Hallo zusammen,
ich würde mich gerne ein wenig in die Thematik Stromschienen einarbeiten
und habe eine Frage hinsichtlich der Dimensionierung selbiger.
Ich habe schon ein wenig über die Materialien gelesen und bin häufig auf
E-Cu58 oder wie es wohl neuerdings heißt Cu-ETP gestoßen. Habe mir das
angehängte Datenblatt zu diesem Material mal angesehen, werde jedoch
nicht so wirklich schlau daraus, wie man nun eine Stromschiene in der
Praxis auslegen würde. Bei Leitungen helfen einem ja die Datenblätter
mittels der Strombelastbarkeit meist gut weiter.
Im einfachsten Fall hätte man z.B. eine rechteckige Stromschiene
bestimmter Länge, Breite und Dicke über die ein gewisser Strom fließen
soll. Hier setzt meine erste Frage an:
- Wenn ich eine Stromschiene beliebiger Geometrie habe, muss ich doch
zunächst die Stelle der geringsten Fläche oder des geringsten Volumens
betrachten, da hier die größte Stromdichte auftreten wird?
- Nun haben aber Stromschienen ja auch noch eine Dicke, die bestimmt
auch noch betrachtet werden muss. Kann man dann bei Stromschienen
ebenfalls eine maximale "Strombelastbarkeit" angeben bzw. mittels des
angehängten Datenblatts berechnen?
- Kennt ihr zum Thema Auslegung von Stromschienen vielleicht nützliche
Quellen (sehr gerne auch aus dem Netz und sehr gerne auch Beispiele)?
Viele Grüße,
Matthias
Hi
Bisher sind mir nur rechteckige und quadratische Stromschienen unter
gekommen, Deren Querschnitt sich auf ganzer Länge nicht verändert.
Querschnitt lässt sich berechnen, damit der Widerstand.
Da die Schienen die Eigenwärme direkt an die Luft abgeben können, werden
Diese um so besser gekühlt, je tiefer Sie verbaut sind.
Lässt sich, irgendwie, berechnen, wie warm es in einem Schaltschrank auf
welcher Höhe wird.
Vll hilft Dir folgender Link weiter:
https://www.kupferinstitut.de/de/werkstoffe/anwendung/e-energie/stromnetze/stromschienen.html
Ein Google-Treffer sah zwar echt gut aus, wollte aber eine
Registrierung.
Für die DIN 43671 wird auch Geld verlangt:
http://www.beuth.de/de/norm/din-43671/591996
MfG
Christian K. schrieb:> Bei großen Querschnitten für den kA Bereich erhöht selbst bei 50Hz> der> Skin Effekt den Widerstand.
Und da man das weiss, macht man die Querschnitte einfach nicht so groß.
Man kann ja die Blechhöhe stattdessen erhöhen.
Herzlichen Dank für eure Antworten.
Also kurz zu der Form der Stromschienen: Vielleicht sollte ich besser
von Stromblechen sprechen, welche an einen Thyristor in
Scheibenzellenform angeschlossen sind. Entsprechend haben sie an den
Kontakten der Scheibenzellen eine runde Form und in Richtung des
Anschlusses werden sie dann dünner und rechteckig.
Leider weiß ich aber immer noch nicht, wie man solche Bleche
dimensioniert. Gibt es von den verschiedenen Werkstoffen bestimmte
maximale Stromdichten? Wichtig wäre es wahrscheinlich noch zu wissen,
wie die Anwendung aussieht:
Also der Thyristor leitet einen Strom von etwa 5kA in Form einer
Sinushalbwelle. Die Halbwelle hat eine Dauer von 3ms. Die nächste
Schalthandlung dieser Art erfolgt dann erst 40 Sekunden später. Auch
aufgrund dieser Impulsbelastung finde ich keine verlässlichen Werte und
weiß nicht, wie man ein Stromblech dann auslegen würde.
Du hast zwei Grenzen. 1. Metall Migration durch zu hohe Stromdichten,
die dein Material wandern lassen bis es irgendwann zu dünn ist und dort
durchbrennt. Eher unwahrscheinlich das Du mit halbwegs solidem Kupfer
dorthin kommst. Die Zweite Grenze ist Erwärmung. Die hängt von der
Wärmekapazität, Wärmeleitung und Verlustleistung ab. So wie sich deine
Anwendung anhört hast Du Kurzzeitbelastung, dein Kupfer muß auch zur
Kühlung (Entwärmung) des Leistungschalters beitragen. Da das ganze in
überschaubaren Zeiträumen passiert, ist das doch recht einfach mit einer
Thermokamera (Video) zu testen. Mach etwas Lack (durchsichtig reicht)
auf das Kupfer, da es sonst kaum Emission im IR für die Kamera hat.
Rechnen kannst Du das auch mit Wäremkapazität, Wärmeleitfähigkeit und
Verlustleistung im Kupfer und im Halbleiter. Simulieren geht auch, ist
halt Sie Frage wie wissenschaftlich du das angehen willst, oder ob Du
nur ein Problem lösen mußt.
MatthiasO schrieb:> weiß nicht, wie man ein Stromblech dann auslegen würde.
Im Prinzip immer nach maximaler Erwärmung und Verhalten im
Kurzschlussfall bis die Sicherung trennt. Kurze dünne Stücken dürfen zu
dünn sein wenn ihre Wärme ohne Überhitzung von den dickeren Stücken
daneben abgeleotet wird.
Und wenn man nicht rechnen kann, kann man immer noch
Experimentalaufbauten messen.
Wärme vom Impuls, in Wärmeträgheit des Materials, über Wärmeabgabe über
Obergläche in Folgezeit bis zum nächsten Impuls und mechanischer Stress
u.a. wegen Magnetkraft durch hohen Strom kurz bevor Sicherung auslöst.
> von Stromblechen sprechen, welche an einen Thyristor in> Scheibenzellenform angeschlossen sind. Entsprechend haben sie an den> Kontakten der Scheibenzellen eine runde Form und in Richtung des> Anschlusses werden sie dann dünner und rechteckig.
Aus meinem Bauch heraus würde ich mit der Übergangskontaktfläche
beginnen: wieviele mm^2 sind da im runden Bereich vom Thyristor zum
Blechstreifen?
Den Rest des Leiters würde ich diese Fläche im Querschnitt gleich
dimensionieren, egal welche Form der Blechquerschnitt dann annimmt
(Runddraht, Quadratisch, Blechflachrechteckig, ...)
Weil:
- mit mehr Querschnittfläche im Leiter, wird die Übergangsfläche zum
"Engpass"/therm.Hotspot;
- mit weniger Querschnittfläche im Leiter, wird seine dünnste Stelle zum
Hotspot (könnte ja auch gewollt sein...)
- auf die Übergangakontaktfläche habe ich keinen weiteren Einfluss...
Bei 3ms Pulsen spielt der Skin Effekt schon eine große Rolle, ich würde
eher breit und dünner als in Richtung qaudratischer Querschnitt gehen.
Je größer die Oberfläche, umso besser.
Patrick J. schrieb:>> Ein Google-Treffer sah zwar echt gut aus, wollte aber eine> Registrierung.>> Für die DIN 43671 wird auch Geld verlangt:> http://www.beuth.de/de/norm/din-43671/591996>> MfG
Hi
War Neugierig.
Die mir eben zugängliche Norm datiert aus dem Jahr 1975 und enthält
lediglich Kenngrößen für 60 sowie 16 2/3 Hz.
Gibt's da nichts Neueres? Mag da jetzt nicht alles abklappern.
Armin
