In heutigen elektrischen Systemen wie kompakten Schaltanlagen, Stromverteilungsschränken und Anlagen für erneuerbare Energien ist die Optimierung des Platzbedarfs eine besonders wichtige Priorität. Aufgrund ihrer strukturellen und leistungstechnischen Vorteile werden flexible Sammelschienen zunehmend anstelle von starren Sammelschienen in kompakten Konstruktionen eingesetzt. Da starre Sammelschienen formfest und schwer biegbar sind, werden sie dort verwendet, wo der Platz nicht knapp ist. Flexible Sammelschienen hingegen können nahezu beliebig gefaltet, gebogen oder verdreht werden, um auch in engste Räume zu passen, wobei gleichzeitig eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit erhalten bleibt. GPSwitchgear, ein Hersteller von elektrischen Geräten, integriert flexible Sammelschienen vollständig in seine kompakten Schaltanlagen- und Verteilerlösungen und verbessert dadurch die Miniaturisierung und Zuverlässigkeit seiner Produkte. Im Folgenden sind die Gründe aufgeführt, warum flexible Sammelschienen für kompakte Bauformen verwendet werden.
Busbar-Flexibles zeichnen sich durch außergewöhnliche Flexibilität aus, was ihr größter Vorteil bei kompakten Konstruktionen ist. Busbar-Flexibles können als große Rollen aus dünnem Kupfer- oder Aluminiumfolienband hergestellt werden, das mit PVC oder Silikon isoliert ist, wodurch das Kupfer formbar wird. Busbar-Flexibles können verdreht und gebogen werden, um der inneren Struktur kompakter Geräte zu folgen – etwas, das mit starren, aus massivem Kupfer gefertigten Sammelschienen nicht möglich ist. In kompakten Schaltanlagen können Busbar-Flexibles den Bedarf an großzügig bemessenem Platz für die Installation starrer, aus massivem Kupfer bestehender Sammelschienen ersetzen. Beispielsweise benötigt eine kompakte Mittelspannungs-Ringleitungseinheit mit einem Volumen von weniger als zwei Kubikmetern bisher mehr Platz in vertikaler oder horizontaler Ausrichtung für starre Sammelschienenverbindungen zum Vakuumschaltgerät und zum Erdungsschalter. Busbar-Flexibles verfügen über hochwertige, flexible Isoliermaterialien, die auch bei langfristiger Nutzung und wiederholtem Gebrauch ihre Flexibilität beibehalten, sodass die Busbar-Flexibles stets optimale Leistung erbringen und eine lange Lebensdauer bei platzsparender Einbauweise aufweisen.
Starre, traditionelle Sammelschienensysteme können viel Platz beanspruchen, da sie viele Verbindungselemente wie Schrauben, Halterungen und Isolatoren benötigen, um die Richtung zu ändern oder Komponenten zu verbinden. Jedes dieser Verbindungselemente fügt dem System zusätzlichen Platzbedarf hinzu. Flexible Sammelschienen reduzieren die Anzahl benötigter Verbindungselemente, da sie Komponenten, die sich in unterschiedlichen Winkeln befinden oder voneinander getrennt sind, direkt und einfach verbinden können, ohne dass ein Zwischenadapter erforderlich ist. Beispielsweise benötigt die Verbindung eines 10-kV-VKI (Vakuumschalters) mit einer Sammelschiene in einem kleinen Schaltschrank normalerweise zwei Halterungen und einen rechtwinkligen Verbinder, was etwa 10–15 cm Platz einnimmt. Flexible Sammelschienen können gebogen werden, um die beiden Punkte direkt zu verbinden, und sparen dabei 50–70 % Platz ein. Flexible Sammelschienen sind außerdem dünner (2–5 mm dick, 10–50 mm breit) im Vergleich zu starren Sammelschienen (10–20 mm dick), wodurch sie sich einfacher in beengten räumlichen Verhältnissen installieren lassen. Dadurch können sie in den Zwischenräumen zwischen der Rückwand des Schranks und den Bauteilen verbaut werden. Dünne flexible Sammelschienen können in kompakten Konstruktionen eingesetzt werden, um den verfügbaren Platz optimal auszunutzen.
Um die Flexibilität der Sammelschiene sicherzustellen, berücksichtigt das Querschnittsdesign von GPSwitchgear eine ausgewogene Leitfähigkeit und Platzausnutzung, sodass eine ausreichende Stromtragfähigkeit gewährleistet ist, während gleichzeitig ein schlankes Format beibehalten wird, um die Installation zu vereinfachen.
Wenn elektrische Systeme mit hoher Dichte stärker verdichtet werden, steigt das Risiko einer ungleichmäßigen Stromverteilung und elektromagnetischer Störungen. Unzureichend konzipierte Systeme neigen dazu, ungleichmäßige und potenziell schädliche elektromagnetische Störungen zu erzeugen. Konstruktionen, die flexible Sammelschienen mit mehradrigen oder mehrfoliengestützten Aufbauten verwenden, fördern eine gleichmäßige Stromverteilung. Dies geschieht, weil jedes einzelne Adernbündel oder jede Folie unabhängig den 'Skineffekt' (die Tendenz von Wechselstrom, sich an der Leiteroberfläche zu konzentrieren) sowie Nähereinflüsse ausgleicht. Dadurch können flexible Sammelschienen Tausende von Ampere führen, ohne zu überhitzen, selbst bei begrenztem Bauraum (wie beispielsweise in kompakten elektrischen Geräten). In einem kompakten Solarwechselrichter (der in Photovoltaikanlagen auf Dächern eingesetzt wird), verbinden flexible Sammelschienen nicht nur die internen Module des Wechselrichters, sondern ermöglichen auch die Übertragung der von den Solarmodulen erzeugten hohen Ströme zu den Wechselrichtermodulen, während sie gleichzeitig eine ausreichende Kühlung des Wechselrichters sicherstellen – eine Aufgabe, bei der starre, schlecht wärmeableitende Sammelschienen an ihre Grenzen stoßen. Darüber hinaus verbessert die isolierende Schicht der flexiblen Sammelschienen die thermische Leistung durch hitzebeständige Materialien wie Silikon (das Temperaturen von bis zu 180 °C standhält). Dies ist besonders vorteilhaft bei kompakten Bauformen. Bei GPSwitchgear unterliegen flexible Sammelschienen strengen Prüfungen zur Strombelastbarkeit und Temperaturanstieg, um sicherzustellen, dass sie den hohen Stromanforderungen kompakter Systeme gerecht werden, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen.
Mobile Stromstationen, Ladestationen für Elektrofahrzeuge und sogar Industrieroboter sind Beispiele für kompakte elektrische Systeme, die während des Betriebs Vibrationen ausgesetzt sind. Bei starren Sammelschienen sind die festen Verbindungen anfällig dafür, sich durch kontinuierliche Vibrationen zu lockern oder zu brechen, was zu schwerwiegenden elektrischen Problemen führen kann. Die flexible „Dämpfer“-Struktur der flexiblen Sammelschiene hingegen reduziert die Vibrationsübertragung und Belastung an den Anschlüssen. Zudem ermöglicht das mehradrige Design der flexiblen Sammelschiene die Vermeidung von Ermüdungserscheinungen durch seitliche Bewegungen, und die flexible Isolierschicht absorbiert Vibrationsenergie. Ein Beispiel hierfür ist eine mobile, kompakte Notstromunterzentrale, bei der die flexible Sammelschiene die internen Komponenten verbindet und Vibrationen während des Transports oder bei Windbelastung standhält. Eine anti-rigide, vibrationsfeste Sammelschiene würde zusätzliche Halterungen, mehr Platz und häufigere Überprüfungen auf lose Verbindungen erfordern. Die flexiblen Sammelschienen von GPSwitchgear wurden vibrationsgeprüft (gemäß IEC-Normen für industrielle Vibrationsniveaus), um die Zuverlässigkeit in kompakten Geräten sicherzustellen, was für die Gesamtbalance des kompakten Gerätedesigns entscheidend ist. Dies gilt insbesondere unter dynamischen Bedingungen, bei denen die Geräte industriellen Vibrationsniveaus ausgesetzt sind.
Der eingeschränkte Zugang zu kompakten elektrischen Systemkomponenten erschwert die Installation und Wartung. Die Busbar Flexible-Serie löst dieses Problem mit leichten, handlichen flexiblen Sammelschienen für kompakte und modulare Systeme. Flexible Sammelschienen bieten einen erheblichen Gewichtsvorteil – bis zu 50 % bei gleicher Stromtragfähigkeit – wodurch diese Serie in beengten Räumen bevorzugt wird. Im Gegensatz zu starren Sammelschienen, deren Installation exakte Längen, Schnitte und Ausrichtungsbohrungen erfordert (zeitaufwendig in kompakten Schaltschränken), können flexible Sammelschienen vor Ort auf die gewünschte Länge gekürzt und gebogen werden, wodurch die Installationszeit um 40–60 % reduziert wird. Bei Wartungsarbeiten, wenn ein Teil in einem kompakten System ausgetauscht werden muss, kann die flexible Sammelschiene ohne Demontage benachbarter Teile umkonfiguriert werden, was Zeit spart und das Risiko von Nebenschäden verringert. Beispielsweise muss in einem kompakten Mittelspannungs-Schaltanlagenschrank zum Austausch eines defekten Relais, das über eine flexible Sammelschiene angeschlossen ist, lediglich die beiden Enden der Sammelschiene getrennt werden. Der Austausch eines über eine starre Sammelschiene verbundenen Relais erfordert einen aufwändigen Prozess des Entfernens benachbarter Halterungen und Steckverbindungen. Für flexible Sammelschienen stellt GPSwitchgear Installationsunterlagen mit Empfehlungen zu Biege- und Anschlussradien bereit, um die Planung und Montage vor Ort in beengten Verhältnissen weiter zu vereinfachen.
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