Biểu đồ độ khuếch đại của đồng: Ứng dụng, Tiêu chí lựa chọn và Hướng dẫn thực tế

Dây dẫn đồng 4/0 AWG xuất hiện ba lần trong biểu đồ cường độ đồng tiêu chuẩn: 195 A ở 60°C, 230 A ở 75°C và 260 A ở 90°C. Mọi con số đều chính xác và không có con số nào tự động là con số mà dự án cần. Giá trị nằm trong danh sách cáp là giá trị thấp nhất trong ba giới hạn, cụ thể là độ khuếch đại giảm dần của dây dẫn, mức nhiệt độ định mức của đầu cực mà dây dẫn chạm tới cũng như ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường xung quanh và nhóm.

Đó là câu trả lời ngắn gọn và cần nêu trước bất kỳ bảng nào: đọc ngược biểu đồ từ thành phần yếu nhất trong mạch, áp dụng các hiệu chỉnh và kích thước từ kết quả. Định cỡ trực tiếp từ cột 90 °C là cách thiết kế đạt được kết quả lạc quan 20–30% trước khi bất kỳ ai kiểm tra xếp hạng được đóng trên vấu.

Biểu đồ cường độ đồng thực sự đo lường điều gì

Cường độ dòng điện là dòng điện liên tục tối đa mà một dây dẫn có thể mang trong khi lớp cách điện của nó vẫn ở nhiệt độ định mức và già đi ở tốc độ có thể dự đoán được. Đó là giới hạn nhiệt chứ không phải giới hạn điện. Một dây dẫn bằng đồng có cùng điện trở ở 10 A và 200 A, nhưng nhiệt lượng mà nó tạo ra tăng theo bình phương dòng điện, trong khi nhiệt lượng tỏa ra phụ thuộc vào diện tích bề mặt, phương pháp lắp đặt và nhiệt độ xung quanh.

Sáu đầu vào di chuyển số trên trang: mặt cắt theo AWG, kcmil hoặc mm²; vật liệu dẫn điện và cấp độ dẫn điện; đánh giá nhiệt độ cách nhiệt và áo khoác; phương pháp lắp đặt như không khí tự do, mương, khay hoặc ống chôn; nhiệt độ môi trường xung quanh; và số dây dẫn mang dòng điện dùng chung trong một vỏ bọc. Thay đổi bất kỳ một trong số chúng và cùng một loại đồng có thể được liệt kê cách nhau hai mươi hoặc ba mươi ampe.

Hai quy ước cần được kiểm tra trước khi trích dẫn bất kỳ số nào. Các bảng AWG và kcmil thường giả định nhiệt độ không khí xung quanh là 30 °C và lượng lấp đầy ống dẫn xác định, trong khi các bảng IEC có thể giả định nhiệt độ 30 °C trong không khí nhưng 20 °C trong lòng đất, với các hệ số phân nhóm khác nhau. Giá trị 25 mm² được lấy từ bảng IEC sẽ không xếp ngay ngắn so với danh sách AWG, vì 25 mm² nằm giữa 4 AWG ở khoảng 21,2 mm² và 3 AWG ở khoảng 26,7 mm². Việc kết hợp hai hệ thống trong một lịch trình là nguyên nhân gây nhầm lẫn phổ biến ở giai đoạn đấu thầu.

Tại sao cùng một loại đồng lại có ba cường độ dòng điện khác nhau

Ba cột tồn tại vì lớp cách nhiệt bị hỏng trên đường cong nhiệt độ. Các hợp chất PVC thường được đánh giá ở nhiệt độ 70 °C hoặc 75 °C, XLPE và EPR đạt tới 90 °C, và cột 60 °C tồn tại chủ yếu để cách nhiệt bằng cao su cũ và cho các thiết bị được đánh dấu cho các đầu cuối 60 °C. Dây dẫn ở nhiệt độ 90 °C không phải là "đồng tốt hơn"; nó cũng là loại đồng có lớp cách nhiệt chịu được nhiều nhiệt hơn trước khi bị giòn hoặc biến dạng.

Giới hạn thứ hai nằm ở hai đầu cáp. Khối đầu cuối, vấu và miếng ngắt được đánh giá riêng và nguyên tắc chung là các mạch trên 100 A được giả định sử dụng các đầu cuối 75 °C trừ khi thiết bị được đánh dấu khác. Do đó, cáp XLPE 90 °C được đặt trên vấu 75 °C được giới hạn ở giá trị 75 °C và khoảng trống nhiệt bổ sung chỉ trở nên hữu ích khi nó được tiêu thụ bằng cách giảm công suất.

Đó là kết luận thực tế cho công việc đặc tả: chọn sản phẩm 90 °C cho khoảng không mà nó mang lại cho bạn trong phòng trồng cây nóng và các khay đông đúc, nhưng không bao giờ hiển thị cột 90 °C làm thông số định mức mạch mà không xác nhận điểm cuối. Trong trường hợp cả hai không đồng ý, con số thấp hơn sẽ chi phối và sự khác biệt thường giải thích tại sao hai nhà cung cấp báo giá cùng một loại cáp với những tuyên bố hiện tại khác nhau đáng ngờ.

Độ khuếch đại đồng theo kích thước: Nơi đường cong uốn cong

Ampacity không mở rộng theo mặt cắt ngang. Chuyển từ 6 AWG lên 500 kcmil sẽ nhân diện tích dây dẫn lên khoảng 19, nhưng cường độ dòng điện ở 90°C chỉ tăng từ 75 A lên 430 A, hệ số khoảng 5,7. Nhiệt thoát ra khỏi dây dẫn qua bề mặt của nó và bề mặt tăng theo đường kính chứ không phải diện tích, do đó, mỗi milimet vuông đồng bổ sung sẽ tạo ra dòng điện ít hơn một chút so với milimet vuông trước nó.

Các thanh được chia tỷ lệ thành 430 A. Khoảng cách trực quan giữa hai xếp hạng thu hẹp về mặt tuyệt đối khi kích thước tăng lên, đó là lý do tại sao mức phạt giảm làm tổn thương các dây dẫn nhỏ theo tỷ lệ nhiều hơn so với các dây dẫn lớn.

Sự uốn cong này có hai hậu quả thực tế. Đầu tiên, một số dây dẫn song song nhỏ hơn có thể tản nhiệt tốt hơn một dây dẫn lớn có cùng diện tích, nhưng mỗi lần chạy song song sẽ thu hút các yếu tố nhóm và mỗi lần chạy cần không gian kết thúc riêng. Thứ hai, sự sụt giảm điện áp hoạt động theo hướng ngược lại với nhiệt, do đó, các lần chạy dài thường được điều khiển bởi sự sụt giảm chứ không phải bởi cột dòng điện và một dây dẫn vượt qua bài kiểm tra cường độ dòng điện vẫn có thể không vượt qua bài kiểm tra độ rơi với biên độ rộng.

Giảm tải: Các chỉnh sửa làm thay đổi số cuối cùng

Hệ số hiệu chỉnh là nơi giá trị biểu đồ chuyển thành giá trị thiết kế. Trình tự bên dưới là trình tự đáng làm theo, sử dụng dây dẫn đồng XLPE 1/0 AWG làm trường hợp hoạt động.

1. Bắt đầu từ giá trị bảng ở mức cách điện: 170 A ở 90 °C.
2. Áp dụng hiệu chỉnh môi trường xung quanh. Ở nhiệt độ không khí 45°C, hệ số đối với dây dẫn ở 90°C là khoảng 0,87, cho ra khoảng 148 A.
3. Áp dụng hệ số nhóm cho số lượng dây dẫn mang tải dùng chung đường đua. Sáu dây dẫn thường sử dụng 0,80, cho khoảng 118 A.
4. So sánh với giới hạn kết thúc là 150 A ở 75°C. Việc chấm dứt không phải là ràng buộc ràng buộc ở đây.
5. Áp dụng quy tắc tải liên tục, yêu cầu dây dẫn phải được định mức ít nhất 125% tải liên tục. Tải liên tục có thể sử dụng rơi vào khoảng 94 A.

Chạy cùng một dây dẫn trên các vấu 60 °C và hình ảnh lại thay đổi: nắp giảm xuống còn 125 A, và sau những lần hiệu chỉnh tương tự, mạch điện bị giới hạn ở khoảng 87 A. Một nhà thiết kế chỉ đọc cột 90 °C sẽ có công suất quá mức gần như 100% trước khi áp dụng hiệu chỉnh và khoảng 35% sau đó. Khoảng cách đó là chi phí thực sự của một tham chiếu biểu đồ không được kiểm tra và việc ghi lại trên giấy sẽ rẻ hơn nhiều so với khi vận hành thử.

Ampacity không phải là toàn bộ câu chuyện đối với dây dẫn nối đất

Dây dẫn nối đất có kích thước khác nhau. Dây dẫn nối đất của thiết bị thường được chọn từ một bảng có khóa theo định mức của thiết bị quá dòng ngược dòng thay vì để tải dòng điện: thiết bị 200 A yêu cầu 6 AWG đồng, 400 A cho 3 AWG, 600 A cho 1 AWG và thang tiếp tục đi lên với định mức thiết bị. Biểu đồ độ khuếch đại cho bạn biết rất ít về lựa chọn đó.

Thay vào đó, những gì chi phối là khả năng chịu đựng trong thời gian ngắn. Kiểm tra đoạn nhiệt là S = √(I²t) / k, trong đó S là diện tích dây dẫn tính bằng mm², I dòng điện sự cố tính bằng ampe, t thời gian bù tính bằng giây và k hằng số vật liệu và cách điện: khoảng 143 đối với đồng có lớp cách điện PVC và 176 đối với đồng có XLPE, lấy từ IEC 60364-5-54. Do đó, dây dẫn nối đất bằng đồng PVC 35 mm2 sẽ hấp thụ khoảng 5 kA trong một giây. Thời gian dọn sạch lâu hơn hoặc mức độ lỗi cao hơn sẽ đẩy diện tích lên nhanh chóng, đó là lý do tại sao các cài đặt bảo vệ và kích thước dây dẫn luôn được xem xét cùng nhau.

Logic tương tự giải thích tại sao phần cứng nối đất được xác định bằng điện trở khớp và khả năng chịu ngắn mạch thay vì bằng cường độ dòng điện liên tục và tại sao câu hỏi về khả năng chịu đựng cơ bản đáng được xem xét riêng. Cơ chế đằng sau việc kiểm tra đó được nêu trong ghi chú này trên dây dẫn nối đất chịu được dòng điện bao nhiêu khi xảy ra sự cố , kết hợp tốt với các giá trị biểu đồ ở trên.

Nối đất dây đồng để nối đất Dây dẫn nối đất bằng đồng bện có độ tinh khiết cao có sẵn ở dạng kéo cứng, kéo mềm hoặc đóng hộp, phù hợp với việc nối đất thiết bị điện nơi khả năng chịu dòng điện sự cố đang được xem xét. Xem sản phẩm →

Thanh nối đất bằng đồng không chứa oxy để nối đất Thanh đồng không chứa oxy một cấp có hàm lượng đồng lên tới 99,97% và điện trở suất thấp, phù hợp khi so sánh xếp hạng thanh cái trần và cơ sở tăng nhiệt độ cho các dự án nối đất. Xem sản phẩm →

Thanh đồng trần và dây dẫn bằng đồng bện hoạt động khác với cáp cách điện trong các tính toán này. Thanh cái không có vỏ bọc giới hạn nhiệt độ của nó, nhưng xếp hạng thanh cái được công bố thay đổi từ 30–50% giữa các nguồn vì hướng, khoảng cách, điều kiện thông gió và mức tăng nhiệt độ cho phép đều khác nhau. Khi so sánh thanh 25 × 3 mm được trích dẫn ở 250 A với thanh được trích dẫn ở 350 A, hãy kiểm tra cơ sở độ tăng nhiệt trước khi cho rằng một trong hai là sai.

Những gì cần đưa vào đơn đặt hàng

Bởi vì phần lớn biểu đồ phụ thuộc vào ngữ cảnh nên tài liệu đặt hàng phải mang những con số xác định nó. Chỉ định tiêu chuẩn dây dẫn (IEC 60228 loại 2 cho đồng bện hoặc ASTM B8 khi áp dụng kích thước hệ thống đo lường Anh), mặt cắt danh nghĩa và điện trở DC tối đa ở 20 °C: đồng 25 mm² không được vượt quá khoảng 0,727 Ω/km và 95 mm² khoảng 0,193 Ω/km. Nêu rõ loại cách điện và mức nhiệt độ, loại mắc kẹt và tiêu chuẩn mà chứng chỉ kiểm tra sẽ tuân theo.

Trong trường hợp thép mạ đồng hoặc nhôm mạ đồng được đề xuất thay thế, cấp độ quan trọng hơn đường kính. Thép mạ đồng thường được cung cấp ở độ dẫn điện 21%, 30% hoặc 40% IACS, do đó, loại 40% mang khoảng 40% dòng điện của dây dẫn đồng rắn cùng kích thước. Một nhà cung cấp chỉ báo giá "mạ đồng" mà không có cấp độ dẫn điện đã không trả lời được câu hỏi.

Dung sai là rủi ro thương mại thầm lặng. Một dây dẫn được cung cấp 2% dưới đường kính danh nghĩa sẽ mất khoảng 4% tiết diện của nó, điều này thể hiện dưới dạng một vài phần trăm điện trở tăng thêm và một vài độ nhiệt độ chạy tăng thêm sau nhiều năm sử dụng. Calip trên dây dẫn bị mắc kẹt là không đáng tin cậy; cân một chiều dài đo được hoặc đo lực cản trên cây cầu sẽ giải quyết tranh luận trong vài phút.

Đầu nối đất linh hoạt bện đồng Đầu nối nối đất bằng lá hoặc bện bằng đồng linh hoạt với vấu bằng đồng không chứa oxy được ép, mạ bạc hoặc mạ thiếc, dành cho các đường dẫn có điện trở thấp nơi hiệu suất của vấu và khớp nối quan trọng. Xem sản phẩm →

Các đầu nối, dây bện và dây nối linh hoạt xứng đáng được áp dụng kỷ luật tương tự vì độ khuếch đại của chúng bị giới hạn bởi khớp và vấu chứ không phải bởi chính dây dẫn. Người mua xem xét danh sách vật liệu thường buộc các hạng mục này trở lại phạm vi dây dẫn nối đất sao cho một thông số kỹ thuật bao trùm toàn bộ đường nối đất; phạm vi dây nối đất bằng đồng là điểm tham chiếu hữu ích khi hợp nhất các chi tiết đơn hàng đó.

Những kiểm tra đáng làm trước khi bạn cam kết

1. Xác nhận mức nhiệt độ của mỗi đầu cuối trong mạch, không chỉ của cáp.
2. Ghi lại nhiệt độ thiết kế xung quanh và số lượng dây dẫn mang tải trên mỗi mương; cả hai đều cần thiết để biện minh cho con số bị giảm sút.
3. Kiểm tra xem biểu đồ bạn đang đọc có được xây dựng dựa trên các giả định về AWG hoặc số liệu hay không và không bao giờ nội suy giữa hai hệ thống.
4. Xác minh mức độ lỗi và thời gian xử lý sự cố đối với dây nối đất và dây liên kết, vì chỉ riêng cường độ dòng điện không ảnh hưởng đến chúng.
5. Yêu cầu dữ liệu điện trở và cấp độ dẫn điện trên bất kỳ thiết bị thay thế mạ đồng nào.

Biểu đồ độ khuếch đại đồng là điểm khởi đầu, không phải là câu trả lời. Số còn tồn tại trong quá trình xem xét là số đã được cắt bớt theo các giới hạn môi trường xung quanh, nhóm và điểm kết thúc, sau đó được kiểm tra khả năng chịu lỗi khi dây dẫn ở đó để bảo vệ con người thay vì mang tải.