Шина қалай тиімді электр энергиясын таратуға ықпал етеді

Автобустың негізгі негіздері: мақсаты, құрылымы және негізгі артықшылықтары

Автобус дегеніміз не? Орталықтандырылған, төменгі импедансты электр энергиясын бағыттаудағы оның рөлін анықтау

Шиналар негізінен мыс немесе алюминийден жасалған, жазық немесе қуыс пішінді қатты өткізгіштер болып табылады. Олар тарату қораптары, басқару пульттері мен тарату қондырғылары бойынша үлкен мөлшерде электр энергиясын таратудың орталық орындары ретінде қызмет етеді. Дәстүрлі кабельдік жүйелермен салыстырғанда, шиналар жеке сымдардың ондаған данасын бір ғана негізгі өткізгіш жолымен алмастырады. Бұл жүйе тізбектер бойынша кернеу шығынын азайтуға және проблемалар туындауы мүмкін нүктелердегі жалғанулар санын төмендетуге көмектеседі. Сонымен қатар, кеңістікті үнемдеу де едәуір болады, жиі орнату аймағына қойылатын талаптарды шамамен 35-40 пайызға дейін азайтады. Минималды реактивтілік сипаттамалары арқасында бұл компоненттердің ақауларды жақсырақ ұстауына және техниктер үшін қарап тексерулерді орындау оңай болады. Сондықтан көптеген заманауи электр жүйелері қуат ағынын басқарудың негізгі тәсілі ретінде шиналық технологияға негізделеді.

Мыс пен алюминий шиналар: Тиімділік үшін өткізгіштік, құны және қолдану арасындағы тепе-теңдік

Бір нәрсенің қаншалықты жақсы жұмыс істейтіні, оның құны мен бар системаға сәйкес келуі мәселесінде біз таңдайтын материалдардың маңызы зор. Стандарт IEC 60228-ге сәйкес мыс алюминийге қарағанда электр тогын шамамен 56 пайызға жақсы өткізеді және коррозияға тұрақтырақ. Сондықтан көптеген мамандар сенімділіктің ең маңызды болатын тығыз кеңістіктерде, мысалы, жүйелері жиі қолданылатын деректер орталықтарында мысты ұсынады. Керісінше, алюминий материалдық шығындарды шамамен 30 пайызға үнемдейді және мысқа қарағанда салмағы шамамен 60 пайызға аз болады, сондықтан бюджет шектеулері мен салмақ шектеулері маңызды рөл атқаратын үлкен орнатуларда жиі қолданылады. Бірақ бір қиындық бар. Мыс сымдарымен бірдей ток күшін өткізу үшін алюминийге шамамен екі есе қалың сым қажет, бұл электр панельдеріндегі аймақтың басқа да элементтермен қазірден-ақ толып кетуіне әкеледі. Демек, шешім нақты жоба үшін ең маңызды нәрсе не екеніне байланысты. Кеңістік шектеулі болмаса және сенімділік маңызды болса, мыс таңдауға тиіс. Ал қаржылық шектеулер, салмақ пен физикалық кеңістіктің жеткілікті болуы алюминийді таңдаудың негізгі себебі болып табылады.

Электрлік пайдалы әсер коэффициенті: I²R шығындарын және кернеу түсуін азайту

Шинаның геометриясы мен материалдың кедергіні қалай азайтатыны және неге бұл 99% жүйелік тиімділікке әкеледі

Автобустардың жүйелік тиімділігі 99%-дан асады, себебі олардың конструкциялық ерекшеліктері өзара өте жақсы жұмыс істейді. Біріншіден, оларда дөңгелек сымдармен салыстырғанда электр тоғының өткізгіштің бетіне шоғырлануы деп аталатын «skin effect» құбылысына қарсы тұруға көмектесетін тікбұрышты пішіні бар. Содан кейін материалды таңдау – көбінесе автобустар электр өткізгіштігі 100% IACS рейтингіне ие мыстан немесе кейде шамамен 61% IACS-ке ие алюминийден жасалады. Бұл материалдар электр тоғы өткен кезде кедергінің жоғалуын азайтуға көмектеседі. Ұзындығы ұқсас кабельдерді дұрыс құрастырылған автобустармен салыстырғанда, тұрақты ток кедергісіндегі айырмашылық 40% болуы мүмкін. Оның маңызы мынада: электр жоғалтуы өтетін токтың квадратына тәуелді болғандықтан, кедергіні азайтудағы кіші жақсартулар да уақыт өте келе энергияны үнемдеуде үлкен табысқа әкеледі. Бұл тек қосылу нүктелерінде жиналатын қажетсіз кернеу төмендеуін азайтпақшы ғана емес, сонымен қатар қажетті жабдықтар үшін тұрақты және сенімді электрмен қамтамасыз етуді қамтамасыз етеді.

Тәжірибелік растау: кабельдің сәйкес келетін жолдарымен салыстырғанда 30–50% төмен активті шығындар

IEEE Стандарты 80-2013 шиналардың бірдей жүктемені тасымалдаған параллель кабельдік жүйелерге қарағанда 30–50% төмен активті шығындар беретінін растайды. Бұл артықшылық мыналардан туындайды:

• Бірыңғай өткізгіш жолдар , көп жұпты кабель жинақтарына тән контактілік саңылаулар мен жіпшелер арасындағы кедергіні жою
• Жақсырақ термиялық өткізгіштік , амперлікті төмендетпей, тұрақты токтың жоғары деңгейін ұстауға мүмкіндік береді

Құжатталған салыстыру нәтижесінде 400 А алюминий шиналарда шығын 0,68 Вт/фут құрады, ал сәйкес келетін кабельдер үшін бұл көрсеткіш — 1,1 Вт/фут, яғни 38% төмен. 100 фут (30,5 метр) ұзындықтағы өнеркәсіптік орнатылым 10 жыл ішінде энергияның $5 200 шығынынан (электр энергиясының бағасы $0,12/кВт·сағ болғанда) құтылады, демек маңызды электр қоректендіру жүйелері үшін шиналар тәжірибеде дәлелденген шешім болып табылады.

Жылулық сипаттама: Тұрақты жүктеме кезінде пайдалы әсер коэффициентін ұстау

Бет ауданының көлемге қатынасы мен табиғи конвекция: Неліктен шиналар жылуды тиімдірек шашыратады

Кабельдер шоғырына қарағанда шиналар құрылымына байланысты жылуды көп ұзақ ұстайды. Олардың конструкциясы көлеміне қатысты үлкен бетін береді, яғни айналасындағы ауамен жақсырақ жанасады. Бұл орнату табиғи конвекция арқылы тек өз-өзінен суытуға мүмкіндік береді, желдеткіштерді немесе ығыстырылған ауа қозғалысын қажет етпейді. Тұрақты жүктеме астында жұмыс істегенде шиналар жалпы алғанда салқынырақ болып қалады, бұл олардың изоляциясының сақталуына және уақыт өте келе өнімділікті сақтауға көмектеседі. Температураны бақылау ең маңызды болып табылатын жүйелерде бұл бәрін айтарлықтай өзгертеді деп көптеген электр инженерлері айтады.

Жылулық рейтинг пен рейтингті төмендету: Шина амперлік қуатын нақты әсер ететін ауа райы мен қорап шарттарына сәйкестендіру

Номиналдық ток көрсеткіштері әдетте жақсы ауа циркуляциясы бар, шамамен 40 градус Цельсий температурадағы стандартты сынақ жағдайларына негізделген. Бірақ осы компоненттерді нақты жағдайларда орнатқан кезде, жағдай тез күрделенеді. Көптеген салалық стандарттар стандартты температурадан әрбір 10 градусқа артуына қарай өткізу қабілетін шамамен 15% дейін төмендетуді ұсынады. Жабдықты ашық кеңістіктердің орнына корпус ішіне орнатқан кезде, ауа қозғалысы нашарлағандықтан, қысқарту шамасы 20-30 пайызға дейін өседі. Егер корпус металдан жасалмаған болса немесе басқа жылу көздеріне жақын орналасса, одан да көбірек түзетулер қажет болады. Материалдардың техникалық сипаттамаларына ғана назар аудару жеткіліксіз. Изоляцияның уақыт өте және ең жоғары жүктеме кезеңдерінде қауіпсіз жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін нақты жұмыс орындарында жылулық сынақтар жүргізу қажет.

Ақылды шинопровод конфигурациясы арқылы жүйелік деңгейдегі пайдалы әсер коэффициентін арттыру

Сақиналы негізгі және бөліктелген шинопровод жүйелері: Ақау изоляциясы, артықшылық және теңгерілген жүктеме

Материал мен геометриядан тыс, интеллектуалды топология жүйелік деңгейдегі түбегейлі жақсаруларды ашады. Сақиналы негізгі және бөліктелген шинопровод конфигурациялары стратегиялық артықшылық пен сегменттеу арқылы төзімділікті және пайдалы әсер коэффициентін арттырады:

1. Ақау изоляциясы : Ақаулы бөліктердің жергілікті үзілуі зақымданбаған аймақтарда қуатты сақтайды
2. Артықшы бағыттар : Автоматты қайта бағыттау техникалық қызмет көрсету немесе істен шығу кезінде жұмыс істеу уақытын сақтайды
3. Теңгерілген жүктеме : Фазалық токтардың тең бөлінуі тепе-теңдіксіз жоғалтуларды болдырмауға мүмкіндік береді

Бұл конфигурациялар сенімділік жағынан ғана емес, өлшенетін пайдалы әсер коэффициенті жағынан да радиалды конструкциялардан озып тұрады:

Модульді конструкция сондай-ақ техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындарды 30% қысқартады және 98,5%-дан жоғары тұрақты жұмыс істеу тиімділігін қамтамасыз етеді — бұл шиналардың конфигурациясының олардың қандай материалдан жасалғанына қанша маңызды болса, сонша маңызды екенін көрсетеді.