Діапазон струмопровідних проводів простягається від тонких зволікань у домашньому електрообладнанні до масивних шин, здатних пропускати струм в кілька сот кілоампер Як правило, проводи виготовляють з міді, однак і алюміній часто застосовують для виготовлення шин і обмоток трансформаторів Площа поперечного перерізу тонких проводів визначається номером AWG ^ (American Wire Gauge – Американська система стандартів товщини проводів) Для великих провідників поперечний переріз вказується в круговюсмілах, D[1], Де D – діаметр провідника в тисячних частках дюйма[2]\ Наприклад, провід діаметром х/ Г дюйма матиме площу 250 000 кругових Мілов Це може бути записано також як 250 kcm, а в старих таблицях писали 250 mcm Для некруглих проводів перетин в кругових мілах розраховується як їх перетин в квадратних дюймах, помножене на (4 / л) x 106

Провідники для великих струмів зазвичай виконуються для кращого охолодження у вигляді декількох паралельних шин У звичайних умовах грубо оцінити токонесущей здатність проводів по їх перетину можна із співвідношення lOOOA / дюйм2 (155А/см2) Зєднання між шинами повинні бути виконані так, щоб уникнути проблем, повязаних з різним розширенням шин і кріпильних болтів як через нагрівання струмом, що протікає, так і через зміни зовнішньої температури Болти з кремнієвої бронзи добре збігаються за коефіцієнтом теплового розширення з міддю і досить міцні для забезпечення хорошого зєднання шин Однак найбільш надійні зєднання шин з міді або алюмінію виконуються сталевими болтами і потужними тарілчастими шайбами ​​(Belleville washers) поверх звичайних плоских шайб Зєднання затягують до тих пір, поки тарілчаста шайба не стане плоскою Звичайні розрізні шайби-гровери використовувати не рекомендується Якщо шина піддається впливу сильних магнітних полів, то слід для кріплення використовувати нержавіючу сталь, хоча магнітне поле, створюване струмом в самій шині, зазвичай цього не вимагає Разом з тим з урахуванням зовнішніх умов все ж краще використовувати нержавіючу сталь

Місця зєднання шин повинні бути чистими Перед закріпленням болтами місця зєднання шин слід очистити сталевою щіткою і покрити спеціальним сполучним компаундом Алюмінієві шини слід очистити від окислу і негайно, щоб уникнути його освіти знову, покрити спеціальним сполучним компаундом для алюмінію

Більшість проводів в ланцюгах управління виконуються з скручених мідних дротів, захищених ізоляцією, на 300 або 600 В, в більшості випадків з полівінілхлориду Силові дроти подібні проводам для ланцюгів управління, хоча, звичайно, вони набагато товщі Провід для монтажу в електричних шафах часто використовують товщиною до 250 kcm через те, що їх доводиться згинати під гострим кутом, однак твердих правил на цей рахунок немає У США зазвичай ці дроти атестуються в лабораторіях з техніки безпеки або в Канадської асоціації стандартовЧ

Більшість стандартів на обладнання вимагають наявності у маркуванні проводів позначки про сертифікацію UL або CSA, як і значень перетину дроту AWG і максимальної температури ізоляції (див Рис 22)

Рис 22 Прімермаркіровкі проводів

11 У РФ атестація електротехнічної продукції здійснюється в численних центрах по сертифікації на відповідність вимогам безпеки Головна організація – ВНИИС (Всеросійський науково-дослідний інститут сертифікації) – Прямуючи пер

При виборі проводів на той чи інший струм необхідно слідувати рекомендаціям Національних правил улаштування електроустановок в США1\

У маркуванні проводів зазвичай вказується виготовлювач, іспольеуемая дріт, її діаметр, максимальна напруга, клас вогнестійкості, максимальна температура ізоляції

Багатожильні проводи повинні закінчуватися обтискними наконечниками, які потім кріпляться гвинтами до шини або контактному блоку Автоматичні вимикачі та інші силові прилади часто мають висновки, зручні для швидкого підєднання багатожильних проводів або для гвинтового зєднання У цих місцях не можна використовувати бовтаються (ненадійні) зєднання Дуже гнучкі зварювальні проводи ніколи не повинні використовуватися зі стяжними накладками Потрібно обовязково застосовувати обтискні наконечники

Провідники середньої напруги (до 75 кВ) бувають і екранованими, і не екранованими, а на більш високі напруги вони повинні мати екран незалежно від величини повітряного зазору провідників між собою і землею Відстані між провідниками повинні відповідати вимогам стандартів

Екрановані кабелі мають центральний токонесущий провідник, шар ізоляції, а потім проводить шар, покритий шаром з ізолюючого і захисного матеріалу Екран зєднується із землею Ця конструкція гарантує однорідність радіального електричного поля в кабелі і відсутність пустот в ізоляції, здатних викликати коронний розряд Зєднання кабелів виконується за допомогою кінцевих муфт, конусоподібних пристроїв, в яких радіус ізоляційного шару і екрану поступово збільшується (Мал 23) Коли досягається радіус, достатній для зниження напруженості електричного поля до прийнятного рівня, екранування може бути закінчене, і звичайний кабельний наконечник можна використовувати для зєднання з іншим провідником Важливо, щоб в ізоляції між центральним провідником і екраном не було порожнеч Для цього в деяких кінцевих муфтах використовується стискаючий бандаж, а в інших застосовується силіконова змазка

Механічні сили, що виникають між токонесущей провідниками, пропорційні квадрату струмів, так що при виникненні аварійних ситуацій в обладнанні великої потужності закріплення провідників стає серйозною проблемою У таких електронних системах, як пускачі електродвигунів, безпосередньо приєднаних до силової лінії, при аварії можуть виникнути особливо великі струми Автоматичних вимикачів для виключення потрібно кілька періодів мережевої напруги, при цьому струм вони не обмежують Звичайні npe-

11 У РФ діють Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) – Прямуючи пер

Рис 23 Зєднання кабелю і концевоймуфти

запобіжник також мають досить великий час перегорання і допомогти в цьому випадку не можуть Навпаки, напівпровідникові запобіжники перегорають за частку періоду мережевої напруги і обмежують аварійний струм, амплітуда якого є функцією максимально витримує струму цих запобіжників Сила F (у ньютонах), що розвивається між двома паралельними круглими провідниками на один метр їх довжини при відстані між ними d (в сантиметрах), визначається виразом

де / – середньоквадратичне значення струму в амперах Ця сила залежить від геометрії провідників Якщо в обох провідниках струм тече в одному напрямку, то діє сила їх відштовхування, а якщо в протилежному – Тяжіння

Коли устаткування живиться від внутрішнього трансформатора, стаціонарний струм у разі аварії (короткого замикання навантаження) рідко збільшується більш ніж в 20 разів порівняно з номінальним струмом навантаження Однак індуктивність ланцюгів створює асиметрію струмів короткого замикання, і теоретично вони можуть досягти величини, в 2 рази більшою, ніж пікове значення в стаціонарному режимі У LR-ланцюгах більш імовірно, що піковий струм короткого замикання виявиться приблизно в 15 рази більше пікового значення в стаціонарному режимі, але і це сприяє виник-

новению механічних сил між провідниками, вдвічі більших, ніж у стаціонарному режимі, через квадратичної залежності сил від струму Автоматичні вимикачі розраховуються на максимальний піковий струм, що дозволяє з їх допомогою захищати ті чи інші механізми

Провідники для дуже великих струмів іноді роблять з водяним охолодженням Для цього, зокрема, використовуються мідні трубки, запаюють в пази, вирізаними фрезеруванням на поверхнях шини При використанні водяного охолодження велика частина тепла, що виділяється в обладнанні, передається в воду, зменшуючи тим самим нагрівання повітря в шафах силового обладнання Водяне охолодження також сприяє економії міді

При великих значеннях змінних струмів в шинах, особливо з високим вмістом в них гармонік, в близько розташованих сталевих елементах конструкції шаф можуть наводитися вихрові струми, що викликає нагрівання Одним з рішень цієї проблеми є заміна сталевих елементів конструкції на алюмінієві або склопластикові Іншим рішенням є приміщення між шиною і сталевими елементами конструкції мідних пластин У них розвиваються великі вихрові струми, але мале електричний опір міді сприяє мінімізації втрат При цьому вихрові струми в мідних пластинах створюють магнітне поле, протилежне вихідного, і тим самим захищають сталеві елементи конструкції

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)