Stromschienen

Dimensionierung von Stromschienen

Bei der höchstzulässigen Stromdichte in Kupferschienen sind grundsätzlich zwei Werte zu unterscheiden, nämlich der für den regulären Betrieb, begrenzt durch die zulässige Erwärmung, und der für den nie auszuschließenden Kurzschlussfall, begrenzt in erster Linie durch die auftretenden magnetischen Kräfte (denn der Kurzschluss ist in der Regel von so kurzer Dauer, dass selbst die hier sehr viel höhere Erwärmung meist nicht das engste Kriterium ist). Zur korrekten thermischen Auslegung müssen viele Parameter bekannt sein:

  • die maximale Umgebungstemperatur
  • die zulässige Erwärmung
  • der Abstand der Schienen zueinander
  • die Art der Kühlung (Eigenkonvektion / Zwangslüftung)
  • die Art des Profils (Größe der Oberfläche)
  • die Beschaffenheit dieser Oberfläche (blank oder matt, hell oder dunkel)
  • die Lage des Profils im Raum (senkrecht / waagerecht).

Für die Kurzschlussfestigkeit muss der Stoßkurzschluss-Strom (Scheitelwert) des vorgelagerten Netzes bekannt sein. Die Kräfte zwischen zwei von Strom durchflossenen Leitern sind proportional zum Produkt der Ströme, d. h. die Kraft zwischen Hin- und Rückleitung der einen Kurzschluss speisenden Schiene ist proportional zum Quadrat des Kurzschluss-Stroms.

Lassen Sie sich jedoch bei der Festlegung des Profils möglichst nicht allein von der thermischen Belastbarkeit der Stromschienen leiten! Die wirtschaftlichste Stromdichte ist dies meist nicht; vielmehr erreichen Sie das über die Lebensdauer einer Anlage gerechnete wirtschaftliche Optimum in der Regel bei einer wesentlich niedrigeren Stromdichte, also einem erheblich größeren Kupferquerschnitt als thermisch unbedingt erforderlich. Rechnen Sie im Einzelfall bitte nach, welchen Energieverlust Sie über die Jahre hinweg durch großzügigere Bemessung des Kupferquerschnittes vermeiden können. Auch Berechnungsunterlagen hierfür finden Sie in der nebenstehend angegebenen Schrift.

Bedenken Sie dabei auch unseren Hinweis , dass Verlustwärme, die gar nicht erst entsteht, auch nicht abgeführt werden muss:

  • Eine erforderliche Zwangsbelüftung des Schaltschranks kann entsprechend kleiner dimensioniert werden oder eventuell ganz entfallen. Sie sparen Platz.
  • Auch die Zwangsbelüftung verbraucht Energie. Wie viel diese kostet, insbesondere, wenn eine thermische Steuerung fehlt und der Lüfter auch bei geringer Belastung der Stromschienen oder niedriger Umgebungstemperatur unnötigerweise weiter läuft, bleibt meist unberücksichtigt, weil die Leistung im Vergleich zu der im Allgemeinen sehr großen Durchgangsleistung der Anlage verschwindend gering erscheint.
  • Der Lüfter oder die zugehörige Steuerung können ausfallen. Dann wird die Anlage zu heiß oder, wenn eine Temperatur-Überwachung eingebaut ist, unversehens abgeschaltet, während sie gerade am dringendsten gebraucht wird.
  • Unter Umständen kann der ganze Schaltschrank kleiner konstruiert werden, wenn der Leiterquerschnitt der Stromschienen größer gewählt wird.
  • Ein »einfaches«, z. B. rechteckiges Leiterprofil, das einen größeren Querschnitt aufweist, muss nicht unbedingt teurer sein als ein »aufwändiges« Profil, das durch vergrößerte Oberfläche eine bessere Wärmeabgabe und dadurch eine Material-Einsparung ermöglicht.
  • Der größere Kupferquerschnitt kommt Ihnen u. U. auch bei der Beherrschung der Kurzschlusskräfte entgegen.
  • Die relativ hohe Festigkeit von Kupfer kann sich bei der Beherrschung der Kurzschlusskräfte als Vorteil gegenüber anderen Leiterwerkstoffen auswirken.

Externe Links

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