Ecuación de fuerza de cortocircuito de barra colectora
Un modelo simplificado de conductores largos estima la fuerza electrodinámica máxima que actúa entre trayectorias de corriente de barras colectoras paralelas en un tramo sin soporte.
F = μ0/(2π) × ip²/a × lF = 2 × 10⁻⁷ × ip² × l/aip = kpeak × Ik,rmsdonde:
- F
- Fuerza electrodinámica en el tramo modelado.[N]
- μ0
- Permeabilidad magnética del espacio libre.[H/m]
- ip
- Corriente máxima de cortocircuito[A]
- a
- Distancia entre centros entre caminos conductores paralelos[m]
- l
- Longitud del conductor no soportado[m]
- kpeak
- Factor RMS a pico derivado del proyecto
La relación de la ley del cuadrado significa que duplicar la corriente máxima crea aproximadamente cuatro veces la fuerza. La verificación completa de barras colectoras y soportes sigue siendo una tarea de ingeniería a nivel de ensamblaje.
Cómo estimar la fuerza de la barra colectora
Ingrese RMS o corriente de falla máxima, el factor RMS a pico cuando sea necesario, el espacio entre centros de barras, el tramo sin soporte y la clasificación de soporte. La calculadora aplica la ecuación de fuerza simplificada de conductores largos paralelos.
- Determine la corriente máxima de cortocircuito.
- Mida el espacio de centro a centro.
- Mida el tramo de soporte crítico.
- Calcular la fuerza por metro y por tramo.
- Compare con soporte completo y verificación de ensamblaje.
Ejemplo de fuerza de barra
Una falla de 50 kA RMS con un factor de pico de 2,2 produce un pico de 110 kA. Con un espaciamiento de 100 mm y una luz de 500 mm, la fuerza simplificada es de aproximadamente 12,1 kN en esa luz.
ip = 50 × 2,2 = 110 kA
F = 2×10⁻⁷ × 110000² × 0,5 / 0,1 = 12.100 N
Efecto actual de la ley cuadrada
La fuerza es proporcional a la corriente máxima al cuadrado, proporcional a la longitud sin soporte e inversamente proporcional al espaciamiento. Duplicar la corriente máxima crea aproximadamente cuatro veces la fuerza; reducir a la mitad el lapso aproximadamente a la mitad de la fuerza.
Límites del modelo simplificado
Las barras colectoras trifásicas reales incluyen múltiples conductores, distribución desigual de corriente, efectos finales, flexibilidad de la barra, cargas de sujetadores, flexión del aislador, estructura del gabinete y respuesta dinámica. Se deberá verificar la resistencia final del conjunto completo según la norma aplicable.
Supuestos
- Dos caminos conductores largos, rectos y paralelos.
- Espaciado uniforme y distribución actual.
- La corriente máxima y la longitud sin soporte representan la sección crítica
- Se excluyen los efectos finales, la geometría multifásica, la flexibilidad de la barra, la resonancia y la estructura del recinto.
Advertencias importantes
- Esta fuerza simplificada no es una verificación de ensamblaje IEC 61439 ni un cálculo de tensión mecánica completo.
- El diseño real debe incluir geometría de fase, número de barras, distribución de corriente, disposición de soporte, sujetadores, tensión del material, respuesta dinámica y datos de resistencia probados.