Vérification du calcul des pertes des barres collectrices selon la Norme nationale russe 35224

Vérification d'un calculateur web de pertes et d'échauffement des barres omnibus selon GOST 35224

Cette application web pour calculer les pertes dans les barres omnibus des tableaux basse tension (TBT) utilise une architecture client-serveur. L'interface JavaScript gère la saisie des paramètres du coffret, des barres et des dispositifs, la visualisation des résultats et une thermographie 2D de la distribution de température. Le backend Python implémente les algorithmes de calcul physique.

Les utilisateurs saisissent les paramètres et reçoivent instantanément : les pertes de puissance pour les barres et dispositifs, la température interne du coffret, les calculs étape par étape et une thermographie en couleur.

Modèle de calcul physique

Prise en compte de la température pour la génération de chaleur

La puissance Joule-Lenz est ajustée en fonction de la dépendance de la résistance à la température :

R(T) = R₂₀ × [1 + α × (T - 20°C)]

où α = 0,00393 1/°C pour le cuivre. Cela tient compte de la rétroaction : l'échauffement augmente R, ce qui augmente à son tour la génération de chaleur.

Effets du courant alternatif

L'effet de peau et l'effet de proximité sont modélisés avec des coefficients :

• k_peau : 1,0 pour une épaisseur ≤10 mm, jusqu'à 1,2–1,3 pour des épaisseurs plus importantes ;
• k_prox : 1,1–1,6 selon l'agencement des barres.

Résistance effective : R_EFF = R₂₀ × (1 + αΔT) × k_peau × k_prox.

Surface d'échange thermique

Pour une barre unique : A = 2 × (L × l + H × l + L × H).

Dans un jeu de barres :

• Écart ≥ épaisseur : somme des surfaces individuelles ;
• Serrées : surfaces externes avec un coefficient de 0,7.

Mécanismes de dissipation de la chaleur

Convection : 6,5 W/(m²·K) verticalement, 5,0 horizontalement ; +20–50 % avec ventilation. Rayonnement : +15 % au coefficient. Cette approche garantit la précision pour les évaluations préliminaires, complétant la CEI 60890.

Conditions de vérification

Tests selon GOST 35224-2024 (CEI TR 60890:2022, Annexe E) :

| Paramètre | Valeur |

|-----------|--------|

| T_air | 55°C |

| T_barre | 70°C |

| Matériau | Cuivre |

| Forme | Rectangulaire |

| Orientation | Horizontale |

| Barres/phase | 1–2 |

| Fréquence | 50 Hz |

| Longueur | 1 m |

42 tests (21 par configuration) pour des sections de 24–1200 mm².

Métriques : MAPE, RMSE, R².

Résultats pour une barre unique

• MAPE : 4,3 % ;
• RMSE : 1,0 W/m ;
• R² : 0,979.

Écart ≤7 %, dépendance physique reproduite avec précision. Adapté aux calculs basés sur GOST.

Résultats pour deux barres

• MAPE : 6,7 % ;
• RMSE : 1,1 W/m ;
• R² : 0,987.

Biais conservateur, maximum pour les sections moyennes. Modélisation de l'effet de proximité correcte.

Domaines d'application

L'outil est utile pour :

• L'analyse de la disposition ;
• L'évaluation de l'impact de la section, du matériau, de l'orientation ;
• Les conditions non standard (barres verticales, aluminium, températures ambiantes différentes) ;
• Les calculs préliminaires avec une précision de niveau GOST.

Points clés

• R² 0,979–0,987 confirme l'adéquation physique du modèle.
• MAPE 4–7 % permet des estimations techniques sans simulation complète.
• La prise en compte de l'effet de peau, de proximité et de l'échange thermique étend l'applicabilité au-delà des tableaux GOST.
• Le format web garantit rapidité et accessibilité sans installation de logiciel.
• Les résultats conservateurs améliorent la sécurité de la sélection.

— Editorial Team