러시아 국가 표준 35224에 따른 버스바 손실 계산 검증

GOST 35224 기준 웹 기반 버스바 손실 및 발열 계산기 검증

이 저전압 개폐장치(LVSG) 버스바 손실 계산 웹 애플리케이션은 클라이언트-서버 아키텍처를 사용합니다. JavaScript 프론트엔드는 캐비닛, 버스바, 장치 매개변수 입력, 결과 시각화, 온도 분포 2D 열화상 이미지를 처리합니다. Python 백엔드는 물리적 계산 알고리즘을 구현합니다.

사용자는 매개변수를 입력하고 즉시 다음을 받습니다: 버스바 및 장치의 전력 손실, 캐비닛 내부 온도, 단계별 계산, 컬러 열화상 이미지.

물리적 계산 모델

온도에 따른 열 발생 고려

줄-렌츠 전력은 저항의 온도 의존성을 고려하여 조정됩니다:

R(T) = R₂₀ × [1 + α × (T - 20°C)]

여기서 구리의 경우 α = 0.00393 1/°C입니다. 이는 피드백을 고려합니다: 발열은 R을 증가시키고, 이는 다시 열 발생을 증가시킵니다.

교류 전류 효과

표피 효과와 근접 효과는 계수로 모델링됩니다:

• k_skin: 두께 ≤10 mm인 경우 1.0, 더 큰 두께의 경우 최대 1.2–1.3;
• k_prox: 버스바 배열에 따라 1.1–1.6.

유효 저항: R_EFF = R₂₀ × (1 + αΔT) × k_skin × k_prox.

열 교환 면적

단일 버스바의 경우: A = 2 × (w × l + h × l + w × h).

버스바 팩의 경우:

• 간격 ≥ 두께: 개별 면적의 합;
• 밀집 포장: 외부 표면에 계수 0.7 적용.

열 방출 메커니즘

대류: 수직 6.5 W/(m²·K), 수평 5.0; 환기 시 +20–50%. 복사: 계수에 +15%. 이 접근 방식은 IEC 60890를 보완하여 예비 평가의 정확성을 보장합니다.

검증 조건

GOST 35224-2024(IEC TR 60890:2022, 부록 E)에 따른 테스트:

| 매개변수 | 값 |

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

| T_air | 55°C |

| T_busbar | 70°C |

| 재료 | 구리 |

| 형상 | 직사각형 |

| 방향 | 수평 |

| 버스바/상 | 1–2 |

| 주파수 | 50 Hz |

| 길이 | 1 m |

단면적 24–1200 mm²에 대해 42회 테스트(구성당 21회).

지표: MAPE, RMSE, R².

단일 버스바 결과

• MAPE: 4.3%;
• RMSE: 1.0 W/m;
• R²: 0.979.

편차 ≤7%, 물리적 의존성 정확히 재현. GOST 기반 계산에 적합.

두 버스바 결과

• MAPE: 6.7%;
• RMSE: 1.1 W/m;
• R²: 0.987.

보수적 편향, 중간 단면적에서 최대. 근접 효과 모델링 정확.

적용 분야

이 도구는 다음에 유용합니다:

• 레이아웃 분석;
• 단면적, 재료, 방향의 영향 평가;
• 비표준 조건(수직 버스바, 알루미늄, 다른 주변 온도);
• GOST 수준 정확도의 예비 계산.

핵심 요약

• R² 0.979–0.987은 모델의 물리적 적절성을 확인합니다.
• MAPE 4–7%는 전체 시뮬레이션 없이 공학적 추정을 가능하게 합니다.
• 표피 효과, 근접 효과, 열 교환 고려는 GOST 표를 넘어 적용 가능성을 확장합니다.
• 웹 기반 형식은 소프트웨어 설치 없이 속도와 접근성을 보장합니다.
• 보수적 결과는 선택 안전성을 향상시킵니다.

— Editorial Team