Als de vergelijkingen niet correct worden weergegeven, gebruik dan de bureaubladweergave
Busbar maat zijn een belangrijke studie voor elektrische installatie.
In elke elektrische installatie moeten we voorzichtig zijn met alles wat storingen en brand kan veroorzaken. Het kan worden veroorzaakt door een ongeval, natuurlijk incident of brandgevaarlijk.
Als je hebt gelezen over brandincidenten in een huis, fabriek of groot gebouw, dan komt een natuurlijk incident zelden voor. Natuurrampen worden veroorzaakt door natuurlijke factoren en gebouwen zullen natuurlijk niet snel door de natuur worden aangetast.
Het belangrijkste dat we moeten voorkomen, zijn ongelukken. Dit kan gebeuren als we niet zorgvuldig hebben gepland, ontworpen, geanalyseerd of berekend bij het doen en gebruiken van elektrische installatie.
Deze storingen en branden worden veroorzaakt door het meest voorkomende element dat we kennen: HITTE.
Als we kijken naar de bron van de HITTE vanuit elektrisch perspectief, kunnen we de oorzaken opsommen:
- Kortsluiting.
- Overbelasten.
- Slechte kwaliteit van elektrische ontwerpen en bekabeling.
- Slechte kwaliteit van elektrische apparaten en materialen.
- Slechte kwaliteit van elektrische verbindingen.
- Slechte kwaliteit van aardingsontwerpen en materialen.
- Gebrek aan ventilatie in de panelen.
Die punten zijn vrij moeilijk te detecteren voordat ze gebeuren. Het beste wat we kunnen doen, is de fouten voorkomen door bovenstaande oorzaken weg te nemen.
Wat is Busbar
Elektrische draden worden vaak gebruikt om stromen van het ene punt naar het andere punt te leveren. Het hoeft natuurlijk geen draad te zijn, het kan alles zijn dat elektriciteit kan geleiden, zoals koper.
Elektrische draden zijn erg flexibel omdat we ze kunnen buigen, oprollen, isoleren, verplaatsen, rijgen naar onze smaak en nog veel meer.
Maar elektrische draden zijn soms geen efficiënte en verstandige keuze als we te maken hebben met hoge stromen. U zult het gemakkelijker vinden om een geleiderstaaf of massieve geleider te gebruiken om hoge stromen van plaats naar plaats te transporteren.
Deze massieve stroombusbar staat bekend als een stroombusbar. Het is gemaakt van koper in de vorm van een “staaf”. Natuurlijk kunnen we het niet buigen, rollen of rijgen als draden. Deze busbar is in staat om hoge stromen te voeren waar de meeste elektrische draden zullen doorbranden.
Zelfs als je erop staat elektrische draden te gebruiken, heb je echt grote en dikke elektrische draden nodig, dus het is niet handig voor prijzen en installaties.
Maak je geen zorgen over de ontwerpen en installaties, we kunnen bouten gebruiken om de ene balk naar onze smaak met een andere balk te verbinden. Deze bout wordt op de isolator geïnstalleerd om elke busbar volledig te bevestigen zonder ongelukken te veroorzaken.
Naast de voordelen heeft de busbar zijn eigen nadelen. We willen absoluut geen stroombusbar loskoppelen of verplaatsen zonder de juiste procedure. Mogelijk komt u ergens de waarschuwingsborden “Busbar Down for Maintenance” tegen.
Dit bord geeft aan dat de stroomleiding is uitgeschakeld, zodat we er onderhoud aan kunnen doen, de stekker uit het stopcontact kunnen halen, schoonmaken, vervangen of wat dan ook.
Houd er rekening mee dat een stroombusbar letterlijk een koperen staaf is waar zelden isolatie op zit. We moeten het beschermen tegen dieren, vogels of knaagdieren die het aanraken. Het kan kortsluiting tussen busbars veroorzaken en natuurlijk dieren doden die het hebben aangeraakt.
Hoe de busbar maat te berekenen
Bij deze gelegenheid zullen we het hebben over de berekening van de busbarafmetingen om oververhitting in uw elektrische systemen te voorkomen. We zullen onderzoeken hoe belangrijk het is om de busbargrootte te berekenen om oververhitting te voorkomen die verder fouten veroorzaakt.
De berekening van de busbargrootte is niet alleen gericht op HT-systemen (High Tension of High Voltage). U heeft het mis als u denkt dat een LT-systeem (Low Tension of Low Voltage) niet de moeite waard is om te berekenen en te analyseren.
Daarom zullen we bestuderen voor zowel HT- als LT-systemen.
Er is een algemene regel die door de meeste elektriciens, elektrotechnici en consultants wordt gebruikt, de “Thumb Rule” -methode.
Vroeger, toen het berekenen van de busbar-afmetingen handmatig werd gedaan en ze zullen er natuurlijk stille tijd aan besteden, worden ze ongeduldig. Dit is waar de duimregel hen hielp. Maar maak je geen zorgen, tegenwoordig is er veel software om de busbar maatberekening uit te voeren. Ze zijn eenvoudig in gebruik en besparen u natuurlijk veel tijd.
Duimregel voor busbar-versterkergrootte
Deze duimregel laat zien hoeveel stroom een stroombusbar van 1 vierkante mm (m²) kan weerstaan.
Er zijn twee veelgebruikte materialen voor het maken van een busbar, ze zijn aluminium en koper. Zowel aluminium als koper hebben hun eigen vermogen om stromen te weerstaan.
Een aluminium busbar van 1 mm² is bestand tegen 0,7 ampère.
Een koperen busbar van 1 mm² is bestand tegen 1,2 ampère.
Uiteraard zijn bovenstaande voorbeelden niet afkomstig van een internationale standaard omdat we de tolerantiewaarden niet kunnen vinden. Sommige mensen kunnen nog steeds een aluminium busbar gebruiken om 1 Ampère te leveren. Sommige andere mensen gebruiken een koperen busbar om 1,5 Ampère te leveren.
Omdat deze primitieve methode later onbetrouwbaar werd voor hoge stroomsterkten in duizend ampère, moesten we een goede berekening maken met een goede standaard.
Elektrische busbar maat
Bovendien moeten elektrotechnisch adviseurs en ingenieurs andere ondersteunende factoren analyseren en berekenen die belangrijk zijn om te overwegen:
- Minimale vrije ruimte voor fase-naar-fase en fase-naar-aarde.
- Juiste selectie van de impasse van de busbarisolator.
- Veilige en adequate boutmontage voor meerdere busbaraansluitingen.
- Thermische effecten geproduceerd door busbar en isolator voor zowel normale als extreme (defecte) omstandigheden.
- Mechanische resonanties en elektrodynamische krachten onder normale en extreme (defecte) omstandigheden.
We moeten rekening houden met de twee onderstaande factoren:
- Maximaal toegestane temperatuurstijging voor bout
- Minimale afstanden busbars
De maximaal toelaatbare temperatuur voor boutverbinding tussen busbar en busbar of busbar op paneel moet goed worden gepland.
Op dit moment zullen we kijken naar de internationale norm IEC 62271-1, waar deze is samengevat in de onderstaande tabel:
De tweede is de busbarspeling waar we IEC 62271-1 als voorbeeld zullen gebruiken. Neem onderstaande tabel in acht:
Standaard busbarafmeting in mm
De grootte van een stroombusbar wordt bepaald door de huidige classificatie, het type materiaal, de vorm en het dwarsdoorsnede-oppervlak. Uiteraard is ook de maximaal toelaatbare temperatuurstijging per materiaalsoort van belang.
Aan de hand van de IEC 62271-1 kunnen we in de onderstaande tabel ook het thermische stijgingseffect, de thermische limiet, de staafafmetingen en de weerstand tegen stroomsterkte bestuderen:
Hoe de busbar op maat te maken?
De grootte van de busbar wordt niet alleen bepaald door de stroom alleen. De temperatuurstijging moet binnen de toegestane specificatie zijn in nationale of internationale norm. De normen waar we het over hebben zijn:
- Britse norm, BS 159,
- Amerikaanse norm, ANSI C37.20, en
- enz
British Standard, BS 159 stelt dat de maximale temperatuurstijging 50oC hoger is dan de omgevingstemperatuur in 24 uur. De omgevingstemperatuur is op zijn hoogtepunt 35oC tot 40oC.
American Standard, ANSI C37.20 stelt dat de maximale temperatuurstijging 65oC hoger is dan de omgevingstemperatuur in 24 uur. De omgevingstemperatuur is 40oC en er worden verzilverde aansluitbouten gebruikt. Als er geen bout is geïnstalleerd, is de toegestane temperatuurstijging 30oC.
Het basisidee voor het dimensioneren van een koperen busbar is 2 Amp/1 Sq.mm (mm2) of 1250 Amp/1 Sq.in (in2), deze kunnen in sommige landen anders zijn. Dit is natuurlijk als een “eerste hulp”-beslissing, maar de uiteindelijke beslissing moet op meer factoren rekenen. U moet de catalogus van de fabrikant raadplegen.
Busbar maat hangt af van
Bekijk de onderstaande lijst om te zien wat we hierboven over ‘meer factoren’ noemden. We moeten rekening houden met de “toepassingsgebieden” bij het berekenen van de busbar-afmetingen.
- Spanning daalt
Busbar heeft een lagere impedantie, dus de spanningsval is lager dan bij elektrische draden.
- Hoofdschakelbord
Slechts één uitgang voor elke stijgleiding, vandaar dat de kosten en grootte voor het hoofdpaneel worden verminderd.
- Schachtmaat:
De gebruikelijke maat voor een stroombusbar met een stroomsterkte van 1600 A is 185 x 180 mm. Vergeleken met de elektrische draden die met dezelfde stroom moeten worden geleid, is een stroombusbar veel goedkoper om een stijgbuismaat te bouwen.
- Aantal circuits
Er is slechts één circuit nodig voor alle verdiepingen.
- Brand en veiligheid
Isolatiematerialen die voor stroombusbar worden gebruikt, produceren geen giftige gassen en corrosieve effecten om brand te veroorzaken.
- Fout bestand tegen niveau:
Een stroombusbar heeft een veel hogere maximale stroomsterkte, normaal gesproken is een 1600 A-stijgleiding bestand tegen 60 – 70 kA.
- Installatietijd
De installatie van busbars kost minder tijd.
Busbar-grootte versus stroom
Let op de kortsluitingsclassificatie voor een busbar hieronder:
- Stroomsterkte 0 – 400 A = 25 kA gedurende 1 seconde.
- Stroomsterkte 600 – 1000 A = 50 kA gedurende 1 seconde.
- Stroomsterkte 1000 – 2000 A = 65 – 100 kA gedurende 1 seconde.
- Stroomsterkte 2000 – 5000 A = 100 – 225 kA gedurende 1 seconde.
Nadat we de huidige classificatie samen met de foutstroomclassificatie hebben vermeld, kunnen we ze verder opsommen, samen met de doorsnede van 1 vierkante mm (Sq.mm / mm2).
Maat aluminium busbar
Laten we een eenvoudig voorbeeld doen van de berekening van de aluminium busbarmaat.
Stel dat we een stroombusbar nodig hebben om 2000 A stroom te voeren en een stroomstoring van 35 kA gedurende 1 seconde te weerstaan. Terugkijkend op de bovenstaande tabel, is de minimale doorsnede van de busbar die we nodig hebben 443 vierkante mm.
Om deze 443 Sq.mm aluminium busbar te krijgen, kunnen we een 100 x 5 mm busbar gebruiken. Dit is de minimale doorsnede.
Ervan uitgaande dat we een stroomdichtheid van 1 A/Sq.mm, skin-effect en temperatuurstijging hebben, hebben we misschien een 4 x 100 x 5 mm busbar nodig.
Koperen busbarmaat
Net als bij de bovenstaande berekening, is de berekening van de koperen busbarafmeting vrij eenvoudig.
Stel dat we een stroombusbar nodig hebben om 2000 A te dragen en een foutstroom van 35 kA gedurende 1 seconde te weerstaan. Toen we een beetje naar onze tabel scrolden, ontdekten we dat er minimaal 285 Sq.mm nodig is. Als minimale doorsnede kunnen we een 60 x 5 mm busbar gebruiken.
Ervan uitgaande dat we een stroomdichtheid hebben van 1,6 A/Sq.mm, skin-effect en temperatuurstijging, hebben we misschien een 4 x 60 x 5 mm busbar nodig.
Hoe de busbar op maat te maken
Eindelijk zullen we wat berekening van de busbar-afmetingen doen met enkele bekende formules.
Stel dat we een stroombusbar hebben met de huidige classificatie zoals hieronder vermeld:
Nominale spanning = 415V, 50Hz,
Desire maximale stroomsterkte van busbar = 630Amp.
Foutstroom (Isc) = 50KA
Foutduur (t) =1sec.
De bedrijfstemperatuurstijgingen voor de busbar zijn:
Bedrijfstemperatuur van Busbar (θ)=85°C.
Eindtemperatuur van busbar tijdens fout (θ1) = 185°C.
Temperatuurstijging van Bus Bar Bar tijdens storing (θt=θ1-θ)=100°C.
Omgevingstemperatuur (θn) = 50°C.
Maximale stijging van de stroombusbartemperatuur = 55 °C.
Busbar is bedekt met een behuizing met onderstaande specificaties:
Installatie van Paneel= Binnen (goed geventileerd)
Hoogte van paneelinstallatie op locatie = 2000 meter
Paneellengte= 1200 mm, Paneelbreedte= 600 mm, Paneelhoogte= 2400 mm
De materiële details van onze busbar:
Busbar Materiaal = Koper
Busbar Strip Arrangementen = Verticaal
Huidige dichtheid van busbarmateriaal = 1,6
Temperatuurcoëfficiënt van materiaalweerstand bij 20°C (α20) = 0,00403
Materiële constante (K) = 1,166
Busbar Materiaal Toegestane sterkte = 1200 kg/cm2
Busbar-isolatiemateriaal = kaal
Busbarpositie = op de rand gemonteerde staven
Busbar Installatie Medium = Niet-geventileerde kanalen
Busbar Kunstmatige Ventilatie Schema= zonder kunstmatige ventilatie
Onze busbarmaat is:
Busbarbreedte(e)= 75 mm
Busbardikte(n)= 10 mm
Aantal busbars per fase (n) = 2 Nee
Busbar Lengte per fase(a)= 500 mm
Afstand tussen twee busstrips per fase (e) = 75 mm
Busbar Fase-afstand (p)= 400 mm
Totaal aantal circuits = 3
Aangezien de busbar geen eigen isolatie heeft, voorzien we deze van een isolator zoals hieronder beschreven:
Afstand tussen isolatoren op dezelfde fase (l) = 500 mm
Isolatiehoogte (H)= 100 mm
Afstand van de kop van de isolator tot het zwaartepunt van de stroombusbar (h)= 5 mm
Toegestane sterkte van isolator (F‘) = 1000 Kg/cm2
En nu zullen we de busbargrootte berekenen met coëfficiëntfactoren “K” hieronder.
Deratingfactor van busbar
We zullen stap voor stap acht deratingfactoren van een stroombusbar berekenen.
1. Busstrip deratingfactoren (K1)
De beoordelingsfactor per fasebusbar:
Busbar Breedte (e) is 75 mm en Busbar Lengte per fase (a) is 500 mm dus
Aantal busbars per fase is 2.
Uit de volgende tabel is de waarde van de ratingfactor 1.83
Aantal Bus Bar Strip per Fase (K1)
2. Deratingfactor voor isolatiemateriaal (K2)
Busbar heeft geen isolatiemateriaal. Dus we zeggen dat het “kaal” is, dus de deratingfactor is 1 uit de onderstaande tabel.
3. Positie Derating Factor (K3)
De positie van onze busbar is een Edge-mounted bar, dus de reductiefactor is 1 uit onderstaande tabel.
4. Installatie Medium Derating Factor (K4)
Onze installatie voor de busbar is niet-geventileerde kanalen, dus de deratingfactor is 0,8 uit de onderstaande tabel.
5. Reductiefactor kunstmatige ventilatie (K5)
We maken geen gebruik van kunstmatige ventilatie, daarom is de deratingfactor 0,9 uit onderstaande tabel.
6. Reductiefactor behuizing en ventilatie (K6)
Busbardoorsnedeoppervlak per fase (A)
= Busbreedte x Dikte x Lengte x Aantal busbars per fase
= 75 x 10 x 500 x 2
= 750.000 mm
Totale busbardoorsnede voor behuizing
= Aantal circuits x (Aantal fase + nulleider) x Busbaroppervlak per fase
Hier hebben we gebruikt Grootte van neutrale bus is gelijk aan grootte van fasebus
Totaal busbaroppervlak voor behuizing
Totaal behuizingsoppervlak
= Breedte x Hoogte x Lengte
= 1200 x 600 x 2400
= 1.728.000.000 vierkante mm
Totaal busbaroppervlak voor behuizing / totaal behuizingsoppervlak
= 9000000/1728000000
= 0,53%
Busbar kunstmatige ventilatieplan is zonder kunstmatige ventilatie dus de deratingfactor is 0,95 uit onderstaande tabel.
7. Proxy Effect Derating Factor (K7)
Busbar Fase-afstand (p) is 400 mm.
Busbar Breedte (e) is 75 mm
De ruimte tussen elke fasebus is 75 mm
Vandaar, totale buslengte van fase met tussenruimte (w) =75+75+75+75+75=225mm
Busbar-fase-afstand (p) / totale buslengte van fase met afstand (w) = 400 / 225 =2
Uit de onderstaande tabel is de deratingfactor 0,82.
8. Hoogte van de deratingfactor van de busbarinstallatie (K8)
We hebben de busbar 2000 m boven de grond geïnstalleerd, dus de deratingfactor is 0,88 op basis van onderstaande tabel.
Totale deratingfactor
Nadat we de acht deratingfactoren hebben gekregen, is het tijd om ze allemaal op te sommen.
Totale reductiefactor
Berekeningsformule voor busbargrootte
Wens stroomsterkte van busbar (I2) = 630 Amp
Huidige nominale stroombusbar na reductiefactor (I1)
Busbardoorsnede-oppervlak volgens stroom (A)
Busbardoorsnede-oppervlak volgens kortsluiting (Asc)
Selecteer een grotere maat voor busbardoorsnede tussen 436 vierkante mm en 626 vierkante mm
Uiteindelijk berekende busbardoorsnede-oppervlak = 626 Sq.mm
Werkelijk geselecteerde busbarafmeting is 75 × 10 = 750 Sq.mm
We hebben 2 Busbars per Fase geselecteerd, vandaar:
Werkelijke busbardoorsnede Oppervlakte per fase (AP)
Werkelijke busbar-afmeting is kleiner dan de berekende busbar-afmeting.
Elektromagnetische krachten gegenereerd door busbar bij kortsluiting
Piek elektromagnetische krachten tussen fasegeleiders (F1)
Totale breedte van busbar per fase (w) = 75 + 75 + 75 = 225 mm = 2,25 cm
Busbar Fase tot Fase Afstand (d)=400+225=625mm=6.25cm
Werkelijke krachten aan de kop van de steunen of busbar (F)
Toegestane sterkte van de isolator (F’) is 10 Kg/mm2.
Werkelijke krachten aan het hoofd van de steunen of busbar is minder dan de toegestane sterkte.
Krachten op isolatie zijn binnen de grenzen.
Mechanische sterkte van de busbar
Mechanische sterkte van een busbar kan worden berekend met:
Aangezien we twee busstrips per fase hebben, is onze traagheidsmodulus 14,45.
De mechanische sterkte van onze busbar is:
De toelaatbare sterkte van een busbar is 12 Kg/mm2
De sterkte van onze werkelijke busbar ligt nog steeds binnen de toegestane waarde.
Temperatuurstijging van de busbar
De maximale temperatuurstijging (T1) is 35oC.
De berekende maximale temperatuurstijging (T2) is
De berekende temperatuurstijging van de busbars is kleiner dan de gespecificeerde maximale temperatuurstijging.
Eindresultaat
Grootte van de busbar = 2 busbar 75x10mm elke fase.
Aantal voeders = 3.
Totaal aantal busbars = 6 busbars 75x10mm voor fase en 1 busbar 75x10mm voor neutraal.
Elektromagnetische krachten aan het uiteinde van de steunen van busbar (F) = 3 Kg/mm2
Mechanische sterkte van de busbar = 0,7 Kg/mm2
Maximale temperatuurstijging = 30oC.
Berekening van de grootte van de aardingsbusbar
Maat aardgeleider PE gemeten in Sq.mm kan worden berekend uit:
Waar:
I_fault = foutstroom (A)
t(s) = bedrijfstijd (s)
k = constante van het materiaal
De constante van het materiaal is af te lezen uit de onderstaande lijst:
Voorbeeld:
Stel dat we een aardingsbusbarmaat moeten berekenen voor 20 kA foutstroom bij 0,5 s met behulp van GI-materiaal.
Ongeveer 185 m².
U kunt een busbar van 50×3,5 mm of 25×8 mm gebruiken.
Bereken de busbar-afmeting en spanningsval
Omdat we de berekening van de busbar-afmeting hebben gedaan, gaan we verder met de berekening van de spanningsval.
En we moeten u eraan herinneren dat we de spanning niet kunnen berekenen zonder de waarden van de stroom en weerstand te kennen.
Als je die waarden hebt, kun je de eenvoudige wet van Ohm gebruiken. De spanningsval is gelijk aan de I x R.
Waar I de stroom is die door de stroombusbar wordt gedragen en de R de weerstand van de stroombusbar is (aluminium of koper).
Veel Gestelde Vragen
Hoe kies ik een busbarmaat?
Een aluminium busbar van 1 m² is bestand tegen 0,7 ampère.
Een koperen busbar van 1 m² is bestand tegen 1,2 ampère.
Hoeveel ampère is een busbar?
Hoe wordt de stroombusbar berekend?
Een aluminium busbar van 1 m² is bestand tegen 0,7 ampère.
Een koperen busbar van 1 m² is bestand tegen 1,2 ampère.
Een aluminium busbar van 1 m² is bestand tegen 0,7 ampère.
Een koperen busbar van 1 m² is bestand tegen 1,2 ampère.
–> assuming you mean 1 mm² (not 1m²)
Knap artikel trouwens. Bedankt voor je werk. Heeft ons goed verder geholpen.