कॉपर बसबार्स चयन, वर्तमान वहन क्षमता गणना, और उच्च वोल्टेज स्विचगियर के लिए झुकने की प्रक्रिया की विस्तृत व्याख्या

विद्युत कॉपर बस बार की वर्तमान वहन क्षमता उस अधिकतम धारा को संदर्भित करती है जिसे यह निर्दिष्ट परिस्थितियों में अपने स्वीकार्य तापमान से अधिक हुए बिना लगातार प्रवाहित कर सकता है। व्यावहारिक इंजीनियरिंग में, झुकने वाले तांबे के बसबार की वर्तमान वहन क्षमता एक निश्चित मूल्य नहीं है, बल्कि स्थापना विधि, परिवेश तापमान, क्रॉस-अनुभागीय आकार और परतों की संख्या जैसे विभिन्न कारकों से प्रभावित एक गतिशील पैरामीटर है।

सबसे पहले, स्थापना विधि का गर्मी अपव्यय पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। कैबिनेट के भीतर स्थापना विधियों को मुख्य रूप से क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर प्लेसमेंट में विभाजित किया गया है। चूंकि ऊर्ध्वाधर प्लेसमेंट गर्मी अपव्यय सतह क्षेत्र का पूरी तरह से उपयोग करता है और बेहतर वायु संवहन प्राप्त करता है, ऊर्ध्वाधर प्लेसमेंट की वर्तमान वहन क्षमता आमतौर पर क्षैतिज प्लेसमेंट की तुलना में थोड़ी अधिक होती है। यही कारण है कि बड़े वितरण अलमारियाँ में मुख्य बसबार अधिकतर लंबवत रूप से स्थापित किए जाते हैं।

दूसरा, परिवेश का तापमान एक महत्वपूर्ण चर है जिस पर विचार किया जाना चाहिए। डिज़ाइन संदर्भ परिवेश तापमान आमतौर पर 35 डिग्री या 40 डिग्री है। जब वास्तविक परिवेश का तापमान इस संदर्भ से अधिक होता है, तो चैट्सवर्थ ग्राउंड बस बार की वर्तमान वहन क्षमता कम हो जाएगी, और इसे संबंधित तापमान सुधार कारक से गुणा किया जाना चाहिए; इसके विपरीत, तापमान जितना कम होगा, धारा वहन क्षमता उतनी ही अधिक उचित रूप से बढ़ाई जा सकती है।

इंजीनियरिंग अनुमान में, हम तीव्र गणना के लिए अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग कर सकते हैं। एकल तांबे के बसबार को मोड़ने के लिए, इसकी वर्तमान वहन क्षमता बसबार की चौड़ाई (मिमी) को मोटाई गुणांक से गुणा करने के लगभग बराबर होती है। मोटाई गुणांक कॉपर ग्राउंड बसबार मोटाई से संबंधित है; उदाहरण के लिए, 10 मिमी मोटे बसबार का गुणांक लगभग 18 होता है, और 12 मिमी मोटे बसबार का गुणांक लगभग 20 होता है।

बहु-परत संरचनाओं के लिए, कम गर्मी लंपटता के कारण, वर्तमान वहन क्षमता एक साधारण बहु-जोड़ नहीं है। डबल लेयर बसबार की वर्तमान वहन क्षमता आम तौर पर सिंगल लेयर बसबार की तुलना में 1.56 से 1.58 गुना, तीन लेयर बसबार की लगभग 2 गुना और चार लेयर बसबार की लगभग 2.45 गुना होती है। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि गर्मी अपव्यय और महत्वपूर्ण त्वचा प्रभाव में कठिनाइयों के कारण इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए चार परतों और उससे ऊपर की परतों की अनुशंसा नहीं की जाती है; इसके बजाय अनियमित आकार के बसबारों या बड़े क्रॉस-सेक्शन वाले एकल {{9}परत बसबारों का उपयोग करने का सुझाव दिया गया है।

उच्च वोल्टेज स्विचगियर डिज़ाइन में, केवल रेटेड वर्तमान वहन क्षमता की आवश्यकता को पूरा करना पर्याप्त नहीं है। इलेक्ट्रिकल ग्राउंड बस बार को सिस्टम के शॉर्ट सर्किट करंट के प्रभाव को झेलने में सक्षम होना चाहिए, यानी, "कम समय में करंट झेलने" की आवश्यकता को पूरा करना चाहिए। यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है कि इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर बसबार अधिक गरम होने के कारण पिघलेगा नहीं या शॉर्ट सर्किट खराबी की स्थिति में उपकरण को नुकसान नहीं पहुंचाएगा।

GB3906 मानक के परिशिष्ट डी में सूत्र के अनुसार, हम थर्मल स्थिरता स्थितियों के आधार पर पृथक ग्राउंड बस बार के न्यूनतम क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र की गणना कर सकते हैं। सूत्र है: S=(I / a) × √(t / Δθ). जहां S कंडक्टर क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र है, I रेटेड शॉर्ट-टाइम झेलने वाला करंट (शॉर्ट सर्किट करंट) है, a सामग्री गुणांक है (तांबे के लिए 13), t शॉर्ट-सर्किट अवधि (आमतौर पर उच्च वोल्टेज सिस्टम के लिए 4 सेकंड) है, और Δθ तापमान वृद्धि है (आमतौर पर नंगे कंडक्टर के लिए 215K)।

इस फ़ॉर्मूले का उपयोग विभिन्न शॉर्ट{{1}सर्किट रेटिंग के लिए न्यूनतम क्रॉस{0}अनुभागीय क्षेत्र आवश्यकताओं को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 25kA/4S सिस्टम के लिए, टेलीकॉम ग्राउंड बस बार का न्यूनतम क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र 260mm² होना चाहिए; 31.5kA/4S प्रणाली के लिए, न्यूनतम क्रॉस{{9}अनुभागीय क्षेत्र 330mm² होना आवश्यक है; और 63kA/4S सिस्टम के लिए, इसे 660mm² होना आवश्यक है। वास्तविक चयन में, डिज़ाइनरों को रेटेड करंट के लिए आवश्यक क्रॉस{{15}सेक्शनल क्षेत्र और शॉर्ट सर्किट झेलने के लिए आवश्यक क्रॉस{{16}सेक्शनल क्षेत्र की गणना करने की आवश्यकता होती है, और अंतिम चयन के आधार के रूप में दोनों के अधिकतम मूल्य को लेना होता है। उदाहरण के लिए, 630A के रेटेड करंट वाले सर्किट को केवल 40×6 क्रॉस सेक्शन की आवश्यकता होती है, लेकिन यदि सिस्टम शॉर्ट सर्किट करंट 31.5kA है, तो सिस्टम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए कम से कम 330 मिमी² (जैसे 60×6) का क्रॉस सेक्शन चुना जाना चाहिए।

सीमेंस के लिए बसबार की मशीनिंग सटीकता सीधे कैबिनेट के भीतर स्थापना की आसानी और विद्युत मंजूरी के अनुपालन को प्रभावित करती है। झुकने और खाली करने की प्रक्रिया के दौरान, "सामग्री की लंबाई", यानी, खुली हुई लंबाई की सटीक गणना की जानी चाहिए। क्योंकि वीडमुलर के लिए बसबार झुकने वाले बिंदु पर प्लास्टिक विरूपण से गुजरता है, इसलिए बाहरी पक्ष फैला हुआ और लम्बा होता है, जबकि आंतरिक भाग संकुचित और छोटा होता है, इसलिए गणना में एक मुआवजा गुणांक शामिल किया जाना चाहिए।

सामान्य सपाट मोड़ों (दाएं{0}}कोण मोड़ों) के लिए, या तो "बाहरी गणना पद्धति" या "आंतरिक गणना पद्धति" का उपयोग आमतौर पर इंजीनियरिंग में किया जाता है। बाहरी गणना पद्धति का सामान्य सूत्र है: कुल लंबाई=प्रत्येक खंड के बाहरी आयामों का योग + मुआवजा मूल्य - गुणांक × समकोण मोड़ की संख्या -कोण मोड़। विशिष्ट मुआवजा गुणांक बसबार इंसुलेटर निर्माताओं की मोटाई से संबंधित है; उदाहरण के लिए, 3 मिमी मोटी सामग्री के लिए, प्रत्येक दाएं {8}कोण मोड़ के लिए लगभग 0.3 मिमी के अतिरिक्त भत्ते की आवश्यकता हो सकती है, जबकि 10 मिमी मोटी सामग्री के लिए और भी अधिक की आवश्यकता होती है। बहुपरत मोड़ या जटिल आकृतियों को संसाधित करते समय, झुकने वाले त्रिज्या और स्प्रिंगबैक कोण के प्रभावों पर भी विचार किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, टिप डिस्चार्ज को रोकने के लिए, उच्च वोल्टेज स्विचगियर के अंदर मेर्सन फ़राज़ के लिए बसबार्स को आमतौर पर चैम्फरिंग या गोलाकार आयतों की आवश्यकता होती है। यह न केवल विद्युत क्षेत्र वितरण में सुधार करता है बल्कि इन्सुलेशन प्रदर्शन को भी बढ़ाता है। विनिर्माण के दौरान, कॉपर ग्राउंड बस बार स्थापना के दौरान न्यूनतम तनाव सुनिश्चित करने के लिए झुकने वाले कोणों और आयामी सहनशीलता को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए, जिससे इन्सुलेशन घटकों को नुकसान या मजबूर स्थापना के कारण संपर्क सतहों पर असमान तनाव को रोका जा सके।

संक्षेप में, वितरण बसबार का चयन और डिज़ाइन विद्युत गणना और यांत्रिक प्रक्रियाओं को एकीकृत करने वाली एक जटिल प्रणाली इंजीनियरिंग परियोजना है। केवल वर्तमान वहन क्षमता, थर्मल स्थिरता और वास्तविक विनिर्माण और स्थापना स्थितियों पर व्यापक रूप से विचार करके ही एक किफायती और सुरक्षित बिजली वितरण प्रणाली डिजाइन की जा सकती है।