínima da barra de aterramento de telecomunicações precisa ser de 260 mm²; para um sistema de 31,5 kA/4S, a área-de seção transversal mínima precisa ser 330 mm²; e para um sistema 63kA/4S, precisa ser 660mm². Na seleção real, os projetistas precisam calcular a área da seção-transversal necessária para a corrente nominal e a área-da seção transversal necessária para a resistência ao-curto-circuito e tomar o valor máximo dos dois como base de seleção final. Por exemplo, um circuito com uma corrente nominal de 630A requer apenas uma seção transversal-de 40×6, mas se a corrente de curto-circuito do sistema for 31,5kA, uma seção-transversal não inferior a 330mm² (como 60×6) deverá ser selecionada para garantir a segurança do sistema.

A precisão de usinagem do BusBar para Siemens afeta diretamente a facilidade de instalação dentro do gabinete e a conformidade das folgas elétricas. Durante o processo de dobra e estampagem, o “comprimento do material”, ou seja, o comprimento desdobrado, deve ser calculado com precisão. Como o BusBar para Weidmuller sofre deformação plástica no ponto de flexão-o lado externo é esticado e alongado, enquanto o lado interno é comprimido e encurtado-um coeficiente de compensação deve ser introduzido no cálculo.

Para dobras planas comuns (dobras em ângulo-reto), o "método de cálculo externo" ou o "método de cálculo interno" são comumente usados ​​em engenharia. A fórmula geral para o método de cálculo externo é: Comprimento total=Soma das dimensões externas de cada segmento + Valor de compensação - Coeficiente × Número de curvas em ângulo reto-. O coeficiente de compensação específico está relacionado à espessura dos fabricantes de isoladores de barramento; por exemplo, para materiais com 3 mm de espessura, cada curva em ângulo reto pode exigir uma margem adicional de aproximadamente 0,3 mm, enquanto materiais com 10 mm de espessura exigem ainda mais. Ao processar dobras de múltiplas{12}}camadas ou formas complexas, os efeitos do raio de curvatura e do ângulo de retorno elástico também devem ser considerados.

Além disso, para evitar descargas na ponta, os barramentos para Mersen Ferraz dentro do quadro de distribuição de alta-tensão normalmente exigem chanfros ou retângulos arredondados. Isto não só melhora a distribuição do campo elétrico, mas também melhora o desempenho do isolamento. Durante a fabricação, os ângulos de curvatura e as tolerâncias dimensionais devem ser rigorosamente controlados para garantir tensão mínima durante a instalação do barramento de aterramento de cobre, evitando danos aos componentes de isolamento ou tensão irregular nas superfícies de contato devido à instalação forçada.

Em resumo, a seleção e o projeto de Barramentos de Distribuição é um projeto complexo de engenharia de sistema que integra cálculos elétricos e processos mecânicos. Somente considerando de forma abrangente a capacidade de transporte de corrente, a estabilidade térmica e as condições reais de fabricação e instalação é que um sistema de distribuição de energia econômico e seguro pode ser projetado.