إنشاءات بسبار من المفاتيح
القضبان هي موصلات عارية ، ضخمة نسبيا حاملة للتيار مع مقطع عرضي مستطيل أو دائري أو ملفوف. في مباني مجموعة المفاتيح المغلقة ، يتم أيضًا إجراء جميع الفروع من القضبان والوصلات إلى الأجهزة بموصلات عارية تشكل قضيبًا.
تسلق هي الجزء المركزي والأكثر أهمية في مجموعة المفاتيح الكهربائية ، حيث أنها تتلقى الكهرباء من جميع مولدات المحطة (أو محولات المحطات الفرعية) وجميع الخطوط الصادرة متصلة بها.
في مجموعة المفاتيح المغلقة حتى 35 كيلوفولت وتشمل قضبان التوصيل شرائح الألمنيوم المستطيلة. تُستخدم الإطارات الفولاذية في التركيبات الكهربائية منخفضة الطاقة عند تيارات حمل لا تتجاوز 300-400 أمبير.
وتجدر الإشارة إلى أن الأسلاك المستطيلة (المسطحة) أكثر اقتصادا من الأسلاك المستديرة. مع نفس مساحة المقطع العرضي ، يكون للإطار المستطيل سطح تبريد جانبي أكبر من الإطار المستدير.
في غرفة التوزيع ، يتم تثبيت الإطارات على حوامل خاصة للحافلات أو إطارات قفص المعدات. يتم وضع Busbars على عوازل البورسلين الداعمة على الحافة أو مسطحة ومثبتة بحوامل بسبار.
هناك العديد من الطرق المختلفة لتركيب الإطارات. كل منهم له حسناته و له سيئاته.
ظروف التبريد أفضل للإطارات المضلعة من الإطارات المثقوبة. في الحالة الأولى ، يكون معامل نقل الحرارة أعلى بنسبة 10-15٪ مما في الحالة الثانية ، ويؤخذ ذلك في الاعتبار عند تحديد الحمل الحالي المسموح به (PUE). تتمتع الإطارات التي تواجه جيرانها بجوانبها الضيقة (الضلع) باستقرار ميكانيكي أكبر.
من أجل السماح للإطارات بالتحرك على طول نمطها الصغير عندما يتم تمديد درجة الحرارة ، يتم تثبيت الإطار بإحكام في منتصف المقطع وبشكل غير محكم في المسافة. بالإضافة إلى ذلك ، بالنسبة لأطوال الحافلات الطويلة ، يتم تثبيت المعوضات لاستيعاب تمدد درجة الحرارة. يتم توصيل القضبان ببعضهما البعض باستخدام حزمة مرنة من شرائح النحاس أو الألومنيوم الرقيقة. لا يتم ربط نهايات شرائط بسبار بإحكام بالعازل الداعم ، ولكن مرفق منزلق من خلال الفتحات البيضاوية الطولية.
للتخلص من ضغوط درجة الحرارة ، يتم توصيل القضبان في بعض الحالات بأجهزة ثابتة (مشابك) باستخدام حزم مرنة مبنية في نهايات قضبان التوصيل الصلبة.
أكبر أحجام لقضبان التوزيع النحاسية والألمنيوم المستخدمة هي 120 × 10 مم.
بالنسبة للأحمال الحالية العالية (لقضبان التوصيل النحاسية التي تزيد عن 2650 ألفًا وللألمنيوم - 2070 أ) ، يتم استخدام قضبان توصيل متعددة النطاقات - حزم من اثنين أو أقل في كثير من الأحيان ثلاثة نطاقات لكل مرحلة ؛ يتم أخذ المسافة العادية بين الشرائط في العبوة مساوية لسمك شريط واحد (ب).
يتسبب قرب الشرائط من نفس الحزمة من بعضها البعض في توزيع غير متساوٍ للتيار بينهما: يقع حمل كبير على الشرائط الطرفية للحزمة وأقل على الشرائط الوسطى. على سبيل المثال ، في حزمة ثلاثية الأشرطة ، يتدفق 40٪ كل منها في الشرائط الخارجية و 20٪ فقط من إجمالي تيار الطور في المنتصف. هذه الظاهرة ، التي تشبه ظاهرة التقشير في موصل واحد ، تجعل من غير العملي استخدام أكثر من ثلاث حافلات AC.
مع تيارات التشغيل التي تتجاوز تلك المسموح بها للحافلات ذات المسارين ، يوصى باستخدام الإطارات ذات المظهر الجانبي (القنوات) ، والتي تتيح استخدامًا أفضل للمواد الموصلة وتحقق قوة ميكانيكية عالية.
تستخدم منشآت الطاقة حاليًا حزمة من قناتين لكل مرحلة ، والتي تقترب في الشكل و kp إلى مربع مجوف. أكبر حجم للقناة بجدار 250 مم وسماكة 12.5 مم مع قناتين في العبوة يسمح بنقل تيار 12500 أمبير للنحاس و 10800 أمبير للألمنيوم.
تم طلاء الإطارات وجميع قضبان التوصيل الخاصة بالمفاتيح الكهربائية المغلقة بطلاء المينا لتحديد الألوان ، مما يتيح لموظفي الخدمة التعرف بسهولة على الأجزاء الحية المتصلة بمراحل ودوائر معينة.
بالإضافة إلى ذلك ، يحمي الطلاء الإطارات من الأكسدة ويحسن انتقال الحرارة من السطح. الزيادة في التيار المسموح به من لون القضبان هو 15-17٪ للنحاس و 25-28٪ لقضبان الألومنيوم.
تُستخدم الألوان التالية للحافلات ذات المراحل المختلفة: تيار ثلاثي الطور: المرحلة أ - أصفر ، المرحلة ب - أخضر ، المرحلة ج - أحمر ؛ صفر من قضبان التوصيل: مع محايد غير مؤرض - أبيض ، مع أسلاك محايدة مؤرضة ، وكذلك أسلاك تأريض - أسود ؛ التيار المستمر: السكة الموجبة حمراء ، السكة السالبة زرقاء.
يمكن تنفيذ قضيب التوصيل للمفاتيح الكهربائية المفتوحة بأسلاك مرنة أو مطاط صلب. عند الفولتية 35 ، 110 كيلو فولت وأكثر ، من أجل زيادة جهد الهالة وتقليل الفاقد من الإكليل ، يتم استخدام الأسلاك المستديرة فقط.
في معظم المفاتيح الكهربائية المفتوحة ، يتكون قضيب التوصيل من موصلات مجدولة من الصلب والألومنيوم بنفس تصميم خطوط الكهرباء.
تُستخدم موصلات الحافلات النحاسية فقط في الحالات التي تكون فيها مجموعة المفاتيح الكهربائية المفتوحة قريبة (حوالي 1.5 كم) من شواطئ البحار المالحة أو المصانع الكيميائية ، والتي يمكن أن تسبب أبخرتها النشطة واحتباسها تآكلًا سريعًا لموصلات الألمنيوم. في بعض الحالات ، تستخدم المفاتيح الكهربائية المفتوحة قضيب توصيل صلبًا مصنوعًا من أنابيب فولاذية أو ألمنيوم مثبتة على عوازل داعمة.
يمكن حساب المقاطع العرضية للإطارات والموصلات الأخرى الحاملة للتيار بناءً على قيمة تيارات التشغيل ودرجات الحرارة المسموح بها بناءً على ظروف التدفئة.
أما بالنسبة للقضبان المستخدمة في المفاتيح الكهربائية ، فقد تم توحيد المقاطع العرضية الخاصة بها وتم وضع جداول الأحمال الحالية المستمرة المسموح بها. لذلك ، من الناحية العملية ، ليست هناك حاجة للحساب بالصيغ ، لكن يكفي الاختيار وفقًا للجداول.
يتم حساب جداول أحمال التيار المستمر المسموح بها على قضبان التوصيل والموصلات العارية والتحقق منها تجريبياً ؛ عند تجميعها ، تم افتراض درجة حرارة تسخين مسموح بها تبلغ 70 درجة مئوية عند درجة حرارة محيطة تبلغ + 25 درجة مئوية.
يتم توفير هذه الجداول للمقاطع العرضية القياسية للإطارات والأسلاك للمواد الموصلة الأساسية وبعض الملامح (مستطيلة ، أنبوبية ، قناة ، مربعة مجوفة ، إلخ) في PUE والكتب المرجعية.
بالنسبة لقضبان التوصيل المستطيلة ، يتم تجميع أحمال التيار المجدول عند تثبيتها على الحافة ؛ لذلك ، عندما تكون الإطارات فارغة ، يجب تقليل الأحمال بنسبة 5٪ للإطارات التي يصل عرضها إلى 60 مم وبنسبة 8٪ للإطارات التي يزيد عرضها عن 60 مم. في الحالات التي يختلف فيها متوسط درجة الحرارة المحيطة عن المعيار (+ 25 درجة مئوية) ، يجب إعادة حساب أحمال الإطارات المسموح بها التي تم الحصول عليها من الجداول وفقًا للصيغة التقريبية التالية:
حيث IN هو الحمل المسموح به المأخوذ من الجداول.
يجب فحص المقطع العرضي للأسلاك مقابل كثافة التيار الاقتصادي.
يُطلق على المقطع العرضي الاقتصادي للأسلاك أو الحافلات qEC مثل هذا المقطع العرضي حيث يتبين أن التكلفة السنوية الإجمالية ، التي تحددها تكاليف رأس المال وتكاليف التشغيل ، هي الأصغر.
يتم الحصول على المقطع العرضي الاقتصادي للأسلاك والقضبان عن طريق قسمة الحد الأقصى للحمل الحالي في الوضع العادي على كثافة التيار الكهربائي:
يتم تقريب المقطع العرضي الناتج وفقًا للحالة الاقتصادية إلى أقرب معيار والتحقق من تيار الحمل المسموح به على المدى الطويل. وتجدر الإشارة إلى أن قضبان التوصيل RU لجميع الفولتية لم يتم تحديدها وفقًا لكثافة التيار الاقتصادي ، لأن المقاطع الاقتصادية في التيارات العالية تساوي أو تقل عن الأقسام المختارة للتدفئة.
بالإضافة إلى ذلك ، يتم فحص إطارات RU للتأكد من ثباتها الحراري والديناميكي الكهروديناميكي في حالة حدوث ماس كهربائي ، وعند 110 كيلو فولت وما فوق ، أيضًا بالنسبة للإكليل.
وبالتالي ، يجب أن تفي الأسلاك لأي غرض من الأغراض بمتطلبات الحد الأقصى للتدفئة المسموح بها ، مع مراعاة ليس فقط الأوضاع العادية ، ولكن أيضًا أوضاع الطوارئ.
إذا كان المقطع العرضي للموصل الذي تحدده ظروف الحمل الاقتصادية والمستمرة لا يساوي المقطع العرضي المطلوب لظروف الطوارئ الأخرى (الاستقرار الحراري والديناميكي أثناء ماس كهربائى) ، فيجب أن يُفترض أن المقطع العرضي الأكبر يلبي جميع شروط.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه عند تركيب الإطارات ذات الأقسام الكبيرة ، من الضروري ضمان أقل خسائر إضافية من تأثير السطح وتأثير القرب وأفضل ظروف التبريد. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تقليل عدد الشرائط في العبوة وترتيبها المكاني والمتبادل الصحيح ، والتصميم العقلاني للحزمة ، واستخدام الإطارات الجانبية - الحوض الصغير ، والمجوف ، إلخ.
عند استخدام الإطارات الفولاذية ، يتم تحديد القيمة الحالية المسموح بها بطريقة مختلفة قليلاً.
في الإطارات الفولاذية ، بسبب تأثير السطح ، هناك تحول كبير في التيار إلى سطح الموصل ، لا يتجاوز عمق الاختراق 1.5-1.8 مم.
لقد وجدت الدراسات أن الحمل المسموح به لقضبان التوصيل الفولاذية المتناوبة يعتمد عمليًا على محيط المقطع العرضي لقضيب النقل ، وليس على مساحة هذا المقطع العرضي.
بناءً على هذه الدراسات ، تم اعتماد الطريقة التالية لحساب قضبان التوصيل الفولاذية AC:
1. أولاً ، حدد تيار حمل الناقل (للحافلة ذات جانب واحد لا يتجاوز 300-400 أ) وابحث عن كثافة التيار الخطي:
حيث في - تيار الحمل ، أ ؛ p هو محيط المقطع العرضي للإطار ، مم.
تعتمد كثافة التيار الخطي على درجة الحرارة الفائقة المسموح بها للحافلة الفولاذية فوق درجة الحرارة المحيطة. يتم تحديد هذه التبعية من خلال التعبير التالي:
وجد أنه بالنسبة للوصلات المثبتة بمسامير للإطارات الفولاذية ، يجب ألا تتجاوز قيمة Θ 40 درجة مئوية ، وبالنسبة للوصلات الملحومة يمكن زيادتها إلى 55 درجة مئوية.
إذا أخذنا درجة الحرارة المحيطة v0 - 35 ° ، فإن كثافة التيار الخطي للوصلات المثبتة بمسامير ستكون مساوية لها
والمفاصل الملحومة
2. بناءً على هذه البيانات ، نحدد قيمة المحيط المطلوب للمقطع العرضي للإطار:
على محيط الإطارات ، مع وجود مجموعة من الإطارات ، يمكنك بسهولة اختيار الحجم المطلوب لشرائط الصلب القياسية ، مع مراعاة الحالة
حيث h هو ارتفاع الإطار ، مم ؛ ب - سماكة الإطارات ، مم.
حساب الإطارات الفولاذية أعلاه مخصص للإطارات ذات المداس الفردي.
يمكن استخدام حزم التيارات عالية الحمولة من عدة قضبان فولاذية. في هذه الحالة ، يتم تحديد محيط المقطع العرضي لشريط واحد من الإطار المضمن في العبوة وفقًا للشروط التالية:
• للحافلات ذات الاتجاهين
• للحافلات ثلاثية الاتجاهات
لتبسيط العمليات الحسابية ، يمكنك استخدام الرسم التخطيطي لاعتماد المحيط p للمقطع العرضي للحافلة على تيار الحمل IN.