ניתוח של השפעת חום-כיווץ צינורות על חלוקת שדות חשמליים במתגים

עם ההתרחבות המתמשכת של קנה המידה של מערכת החשמל והביקוש הגובר להספק של ציוד תעשייתי, דרישות האמינות של מתג-מתח גבוה במערכות רשת חשמל הולכות וגדלות ללא הרף. בין הדרישות הללו, ביצועי הבידוד הם אחד הגורמים החשובים המשפיעים על הפעולה היציבה של הציוד. במתג מתח בינוני- וגבוה-, פסי פסים צריכים בדרך כלל לעבור דרך תותבי קיר כדי להשיג חיבורים חשמליים בין ארונות. סטיית מיקום פס, פערי אוויר ותצורת חומרי הבידוד משפיעים ישירות על חלוקת השדה החשמלי. בשנים האחרונות, נעשה שימוש נרחב בחומרי בידוד המתכווצים בחום במבני בידוד פסים, כגון Heat Shrink Tube Polyolefin Busbar או Busbar Sleeves Insulation, כדי לשפר את אמינות הבידוד והתאמה סביבתית של מערכת הפסים.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

במבני מיתוג, פסים ראשיים, פסים מסועפים ופסים מחברים מוגנים בדרך כלל על ידי תותבים מבודדים, עם צורות נפוצות הכוללות פס צינורות מתכווץ בחום או פס צינורות בידוד מוצק. מבני בידוד אלו משפרים לא רק את חוזק הבידוד של משטח המוליך אלא גם מונעים מהמוליך המתכת להיות מושפע מלחות סביבתית, מזהמים או קשתות חשמליות. עם זאת, במהלך התקנת פסים דרך תותבי קיר, שגיאות התקנה או עומס מכני-לטווח ארוך עלולים לגרום למסגר להיות מרוכז בתוך התותב, מה שיוביל לשינויים בחלוקת השדה החשמלי. לכן, ניתוח ההשפעה של מיקום פס המסה ועובי הבידוד על חלוקת השדה החשמלי הוא חיוני לשיפור הבטיחות של תכנון מתג.

 

במבנה מיתוג טיפוסי של 12 קילוואט, הפס הראשי צריך לעבור דרך תותבי קיר מבודדים כדי להשיג חיבורים חשמליים בין ארונות. פסי פסים משתמשים בדרך כלל במבני פס נחושת עם שכבות בידוד על המשטחים שלהם, כגון מבני פסי פס נחושת מבודדים או מבנים מתכווצים בחום. כאשר הפס מרוכז בתוך תותב הקיר, חלוקת השדה החשמלי של המערכת אחידה יחסית. עם זאת, כאשר פס המסה עובר אופקית או אנכית, מרווח האוויר בין המוליך למבנה הבידוד משתנה, ובכך משפיע על חלוקת עוצמת השדה החשמלי. מחקרי סימולציה מראים שכאשר המרחק בין הפס לתותב הקיר גדול, לשינוי במיקום הפס יש השפעה מועטה על עוצמת השדה החשמלי המקסימלית של מרכיבי הבידוד; עם זאת, ככל שהפער יורד בהדרגה, עוצמת השדה החשמלי המקומי עולה באופן משמעותי.

 

כאשר הפס אינו מצויד בשרוולים מבודדים, השדה החשמלי המרבי מתרחש בדרך כלל באזור האוויר ליד הקצה או הפינות המעוגלות של פס הנחושת. כשהפס מתקרב אל תותב הקיר-הדרך, מרווח האוויר המצטמצם מוביל לעלייה מהירה בחוזק השדה החשמלי המקומי. כאשר המרווח המינימלי קטן מ-2 מ"מ בקירוב, עוצמת השדה החשמלי באזור האוויר עשויה לחרוג מעוצמת שדה התמוטטות האוויר, מה שמגביר את הסיכון לפריקה חלקית או התמוטטות בידוד. לכן, בעיצובים מעשיים, מבנים מבודדים כגון צינורות בידוד פסים או יריעות בידוד פסים משמשים בדרך כלל כדי לשפר את רמת הבידוד הכוללת של המערכת ולהפחית את ריכוז השדה החשמלי.

 

כאשר מותקנים שרוולים מבודדים-מתכווצים בחום על פני פס המסילה, חלוקת השדה החשמלי משתנה. לדוגמה, בעת שימוש ב-Heat Shrink Sleeves BusBar או Customized Busbar Insulating Tube, שכבת הבידוד מוסיפה שכבה דיאלקטרית בין המוליך לאוויר, ובכך משנה את נתיב השדה החשמלי המקומי. תוצאות סימולציה מראות שכאשר הפער בין פס המסילה לתותב ה-דרך גדול, ההשפעה של שרוולים מתכווצים בחום- בעוביים שונים על חוזק השדה החשמלי המרבי אינה משמעותית. עם זאת, ככל שהמסילה מתקרבת לתותב, אזור האוויר נשאר המיקום של השדה החשמלי המרוכז ביותר, ועוצמת השדה החשמלי גדלה באופן משמעותי עם ירידת המרחק. מחקר נוסף על ההשפעה של עובי בידוד שונים מגלה שכאשר המרחק בין הפס לתותב גדול, השדה החשמלי של המערכת נקבע בעיקר על ידי מרווח האוויר, ולשינויים בעובי התותם יש השפעה מוגבלת על חוזק השדה החשמלי המרבי. עם זאת, כאשר הרווח בין הפס לתותב קטן מ-5 מ"מ בקירוב, עובי הבידוד מתחיל להשפיע באופן משמעותי על חלוקת השדה החשמלי. במקרה זה, שימוש במבנה עבה יותר של Heat Shrink Tubing BusBar מפחית עוד יותר את פער האוויר בין המוליך לתותב, מה שעלול להגדיל את עוצמת השדה החשמלי באזור האוויר ובכך להעלות את הסיכון לפריקה חלקית.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

עם מרווחי אוויר קטנים יותר, עוצמת השדה החשמלי המקסימלית באזור האוויר גדלה בדרך כלל במהירות ככל שהמרחק בין הפס לתותב פוחת. במקביל, שכבת בידוד עבה יותר דוחסת עוד יותר את חלל האוויר, מה שמוביל לשדה חשמלי מקומי מרוכז יותר. לכן, תכנון מבני בידוד פסים מצריך התייחסות מקיפה של האיזון בין עובי הבידוד למרווח האוויר. מבני בידוד מתאימים, כגון בידוד שרוולי פס או פסי בידוד PVC, יכולים להבטיח בטיחות בידוד תוך הימנעות מדחיסה מוגזמת של מרווח האוויר.

 

כדי לאמת את תוצאות הסימולציה, נערכו בדיקות השוואתיות על מבנים שונים באמצעות ניסויי פריקה חלקית. תוצאות ניסוי מראות שכשהפס מתקרב בהדרגה אל תותב הקיר דרך-, מתח הפריקה החלקי הראשוני של המערכת יורד באופן משמעותי, מה שמצביע על כך שעוצמת השדה החשמלי המקומי הגיעה לרמה שבה סביר שתתרחש פריקה חלקית. במקרים מסוימים, אפילו עם תוספת שכבות בידוד, כגון פס נחושת מבודד עם מבנה צינור מתכווץ חום, ריכוז שדה חשמלי עדיין עלול להתרחש אם מרווח האוויר קטן מדי. לפיכך, שליטה נכונה במיקום התקנת פסי הרשת נותרה אמצעי חיוני להבטחת בטיחות הבידוד.

 

בשילוב ניתוח סימולציה ותוצאות ניסוי, ניתן להסיק מספר מסקנות מפתח. ראשית, כאשר המרחק בין הפס לתותב-הקיר גדול מ-5 מ"מ לערך, לשינויים במיקום הפס יש השפעה קטנה יחסית על חלוקת השדה החשמלי, וגם לעובי התותב המבודד יש השפעה מוגבלת על חוזק השדה החשמלי המקסימלי. שנית, כאשר הפער בין הפס לתותב קטן מ-5 מ"מ, עוצמת השדה החשמלי המקסימלית באזור האוויר גדלה משמעותית, וככל ששכבת הבידוד עבה יותר, כך דרגת ריכוז השדה החשמלי באזור האוויר גבוהה יותר. לבסוף, ביישומים הנדסיים מעשיים, שליטה נכונה על מיקום התקנת פס ותכנון מבנה הבידוד היא חיונית למניעת התמוטטות אוויר ולשיפור אמינות הבידוד של הציוד. עקרונות התכנון הללו חלים לא רק על מתגים מסורתיים אלא גם על מבני חיבור זרם גבוה- כגון מחברי EV Battery, EV Battery Bus Bars, ו-Battery Terminal Bus Bars במערכות חשמל חדשות לרכבי אנרגיה.

 

 

בתחומי מתג-מתח גבוה, מערכות חלוקת חשמל וחיבורי חשמל חדשים לאנרגיה, למבני בידוד פסים יש השפעה משמעותית על אמינות המערכת. החברה שלנו מתמקדת במחקר, פיתוח וייצור של פתרונות בידוד פסים בעלי ביצועים גבוהים-, ומציעה סוגים שונים של פס מבודד צינורות מתכווץ PE, צינורות בידוד פסים,BusBar עם שרוולי חום, ומוצרי צינורות בידוד פסים מותאמים אישית. רכיבי בידוד אלה נמצאים בשימוש נרחב במתקני חלוקת חשמל, מערכות אחסון אנרגיה, מערכות חיבור סוללות חדשות לרכבי אנרגיה וציוד חשמל תעשייתי, ומשפרים ביעילות את ביצועי הבידוד ובטיחות התפעול של מערכות פסים ומספקים ערבויות יציבות לחיבורי חשמל אמינים במיוחד.