電気バスバーのサイジングの導入

電気システムは、近代的な文明のバックボーンを形成し、住宅、商業、および産業の環境全体にわたる安全で効率的な送信と電力の流通を可能にします。多くの電気システムの中心にあるのは、さまざまな回路や荷重に電力を収集して分配するために使用される指揮者であるバスバーです。電動式におけるバスバーの役割は、電気流れを管理するための集中ポイントとして機能するため、誇張することはできません。

しばしば見落とされていたが、電気バスバーの重要な側面はサイジングです。適切な電気バスバーのサイジングは、電気システム全体の最適な性能を確保し、システムの故障を防ぎ、エネルギー損失を減らし、安全基準を維持するために重要です。このブログは、それに影響を与える要因、計算方法、材料の選択、現実世界のアプリケーションなど、電気バスバーのサイジングの複雑さを掘り下げます。

何ですか電気バスバー？

電気バスバーは、通常はバーまたはストリップの形の金属導体であり、電力を電気システムのさまざまなコンポーネントに分配するのに役立ちます。バスバーは、単純な住宅用電気パネルから複雑な産業用配電システムまで、幅広いアプリケーションで使用されています。

バスバーの主な機能は、複数の回路間の安定した信頼性の高い接続を提供し、電力を効率的に配布できるようにすることです。バスバーは、開閉装置、流通板、さらには電気機関でさえ、入ってきた電気回路と発信電気回路にあります。

バスバーの重要な機能：

• 高い導電率：バスバーは通常、銅やアルミニウムなどの材料で作られており、どちらも優れた電気伝導率を持つため、抵抗性を最小限に抑えて大量の電流を送信できます。
• コンパクトでモジュラー：バスバーのコンパクトな性質により、電気システムの効率的な組織が可能になります。モジュラー設計により、簡単なインストール、メンテナンス、将来のアップグレードが可能になります。
• 耐久性：バスバーは、摩耗、腐食、極端な環境条件に耐性がある間、大きな電流を処理するように設計されています。
• カスタマイズ：バスバーは、フラット、ラウンド、または正方形の断面など、特定のシステムの特定のニーズを満たすために、さまざまな形状、サイズ、および構成で設計できます。

適切な電気バスバーのサイジングの重要性

誤ったバスバーのサイジングは、軽度の非効率性から壊滅的な失敗に至るまで、電気システムに深刻な結果をもたらす可能性があります。正しいサイジングにより、バスバーが最適に機能し、電流を安全かつ効率的に管理します。

1。熱管理

電流がバスバーを通過すると、抵抗により熱が発生します。バスバーが必要な電流に対して小さすぎる場合、過剰な熱によりバスバーが過熱する可能性があり、潜在的なシステム障害、電気火災、さらにはコンポーネントの損傷をもたらします。適切なサイジングにより、バスバーに熱を効果的に消散するのに十分な表面積があることが保証されます。

2。安全

小型のバスバーは、その対象となる電気荷重を処理できず、過度の暖房につながり、断熱材が劣化または溶けて溶けてしまい、短絡や火災のリスクが高まります。適切にサイズのバスバーは、電気システムが安全な熱制限内で動作することを保証します。

3。効率

電気システムの効率は、バスバーのサイズと密接に結びついています。正しくサイズのバスバーは、電気の流れに対する抵抗を最小限に抑え、それ以外の場合は熱が無駄になるエネルギー損失を減らします。時間が経つにつれて、これは配電システムの全体的な効率に貢献し、エネルギーとコストの両方を節約します。

4。長寿

設計パラメーター内で動作する電気システムは長持ちします。特大のバスバーは不必要なコストを追加することができますが、小型のバスバーは頻繁に失敗し、メンテナンスコストが高くなる可能性があります。正しいサイジングにより、システムが時間の経過とともに信頼できることが保証されます。

電気バスバーのサイジングに影響を与える要因

バスバーの正しいサイズを決定することは、万能のアプローチではありません。過熱、故障、または非効率的な動作のリスクなしに、バスバーが電気荷重を処理することを保証するために、いくつかの要因を考慮する必要があります。

1。現在の容量

バスバーの現在の容量は、そのサイズを決定する上で重要な要素です。バスバーは、安全な温度制限を超えることなく、システム内の最大予想電流を処理できる必要があります。電流は通常、アンペア（a）で指定されており、システムに接続された電気荷重に基づいています。

実際には、バスバーは、特に起動条件や障害イベント中に、発生する可能性のある電流の一時的な急増またはスパイクと同様に、定常状態の電流に対応できる必要があります。

2。短絡電流評価

短絡が発生した場合、バスバーを流れる電流は非常に短い期間で劇的に増加する可能性があります。したがって、バスバーは、壊れずにこれらの高流量に耐えるためにサイズにする必要があります。短絡電流定格は通常、KA（kiloamperes）で指定され、バスバーが損傷を受けずに短い期間安全に運ぶことができる最大障害電流を決定します。

3。電圧定格

電圧は、特に導体間の断熱と間隔の点で、バスバーの設計に影響します。より高い電圧を使用すると、より大きな断熱が必要であり、アークや断熱材の分解を防ぐために、それに応じてバスバー間の間隔を調整する必要があります。

4。周囲温度

周囲の温度は、バスバーが熱をどの程度放散できるかに影響します。高温環境では、バスバーには、過度の温度上昇を防ぐために、より大きな断面積が必要になる場合があります。場合によっては、バスバーには、熱性能を管理するために、強制空気や液体冷却などの追加の冷却メカニズムが必要になる場合があります。

5。材料

バスバーに使用される材料は、導電率と機械的特性に直接影響します。銅とアルミニウムは、バスバーに使用される2つの最も一般的な材料です。

• 銅：銅は、優れた電気導電率と機械的強度で知られているため、高性能用途に人気のある選択肢となっています。銅のバスバーは、通常、同じ電流容量のアルミニウムバーよりも断面領域が小さいです。
• アルミニウム：アルミニウムは銅よりも伝導性が低くなりますが、はるかに軽量で費用対効果が高くなります。アルミニウムのバスバーは、重量が考慮されている、または予算の制約がより差し迫っている大規模システムでよく使用されます。

6。形状とデザイン

バスバーの形状は、現在の運搬能力と熱散逸効率の両方に影響します。フラットバスバーは通常、低電圧システムで使用されますが、丸いまたは管状のバスバーは高電圧システムで好まれます。バスバーの設計により、適切な空気の循環と冷却が可能になります。

電気バスバーのサイジングの計算

バスバーの適切なサイズを計算するプロセスには、システムの電気荷重、材料の選択、環境条件に基づいて、いくつかのステップが含まれます。次の手順は、基本的なアプローチの概要を説明します。

1.電流負荷を決定します

システムの最大予想電流負荷（アンペア）を特定します。これには、断層状態または機器の起動中に発生する可能性のある定常状態の電流および潜在的なサージ電流の両方を含める必要があります。

2。素材を選択します

導電性、コスト、および機械的強度を考慮して、バスバーの材料を選択してください。銅とアルミニウムは最も一般的な材料であり、それぞれに独自の利点と短所があります。

3。断面領域を計算します

バスバーの必要な断面エリア（a）は、式を使用して決定できます。

a = i/（σ⋅j））​

どこ：

• i =アンペアの電流。
• σ =材料の電気伝導率（銅の導電率は約58 ms/m、アルミニウムは約35 ms/mです）。
• j =電流密度。これは通常、材料と用途に基づいて選択されます（平方ミリメートルあたりのアンペアで測定）。

4.熱放散を検討してください

過熱を防ぐために、バスバーによって発生する熱を効率的に消散する必要があります。表面積とバスバーが設置されている環境は、冷却する能力に影響します。特定の場合、バスバーは、強制空気冷却や液体冷却などの追加の冷却システムが必要になる場合があります。

5.短絡評価を確認します

バスバーが、過度の変形や損傷なしに予想される短絡電流を処理できることを確認します。バスバーの短絡定格は、少なくとも予想される障害電流と同じくらい高くなければなりません。

6。安全マージンを含めます

バスバーのサイジング時に安全マージンを含めることは常に良い習慣です。これは、予期せぬ負荷の変動、温度の変化、または将来のシステム拡張を説明するのに役立ちます。

バスバーの一般的なアプリケーション

電気バスバーは、複数の業界のさまざまなアプリケーションで使用されています。それらの汎用性と効率は、それらを多くの電気システムで不可欠なコンポーネントにします。

1。配電パネル

住宅、商業、産業の設定では、バスバーが配電パネルで使用され、さまざまな回路に電力を統合および配布しています。これらのシステムは、多くの場合、低電圧や中電圧システムなど、異なる電圧レベル用に複数のバスバーを備えています。

2。スイッチギア

バスバーは、入っている電力線と発信電力を接続するために、開閉装置システムで使用されます。 SwitchGearは電気回路の保護と制御を提供し、バスバーは電力を効率的に分配する上で中心的な役割を果たします。

3。再生可能エネルギーシステム

ソーラーおよび風力発電システムでは、バスバーを使用して、複数の太陽光発電パネルまたは風力タービンからの電気出力を統合します。これにより、グリッドまたはバッテリーストレージシステムに生成された電力を効率的に配布できます。

4。産業機械

バスバーは、産業環境で広く使用されており、重機、モーターコントロールセンター、自動生産ラインに電力を供給しています。それらの堅牢な設計と信頼性により、これらの環境で高い電気荷重を処理するのに理想的です。

5。データセンター

データセンターには、サーバー、冷却システム、およびその他の重要な機器を実行するために、一定の信頼性の高い電力の電力が必要です。バスバーは、これらのシステム全体に電力を分配する効率的な手段を提供し、稼働時間と運用効率を確保します。

結論

電気システムの安全性、効率、寿命を確保するためには、適切な電気バスバーのサイジングが不可欠です。現在の負荷、材料の選択、環境条件など、バスバーのサイジングに影響を与えるさまざまな要因を理解することで、アプリケーションの特定のニーズを満たすシステムを設計できます。

小規模の式配電システムを設計する場合でも、大規模な産業用インストールに取り組んでいる場合でも、バスバーサイジングの原則は、システムが安全かつ効率的に動作するようにするのに役立ちます。ベストプラクティスに従い、業界の基準を順守することで、現在および将来の両方の需要を満たす信頼性の高い費用対効果の高い配電システムを作成できます。