Объяснение рейтинга медных слитков: таблицы допустимой нагрузки, снижение номинальных характеристик и проверки при покупке

Контент

1 Что на самом деле измеряет рейтинг медного слитка
2 Что снижает рейтинг медных стержней в реальных установках
3 Медный слиток против алюминиевого слитка: справедливое сравнение рейтингов
4 Изолированные и литые стержни: одна и та же медь, разные номиналы.
5 Когда бар живет внутри автобусного маршрута, рейтинг устанавливает система
6 Контрольный список покупок и распространенные точки отказа
7 Часто задаваемые вопросы: Вопросы о рейтинге медных слитков, которые задают покупатели

Медный стержень размером 100 х 10 мм обычно считается проводником на 1500 А. Поместите тот же стержень в корпус из листовой стали, в машинное помещение с температурой 45 °C, в сеть с четырьмя стержнями на фазу, и ток, который он может пропускать, не превышая температурного предела, может упасть ниже 1100 А. Медь не изменилась. Рейтинг сделал свое дело.

Это самое полезное, что нужно знать о рейтинге медных слитков: это не фиксированное свойство металла. Это результат поперечного сечения, допустимого превышения температуры, условий окружающей среды, способа монтажа и стандарта, определяющего, как было получено это число. Два поставщика могут указать один и тот же ток на 900 А и 1300 А, и оба могут быть правы, поскольку отвечают на несколько разные вопросы.

Далее следует практический способ узнать номинальные характеристики медных стержней, честно сравнить их с алюминиевыми и выявить пробелы в характеристиках, которые превращаются в горячие соединения в первое жаркое лето эксплуатации.

Что на самом деле измеряет рейтинг медного слитка

Номинальная мощность медного стержня, или токовая нагрузка, — это установившийся ток, при котором стержень достигает допустимой температуры в указанной окружающей среде. Всегда подразумеваются три вещи, и все три должны совпадать, прежде чем можно будет сравнить две цифры: поперечное сечение, допустимая температура или повышение температуры и окружающие условия.

Классическим стандартом для медных шин прямоугольной формы является стандарт DIN 43671, в котором приведена таблица допустимой нагрузки по току в зависимости от повышения температуры для неизолированных шин в неподвижном воздухе. Стандарты сборки идут другим путем. МЭК 61439-1 устанавливает пределы повышения температуры для всей сборки, UL 67 и UL 891 устанавливают то же самое для щитов и распределительных щитов, а МЭК 61439-6 охватывает системы шинопроводов. Согласно этим стандартам рейтинг стержня на самом деле является рейтингом сборки, в которой он находится, и подтверждается испытаниями, а не таблицей.

Материальные предположения также имеют значение. Пруток, продаваемый как медь, обычно представляет собой электролитически прочную медь с проводимостью не менее 58 МС/м, что является 100-процентным стандартом IACS. Запасы с 95-процентным IACS нагреваются примерно на 5 процентов выше при том же токе, и это одна из причин, по которой стоит запрашивать заводские сертификаты.

Ориентировочная токовая нагрузка одиночных медных шин без покрытия в неподвижном воздухе, горизонтальный монтаж, температура окружающей среды 35 °C; Перед использованием проверьте соответствие применимому стандарту и фактическому корпусу.
Размер стержня (мм)	Прибл. усилители при повышении температуры 35 К	Прибл. усилители при повышении температуры 65 К	Типичное использование
20 х 5	230	330	Небольшие распределительные щиты, панели управления
30 х 5	320	445	Питатели панельные, короткие отрезки
40 х 5	400	555	Общее распределение низкого напряжения
50 х 10	640	890	Главные фидеры низкого напряжения
63 х 10	750	1040	Основные шины распределительного щита
80 х 10	900	1250	Трансформатор на плату
100 x 10	1100	1520	Сильноточные основные трассы

Только фигурки в свободном эфире. Корпус, окружающие и параллельные стержни перемещают эти значения.

Что снижает рейтинг медных стержней в реальных установках

Как только бар покидает столик на открытом воздухе, реальное число обычно определяется пятью факторами.

Температура окружающей среды. В таблицах предполагается 35 °C. Комната с температурой 45 °C стоит примерно 10 процентов полезного тока, а температура 55 °C — около 20 процентов.
Монтаж и корпус. Закрытый корпус со степенью защиты IP54 может потребовать еще 10–20 процентов по сравнению со свободным воздухом. Брусья с ребром охлаждаются лучше, чем плоские бруски того же сечения, а вертикальные прогоны с открытыми форточками работают лучше, чем горизонтальные в мертвом воздухе.
Параллельные стержни на фазу. Два такта — это не дважды один такт. Эффекты близости и неравномерное распределение обычно дают примерно в 1,7 раза больший результат, чем один столбец, примерно в 2,4 раза для трех столбцов и примерно в 2,8 раза для четырех.
Частота и скин-эффект. При частоте 50 Гц ток в меди концентрируется примерно в пределах 9 мм от поверхности. При толщине более 10 мм дополнительная ширина обеспечивает большую пропускную способность, чем дополнительная толщина.
Состояние поверхности и покрытие. Тепло покидает брусок путем конвекции и излучения. Темные, окисленные поверхности излучают больше, чем светлые или сильно луженые, поэтому покрытие может добавить небольшой термический ущерб, даже если это правильный выбор с точки зрения коррозии и срока службы соединений.

Высота также входит в список. На высоте примерно 2000 м более разреженный воздух снижает конвективное охлаждение, и характеристики узлов, испытанных на уровне моря, должны быть соответственно снижены.

Иллюстративная форма снижения номинальных характеристик стержня в закрытом помещении при температуре 35 °C.

Медный слиток против алюминиевого слитка: справедливое сравнение рейтингов

Алюминий является естественной альтернативой, когда решение зависит от веса и стоимости, но сравнение справедливо только в том случае, если оно сделано на той же основе.

Медь находится на уровне 100 процентов по IACS, тогда как стандартные сорта алюминиевых проводников составляют около 61 процента. Таким образом, для соответствия медному стержню требуется примерно в 1,6 раза большее поперечное сечение, но алюминиевый стержень весит примерно вдвое меньше. На практике алюминий выигрывает по нагрузке конструкции, количеству опор и стоимости материалов, а медь выигрывает по занимаемому пространству: медная трасса помещается в более узкую траншею или отсек распределительного устройства.

Две детали решают, сработает ли замена алюминия на месте. Во-первых, суставы. Алюминий образует изолирующий оксид в течение нескольких минут и расползается под постоянным давлением болта, поэтому клеммы требуют надлежащей подготовки поверхности, правильного момента затяжки и биметаллических переходных пластин, где алюминий соединяется с медью. Во-вторых, расширение. Алюминий расширяется примерно на 30 процентов больше, чем медь, при том же изменении температуры, что имеет значение при длинных трассах с жесткими заделками.

Для среднего и высокого напряжения трубчатые профили меняют арифметику. Трубчатый стержень из сплава имеет большую охлаждающую поверхность на единицу поперечного сечения, чем плоский стержень, поэтому разрыв по току по отношению к меди значительно сужается.

Ultra-high Voltage Magnesium-Aluminum Alloy Tubular Bus Bar

Трубчатая шина сверхвысокого напряжения из магниево-алюминиевого сплава Трубчатая шина сверхвысокого напряжения из магниево-алюминиевого сплава является ключевым проводящим компонентом, специально разработанным для передачи и преобразования энергии сверхвысокого напряжения. Посмотреть продукт →

Изолированные и литые стержни: одна и та же медь, разные номиналы.

Изоляция меняет обе стороны рейтингового уравнения. Он устраняет конвективные охлаждающие поверхности, но также позволяет проводнику нагреваться сильнее, поскольку токоведущая часть больше не доступна для прикосновения, а температурный класс определяет система изоляции.

Вот почему полностью изолированная трубчатая шина может проводить больший ток, чем голая шина того же сечения внутри того же корпуса: допустимая температура проводника выше, и корпус часто можно сделать меньше. Компромисс заключается в том, что изоляция становится ограничивающим компонентом, поэтому опубликованный рейтинг устанавливается ее температурным классом, а не медью.

Распространенные системы изоляции трубчатых шин и расчетные точки, которые обычно определяют их номинал; Заявленные значения различаются в зависимости от производителя и должны быть подтверждены в паспорте.
Система изоляции	Типичная температура непрерывного проводника	Лучше всего подходит	Осторожность
ЭПДМ/силиконовый каучук	Около 90–105 °C	Наружные и умеренно загрязненные подстанции	старение под воздействием ультрафиолета и озона; подтвердить заявленный класс
Отливка из эпоксидной смолы	Около 105–130 °C	Компактное закрытое распределительное устройство, влажные или агрессивные помещения	Литейные пустоты, термоциклирование; протестируйте готовую деталь
ПТФЭ	Обычно выше 150 °C	Высокотемпературные и химически агрессивные зоны	Стоимость; истирание поверхности во время установки

Трубчатая шина для литья эпоксидной смолы Трубчатая шина для литья эпоксидной смолы WOPENG представляет собой продукт для передачи энергии, полностью сформированный с использованием полностью автоматизированной двухкомпонентной машины для вакуумного литья под давлением, которая ... Посмотреть продукт →

Когда бар живет внутри автобусного маршрута, рейтинг устанавливает система

В распределительных сетях низкого напряжения номинал медных шин редко используется сам по себе. Шинопровод оценивается как система: проводник, соединения, изоляция, оболочка и заявленная окружающая среда тестируются вместе в соответствии с IEC 61439-6 или UL 857, а данные на паспортной табличке относятся ко всей сборке.

Это имеет практическое значение. Компактная шинопровод 800 А часто использует сечение проводника, которое по таблице для свободного воздуха может превышать 800 А. Разница не является допуском на ошибку; это доля, потребляемая общим сопротивлением, потерями в корпусе и условиями окружающей среды, предусмотренными стандартом.

Сопротивление проводника (I2R) 62% Стыки и точки соединения 18% Вихревые токи корпуса 12% Клеммы и контакты 8%

Иллюстративный тепловой баланс внутри шинопровода низкого напряжения, проходящего при номинальном токе.

Компактные шины сэндвич-типа и высокой плотности уменьшают эту долю, удерживая фазы близко друг к другу, что снижает реактивное сопротивление и падение напряжения, а также улучшает распределение тока между параллельными проводниками. Это имеет большее, а не меньшее значение в установках с нагрузками, богатыми гармониками, где импеданс участка определяет распределение тока.

Если вы сравниваете шинопровод с кабелем или голой шиной для распределительного щита среднего или низкого напряжения, это руководство как правильно выбрать шину среднего и низкого напряжения рассматривает то же решение с детализацией на уровне проекта.

Компактный автобус высокой плотности Компактный шинопровод высокой плотности относится к категории низковольтных шинопроводов из литой смолы. Он имеет плотно расположенную структурную конструкцию, характеризующуюся компактностью... Посмотреть продукт →

Контрольный список покупок и распространенные точки отказа

Прежде чем принять предложение, в котором заявлен рейтинг медных слитков, спросите следующее.

Доказательства проводимости: заводской сертификат, показывающий не менее 58 МС/м или 100 процентов IACS.
Размеры и допуски: ширина и толщина находятся в пределах применимого стандартного допуска, острые края удалены.
Спецификация покрытия: толщина жести обычно составляет от 5 до 10 микрометров, где важна коррозионная стойкость или срок службы соединений.
Данные о повышении температуры: протокол испытаний сборки, а не только табличные значения для одного стержня.
Детали соединения: документированные значения крутящего момента, тарельчатые или пружинные шайбы и план термоциклических проверок.

Самые дорогие неудачи — тихие. Пруток на один размер меньше указанного, 80 x 10 мм вместо 100 x 10 мм, удаляет около 20 процентов поперечного сечения меди и снижает номинал примерно на 18 процентов, в то время как заказ на поставку по-прежнему выглядит правильно на бумаге. Алюминий незаметно заменяет медь в том же корпусе или медь с более низкой проводимостью проявляется в виде горячего шва два или три года спустя. Незакрепленные соединения и смешанные металлические соединения редко выходят из строя при вводе в эксплуатацию; они выходят из строя при циклической нагрузке, а это именно тогда, когда завод не может позволить себе простоя.

Если у вас есть чертеж, профиль нагрузки и условия окружающей среды, вы можете отправьте детали нашей инженерной команде и получите рекомендацию по перекладине или автобусному маршруту, соответствующую установке, а не странице каталога.

Часто задаваемые вопросы: Вопросы о рейтинге медных слитков, которые задают покупатели

Соответствует ли номинал медного стержня токовой нагрузке?

В повседневном использовании да. Технически, токовая нагрузка — это ток, который вызывает определенное повышение температуры в определенной среде, поэтому число не имеет смысла без присоединения этих двух условий.

Какой ток может проводить медная шина размером 40 х 10 мм?

Примерно от 800 до 900 А при повышении температуры на 65 К на открытом воздухе и ближе к 600 А внутри закрытого корпуса при температуре окружающей среды 45 °C. Прежде чем приступить к проектированию в соответствии со стандартами сборки, сверьтесь с ними или проведите испытание на повышение температуры.

Удваивает ли толщина стержня удвоение рейтинга?

Нет. Переход от 5 мм к 10 мм при той же ширине обычно добавляет от 45 до 55 процентов, поскольку толщина увеличивает поперечное сечение, но очень небольшую площадь поверхности, а скин-эффект ограничивает, сколько дополнительной меди фактически проводит ток.

Сколько стоит температура окружающей среды 45 °C по сравнению с температурой 35 °C?

Около 10 процентов полезного тока в типичном помещении и больше, если вентиляция плохая или несколько трасс находятся в одном и том же помещении.

Могут ли алюминиевые стержни заменить медные стержни того же размера?

Не в том же размере. То же самое поперечное сечение теряет примерно 40 процентов своей мощности, поэтому алюминиевые заменители требуют большего профиля, правильной подготовки шва и биметаллического переходного оборудования.

Изменяет ли лужение рейтинг?

Лишь слегка. Олово немного снижает радиационное охлаждение, но эффект невелик по сравнению с температурой окружающей среды и условиями в корпусе. Реальное преимущество гальванического покрытия — коррозионная стойкость и более стабильный интерфейс соединения.

Номинал медного стержня что-то значит только тогда, когда вместе с ним указаны поперечное сечение, температурный предел, окружающая среда и монтаж. Прежде чем сравнивать два числа, спросите об условиях испытаний, размерах для наихудших условий окружающей среды, которые будут в помещении в июле, а не о среднем значении, указанном на чертеже, и рассматривайте соединения, а не стержни, как часть системы, которая с наибольшей вероятностью выйдет из строя в первую очередь.