Một khối phân phối nhận một nguồn cấp đầu vào dòng điện cao và chia nó thành nhiều mạch đầu ra độc lập thông qua một thanh đồng nguyên khối. Dòng điện đi vào tại một đầu cuối đầu vào duy nhất, lan tỏa trên thanh đồng và thoát ra qua mỗi cổng đầu ra đồng thời. Đây là nguyên tắc hoạt động đầy đủ.
Nguyên tắc hoạt động cốt lõi của khối phân phối là gì
Hãy tưởng tượng một đường ống nước lớn chia thành sáu đường ống nhỏ hơn thông qua một bộ chia. Nếu bộ chia quá hẹp hoặc có bề mặt bên trong gồ ghề, áp suất sẽ giảm và sự nhiễu loạn sẽ tích tụ. Theo thuật ngữ điện, thanh đồng là bộ chia.
Thanh đồng bên trong hoạt động như một nút song song có trở kháng thấp (nghĩa là điện trở thấp).) nút song song. Vì diện tích mặt cắt ngang của nó lớn so với dòng điện đi qua, điện trở vẫn ở mức tối thiểu và điện áp ổn định trên mỗi cổng đầu ra.
Một chuỗi nối tiếp thêm điện trở ở mỗi điểm nối. Một khối phân phối thêm một điểm nối cho toàn bộ nguồn cấp. Điểm nối duy nhất đó là thứ giữ cho trở kháng thấp và điện áp ổn định trên tất cả các đầu ra.
Dòng điện chảy qua khối như thế nào
Dòng điện di chuyển qua khối phân phối theo ba giai đoạn. Mỗi giai đoạn có rủi ro lỗi riêng.
Giai đoạn một: Dòng điện đi vào đầu cuối đầu vào
Đầu cuối đầu vào là điểm chịu ứng suất cao nhất trong toàn bộ khối. Tất cả dòng điện đi qua tiếp điểm duy nhất này trước khi đến thanh đồng.
Mô-men xoắn kết nối tại điểm này là một biến số điện quan trọng, không chỉ là biến số cơ học. Mô-men xoắn phù hợp tạo ra diện tích tiếp xúc tối đa giữa dây dẫn và đầu cuối. Nếu không có lực kẹp đủ, các khoảng trống không khí siêu nhỏ sẽ cho phép đồng bị oxy hóa, tạo ra một lớp màng có điện trở sinh nhiệt.
Sau khi đi qua đầu cuối, dòng điện đi vào thanh đồng chính. Ngay cả một khối được thiết kế tốt cũng gặp phải điện trở ở đây, thường dưới 0,5mΩ. Ở 100A, điều đó tạo ra khoảng 5W nhiệt tại một điểm duy nhất.
Các khối dòng điện cao hơn sử dụng thanh cái dày hơn vì lý do này. Tăng độ dày thanh cái làm giảm tổn thất I²R từ 40 đến 50%. Điều này ngăn cho đầu cuối đầu vào trở thành điểm nóng nhất trong tủ.
Đối với các ứng dụng bảng điều khiển dòng điện cao, nơi điểm phân phối kết nối trực tiếp với bộ ngắt mạch, HAIYAN’s khối đầu nối phân phối cầu dao xử lý định mức dòng điện từ 100A đến 600A. Cấu trúc kết nối kép chấp nhận cả đầu vào loại chốt và dây dẫn trực tiếp.
Giai đoạn hai: Dòng điện phân phối qua các đầu cuối đầu ra
Khi dòng điện lan tỏa từ trung tâm của thanh cái về phía các đầu cuối đầu ra, nó sẽ chia dựa trên trở kháng của mỗi đường dẫn.
Về lý thuyết, bốn tải bằng nhau sẽ chia dòng điện một cách đồng đều. Trên thực tế, sự mất cân bằng 1 đến 3% là điển hình. Điều này xuất phát từ sự thay đổi điện trở tiếp xúc tại mỗi đầu cuối vít, chứ không phải từ sự khác biệt về chiều dài dây hoặc tải.
Mỗi đầu cuối đầu ra hoạt động như một nút độc lập. Sự chênh lệch điện áp giữa cổng đầu ra đầu tiên và cổng cuối cùng thường dưới 100mV. Điện áp gần như giống nhau trên tất cả các đầu ra này là điều làm cho khối phân phối ổn định đủ cho thiết bị nhạy cảm ở hạ nguồn.
Đối với các bảng điều khiển nơi một dây dẫn đầu vào lớn cần được chia thành nhiều mạch nhánh, HAIYAN’s FJ6/JTS2D-120B của HAIYAN xử lý dây dẫn đầu vào từ 50mm² đến 120mm² với cấu hình đầu ra từ 2 đến 8 mạch. Nắp lật trong suốt cho phép xác nhận vị trí dây mà không cần mở khối.
Giai đoạn ba: Dòng điện hoàn thành vòng lặp
Mỗi mạch đầu ra mang phần dòng điện tổng của nó đến tải một cách độc lập. Dòng điện trở về tổng hợp lại qua hệ thống trung tính hoặc nối đất đến nguồn.
Trên hệ thống 400V mang tổng cộng 300A, khối phân phối 120kW. Với điện trở nội bộ là 0,5mΩ, tổng tổn thất nhiệt trên khối khoảng 45W. Đó là hiệu suất 99,96% tại điểm phân phối. Một đầu nối lỏng lẻo ở đầu cuối đầu vào có thể làm giảm con số đó đủ để bắt đầu một sự kiện nhiệt.
Khối phân phối quản lý nhiệt dưới tải như thế nào
Quản lý nhiệt quyết định xem một khối phân phối tồn tại hai năm hay hai mươi năm. Trong một khối khỏe mạnh, đầu cuối đầu vào luôn là điểm ấm nhất vì nó mang dòng điện tổng hợp trước khi nó chia ra. Nếu một đầu cuối đầu ra đọc nóng hơn đầu vào, thì tiếp điểm cụ thể đó có điện trở cao.
Khối đạt đến nhiệt độ ổn định trong vòng 30 đến 60 giây sau khi áp dụng tải. Nó tản nhiệt qua ba cơ chế:
- Dẫn nhiệt vào thanh ray DIN hoặc tấm nền
- Đối lưu qua không khí đi qua vỏ — chặn luồng không khí bằng các bó dây làm giảm khả năng mang dòng điện lên tới 20%
- Bức xạ, điều này là không đáng kể trong điều kiện hoạt động bình thường
Hành vi nhiệt nguy hiểm nhất là vòng lặp phản hồi. Khi đồng nóng lên, điện trở của nó tăng khoảng 0,4% mỗi độ C. Mức tăng 20°C làm tăng điện trở tiếp xúc lên 8%, tạo ra nhiều nhiệt hơn, làm tăng điện trở hơn nữa. Đây là lý do tại sao một khối được định mức 100A nên chạy ở 80A trong thực tế.
Khối phân phối phản ứng với ứng suất tạm thời như thế nào
Hoạt động ở trạng thái ổn định là phần dễ dàng. Hai điều kiện quá độ kiểm tra kỹ thuật của khối khó hơn nhiều so với bất kỳ tải thông thường nào.
Sự kiện dòng khởi động và ngắn mạch
Dòng khởi động của động cơ có thể đạt tới 500 đến 800% dòng định mức. Trong các khoảng thời gian này, các lực điện từ được tạo ra cố gắng tách các dây dẫn khỏi thanh cái. Thiết kế vỏ và kẹp phải ngăn chặn bất kỳ chuyển động nào có thể tạo ra hồ quang siêu nhỏ tại bề mặt tiếp xúc.
Các sự kiện ngắn mạch là bài kiểm tra cuối cùng. Một nguồn 400V có trở kháng 100mΩ tạo ra dòng lỗi tối đa là 4.000A. Khối phải giữ nguyên trong 50 đến 100ms để bộ ngắt mạch phía trên xử lý lỗi. Nếu Định mức Dòng điện Ngắn mạch của khối thấp hơn dòng lỗi có sẵn, khối có thể bị hỏng cơ học trước khi bộ ngắt mạch ngắt.
Quá độ tần số cao
Trong các cơ sở hiện đại, các ổ đĩa tần số biến đổi và bộ nguồn chuyển mạch tạo ra nhiễu tần số cao trong dải kHz. Ở các tần số này, độ tự cảm nhỏ của thanh cái tạo ra các đỉnh điện áp ảnh hưởng đến thiết bị nhạy cảm chia sẻ cùng một điểm phân phối.
Đây là lý do tại sao nguồn điện sạch và bẩn được tách biệt trong các thiết kế bảng điều khiển cao cấp ngay cả khi chúng chia sẻ cùng một mức điện áp. Một PLC được kết nối với cùng một khối với VFD nặng có thể gặp lỗi điều khiển bắt nguồn từ nguồn này.
Sự cố phát triển theo thời gian như thế nào
Khối phân phối sự cố hiếm khi xảy ra đột ngột. Chúng phát triển qua ba cơ chế, mỗi cơ chế tăng tốc theo thời gian:
- Suy giảm tiếp xúc. Trong môi trường ẩm ướt, quá trình oxy hóa đồng tạo ra một lớp điện trở trên bề mặt tiếp xúc. Trong môi trường rung động cao, hồ quang siêu nhỏ làm mòn kim loại sau mỗi sự kiện. Cả hai đều làm tăng điện trở tiếp xúc và nuôi dưỡng vòng lặp chạy trốn nhiệt.
- Lỏng cơ khí. Đồng giãn nở và co lại với mỗi chu kỳ nóng và lạnh. Một vít không được siết chặt theo thông số kỹ thuật sẽ từ từ lỏng ra cho đến khi áp suất tiếp xúc giảm và hoạt động không liên tục bắt đầu.
- Carbon hóa cách điện. Khi vỏ bị hỏng do quá nhiệt kéo dài, nó trở nên dẫn điện nhẹ. Đường rò rỉ đó đến thanh DIN cuối cùng có thể gây ra lỗi pha-đất
Làm thế nào để ngăn ngừa sự cố khối phân phối trong quá trình sử dụng
Ba phương pháp thực hành xác định xem khối phân phối có đạt được tuổi thọ định mức của nó hay không:
- Kích thước ở mức 125% tải liên tục tối đa. Khoảng trống nhiệt đó ngăn vòng lặp phản hồi bắt đầu trong phạm vi biến đổi hoạt động bình thường
- Duy trì khoảng trống luồng không khí. Ít nhất 20mm không gian trống phía trên và phía dưới khối cho phép đối lưu tự nhiên hoạt động. Việc chôn khối dưới các bó cáp sẽ loại bỏ cơ chế làm mát chính của nó
- Kiểm tra dưới tải. Quét nhiệt ở tải 40% trở lên cho thấy nhiệt dựa trên điện trở mà bài kiểm tra liên tục không tải bỏ lỡ. Bất kỳ thiết bị đầu cuối nào chạy nóng hơn 10°C so với mức trung bình của thanh cái đều cần được siết lại hoặc thay thế trước khi nó đi vào chu kỳ chạy quá tốc độ
HAIYAN đã sản xuất các khối phân phối và các bộ phận đầu cuối cho khách hàng trên hơn 100 quốc gia trong hơn 25 năm. Chúng tôi có một loạt các khối phân phối bao gồm các định mức dòng điện, kích thước dây dẫn và cấu hình lắp đặt xuất hiện trong công việc bảng điều khiển công nghiệp. Đối với các câu hỏi cụ thể về dự án về kích thước dây dẫn hoặc lựa chọn khối trước khi đặt hàng, nhóm HAIYAN có thể được liên hệ trực tiếp.
