匯流排的電流分布與阻抗
大型電爐的工作電流可達(dá)若干萬安培,巨大電流需用匯流排輸送。匯流排是指由若干 根導(dǎo)體并聯(lián)組成的導(dǎo)體組,要求阻抗盡量小和電流分布均勻。
圖2-23是由三根導(dǎo)體并聯(lián)組成的匯流排。為簡(jiǎn)化問題,假設(shè)各導(dǎo)體的尺寸和溫度都相 同,導(dǎo)體間距也相同。以此為例,研討各導(dǎo)體的電流是否均一。各導(dǎo)體的電壓
圖2-23的配置方式稱為平面型。以上討論證明,即使導(dǎo)體 間距相等和截面尺寸相同,也只能是兩側(cè)導(dǎo)體電流相等,而中間 導(dǎo)體的電流較小?梢酝普,這個(gè)規(guī)律對(duì)多根導(dǎo)體組成的平面型 匯流排也適用。如果導(dǎo)體間距不等,電流差異將增大。引起各導(dǎo) 體電流差異的原因是互感差異,例如上述的(m23-m13)。
平面型匯流排優(yōu)點(diǎn)是配置方便,所以廣泛采用。為了減少 各導(dǎo)體載流差異和互感差異,可采用盡量增大導(dǎo)體間距,減少 導(dǎo)體截面尺寸,帶材平鋪(圖2-23為豎立),采用管棒材,導(dǎo)體 三角形或正方形排列的方法。
匯流排的阻抗是構(gòu)成它的各導(dǎo)體阻抗的綜合。理論上,匯 流排是若干導(dǎo)體的并聯(lián)電路,匯流排電流為各導(dǎo)體電流之和, 而各導(dǎo)體的端電壓相同,于是
如果各導(dǎo)體電流不相等,可利用上述電壓方程組聯(lián)解求出各導(dǎo)體的電流,根據(jù)各導(dǎo)體的 電流求其阻抗,然后按式(2-54)求匯流排的阻抗。當(dāng)然,計(jì)算很繁瑣。
非磁性導(dǎo)體的自感和互感系數(shù)(H)
其中,/為導(dǎo)體長(zhǎng)度;D為幾何尺寸,m。計(jì)算自感系數(shù)時(shí),D稱為截面尺寸< 對(duì)于半徑為r的棒材 D = 0.778r
對(duì)于邊長(zhǎng)為a與6的帶材 D 二0.2235U +6)
對(duì)于外徑r,內(nèi)徑r2的管材 +
計(jì)算互感系數(shù)時(shí),D稱為兩導(dǎo)體間的幾何均距。對(duì)于棒材和管材,D等于軸心間距。 對(duì)于帶材,Z?與兩導(dǎo)體配置方式有關(guān),兩截面短邊鄰近的方式利用圖2-24計(jì)算,兩截面長(zhǎng) 邊鄰近的方式利用圖2-25計(jì)算。
匯流排電感計(jì)算十分繁瑣,只是非常必要時(shí)才進(jìn)行精確計(jì)算?梢岳檬(2-55)估算 把匯流排當(dāng)作一個(gè)諸導(dǎo)體間沒有空隙的實(shí)體,把它的諸導(dǎo)體 包圍的截面(如圖2-23中虛線包圍的截面)當(dāng)作計(jì)算自感的 截面,按此假定的截面計(jì)算這個(gè)假定實(shí)體自感系數(shù),所得結(jié)果 是匯流排的電感系數(shù)(包括自感和互感)的近似值。
上述估算法依據(jù)磁環(huán)路安培定律:磁力線是封閉的環(huán)路 線,導(dǎo)體的自感系數(shù)基本取決于環(huán)繞并鄰近導(dǎo)體周邊的磁力 線長(zhǎng)度,長(zhǎng)度長(zhǎng)則自感系數(shù)小。
由磁環(huán)路安培定律可知,采用匯流排輸送電流,可以減少 電路的電抗。
綜上所述,應(yīng)該根據(jù)廠房條件合理配置匯流排,使其阻抗 小,載流量大而且諸導(dǎo)體載流均勻,散熱條件好,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固并 便于檢修