تحليل تأثير الحرارة-أنابيب الانكماش على توزيع المجال الكهربائي في المفاتيح الكهربائية

مع التوسع المستمر في نطاق نظام الطاقة والطلب المتزايد على الطاقة للمعدات الصناعية، فإن متطلبات الموثوقية للمفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي-في أنظمة شبكات الطاقة تتزايد باستمرار. ومن بين هذه المتطلبات، يعد أداء العزل أحد العوامل المهمة التي تؤثر على التشغيل المستقر للمعدات. في مجموعة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط- والعالية-، تحتاج قضبان التوصيل عادةً إلى المرور عبر البطانات الجدارية لتحقيق التوصيلات الكهربائية بين الخزانات. يؤثر انحراف موضع قضيب التوصيل والفجوات الهوائية وتكوين المواد العازلة بشكل مباشر على توزيع المجال الكهربائي. في السنوات الأخيرة، تم استخدام المواد العازلة القابلة للانكماش الحراري- على نطاق واسع في هياكل عزل قضبان التوصيل، مثل قضبان التوصيل ذات أنبوب البولي أوليفين المنكمش بالحرارة أو عزل أكمام القضبان، لتحسين موثوقية العزل والقدرة على التكيف البيئي لنظام قضبان التوصيل.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

في هياكل المفاتيح الكهربائية، عادةً ما تتم حماية قضبان التوصيل الرئيسية وقضبان التوصيل الفرعية وقضبان التوصيل عن طريق البطانات العازلة، مع الأشكال الشائعة بما في ذلك قضبان التوصيل ذات الأنابيب المنكمشة بالحرارة أو قضبان التوصيل ذات الأنابيب العازلة الصلبة. لا تعمل هياكل العزل هذه على تحسين قوة العزل لسطح الموصل فحسب، بل تمنع أيضًا الموصل المعدني من التأثر بالرطوبة البيئية أو الملوثات أو الأقواس الكهربائية. ومع ذلك، أثناء تركيب قضبان التوصيل من خلال البطانات الجدارية، يمكن أن تؤدي أخطاء التثبيت أو الضغط الميكانيكي طويل المدى- إلى تمركز قضيب التوصيل داخل الجلبة، مما يؤدي إلى تغييرات في توزيع المجال الكهربائي. ولذلك، فإن تحليل تأثير موضع قضيب التوصيل وسمك العزل على توزيع المجال الكهربائي أمر بالغ الأهمية لتحسين سلامة تصميم المفاتيح الكهربائية.

 

في بنية مجموعة المفاتيح الكهربائية النموذجية بجهد 12 كيلو فولت، يحتاج قضيب التوصيل الرئيسي إلى المرور عبر البطانات الجدارية المعزولة لتحقيق التوصيلات الكهربائية بين الخزانات. تستخدم قضبان التوصيل عادةً هياكل قضبان التوصيل النحاسية مع طبقات عازلة على أسطحها، مثل هياكل قضبان التوصيل النحاسية المعزولة PVC أو هياكل قضبان التوصيل المنكمشة بالحرارة. عندما يتم توسيط قضيب التوصيل داخل جلبة الجدار، يكون توزيع المجال الكهربائي للنظام منتظمًا نسبيًا. ومع ذلك، عندما يتحرك شريط التوصيل أفقيًا أو رأسيًا، تتغير فجوة الهواء بين الموصل وهيكل العزل، مما يؤثر على توزيع شدة المجال الكهربائي. تظهر دراسات المحاكاة أنه عندما تكون المسافة بين قضيب التوصيل وجلبة الجدار كبيرة، فإن التغيير في موضع قضيب التوصيل يكون له تأثير ضئيل على الحد الأقصى لكثافة المجال الكهربائي لمكونات العزل؛ ومع ذلك، مع انخفاض الفجوة تدريجيًا، تزداد شدة المجال الكهربائي المحلي بشكل ملحوظ.

 

عندما لا يكون قضيب التوصيل مزودًا بأكمام عازلة، يحدث الحد الأقصى للمجال الكهربائي عادةً في منطقة الهواء بالقرب من الحافة أو الزوايا الدائرية لقضيب التوصيل النحاسي. عندما يقترب القضيب من جلبة الجدار-، تؤدي فجوة الهواء الضيقة إلى زيادة سريعة في قوة المجال الكهربائي المحلي. عندما يكون الحد الأدنى للتباعد أقل من 2 مم تقريبًا، قد تتجاوز شدة المجال الكهربائي في منطقة الهواء شدة مجال انهيار الهواء، مما يزيد من خطر التفريغ الجزئي أو انهيار العزل. لذلك، في التصميمات العملية، تُستخدم عادةً الهياكل العازلة مثل أنابيب بسبار العازلة أو صفائح بسبار العازلة لتحسين مستوى العزل العام للنظام وتقليل تركيز المجال الكهربائي.

 

عندما يتم تركيب- جلب عازلة قابلة للانكماش على سطح قضيب التوصيل، يتغير توزيع المجال الكهربائي. على سبيل المثال، عند استخدام شريط التوصيل ذو الأكمام المنكمشة بالحرارة أو الأنبوب العازل المخصص لشريط التوصيل، تضيف الطبقة العازلة طبقة عازلة بين الموصل والهواء، وبالتالي تغيير مسار المجال الكهربائي المحلي. تظهر نتائج المحاكاة أنه عندما تكون الفجوة بين قضيب التوصيل وجلبة الجدار -كبيرة، فإن تأثير الحرارة-الجلبات القابلة للانكماش ذات السماكات المختلفة على الحد الأقصى لقوة المجال الكهربائي ليس كبيرًا. ومع ذلك، مع اقتراب القضيب من الجلبة، تظل المنطقة الهوائية هي موقع المجال الكهربائي الأكثر تركيزًا، وتزداد شدة المجال الكهربائي بشكل ملحوظ مع تناقص المسافة. تكشف الأبحاث الإضافية حول تأثير سُمك العزل المختلفة أنه عندما تكون المسافة بين القضيب والجلبة كبيرة، يتم تحديد المجال الكهربائي للنظام بشكل أساسي من خلال فجوة الهواء، ويكون للتغيرات في سمك الجلبة تأثير محدود على الحد الأقصى لقوة المجال الكهربائي. ومع ذلك، عندما تكون الفجوة بين القضيب والجلبة أقل من 5 مم تقريبًا، يبدأ سمك العزل في التأثير بشكل كبير على توزيع المجال الكهربائي. في هذه الحالة، يؤدي استخدام هيكل BusBar الأكثر سمكًا لأنابيب الانكماش الحراري إلى تقليل فجوة الهواء بين الموصل والجلبة، مما قد يؤدي إلى زيادة قوة المجال الكهربائي في منطقة الهواء وبالتالي زيادة خطر التفريغ الجزئي.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مع وجود فجوات هوائية أصغر، عادةً ما تزداد شدة المجال الكهربائي القصوى في منطقة الهواء بسرعة مع انخفاض المسافة بين قضيب التوصيل والجلبة. وفي الوقت نفسه، تعمل طبقة عازلة أكثر سمكًا على ضغط المجال الجوي بشكل أكبر، مما يؤدي إلى مجال كهربائي محلي أكثر تركيزًا. ولذلك، فإن تصميم الهياكل العازلة لقضبان التوصيل يتطلب دراسة شاملة للتوازن بين سمك العزل والفجوة الهوائية. يمكن لهياكل العزل المناسبة، مثل قضبان التوصيل العازلة أو قضبان التوصيل العازلة PVC، ضمان سلامة العزل مع تجنب الضغط المفرط لفجوة الهواء.

 

للتحقق من نتائج المحاكاة، أجريت اختبارات مقارنة على هياكل مختلفة باستخدام تجارب التفريغ الجزئي. تظهر النتائج التجريبية أنه عندما يقترب قضيب التوصيل تدريجيًا من جلبة الجدار-، ينخفض ​​جهد التفريغ الجزئي الأولي للنظام بشكل ملحوظ، مما يشير إلى أن شدة المجال الكهربائي المحلي قد وصلت إلى مستوى من المحتمل أن يحدث فيه تفريغ جزئي. في بعض الحالات، حتى مع إضافة طبقات عازلة، مثل قضيب النحاس المعزول مع هيكل أنبوب الانكماش الحراري، قد يستمر تركيز المجال الكهربائي في الحدوث إذا كانت فجوة الهواء صغيرة جدًا. لذلك، يظل التحكم بشكل صحيح في موضع تركيب قضيب التوصيل إجراءً حاسمًا لضمان سلامة العزل.

 

من خلال الجمع بين تحليل المحاكاة والنتائج التجريبية، يمكن استخلاص عدة استنتاجات رئيسية. أولاً، عندما تكون المسافة بين قضيب التوصيل والجلبة-الجدارية أكبر من 5 مم تقريبًا، فإن التغييرات في موضع قضيب التوصيل يكون لها تأثير صغير نسبيًا على توزيع المجال الكهربائي، ويكون لسمك الجلبة العازلة أيضًا تأثير محدود على الحد الأقصى لقوة المجال الكهربائي. ثانيًا، عندما تكون الفجوة بين القضيب والجلبة أقل من 5 مم، فإن شدة المجال الكهربائي القصوى في منطقة الهواء تزداد بشكل ملحوظ، وكلما زادت سماكة الطبقة العازلة، زادت درجة تركيز المجال الكهربائي في منطقة الهواء. أخيرًا، في التطبيقات الهندسية العملية، يعد التحكم بشكل صحيح في موضع تركيب قضيب التوصيل وتصميم هيكل العزل أمرًا بالغ الأهمية لتجنب انهيار الهواء وتحسين موثوقية عزل المعدات. لا تنطبق مبادئ التصميم هذه على المفاتيح الكهربائية التقليدية فحسب، بل تنطبق أيضًا على هياكل التوصيل ذات التيار العالي-مثل موصلات بطارية السيارة الكهربائية، وقضبان الناقل الطرفية لبطارية السيارة الكهربائية، وقضبان الناقل الطرفية للبطارية في الأنظمة الكهربائية لمركبات الطاقة الجديدة.

 

 

في مجالات المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي-، وأنظمة توزيع الطاقة، والوصلات الكهربائية للطاقة الجديدة، يكون لهياكل عزل قضبان التوصيل تأثير كبير على موثوقية النظام. تركز شركتنا على البحث والتطوير والتصنيع-لحلول عزل قضبان التوصيل عالية الأداء، حيث تقدم أنواعًا مختلفة من قضبان التوصيل المعزولة بأنبوب الانكماش الحراري PE، وأنابيب القضبان العازلة،أكمام قابلة للانكماش بالحرارة BusBar، ومنتجات الأنابيب العازلة بسبار مخصصة. يتم استخدام مكونات العزل هذه على نطاق واسع في المفاتيح الكهربائية لتوزيع الطاقة، وأنظمة تخزين الطاقة، وأنظمة توصيل بطاريات مركبات الطاقة الجديدة، ومعدات الطاقة الصناعية، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين أداء العزل والسلامة التشغيلية لأنظمة بسبار وتوفير ضمانات مستقرة لوصلات طاقة موثوقة للغاية.