Berechnen Sie die Sammelschienen-Bemessung I_z mit vollständiger IEC 61439-1 Strombelastbarkeit, IEC 60865-1 Kurzschlussprüfungen, Spannungsfall und empfohlener Querschnitt für Kupfer und Aluminum Sammelschienensysteme.
Die Belastbarkeit wird aus I_z = k · A^0.61 abgeleitet, wobei A der Querschnitt in mm² und k eine von der Installationsmethode abhängige Basiskonstante ist (18,5 für horizontale Freiluft, 13,5 für umschlossene Horizontale, 11,0 für vertikal umschlossen). Das Ergebnis wird für Umgebungstemperaturen über 30°C, Gruppierung mehrerer Schienen pro Phase und Gehäusetyp abgewertet.
IEC 61439-1 erfordert, dass Sammelschienen die thermischen Auswirkungen von Kurzschlussströmen ohne Schaden widerstehen können. Der thermische Equivalentstrom wird als I_th = I_k × √(t_k) berechnet, wobei I_k der RMS-Kurzschlussstrom und t_k die Kurzschlussdauer ist. Dies muss unter dem Nenn-Kurzschlussstrom I_cw liegen (typisch 25–50 kA für Standardbaugruppen).
IEC 60865-1 §4 gibt die Spitzen-elektrodynamische Kraft auf parallele Sammelschienen während eines Kurzschlusses als F_N = 0,2 × i_peak² / (d × h) Newton pro Meter an, wobei i_peak = √2 × I_k der Spitzen-Kurzschlussstrom ist, d der Phasenabstand und h die Schienendicke.
IEC 61439-1 begrenzt die Temperaturerhöhung von Sammelschienenkomponenten auf 55°C über Umgebungstemperatur bei Nennstrom. Die tatsächliche Temperaturerhöhung wird als (I_r / I_z_base)^1,75 × 55°C geschätzt. Für umschlossene oder gruppierte Anordnungen wird die Basisbelastbarkeit entsprechend reduziert.
Der Spannungsfall wird als ΔU = √3 × I_r × L × (ρ × (1 + α(T_amb − 20)) / A) für ein 3-Phasen-System berechnet. IEC 60439-2 empfiehlt, den Spannungsfall unter 5% der Bezugsspannung zu halten.
Kupfer-Sammelschienen bieten höhere Leitfähigkeit und bessere Korrosionsbeständigkeit. Aluminum-Sammelschienen sind 60–70% leichter und deutlich günstiger pro Kilogramm, erfordern aber größere Querschnitte für dieselbe Belastbarkeit. Für Nennströme über 2500 A wird Kupfer bevorzugt; unter 1600 A kann Aluminum Kosten sparen.