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交流稳压电源成套设备短路电流的电动力剖析

交流稳压电源成套开关设备内部的母线体系或许载流导体流过短路电流时,短路电流会对母线体系和载流导体发作巨大的电动力冲击效果,交流稳压电源开关柜的结构件也将接受瞬间巨大的损坏效果。

首先要清晰电流电动力的效果方向。我们来看下图:

交流稳压电源成套设备短路电流的电动力剖析

先来判别磁力线方向:在上图(a)中,我们看到图中两支导线的电流方向是共同的。依据右手螺旋定则可知:上导线鄙人导线周围发作的磁力线方向是流入纸面,图顶用“×”作标记;下导线在上导线周围发作的磁力线方向是流出纸面的,图顶用 “●” 作标记。同理,上图(b)中,两导线电流方向相反,磁力线方向如图中标记所示。

依据左手定则可知导线的受力方向,即上下两根导线中的电流方向共一起,两导线之间会发作相吸的电动力。上下两导线中的电流方向相反时,两导线间会发作相斥的电动力。(忘记右手螺旋定则和左手定则的圈友自行学习一下,这儿不再赘述。)

依据安培力公式及毕奥-萨伐尔规律核算矩形母线间短路电动力,设两支铜排中流过的电流分别是I1和I2,则铜排之间的效果力为:

交流稳压电源成套设备短路电流的电动力剖析

式中,F——铜排之间的电动力(N);

           Ks——矩形铜排形状系数;

           I1——第一根铜排中流过的电流(A);

           I2——第二根铜排中流过的电流(A);

           L——铜排长度(m);

           a——两铜排间的中心距(m);

那么矩形铜排形状系数Ks怎么断定呢?假定铜排中心距为a,宽度是h,厚度是b。其间b/h和(a-b)/(h+b)这两个参数与Ks密切相关。其联系如下图所示。

交流稳压电源成套设备短路电流的电动力剖析

铜排形状系数Ks核算用图

设交流稳压电源成套开关设备主母线铜排标准为:宽(h)×厚(b)=80mm×8mm,关于不同的铜排中心距,依据上图可得如下Ks值:


a/mm Ks

400 1

200 0.95

100 0.82

50 0.6

25 0.1

因为交流稳压电源成套开关设备带电体之间的电气空隙不得小于25mm,所以查上表可知Ks=0.1,尽管上述Ks是用80mm×8mm铜排截面推导出来的,但其适用于铜排标准60mm×6mm、100mm×10mm、120mm×12mm等各种情况。

我们知道电路中所能接受的最大电流为额外峰值耐受电流Ipk,代入电动力公式即可求得铜排之间的最大接受电动力。值得注意的是,当发作三相短路时,因为中心母线一起受两边母线的电动力叠加效果,中心母线接受的短路电动力比两边母线大,依据电流的相位联系可得中心母线所受电动力为两边的1.33倍,即:

FB=1.33FA=1.33FC

式中:FA、FB、FC为A、B、C三相主母线所受短路电动力;

关于四极母线体系(三相主母线和N线),在相同的电流值下,单相短路的电动力大于三相短路的电动力。这是因为四极母线体系发作单相短路时,靠近N母线的相铜排与N母线铜排中一起呈现大小持平方向相反的短路峰值电流,所以交流稳压电源开关柜内单相短路时主母线母排接受的短路电动力最大。

理论和型式实验都证明,在交流稳压电源成套开关设备的四极主母线中,靠近N线铜排的相线铜排与N线铜排之间会呈现最大的短路电动力,约为三相短路电动力的2倍。因而,有必要认真仔细地规划交流稳压电源成套开关设备四极主母线体系的母线夹和柜体结构。关于母线夹的原料也要予以重视,除了要保证母线夹的绝缘性能外,更要必须保证母线夹可以接受最大短路电动力的冲击。

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