แผนภูมิความทึบของทองแดง: การใช้งาน เกณฑ์การคัดเลือก และคำแนะนำในทางปฏิบัติ

ตัวนำทองแดง 4/0 AWG ปรากฏขึ้นสามครั้งในแผนภูมิแอมแปซิตีทองแดงมาตรฐาน: 195 อ ที่ 60 องศาเซลเซียส, 230 ก ที่ 75 องศาเซลเซียส และ 260 ก ที่ 90 องศาเซลเซียส ทุกตัวเลขถูกต้อง และไม่มีตัวเลขใดที่จะตรงกับจำนวนที่โปรเจ็กต์ต้องการโดยอัตโนมัติ ค่าที่อยู่ในตารางสายเคเบิลคือค่าต่ำสุดในขีดจำกัดสามค่า กล่าวคือ ค่าความแอมแปซิตีที่ลดลงของตัวนำ ระดับอุณหภูมิของการสิ้นสุดที่ตัวนำตกลง และผลกระทบของอุณหภูมิโดยรอบและการจัดกลุ่ม

นั่นคือคำตอบสั้นๆ และควรระบุไว้ก่อนตารางใดๆ: อ่านแผนภูมิย้อนกลับจากส่วนประกอบที่อ่อนแอที่สุดในวงจร ใช้การแก้ไข และขนาดจากผลลัพธ์ การกำหนดขนาดตรงจากคอลัมน์อุณหภูมิ 90 °C ส่งผลให้การออกแบบมีแง่ดี 20–30% ก่อนที่ใครจะตรวจสอบคะแนนที่ประทับบนตัวดึง

แผนภูมิความทึบของทองแดงวัดค่าได้จริงเพียงใด

ความแอมแปซิตีคือกระแสไฟฟ้าต่อเนื่องสูงสุดที่ตัวนำสามารถพกพาได้ในขณะที่ฉนวนจะอยู่ภายในอุณหภูมิและอายุที่กำหนดในอัตราที่คาดการณ์ได้ มันเป็นขีดจำกัดความร้อนมากกว่าแบบไฟฟ้า ตัวนำทองแดงมีความต้านทานเท่ากันที่ 10 A และที่ 200 A แต่ความร้อนที่เกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของกระแสไฟฟ้า ในขณะที่ความร้อนที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับพื้นที่ผิว วิธีการติดตั้ง และอุณหภูมิโดยรอบ

อินพุตหกช่องจะย้ายตัวเลขบนหน้า: ภาพตัดขวางในหน่วย AWG, kcmil หรือ mm²; วัสดุตัวนำและเกรดการนำไฟฟ้า ระดับอุณหภูมิของฉนวนและแจ็คเก็ต วิธีการติดตั้ง เช่น อากาศอิสระ รางน้ำ ถาด หรือท่อฝัง อุณหภูมิแวดล้อม และจำนวนตัวนำไฟฟ้าที่ไหลผ่านโดยใช้เปลือกหุ้มเดียวกัน เปลี่ยนอันใดอันหนึ่งและทองแดงเดียวกันสามารถแยกได้ยี่สิบหรือสามสิบแอมแปร์

จำเป็นต้องมีการตรวจสอบแบบแผนสองประการก่อนที่จะเสนอราคาใดๆ โดยทั่วไปตาราง AWG และ kcmil ถือว่าอุณหภูมิอากาศแวดล้อมอยู่ที่ 30 °C และการเติมท่อร้อยสายที่กำหนดไว้ ในขณะที่ตาราง IEC อาจถือว่าอุณหภูมิในอากาศอยู่ที่ 30 °C แต่อยู่ที่ 20 °C บนพื้น โดยมีปัจจัยการจัดกลุ่มที่แตกต่างกัน ค่า 25 มม.² ที่ยกจากตาราง IEC จะไม่เรียงกันอย่างเรียบร้อยกับรายการ AWG เนื่องจาก 25 มม.² อยู่ระหว่าง 4 AWG ที่ประมาณ 21.2 มม.² และ 3 AWG ที่ประมาณ 26.7 มม.² การผสมทั้งสองระบบเข้าด้วยกันในกำหนดการเดียวทำให้เกิดความสับสนในขั้นตอนการประกวดราคา

เหตุใดทองแดงชนิดเดียวกันจึงแสดงค่าแอมพาซิชันที่แตกต่างกันสามค่า

คอลัมน์ทั้งสามมีอยู่เนื่องจากฉนวนล้มเหลวบนกราฟอุณหภูมิ โดยทั่วไปสารประกอบ PVC จะได้รับการจัดอันดับที่ 70 °C หรือ 75 °C, XLPE และ EPR สูงถึง 90 °C และคอลัมน์ 60 °C คงอยู่ได้ส่วนใหญ่เป็นฉนวนยางแบบเดิมและสำหรับอุปกรณ์ที่ทำเครื่องหมายไว้ที่ปลาย 60 °C ตัวนำที่มีอุณหภูมิ 90 °C ไม่ใช่ "ทองแดงที่ดีกว่า"; เป็นทองแดงชนิดเดียวกันกับฉนวนที่ทนความร้อนได้มากกว่าก่อนที่จะเกิดการเปราะหรือเสียรูป

ขีดจำกัดที่สองอยู่ที่ปลายสายเคเบิล แผงขั้วต่อ ตัวเชื่อม และแผ่นเบรกเกอร์ได้รับการจัดอันดับแยกกัน และกฎทั่วไปคือ วงจรที่มีแรงดันไฟฟ้าเกิน 100 A จะถือว่าใช้ขั้วต่อที่มีอุณหภูมิ 75 °C เว้นแต่อุปกรณ์จะมีเครื่องหมายเป็นอย่างอื่น สายเคเบิล XLPE 90 °C ที่ต่อกับตัวดึง 75 °C จึงถูกปิดที่ค่า 75 °C และพื้นที่ระบายความร้อนส่วนเกินจะมีประโยชน์เมื่อมีการใช้โดยการลดพิกัดเท่านั้น

นั่นคือข้อสรุปในทางปฏิบัติสำหรับงานตามข้อกำหนด: เลือกผลิตภัณฑ์ 90 °C สำหรับพื้นที่ด้านบนที่ให้ไว้ในห้องโรงงานร้อนและถาดที่มีผู้คนหนาแน่น แต่อย่าแสดงคอลัมน์ 90 °C เป็นพิกัดวงจรโดยไม่ยืนยันการยกเลิก ในกรณีที่ทั้งสองไม่เห็นด้วย จำนวนที่ต่ำกว่าจะมีผลบังคับ และความแตกต่างมักจะอธิบายว่าทำไมซัพพลายเออร์สองรายจึงเสนอราคาสายเคเบิลเส้นเดียวกันโดยมีการอ้างสิทธิ์ในปัจจุบันที่แตกต่างกันอย่างน่าสงสัย

ความทึบของทองแดงตามขนาด: ตำแหน่งที่โค้งงอ

ความทึบไม่ได้ปรับขนาดตามหน้าตัด การย้ายจาก 6 AWG เป็น 500 กิโลแคลอรี จะคูณพื้นที่ตัวนำประมาณสิบเก้า แต่ความทึบที่ 90 °C เพิ่มขึ้นจาก 75 A เป็น 430 A เท่านั้น ซึ่งเป็นปัจจัยประมาณ 5.7 ความร้อนปล่อยให้ตัวนำผ่านพื้นผิว และพื้นผิวจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าพื้นที่ ดังนั้นทองแดงที่เพิ่มขึ้นแต่ละตารางมิลลิเมตรจึงซื้อกระแสไฟฟ้าน้อยกว่าทองแดงก่อนหน้านี้เล็กน้อย

แท่งถูกปรับขนาดเป็น 430 A ช่องว่างที่มองเห็นได้ระหว่างพิกัดทั้งสองจะแคบลงในแง่สัมบูรณ์เมื่อขนาดเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการลงโทษที่ลดลงจึงส่งผลกระทบต่อตัวนำขนาดเล็กตามสัดส่วนมากกว่าตัวนำขนาดใหญ่

การโค้งงอนี้มีผลที่ตามมาในทางปฏิบัติสองประการ ประการแรก ตัวนำไฟฟ้าแบบขนานที่มีขนาดเล็กกว่าหลายตัวสามารถกระจายความร้อนได้ดีกว่าตัวนำไฟฟ้าขนาดใหญ่ตัวเดียวที่มีพื้นที่รวมเท่ากัน แต่การดำเนินการแบบขนานแต่ละครั้งจะดึงดูดปัจจัยการจัดกลุ่ม และการดำเนินการทุกครั้งจำเป็นต้องมีพื้นที่สิ้นสุดของตัวเอง ประการที่สอง แรงดันตกคร่อมมีพฤติกรรมในทิศทางตรงกันข้ามกับความร้อน ดังนั้นการวิ่งระยะยาวมักถูกขับเคลื่อนด้วยการตกแทนที่จะเป็นคอลัมน์ปัจจุบัน และตัวนำที่ผ่านการตรวจสอบแอมแปซิตียังคงไม่ผ่านการตรวจสอบการตกด้วยระยะขอบที่กว้าง

Derating: การแก้ไขที่เปลี่ยนตัวเลขสุดท้าย

ปัจจัยการแก้ไขคือจุดที่ค่าแผนภูมิเปลี่ยนเป็นค่าการออกแบบ ลำดับด้านล่างนี้เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การติดตาม โดยใช้ตัวนำทองแดง 1/0 AWG XLPE เป็นกรณีการทำงาน

1. เริ่มจากค่าตารางที่พิกัดฉนวน: 170 A ที่ 90 °C
2. ใช้การแก้ไขสภาพแวดล้อม ที่อุณหภูมิอากาศ 45 °C ปัจจัยสำหรับตัวนำ 90 °C คือประมาณ 0.87 ซึ่งให้ค่าประมาณ 148 A
3. ใช้ปัจจัยการจัดกลุ่มสำหรับจำนวนตัวนำไฟฟ้าที่โหลดซึ่งใช้ร่วมกันกับทางวิ่ง โดยทั่วไปตัวนำหกตัวจะใช้ 0.80 โดยให้กระแสประมาณ 118 A
4. เปรียบเทียบกับขีดจำกัดปลายสาย 150 A ที่ 75 °C การยุติไม่ใช่ข้อจำกัดที่มีผลผูกพันที่นี่
5. ใช้กฎการโหลดต่อเนื่อง ซึ่งกำหนดให้ตัวนำได้รับการจัดอันดับอย่างน้อย 125% ของโหลดต่อเนื่อง โหลดต่อเนื่องที่ใช้งานได้ลดลงเหลือประมาณ 94 A

ใช้ตัวนำเดิมบนสายเชื่อม 60 °C แล้วภาพเปลี่ยนอีกครั้ง: ฝาปิดลดลงเหลือ 125 A และหลังจากการแก้ไขแบบเดียวกัน วงจรจะถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 87 A นักออกแบบที่อ่านเฉพาะคอลัมน์ที่มีอุณหภูมิ 90 °C จะมีความจุเกินจริงเกือบ 100% ก่อนที่จะใช้การแก้ไข และประมาณ 35% หลังจากนั้น ช่องว่างนั้นเป็นต้นทุนที่แท้จริงของการอ้างอิงแผนภูมิที่ไม่ได้ตรวจสอบ และการจับบนกระดาษยังถูกกว่ามากในระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง

ความกว้างขวางไม่ใช่เรื่องราวทั้งหมดสำหรับตัวนำสายดิน

ตัวนำสายดินมีขนาดแตกต่างกัน โดยทั่วไปตัวนำสายดินของอุปกรณ์จะถูกเลือกจากตารางที่ป้อนพิกัดของอุปกรณ์กระแสเกินต้นทางมากกว่าที่จะโหลดกระแส: อุปกรณ์ 200 A เรียกทองแดง 6 AWG, 400 A สำหรับ 3 AWG, 600 A สำหรับ 1 AWG และแลดเดอร์ยังคงขึ้นต่อไปตามพิกัดอุปกรณ์ แผนภูมิความทึบบอกคุณน้อยมากเกี่ยวกับการเลือกนั้น

สิ่งที่ควบคุมแทนคือการทนต่อเวลาอันสั้น การตรวจสอบอะเดียแบติกคือ S = √(I²t) / k โดยที่ S คือพื้นที่ตัวนำในหน่วย mm² I กระแสฟอลต์เป็นแอมแปร์ t เวลาในการชะล้างเป็นวินาที และ k เป็นค่าคงที่ของวัสดุและฉนวน: ประมาณ 143 สำหรับทองแดงที่มีฉนวน PVC และ 176 สำหรับทองแดงที่มี XLPE นำมาจาก IEC 60364-5-54 ดังนั้นตัวนำลงดินทองแดง PVC ขนาด 35 มม.² จึงดูดซับประมาณ 5 kA เป็นเวลาหนึ่งวินาที เวลาเคลียร์ที่นานขึ้นหรือระดับความผิดพลาดที่สูงขึ้นจะดันพื้นที่ขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีการตรวจสอบการตั้งค่าการป้องกันและขนาดตัวนำร่วมกันเสมอ

ตรรกะเดียวกันนี้อธิบายว่าเหตุใดฮาร์ดแวร์การต่อสายดินจึงถูกระบุโดยความต้านทานร่วมและการทนต่อการลัดวงจรมากกว่าโดยความต่อเนื่องอย่างต่อเนื่อง และเหตุใดคำถามที่ทนต่อการพื้นฐานจึงสมควรได้รับการตรวจสอบด้วยตนเอง กลไกเบื้องหลังการตรวจสอบดังกล่าวมีระบุไว้ในหมายเหตุนี้ ตัวนำสายดินในปัจจุบันทนได้มากเพียงใดในระหว่างเกิดข้อผิดพลาด ซึ่งเข้ากันได้ดีกับค่าแผนภูมิด้านบน

การต่อสายดินทองแดงที่พันเกลียวสำหรับการต่อสายดิน ตัวนำสายดินทองแดงตีเกลียวที่มีความบริสุทธิ์สูงมีจำหน่ายในรูปแบบดึงแข็ง ดึงอ่อน หรือกระป๋อง เหมาะสำหรับการต่อสายดินของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่กำลังตรวจสอบความทนทานต่อกระแสไฟฟ้าขัดข้อง ดูผลิตภัณฑ์ →

แท่งสายดินทองแดงปราศจากออกซิเจนสำหรับการต่อสายดิน แท่งทองแดงไร้ออกซิเจนเกรดเดียวที่มีทองแดงสูงถึง 99.97% และมีความต้านทานต่ำ ซึ่งเกี่ยวข้องเมื่อเปรียบเทียบพิกัดบัสบาร์เปลือยและฐานอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นสำหรับโครงการที่มีการต่อสายดิน ดูผลิตภัณฑ์ →

แท่งทองแดงเปลือยและตัวนำทองแดงตีเกลียวมีพฤติกรรมแตกต่างจากสายเคเบิลหุ้มฉนวนในการคำนวณเหล่านี้ บัสบาร์ไม่มีแจ็คเก็ตที่จำกัดอุณหภูมิ แต่พิกัดของแท่งที่เผยแพร่จะแตกต่างกันไป 30–50% ระหว่างแหล่งที่มา เนื่องจากการวางแนว ระยะห่าง สภาวะ plenum และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นที่อนุญาตทั้งหมดแตกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบแท่งขนาด 25 × 3 มม. ที่เสนอราคาที่ 250 A กับที่เสนอราคาที่ 350 A ให้ตรวจสอบพื้นฐานการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิก่อนจะถือว่าค่าใดค่าหนึ่งผิด

สิ่งที่ต้องใส่ในใบสั่งซื้อ

เนื่องจากแผนภูมิส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับบริบท เอกสารการสั่งซื้อควรมีหมายเลขที่แก้ไขได้ ระบุมาตรฐานตัวนำ (IEC 60228 คลาส 2 สำหรับทองแดงตีเกลียว หรือ ASTM B8 ที่ใช้ขนาดตามจักรวรรดิ) หน้าตัดที่กำหนด และความต้านทาน DC สูงสุดที่ 20 °C: ทองแดง 25 มม.² ไม่ควรเกินประมาณ 0.727 Ω/กม. และ 95 มม.² ประมาณ 0.193 Ω/กม. ระบุประเภทของฉนวนและพิกัดอุณหภูมิ ระดับการพันเกลียว และมาตรฐานที่ใบรับรองการทดสอบจะปฏิบัติตาม

ในกรณีที่มีการใช้เหล็กหุ้มทองแดงหรืออะลูมิเนียมหุ้มทองแดงแทน เกรดจะมีความสำคัญมากกว่าเส้นผ่านศูนย์กลาง โดยปกติแล้วเหล็กหุ้มทองแดงจะมีค่าการนำไฟฟ้า IACS 21%, 30% หรือ 40% ดังนั้นเกรด 40% จะจ่ายกระแสไฟฟ้าประมาณ 40% ของตัวนำทองแดงโซลิดขนาดเดียวกัน ซัพพลายเออร์ที่เสนอราคาเฉพาะ "หุ้มทองแดง" โดยไม่มีเกรดการนำไฟฟ้ายังไม่สามารถตอบคำถามได้

ความคลาดเคลื่อนถือเป็นความเสี่ยงเชิงพาณิชย์ที่เงียบสงบ ตัวนำที่จ่าย 2% ภายใต้เส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุจะสูญเสียพื้นที่หน้าตัดประมาณ 4% ซึ่งแสดงเป็นความต้านทานพิเศษสองสามเปอร์เซ็นต์และอุณหภูมิการทำงานพิเศษสองสามองศาตลอดอายุการใช้งานหลายปี คาลิเปอร์บนตัวนำตีเกลียวไม่น่าเชื่อถือ การชั่งน้ำหนักความยาวที่วัดได้ หรือการวัดความต้านทานบนสะพาน จะทำให้ข้อโต้แย้งภายในไม่กี่นาที

ขั้วต่อสายดินแบบยืดหยุ่นแบบถักด้วยทองแดง ขั้วต่อสายดินทองแดงแบบถักเปียหรือฟอยล์แบบยืดหยุ่นพร้อมตัวดึงทองแดงไร้ออกซิเจนแบบอัด สีเงินหรือชุบดีบุก สำหรับเส้นทางที่มีความต้านทานต่ำซึ่งประสิทธิภาพของตัวดึงและข้อต่อมีความสำคัญ ดูผลิตภัณฑ์ →

ตัวเชื่อมต่อ สายถัก และจัมเปอร์ที่ยืดหยุ่นสมควรได้รับระเบียบวินัยเดียวกัน เนื่องจากความขยายของพวกมันถูกจำกัดโดยข้อต่อและตัวดึงมากกว่าตัวตัวนำเอง ผู้ซื้อที่ทำงานผ่านรายการวัสดุมักจะผูกรายการเหล่านี้กลับไปที่ช่วงตัวนำสายดินเพื่อให้ข้อกำหนดหนึ่งครอบคลุมเส้นทางกราวด์ทั้งหมด ช่วงสายดินทองแดงเป็นจุดอ้างอิงที่มีประโยชน์เมื่อรวมรายการสินค้าเหล่านั้นเข้าด้วยกัน

การตรวจสอบที่คุ้มค่าที่จะทำก่อนที่คุณจะกระทำการ

1. ตรวจสอบพิกัดอุณหภูมิของขั้วต่อทุกตัวในวงจร ไม่ใช่แค่สายเคเบิลเท่านั้น
2. บันทึกอุณหภูมิการออกแบบโดยรอบและจำนวนตัวนำโหลดต่อสนามแข่ง จำเป็นต้องมีทั้งสองอย่างเพื่อพิสูจน์ตัวเลขที่เสื่อมโทรม
3. ตรวจสอบว่าแผนภูมิที่คุณกำลังอ่านนั้นสร้างขึ้นจากสมมติฐาน AWG หรือเมตริก และอย่าสอดแทรกระหว่างทั้งสองระบบ
4. ตรวจสอบระดับความผิดปกติและเวลาในการเคลียร์สำหรับตัวนำการต่อสายดินและตัวประสาน เนื่องจากความขยายสัญญาณเพียงอย่างเดียวไม่สามารถปรับขนาดได้
5. ขอข้อมูลความต้านทานและเกรดการนำไฟฟ้าของทางเลือกอื่นที่หุ้มทองแดง

แผนภูมิความทึบของทองแดงเป็นจุดเริ่มต้น ไม่ใช่คำตอบ จำนวนที่รอดพ้นจากการตรวจสอบคือตัวเลขที่ถูกตัดแต่งโดยขีดจำกัดโดยรอบ การจัดกลุ่ม และการสิ้นสุด จากนั้นจึงตรวจสอบกับความทนทานต่อข้อบกพร่องในตำแหน่งที่ตัวนำอยู่ที่นั่นเพื่อปกป้องผู้คนมากกว่าการบรรทุกสัมภาระ