Таблица допустимой нагрузки алюминиевой шины: размеры, превышение температуры и советы по выбору

Контент

1 Что на самом деле означает число допустимой нагрузки
2 Таблица допустимой нагрузки алюминиевой шины: распространенные размеры
3 Как повышение температуры меняет каждую цифру
4 Четыре условия, которые незаметно переписывают карту
5 Алюминий против меди: читаем два графика вместе
6 Практический способ использования диаграммы
7 Часто задаваемые вопросы
8 Итог для покупателей

Спросите два каталога, что может выдержать алюминиевая шина 100×10 мм, и вы можете получить два разных ответа — 800 А в одном, 965 А в другом. Оба могут быть правы, потому что диаграмма токовой нагрузки алюминиевой шины не является свойством только металла; это результат фиксированных допущений: превышение температуры, температура окружающей среды, ориентация монтажа и корпус. Прочтите эти предположения, прежде чем цифры и диаграмма станут вашим самым быстрым инструментом определения размера. Не обращайте на них внимания, и стержень, который на бумаге выглядит нормально, может перегреться в местах соединений, окислиться, ослабнуть и выйти из строя за годы до того, как закончится его расчетный срок службы. В этом руководстве объясняется, что на самом деле указано в диаграмме, приводятся ориентировочные значения размеров, о которых покупатели спрашивают больше всего, и показано, как реальные установки меняют эти цифры.

Что на самом деле означает число допустимой нагрузки

Допустимая нагрузка — это непрерывный ток, который пропускает стержень, пока его температура стабилизируется на заданном уровне выше температуры окружающей среды. Большинство алюминиевых диаграмм построены при повышении температуры окружающей среды на 30 °C по сравнению с температурой окружающей среды на 40 °C — столбик стабилизируется около 70 °C — в то время как другие используют 50 °C или 65 °C. В этом вся история: выделяемое тепло составляет I²R, и температура перестает расти в тот момент, когда потери равны теплу, выделяемому стержнем. Измените разрешенный подъем, и вы измените ответ.

Покупателям следует позаботиться о том, чтобы все вокруг слитка имело более низкий предел, чем сам слиток. Стандарты сборки обычно ограничивают температуру оголенных шин и болтовых соединений на уровне около 60 К, немного больше для поверхностей с металлическим покрытием; классы изоляции стареют быстрее при нагревании; а к голой части при температуре 70°С прикасаться неудобно. Таким образом, диаграмма, построенная при повышении температуры на 30 °C, включает в себя запас, которого нет в диаграмме повышения на 65 °C — тот же металл, тот же размер, два разных номинала.

Таблица допустимой нагрузки алюминиевой шины: распространенные размеры

В таблице ниже приведены ориентировочные характеристики одиночных прямоугольных стержней из электротехнического алюминия (серии 1350 или 6101), переменного тока, 60 Гц, с монтажом по краям на открытом воздухе при повышении температуры на 30 °C по сравнению с температурой окружающей среды 40 °C. Ценности округлены и сознательно консервативны; данные сертифицированных испытаний всегда определяют окончательную конструкцию.

Одинарная алюминиевая планка, переменный ток 60 Гц, монтаж на торце на открытом воздухе, повышение температуры на 30 °C по сравнению с температурой окружающей среды на 40 °C. Ориентировочные значения — данные сертифицированного производителя определяют окончательный выбор.
Размер стержня (мм)	Эквивалент (дюймы)	Сечение (мм²)	Ориентировочная токовая нагрузка (А)
25 × 3	1 × 1/8	75	≈135
25 × 6	1 × 1/4	150	≈190
40 × 5	1,6 × 3/16	200	≈270
50 × 6	2 × 1/4	300	≈375
63 × 6	2,5 × 1/4	378	≈470
80 × 10	3 × 3/8	800	≈770
100 × 10	4 × 3/8	1000	≈965

Стоит обратить внимание на две закономерности. Маленькие стержни показывают более высокий ток на квадратный миллиметр, потому что они имеют большую охлаждающую поверхность по сравнению с их поперечным сечением, а расширение стержня помогает больше, чем его утолщение — номинал растет с шириной и примерно пропорционально квадратному корню из толщины. На приведенной ниже диаграмме легко увидеть зависимость размера от пропускной способности.

Приблизительная токовая нагрузка в зависимости от размера стержня (ширина × толщина, мм) при повышении температуры на 30 °C, переменном токе 60 Гц, при монтаже на торце.

Конечно, прямоугольные стержни — это только одна геометрия. Для распределительных устройств и высоковольтных подстанций часто отдают предпочтение трубчатым проводникам, поскольку их форма обеспечивает большую поверхность охлаждения и лучшую жесткость на больших пролетах. Ассортимент трубчатых шин из алюминиевого сплава Wopeng следует той же тепловой логике, что и приведенная выше таблица, при этом каждый размер подтверждается с учетом нагрузки и пролета проекта.

Aluminum Alloy Tubular Bus Bar for Substation Projects

Трубчатая шина из алюминиевого сплава для проектов подстанций Эти трубчатые шины, доступные в сплавах 6063G, LF-21Y, 6R05 и 2A14, служат в качестве проводников максимального тока на подстанциях напряжением до 1000 кВ. Их бесшовная отливка и хорошее конвекционное охлаждение соответствуют условиям диапазона и нагрузки, описанным выше. Посмотреть продукт →

Как повышение температуры меняет каждую цифру

Тот же стержень 100×10 мм читается совершенно по-разному при изменении разрешенного подъема. Поскольку стержень выделяет тепло пропорционально разнице его температур с окружающим воздухом, токовая нагрузка соответствует квадратному корню из повышения в качестве рабочего приближения.

Приблизительная токовая нагрузка одного алюминиевого стержня размером 100 × 10 мм при увеличении допустимого повышения температуры.

Третий пункт заслуживает осторожности. Повышение на 70 °C по сравнению с дневной температурой на 40 °C приближает планку к 110 °C — это превышает то, что допускают обычные болтовые соединения, стандартная изоляция и большинство классов корпусов. Высотные диаграммы предполагают использование определенных сплавов, покрытий или конструкций контактов. Для повседневных распределительных щитов и шинопроводов рассматривайте столбец повышения температуры на 30 °C как основу для планирования и позволяйте окружающей среде выполнять снижение номинальных характеристик: более жаркий день уменьшает разрешенное повышение, а вместе с ним и силу тока.

Четыре условия, которые незаметно переписывают карту

Два одинаковых бруска могут отличаться по полю на 30 процентов. Четыре поправки составляют большую часть разрыва, и они умножаются, а не складываются.

Приблизительные поправочные коэффициенты для значений диаграммы. Умножьте, затем округлите в меньшую сторону и сверьте с тестовыми данными.
Условия установки	Индикативный множитель
Монтаж на ребре на открытом воздухе (на основе схемы)	1.00
Плоская (горизонтальная) штанга	≈0,90
Бар, заключенный в корпус автобусного перехода	≈0,70–0,80
Два параллельных стержня, расположенных на расстоянии одной ширины стержня друг от друга.	≈1,80 всего
Температура окружающей среды 50 °C вместо 40 °C при той же максимальной температуре бара.	≈0,85

Ориентация монтажа

Диаграммы предполагают стержни, установленные по краям, где воздух свободно скользит по широким граням. Положите тот же стержень ровно, и верхняя поверхность уловит теплую пленку, что снизит выходную мощность примерно на 10 процентов — и больше, если фазы расположены близко друг к другу.

переменный ток против постоянного тока

На промышленной частоте переменный ток приближается к поверхности стержня за счет скин-эффекта; Толщина скин-слоя в алюминии составляет около 11–12 мм. Поэтому секции толщиной примерно 20 мм проводят переменный ток менее эффективно, чем постоянный, а номиналы постоянного тока оказываются немного выше. Эффект незначительный на маленьких стержнях и реальный на тяжелых.

Параллельные брусья

Удвоение проводников никогда не приводит к удвоению номинала. Два параллельных стержня экранируют поверхности друг друга, поэтому пара, расположенная на расстоянии одной ширины стержня друг от друга, обеспечивает мощность примерно в 1,8 раза больше, чем один стержень; более узкий интервал уменьшает это расстояние, более широкий интервал восстанавливает его.

Корпус и изоляция

Перекладина внутри автобусного коридора теряет свободную конвекцию и излучает излучение на близлежащие стены, поэтому номинальные характеристики закрытых помещений всегда ниже значений диаграммы на открытом воздухе. Полная изоляция также добавляет тепловой слой: в случае трубчатой шины, отлитой из эпоксидной смолы, смола является частью тепловой и диэлектрической конструкции, а проверенный производителем рейтинг, а не общая таблица, — это число, которое необходимо указать.

Трубчатая шина для литья эпоксидной смолы В этой полностью герметизированной шине используется эпоксидная смола, нагнетаемая в вакууме, со встроенным экраном и проводниками из бескислородной меди. Поскольку смола повышает термическое сопротивление, ее проверенный рейтинг производителя является правильным показателем для указания по сравнению с обычными таблицами на открытом воздухе. Посмотреть продукт →

Алюминий против меди: читаем два графика вместе

В расчете на равное поперечное сечение алюминий проводит около 61 процента так же, как и медь — эталон МАКО, представленный ниже. Это единственное число объясняет большую часть разницы между любой алюминиевой диаграммой и любой медной диаграммой.

Алюминий — 61% меди
Разрыв проводимости — 39%

Электропроводность на равное сечение; 100% IACS = международный стандарт отожженной меди.

На практике алюминиевый стержень того же размера пропускает примерно 60–65 процентов тока медного стержня при том же нарастании. Чтобы соответствовать номиналу меди, укажите примерно в 1,6 раза большее поперечное сечение — обычно путем добавления ширины или высоты, сохраняя при этом стандартную толщину. Даже в этом случае алюминий весит примерно вдвое меньше, чем медный стержень, который он заменяет, что делает опоры легче и быстрее в установке — одна из причин, по которой трубчатый алюминий доминирует на открытых распределительных устройствах.

Сплавление тоже меняет график. Магниево-алюминиевые сплавы обменивают небольшую проводимость на жесткость и прочность, а это именно то, что требуется для длинных пролетов на распределительных устройствах сверхвысокого напряжения — производимая нами магниево-алюминиевая трубчатая шина для сверхвысокого напряжения существует именно для этого компромисса.

Ultra-high Voltage Magnesium-Aluminum Alloy Tubular Bus Bar

Трубчатая шина сверхвысокого напряжения из магниево-алюминиевого сплава Эта магниево-алюминиевая шина, изготовленная методом горячего литья и прошивной прокатки в бесшовные трубы, отличается некоторой проводимостью в пользу жесткости и прочности. Этот компромисс подходит для больших пролетов на распределительных устройствах сверхвысокого напряжения от 220 до 1000 кВ. Посмотреть продукт →

Практический способ использования диаграммы

Сначала определите условия: постоянный ток нагрузки, температуру окружающей среды, допустимое превышение, ориентацию монтажа и тип корпуса.
Прочтите базовый рейтинг вашего кандидата на размер из таблицы.
Примените поправочные коэффициенты для ориентации, корпуса и окружающей среды, затем округлите в меньшую сторону, но не в большую сторону.
Отдельно проверьте механические пределы: силы короткого замыкания, прогиб пролета и расстояние между опорами выходят за пределы допустимой токовой нагрузки.
Проектируйте соединения тщательно: площадь контакта, покрытие, момент затяжки болтов и тип шайбы определяют, сохранится ли значение таблицы в соединениях.
Перед заказом сверьте окончательный размер с данными сертифицированных испытаний производителя.

Для более полной картины выбора — сплавов, геометрии труб и вариантов изоляции — наше руководство по выбор подходящей трубчатой шины из алюминиевого сплава шаг за шагом обдумывает решение.

Часто задаваемые вопросы

Сколько ампер может выдерживать алюминиевая шина на мм²?

Обычные прямоугольные размеры имеют значение примерно от 1 до 1,8 А/мм² при повышении температуры на 30 °C, с более высокой плотностью в полосках меньшего размера. Для постоянных нагрузок внутри корпусов многие инженеры используют консервативные расчетные значения 0,8–1,0 А/мм², что соответствует давнему правилу около 700 А на квадратный дюйм (≈1,1 А/мм²) для сплошного потолка.

Можно ли заменить медный стержень алюминиевым того же размера?

Не один в один. При одинаковом размере алюминий пропускает около 60 процентов тока меди, поэтому вам потребуется примерно в 1,6 раза большее поперечное сечение. Также не забудьте учесть слой оксида алюминия и ползучесть: покрытые металлом контактные поверхности и пружинные шайбы являются частью правильной замены.

Почему диаграммы мощности из разных источников расходятся?

Различные предположения — сплав, повышение температуры, окружающая среда, ориентация, корпус, излучательная способность поверхности, даже переменный ток и постоянный ток. Две диаграммы сравнимы только тогда, когда их условия совпадают, поэтому проверьте сноски перед цифрами.

Всегда ли более толстый стержень пропускает больший ток?

Да, но меньше, чем можно было ожидать. Рейтинг растет пропорционально квадратному корню из толщины, поэтому удвоение толщины добавляет около 40 процентов, а удвоение ширины почти удваивает рейтинг. Широкие, тонкие прутки термически превосходят высокие, толстые.

Итог для покупателей

Таблица токов токов алюминиевых шин — это отправная точка, а не приговор. Сначала прочтите его условия, примените исправления, вносимые вашей установкой, и позвольте сертифицированным данным подтвердить последнюю милю. Выбранные таким образом шины остаются прохладными там, где они действительно выходят из строя: в местах соединений.

Если вы сопоставляете значение диаграммы с реальным проектом, свяжитесь с нашей командой инженеров с учетом вашего тока нагрузки, условий окружающей среды, ориентации и деталей корпуса, и мы подтвердим размер по проверенным продуктам, а не по общим таблицам.