บัสบาร์ทองแดงคืออะไร? ประเภท พิกัด และการใช้งาน

เป็ บัสบาร์ทองแดง คือตัวนำทองแดงที่มีค่าความต้านทานต่ำ ใช้สำหรับรวบรวมและจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับวงจรหรืออุปกรณ์ต่างๆ อาจอยู่ในรูปแบบของแท่งแบนแข็ง, สายถักอ่อน, ชุดตัวนำแบบลามิเนต หรือลิงก์แบบหวีสำหรับอุปกรณ์โมดูลาร์ ซึ่งต่างจากระบบบัสบาร์ที่สมบูรณ์ โดยตัวบัสบาร์เองนั้นทำหน้าที่เป็นตัวนำกระแสไฟฟ้าโดยตรง.

ข้อจำกัดทางวิศวกรรมที่สำคัญคือ วัสดุและขนาดไม่ได้เป็นตัวกำหนดพิกัดกระแสไฟฟ้าที่เป็นมาตรฐานสากล บัสบาร์ทองแดงสำเร็จรูปจะต้องได้รับการประเมินตามสภาพแวดล้อมการติดตั้ง, อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้, จุดต่อ, ฉนวน, อุปกรณ์รองรับ, ความสามารถในการทนต่อการลัดวงจร และวิธีการตรวจสอบที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์หรือชุดประกอบนั้นๆ.

สรุปรูปแบบของบัสบาร์ทองแดง

“บัสบาร์ทองแดง” อธิบายถึงหน้าที่และวัสดุ ไม่ใช่รูปทรงที่ตายตัว รูปแบบที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับว่าตัวนำนั้นต้องนำกระแสไฟฟ้าอย่างไร เชื่อมต่อกับอุปกรณ์อย่างไร จัดการกับการเคลื่อนตัวอย่างไร และติดตั้งภายในชุดประกอบได้อย่างไร.

รูปแบบของบัสบาร์ทองแดง	โครงสร้างทางกายภาพ	วัตถุประสงค์หลัก	ตัวอย่างทั่วไป
บัสบาร์แบนแบบแข็ง	แท่งทองแดงรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แบบเปลือยหรือแบบชุบ	การจ่ายกระแสไฟฟ้าสูงขนาดกะทัดรัดและการเชื่อมต่อที่แข็งแรง	ตู้สวิตช์บอร์ด ตู้แผงไฟ และอุปกรณ์จ่ายกำลังไฟฟ้า
บัสบาร์แบบอ่อนหรือแบบถัก	แผ่นทองแดง ทองแดงแผ่นบาง ทองแดงเส้น หรือทองแดงถักที่เชื่อมต่อกันที่ปลาย	นำกระแสไฟฟ้าในขณะที่รองรับการสั่นสะเทือน ค่าความคลาดเคลื่อน หรือการเคลื่อนที่	หม้อแปลง แบตเตอรี่ เครื่องจักร และจุดเชื่อมต่อที่มีการเคลื่อนที่
บัสบาร์แบบลามิเนต	ชั้นตัวนำที่มีรูปร่างหลายชั้นคั่นด้วยวัสดุไดอิเล็กทริก	สร้างโครงสร้างตัวนำหลายเส้นที่มีขนาดกะทัดรัดและมีการควบคุม	อินเวอร์เตอร์, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง, คอนเวอร์เตอร์สำหรับระบบกักเก็บพลังงาน
บัสบาร์แบบหวี	บัสบาร์ทองแดงหุ้มฉนวนที่มีพินหรือก้ามปูเว้นระยะห่างอย่างสม่ำเสมอ	จ่ายไฟให้กับแถวของอุปกรณ์แบบโมดูลาร์ที่รองรับ	MCB และตู้คอนซูเมอร์ยูนิตแบบโมดูลาร์
บัสบาร์ที่ขึ้นรูปตามความต้องการ	ตัวนำที่ผ่านการเจาะรู, ดัด, ขึ้นรูปด้วยเครื่องจักร หรือปั๊มขึ้นรูป	จับคู่ตู้และรูปแบบขั้วต่อให้เหมาะสม	ตู้ควบคุม OEM, ระบบแบตเตอรี่, ชุดสวิตช์เกียร์

รูปแบบเหล่านี้ไม่สามารถใช้แทนกันได้ สายถักแบบยืดหยุ่นช่วยแก้ปัญหาการเคลื่อนที่ทางกล บัสบาร์แบบลามิเนตช่วยควบคุมเส้นทางกระแสไฟฟ้าแบบหลายชั้น และบัสบาร์แบบหวีสำหรับ MCB ต้องตรงกับรูปทรงและระยะพิทช์ของขั้วต่อ สำหรับแผนผังบัสบาร์ไฟฟ้าที่ครอบคลุมยิ่งขึ้น โปรดดู VIOX คู่มือบัสบาร์ฉบับสมบูรณ์.

ทำไมต้องใช้ทองแดงสำหรับบัสบาร์?

ทองแดงมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูงควบคู่ไปกับการนำความร้อน ความแข็งแรงทางกล และความสามารถในการขึ้นรูปที่ดี ทองแดง Electrolytic tough pitch เช่น UNS C11000 เป็นเกรดไฟฟ้าที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงที่นิยมใช้กันทั่วไป สมาคมพัฒนาทองแดง (Copper Development Association) ระบุว่า C11000 มีค่าการนำไฟฟ้าขั้นต่ำที่ 100% ตามมาตรฐาน International Annealed Copper Standard ในสภาวะที่ผ่านการอบอ่อน.

ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงช่วยลดความต้านทานสำหรับรูปทรงที่กำหนด แต่คำว่า “ทองแดง” เพียงอย่างเดียวไม่ใช่ข้อกำหนดที่เสร็จสมบูรณ์ โลหะผสมหรือเกรด, ความอ่อนแข็ง, ขนาด, สภาพขอบ, การตกแต่งพื้นผิว, รูปแบบรูเจาะ และหลักฐานการทดสอบ ทั้งหมดนี้สามารถส่งผลต่อการที่ชิ้นส่วนที่จัดหามานั้นตรงตามแบบและลักษณะการใช้งานหรือไม่.

ส่วนที่ทำงาน ข้อกำหนด ASTM B187/B187M-26 ครอบคลุมถึงบัสบาร์ทองแดง แท่งทองแดง และรูปทรงต่างๆ สำหรับการใช้งานทางไฟฟ้า ขอบเขตของข้อกำหนดนี้รวมถึงการระบุวัสดุ ตลอดจนข้อกำหนดด้านมิติ คุณสมบัติทางกล ความต้านทานไฟฟ้า และองค์ประกอบทางเคมี ตลาดอื่นๆ อาจใช้มาตรฐานวัสดุและรูปแบบผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน.

หากโครงการมีการใช้การระบุวัสดุตามมาตรฐานจีน คู่มือ VIOX สำหรับ เกรดทองแดง T1, T2 และ T3 อธิบายเหตุผลว่าทำไมชื่อเกรดจึงไม่ควรถูกนำมาใช้เป็นค่าการนำไฟฟ้าที่สมบูรณ์หรือค่าพิกัดของส่วนประกอบสำเร็จรูป.

เกรดทองแดงและค่าการนำไฟฟ้าไม่ใช่ค่าพิกัดกระแส

ข้อความสามประการที่แยกจากกันมักถูกนำมาปะปนกัน:

1. เกรดวัสดุ ระบุโครงสร้างขององค์ประกอบทางเคมีและรูปแบบผลิตภัณฑ์.
2. ค่าการนำไฟฟ้าหรือค่าความต้านทานไฟฟ้า อธิบายคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุภายใต้สภาวะที่กำหนด.
3. พิกัดกระแสของบัสบาร์ ใช้กับตัวนำหรือชุดประกอบสำเร็จรูปภายใต้สภาวะทางความร้อนและการติดตั้งที่ระบุไว้.

ใบรับรองวัสดุอาจยืนยันเกรดและความสามารถในการนำไฟฟ้าของทองแดงได้ แต่ไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าบัสบาร์ที่ติดตั้งจะสามารถนำกระแสได้ตามที่กำหนดภายในตู้เฉพาะได้ ในทางกลับกัน บัสบาร์สองแท่งที่ทำจากทองแดงเกรดเดียวกันอาจมีพิกัดกระแสที่แตกต่างกันได้เนื่องจากรูปทรง การระบายความร้อน จุดต่อ ฉนวน หรืออุปกรณ์โดยรอบที่แตกต่างกัน.

ความแตกต่างนี้มีความสำคัญในการจัดซื้อ “บัสบาร์ทองแดง C11000” หรือ “บัสบาร์ทองแดง T2” เป็นเพียงการอธิบายส่วนหนึ่งของข้อกำหนดเท่านั้น ไม่สามารถใช้แทนแบบสั่งงานที่มีมิติ พิกัดของชุดประกอบ หรือการตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิได้.

เหตุใดความกว้าง × ความหนา จึงไม่สามารถบอกค่าความสามารถในการนำกระแส (Ampacity) แบบครอบจักรวาลได้

พื้นที่หน้าตัดเป็นข้อมูลนำเข้าเริ่มต้นที่สำคัญ แต่ความสามารถในการนำกระแสของบัสบาร์ทองแดงนั้นถูกกำหนดโดยความสมดุลระหว่างการสูญเสียทางไฟฟ้าและการระบายความร้อน ตัวแปรที่เกี่ยวข้องประกอบด้วย:

• กระแสโหลด, รอบการทำงาน, ความถี่ และปริมาณฮาร์มอนิก;
• ความกว้าง, ความหนา, ความยาว, การวางแนว, ระยะห่างของบัสบาร์ และจำนวนบัสบาร์ที่ขนานกัน;
• อุณหภูมิโดยรอบและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่ยอมรับได้;
• สภาวะของตู้แบบเปิดโล่ง, แบบระบายอากาศ, แบบปิดผนึก หรือแบบแบ่งส่วน;
• สภาพพื้นผิวแบบเปลือย, แบบชุบ, แบบทาสี หรือแบบหุ้มฉนวน;
• ความต้านทานที่จุดต่อ, พื้นที่หน้าสัมผัส, ระบบตัวยึด และการออกแบบขั้วต่อ;
• แหล่งความร้อนใกล้เคียงและขีดจำกัดทางความร้อนของฉนวนและอุปกรณ์ที่อยู่ติดกัน.

ตารางที่เผยแพร่โดย Copper Development Association แสดงให้เห็นว่าค่าการแผ่รังสี ค่าเผื่อการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ระยะห่าง และจำนวนของบัสบาร์ที่ขนานกัน สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความสามารถในการนำกระแสของบัสบาร์ที่มีขนาดระบุเท่ากันได้อย่างมีนัยสำคัญ ตารางเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่มีประโยชน์ก็ต่อเมื่อเงื่อนไขที่ระบุไว้ตรงกับการออกแบบเท่านั้น.

สำหรับชุดประกอบแรงดันต่ำ การตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบชุดประกอบ มากกว่าที่จะพิจารณาเฉพาะตัวบัสบาร์ทองแดงเพียงอย่างเดียว. IEC TR 60890:2022, เป็นตัวอย่างที่อธิบายวิธีการคำนวณสำหรับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอากาศภายในตู้สวิตช์เกียร์และคอนโทรลเกียร์แรงดันต่ำบางประเภท และสอดคล้องกับมาตรฐาน IEC 61439-1:2020 ซึ่งจะต้องปฏิบัติตามขอบเขตและข้อจำกัดของมาตรฐานดังกล่าว.

ใช้ VIOX เครื่องคำนวณพิกัดกระแสบัสบาร์ สำหรับการประเมินเบื้องต้น จากนั้นให้ตรวจสอบผลลัพธ์เทียบกับมาตรฐานอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง ข้อมูลจากผู้ผลิต เงื่อนไขการติดตั้ง และวิธีการทดสอบหรือการตรวจสอบการออกแบบที่กำหนด.

รายการตรวจสอบข้อมูลจำเพาะของบัสบาร์ทองแดง

คำขอใบเสนอราคาหรือข้อกำหนดทางวิศวกรรมที่มีประโยชน์ควรระบุรายละเอียดมากกว่าแค่เพียงวัสดุและขนาด.

ช่องระบุคุณสมบัติทางเทคนิค	สิ่งที่ควรระบุหรือตรวจสอบ	ทำไมถึงสำคัญ
หน้าที่และระบบของบัสบาร์	AC หรือ DC, แรงดันไฟฟ้าที่กำหนด, กระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง, หน้าที่การทำงาน และตำแหน่งของวงจร	กำหนดภารกิจทางไฟฟ้าและบริบทของฉนวน
วัสดุ	การระบุชนิดของทองแดง, มาตรฐานที่ใช้ควบคุม, ความแข็ง, ข้อกำหนดด้านการนำไฟฟ้าหรือความต้านทานไฟฟ้า	ป้องกันการทดแทนด้วย “ทองแดงบริสุทธิ์” ที่กำกวม
รูปทรงเรขาคณิต	ความกว้าง ความหนา ความยาว รูปทรงการดัด รูปแบบรูเจาะ ค่าความคลาดเคลื่อน และสภาพขอบ	ความพอดีของการควบคุม พื้นที่หน้าตัด การกระจุกตัวของความเค้น และพื้นที่การเชื่อมต่อ
สภาวะทางความร้อน	อุณหภูมิโดยรอบ ประเภทของตู้ควบคุม การระบายอากาศ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่อนุญาต และแหล่งความร้อนใกล้เคียง	กำหนดเงื่อนไขเบื้องหลังพิกัดกระแส
ความสามารถในการทนต่อการลัดวงจร	ระดับความผิดพร่องที่คาดการณ์ไว้ ระยะเวลา ความต้องการในการทนกระแสสูงสุด และการจัดวางจุดรองรับ	กำหนดความต้องการในการทนต่อแรงทางแม่เหล็กไฟฟ้าและความร้อน
พื้นผิวและฉนวน	โครงสร้างแบบเปลือย, ชุบดีบุก, ชุบเงิน, หุ้มฉนวน, เคลือบผิว หรือแบบลามิเนต	การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมทางสิ่งแวดล้อม, จุดเชื่อมต่อ และการถ่ายเทความร้อน
จุดต่อและขั้วต่อ	ระยะซ้อนทับของหน้าสัมผัส, ระบบรูและตัวยึด, ความเข้ากันได้ของขั้วต่อ และคำแนะนำจากผู้ผลิต	ความต้านทานที่จุดต่ออาจเป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดความร้อนเฉพาะจุด
ส่วนรองรับและระยะห่าง	ชนิดของฉนวน, ช่วงพาด, ระยะห่างระหว่างเฟส, ระยะห่างทางไฟฟ้า, ระยะกระแสรั่วไหลตามผิวฉนวน และการจัดวางตู้ควบคุม	รองรับเสถียรภาพทางกลและการประสานฉนวน
หลักฐานการตรวจสอบ	ใบรับรองวัสดุ, การตรวจสอบขนาด, หลักฐานการนำไฟฟ้า, การตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และเอกสารประกอบการประกอบ	เชื่อมต่อชิ้นส่วนที่จัดหาให้เข้ากับการออกแบบที่ประกาศไว้

การเคลือบผิวควรได้รับการพิจารณาแยกต่างหาก การเปรียบเทียบ VIOX ของ บัสบาร์ทองแดงแบบเปลือย, แบบชุบดีบุก และแบบชุบเงิน อธิบายว่าสภาพแวดล้อมที่สัมผัส, พฤติกรรมของจุดต่อ และข้อกำหนดในการสัมผัสส่งผลต่อการเลือกใช้อย่างไร.

บัสบาร์ทองแดงถูกนำไปใช้ที่ไหนบ้าง?

บัสบาร์ทองแดงปรากฏอยู่ในทุกที่ที่อุปกรณ์ต้องการเส้นทางการกระจายกระแสไฟฟ้าที่กะทัดรัดและทำซ้ำได้ ตัวอย่างทั่วไป ได้แก่ ตู้สวิตช์บอร์ดแรงดันต่ำ, ตู้แผงควบคุมไฟฟ้า, ศูนย์ควบคุมมอเตอร์, หม้อแปลงไฟฟ้า, เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า, อินเวอร์เตอร์, ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่, อุปกรณ์ชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า และอุปกรณ์แปลงพลังงานแสงอาทิตย์.

ภายในตู้คอนซูเมอร์ยูนิตหรือตู้โหลดเซ็นเตอร์ ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องมักจะเป็นบัสบาร์แบบหวี (comb busbar) มากกว่าการใช้เมนบัสบาร์ที่สร้างขึ้นเอง การเลือกใช้งานจะขึ้นอยู่กับการรับรองอุปกรณ์ รูปแบบการเชื่อมต่อแบบพินหรือแบบก้ามปู การจัดวางขั้ว ระยะห่าง (pitch) ฉนวน วิธีการตัด และความเข้ากันได้ของขั้วต่อ ให้ใช้ คู่มือการเลือก MCB และบัสบาร์แบบหวี สำหรับงานดังกล่าว.

สำหรับโครงการที่เปรียบเทียบวัสดุตัวนำ ให้ใช้ การเปรียบเทียบบัสบาร์ทองแดงกับอะลูมิเนียม. แยกต่างหาก สำหรับการประเมินสภาพ ให้ดูคู่มือเกี่ยวกับ การกัดกร่อนของบัสบาร์ทองแดง แล้ว ความร้อนสูงเกินที่จุดต่อบัสบาร์. การแยกการตัดสินใจเหล่านี้ออกจากกันจะช่วยป้องกันไม่ให้หน้าคำจำกัดความกลายเป็นคู่มือการออกแบบสากลที่ไม่น่าเชื่อถือ.

บัสบาร์ทองแดง, ระบบบัสบาร์ และบัสเวย์: เหมือนกันหรือไม่?

ไม่เหมือนกัน บัสบาร์ทองแดงเป็นเพียงชิ้นส่วนตัวนำไฟฟ้า ระบบบัสบาร์เป็นการรวมตัวนำเข้ากับอุปกรณ์รองรับ อะแดปเตอร์ ฝาครอบ อุปกรณ์ป้องกัน และส่วนประกอบสำหรับการเชื่อมต่อ ส่วนบัสเวย์หรือระบบรางบัสบาร์เป็นระบบจ่ายไฟฟ้าแบบสำเร็จรูปที่มีเปลือกหุ้ม มีส่วนประกอบที่กำหนดไว้ชัดเจนและมีการจัดวางจุดแยกไฟ แม้ว่าคำเหล่านี้อาจใช้ปะปนกันในการสนทนาทั่วไป แต่ในทางเทคนิคแล้วคำเหล่านี้อธิบายถึงระดับของอุปกรณ์ที่แตกต่างกัน.

คำถามที่ถูกถามบ่อย

คำว่า “busbar” เหมือนกับ “bus bar” หรือไม่?

ใช่ ทั้งสองคำสะกดนี้หมายถึงตัวนำไฟฟ้าเหมือนกัน “Busbar” เป็นคำที่นิยมใช้ในงานเขียนทางเทคนิคระดับสากล ในขณะที่ “bus bar” ยังคงถูกใช้อย่างแพร่หลายในข้อกำหนดวัสดุและคำค้นหาในอเมริกาเหนือ.

สามารถคำนวณกระแสของบัสบาร์ทองแดงจากพื้นที่หน้าตัดเพียงอย่างเดียวได้หรือไม่?

ไม่ได้ พื้นที่หน้าตัดเป็นเพียงข้อมูลเบื้องต้นเท่านั้น ความสามารถในการรับกระแสไฟฟ้าที่แท้จริงยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น สภาวะแวดล้อมและตู้ควบคุม การวางแนว ระยะห่าง พื้นผิว ผลกระทบจากกระแส AC จุดต่อ ฉนวน และวิธีการตรวจสอบที่เกี่ยวข้อง.

บัสบาร์ทองแดงทุกชิ้นทำจากทองแดงเกรด C11000 หรือไม่?

ไม่ C11000 เป็นเกรดทองแดงแบบ Electrolytic Tough Pitch ที่พบได้ทั่วไป แต่มาตรฐาน ASTM B187/B187M อนุญาตให้ใช้ทองแดงได้หลายเกรดสำหรับงานบัสบาร์ไฟฟ้า ใบสั่งซื้อและมาตรฐานที่ควบคุมควรระบุวัสดุที่ยอมรับได้ แทนที่จะอนุมานว่าเป็นเกรดเดียวที่ใช้กันทั่วไป.

แหล่งข้อมูล

• ASTM B187/B187M-26 — ทองแดง, บัสบาร์, แท่ง และรูปทรงต่างๆ
• Copper Development Association — คุณสมบัติของโลหะผสม C11000
• Copper Development Association — ความสามารถในการนำกระแสและการแผ่รังสีความร้อนของบัสบาร์ทองแดงแบบสี่เหลี่ยม
• IEC TR 60890:2022 — การตรวจสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิด้วยการคำนวณ

VIOX จัดจำหน่ายผลิตภัณฑ์บัสบาร์สำหรับ MCB เพื่อใช้ในระบบจ่ายไฟฟ้าแบบโมดูลาร์ หลังจากระบุรูปแบบการเชื่อมต่อ การจัดเรียงเฟส ระยะพิทช์ พิกัด และตระกูลอุปกรณ์ที่เข้ากันได้แล้ว ให้ตรวจสอบ กลุ่มผลิตภัณฑ์บัสบาร์ MCB ของ VIOX หรือส่งข้อกำหนดของโครงการเพื่อรับการตรวจสอบทางเทคนิค.