conducto de bus (también llamado vía de bus ), es un conducto de chapa que contiene barras colectoras de cobre o aluminio con el fin de conducir una corriente sustancial de electricidad. Es un medio alternativo para conducir electricidad a los cables de alimentación o al bus de cable.
Originalmente, una vía de distribución consistía en conductores de cobre desnudos apoyados en aisladores inorgánicos, como porcelana , montados dentro de una carcasa de acero no ventilada.
Historia [ editar ]
Las vías de autobús se produjeron debido a una solicitud de la industria automotriz en Detroit a fines de la década de 1920. Desde entonces, las vías de autobús mejoraron y se convirtieron en una parte integrada de la red secundaria para plantas industriales. [1]
Construcción [ editar ]
Similar a la bandeja de cables , los conductos de bus tienen rieles laterales de acero más gruesos y conformados en frío y revestimientos de chapa más delgados . Las barras colectoras en el interior pueden estar separadas con espacios distintos e incluso separados entre ellas, o "intercaladas" juntas.
Típicamente, las barras colectoras individuales están envueltas o recubiertas con un material covalente no conductor, como plástico o (en sistemas más antiguos) cinta aislante .
En el punto de conexión, las barras colectoras se ensanchan para permitir la conexión al siguiente segmento.
Un sistema de conducto de bus enchufable o una vía de bus puede tener interruptores de desconexión y otros dispositivos montados en él, por ejemplo, para distribuir energía a lo largo de un edificio largo. Muchas formas de vías de bus permiten que los dispositivos enchufables como interruptores y arrancadores de motor se muevan fácilmente; Esto proporciona flexibilidad para los cambios en una línea de montaje, por ejemplo. [2]
El canal de alimentación se utiliza para interconectar equipos, como entre un transformador y una línea de aparamenta. Un tipo de variante es la vía de bus de baja impedancia, que está diseñada para tener una caída de voltaje menor en virtud de la separación cercana de las barras de distribución, lo que reduce la reactancia inductiva.
Un trole de bus proporciona energía al equipo que se debe mover con frecuencia. La vía de bus está abierta en la parte inferior y se utiliza un "carro" de ensamblaje de colector móvil para conectar entre las barras de bus fijas en la vía de bus y el cable conectado al equipo en movimiento. [2] Los conductos de bus son penetrantes de servicio de construcción que deben estar protegidos contra incendios en el exterior donde penetran las separaciones de incendio requeridas para tener una clasificación de resistencia al fuego . Todos los cortafuegos internos suministrados por el fabricante pueden probarse como componentes integrales para UL857 o IEEE C37.23 para los modelos norteamericanos , y luego a través de ASTM E814 , UL1479o ULC-S115 . Los cortafuegos internos de los conductos de autobuses mitigan la transmisión de incendios internos , humo y calor entre compartimentos contra incendios a través de la combustión de envolturas, separadores y soportes covalentes internos de los conductos de autobuses.
barra colectora (también barra colectora ) es una tira o barra metálica, típicamente alojada dentro del tablero de distribución , tableros de paneles y recintos de vías de distribución para distribución local de alta corriente. También se utilizan para conectar equipos de alta tensión en patios eléctricos y equipos de baja tensión en bancos de baterías . Generalmente no están aislados y tienen suficiente rigidez para ser soportados en el aire por pilares aislados. Estas características permiten un enfriamiento suficiente de los conductores y la capacidad de aprovechar varios puntos sin crear una nueva unión.
El término barra colectora se deriva de la palabra latina omnibus [ cita requerida ] , que se traduce al inglés como "para todos", lo que indica que una barra colectora transporta todas las corrientes en un sistema en particular.
Diseño y
La composición del material y el tamaño de la sección transversal de la barra de distribución determinan la cantidad máxima de corriente que se puede transportar de forma segura. Las barras colectoras pueden tener un área de sección transversal de tan solo 10 milímetros cuadrados (0.016 pulgadas cuadradas), pero las subestaciones eléctricas pueden usar tubos metálicos de 50 milímetros (2.0 pulgadas) de diámetro (20 milímetros cuadrados (0.031 pulgadas cuadradas)) o más como barras colectoras . Una fundición de aluminio tendrá barras colectoras muy grandes para transportar decenas de miles de amperios a las células electroquímicas que producen aluminio a partir de sales fundidas .
Las barras colectoras se producen en una variedad de formas, como tiras planas, barras sólidas o varillas, y generalmente están compuestas de cobre , latón o aluminio como tubos sólidos o huecos. [1] Algunas de estas formas permiten que el calor se disipe de manera más eficiente debido a su alta área superficial a la sección transversal relación de área. El efecto de la piel hace que las barras colectoras de CA de 50–60 Hz tengan un grosor de aproximadamente 8 milímetros (0,31 pulgadas) ineficiente, por lo que las formas huecas o planas prevalecen en las aplicaciones de corriente más alta. Una sección hueca también tiene mayor rigidez.que una barra sólida de capacidad de transporte de corriente equivalente, lo que permite un mayor espacio entre los soportes de la barra colectora en patios eléctricos al aire libre .
Una barra colectora debe ser lo suficientemente rígida como para soportar su propio peso y las fuerzas impuestas por la vibración mecánica y posiblemente los terremotos , así como la precipitación acumulada en exposiciones al aire libre. Además, debe considerarse la expansión térmica de los cambios de temperatura inducidos por el calentamiento óhmico y las variaciones de temperatura ambiente, así como las fuerzas magnéticas inducidas por grandes corrientes. Para abordar estas preocupaciones, se desarrollaron barras colectoras flexibles, típicamente un emparedado de capas conductoras delgadas. Estos requieren un marco estructural o gabinete para su instalación.
Los tableros de distribución dividen el suministro eléctrico en circuitos separados en una ubicación. Las vías de distribución o conductos de distribución son barras de distribución largas con una cubierta protectora. En lugar de ramificarse desde el suministro principal en una ubicación, permiten que los nuevos circuitos se ramifiquen en cualquier lugar a lo largo de la ruta del busway.
Una barra colectora puede estar apoyada en aisladores, o bien el aislamiento puede rodearla por completo. Las barras colectoras están protegidas contra el contacto accidental, ya sea por una caja de metal o por una elevación fuera del alcance normal. [2] Las barras colectoras de neutro de potencia también pueden aislarse porque no se garantiza que el potencial entre la neutralidad de potencia y la conexión a tierra de seguridad sea siempre cero. Las barras colectoras de puesta a tierra (conexión a tierra de seguridad) generalmente están desnudas y atornilladas directamente a cualquier chasis de metal de su gabinete. Las barras colectoras pueden estar encerradas en una carcasa de metal, en forma de conducto o vía colectora, bus de fase segregada o bus de fase aislada .
Las barras colectoras pueden conectarse entre sí y con aparatos eléctricos mediante conexiones atornilladas, sujetas o soldadas. A menudo, las uniones entre secciones de bus de alta corriente tienen superficies coincidentes mecanizadas con precisión que están plateadas para reducir la resistencia de contacto . A voltajes extra altos (más de 300 kV) en autobuses al aire libre, la descarga de corona alrededor de las conexiones se convierte en una fuente de interferencia de radiofrecuencia y pérdida de potencia , por lo que se utilizan accesorios de conexión especiales diseñados para estos voltajes.
casquillo es un dispositivo aislado que permite que un conductor eléctrico pase de manera segura a través de una barrera conductora conectada a tierra, como el caso de un transformador o interruptor de circuito. Los bujes están hechos típicamente de porcelana ; aunque también son posibles otros materiales aislantes, generalmente se utiliza porcelana.
Explicación [ editar ]
Todos los materiales que llevan una carga eléctrica generan un campo eléctrico . Cuando un conductor energizado está cerca de un material con potencial de tierra, puede formar intensidades de campo muy altas, especialmente cuando las líneas de campo se ven obligadas a curvarse bruscamente alrededor del material conectado a tierra. El casquillo controla la forma y la fuerza del campo y reduce las tensiones eléctricas en el material aislante.
Condensador de buje [ editar ]
Un buje debe estar diseñado para resistir la intensidad del campo eléctrico producido en el aislamiento, cuando esté presente cualquier material conectado a tierra. A medida que aumenta la intensidad del campo eléctrico, pueden desarrollarse vías de fuga dentro del aislamiento. Si la energía del camino de fuga supera la resistencia dieléctrica del aislamiento, puede perforar el aislamiento y permitir que la energía eléctrica conduzca al material conectado a tierra más cercano, causando quemaduras y arcos.
Un diseño de buje típico tiene un 'conductor' (generalmente de cobre o aluminio, ocasionalmente de otros materiales conductores), rodeado de aislamiento, a excepción de los extremos de los terminales.
En el caso de una barra colectora, los terminales conductores soportarán la barra colectora en su ubicación. En el caso de un casquillo, también se unirá un dispositivo de fijación al aislamiento para mantenerlo en su ubicación. Por lo general, el punto de fijación es integral o rodea el aislamiento sobre parte de la superficie aislada. El material aislado entre el punto de fijación y el conductor es el área más estresada.
El diseño de cualquier buje eléctrico debe garantizar que la resistencia eléctrica del material aislado sea capaz de resistir la penetrante 'energía eléctrica' que atraviesa el conductor, a través de cualquier área altamente estresada. También debe ser capaz de soportar momentos de alto voltaje duraderos, ocasionales y excepcionales, así como el voltaje normal de servicio continuo, ya que es el voltaje el que dirige y controla el desarrollo de rutas de fuga y no de corriente.
Los bujes aislados se pueden instalar en interiores o exteriores, y la selección del aislamiento estará determinada por la ubicación de la instalación y el servicio eléctrico en el buje.
Para que un buje funcione con éxito durante muchos años, el aislamiento debe permanecer efectivo tanto en la composición como en la forma del diseño y será un factor clave para su supervivencia. Por lo tanto, los bujes pueden variar considerablemente tanto en el material como en el estilo de diseño.
Tipos [ editar ]
Aislamiento de porcelana [ editar ]
Los primeros diseños de bujes utilizan porcelana para aplicaciones tanto en interiores como en exteriores. La porcelana se usó originalmente debido a sus propiedades de ser impermeable a la humedad una vez sellada con esmalte cocido, y bajo costo de fabricación. La principal desventaja con la porcelana es que su pequeño valor de expansión lineal tiene que ser acomodado mediante el uso de sellos flexibles y accesorios metálicos sustanciales, los cuales presentan problemas de fabricación y operativos.
Un buje básico de porcelana es una forma de porcelana hueca que se ajusta a través de un orificio en una pared o caja de metal, permitiendo que un conductor pase a través de su centro y se conecte en ambos extremos a otro equipo. Los casquillos de este tipo a menudo están hechos de porcelana cocida de proceso húmedo, que luego se esmalta. Se puede usar un esmalte semiconductor para ayudar a igualar el gradiente de potencial eléctrico a lo largo del buje.
El interior del buje de porcelana a menudo se llena con aceite para proporcionar aislamiento adicional y los bujes de esta construcción se usan ampliamente hasta 36 KV donde se permiten descargas parciales más altas.
Cuando se requiere una descarga parcial para cumplir con IEC60137, los conductores aislados con papel y resina se usan junto con porcelana, para aplicaciones sin calefacción en interiores y exteriores.
El uso de bujes aislados de resina (polímero, polímero, compuesto) para aplicaciones de alto voltaje es común, aunque la mayoría de los bujes de alto voltaje generalmente están hechos de aislamiento de papel impregnado de resina alrededor del conductor con coberturas de porcelana o polímero, para el extremo exterior y ocasionalmente para el final interior.
Aislamiento de papel [ editar ]
Otra forma temprana de aislamiento era el papel, sin embargo, el papel es higroscópico y absorbe humedad, lo que es perjudicial y está en desventaja por los diseños lineales inflexibles. La tecnología de resina fundida ha dominado los productos aislados desde la década de 1960, debido a su flexibilidad de forma y su mayor resistencia dieléctrica.
Típicamente, el aislamiento de papel se impregna más tarde con aceite (históricamente), o más comúnmente hoy con resina. En el caso de la resina, el papel está recubierto con una película de resina fenólica para convertirse en papel aglomerado con resina sintética (SRBP) o impregnado después del devanado en seco con resinas epoxídicas, para convertirse en papel impregnado de resina o papel impregnado de resina epoxi (RIP, ERIP).
Los casquillos aislados con SRBP se usan típicamente hasta voltajes de alrededor de 72.5 kV. Sin embargo, por encima de 12 kV, es necesario controlar el campo eléctrico externo e igualar el almacenamiento interno de energía que margina la resistencia dieléctrica del aislamiento de papel.
Para mejorar el rendimiento de los bujes con aislamiento de papel, se pueden insertar láminas metálicas durante el proceso de bobinado. Estos actúan para estabilizar los campos eléctricos generados, homogeneizando la energía interna utilizando el efecto de capacitancia. Esta característica resultó en el buje del condensador / condensador.
El casquillo del condensador se hace insertando capas muy finas de papel metálico en el papel durante el proceso de bobinado. Las láminas conductoras insertadas producen un efecto capacitivo que disipa la energía eléctrica de manera más uniforme en todo el papel aislado y reduce la tensión del campo eléctrico entre el conductor energizado y cualquier material conectado a tierra.
Los bujes del condensador producen campos de tensión eléctrica que son significativamente menos potentes alrededor de la brida de fijación que los diseños sin láminas y, cuando se usan junto con la impregnación de resina, producen bujes que se pueden usar con voltajes de servicio superiores a un millón con gran éxito.
Aislamiento de resina [ editar ]
Desde la década de 1965, los materiales de resina se han utilizado para todo tipo de bujes hasta los voltajes más altos. La flexibilidad de usar una forma de aislamiento moldeable ha reemplazado el aislamiento de papel en muchas áreas de productos y domina el mercado de bujes aislantes existente.
Al igual que con el aislamiento de papel, el control de los campos de tensión eléctrica sigue siendo importante. El aislamiento de resina tiene una mayor resistencia dieléctrica que el papel y requiere menos control de tensión a voltajes inferiores a 25 kV. Sin embargo, algunos diseños de aparamenta compactos y de mayor clasificación tienen materiales de puesta a tierra más cercanos a los bujes que en el pasado y estos diseños pueden requerir pantallas de control de tensión en bujes de resina que operan a tan solo 12 kV. Menos problemas con los materiales puestos a tierra que las bridas metálicas utilizadas en los casquillos de papel. Sin embargo, Se debe tener cuidado en los diseños de bujes con aislamiento de resina que usan pantallas fundidas internamente, de modo que el beneficio del control del campo de tensión eléctrica no se compensa al aumentar la descarga parcial causada por las dificultades de eliminar los micro huecos en la resina alrededor de las pantallas durante el proceso de fundición. La necesidad de eliminar los vacíos en la resina se vuelve más sensible a medida que aumenta el voltaje, y es normal volver al aislamiento de papel de aluminio impregnado de resina para bujes de más de 72.5 kV.
Falla del buje [ editar ]
Los bujes a veces fallan debido a descargas parciales . Esto a veces se debe a la degradación lenta y progresiva del aislamiento durante muchos años de servicio energizado; sin embargo, también puede ser una degeneración rápida que destruye un buen buje en cuestión de horas. En la actualidad, existe un gran interés por parte de la industria del suministro de electricidad en el monitoreo del estado de los bujes de alto voltaje. Sin embargo, algunos bujes que fallan temprano en el servicio se deben a fallas en el control del voltaje o en la realización de mantenimiento esencial, mientras que otros se relacionan con mecanismos incipientes de falla incorporados en la fabricación. Esta visión se evidencia por la minoría de fallas de bujes en todo el mundo.
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