IEC 61439 온도 상승 검증, 경로별로

온승검증은 부스바 가공 품질이 감사 지적이 되는 항목이다. 조립체의 설계검증에서 나머지는 모두 구리에 손을 대 본 적이 없는 사람이 서면으로 해결할 수 있다. 그러나 이 검증은 그렇지 않다. 검증하는 수치가 작업자가 토크 렌치로 조립한 접합부에서 나오기 때문이다.

대부분의 공개 지침은 세 가지 경로를 나열하는 수준에서 멈춘다. 프로젝트 성패를 가르는 요소는 각 경로의 경계조건, 정격 다양도 계수가 실제로 곱하는 대상, 그리고 어떤 가공 변수가 결과를 움직이는가이다. 아래 조항 참조는 BS EN 형식으로 발행된 IEC 61439-1

세 가지 경로

10.10.1 조항에 명확히 나열되어 있다. 검증은 다음 중 하나 이상으로 수행한다:

a) 시험, 10.10.2 조항. 인가된 시험소에서 하중이 걸린 실물 조립체로 시험한다.

b) 시험된 설계에서 유사 변형체의 정격 도출, 10.10.3 조항. 비교 경로: 기존 시험된 배열과, 명시된 규칙에 따라 그 변형체에 부여하는 정격.

c) 계산. 두 개의 별도 방법과 두 개의 상한 전류로 수행한다. 10.10.4.2 조항은 630 A 이하의 단일 구획 조립체를, 10.10.4.3 조항은 IEC TR 60890 방법을 사용하여 1600 A 이하의 조립체를 다룬다.

세 가지 경로 모두 위의 두 가지 제약이 적용된다. 모든 경로는 계산 방법에 있어 정격 주파수가 60 Hz 이하로 제한되며, 60 Hz를 초과하는 정격의 조립체는 10.10.1 조항에 따라 시험이나 동일 주파수에서 시험된 설계로부터의 도출로 검증이 요구된다. 결합은 허용되며 일반적이다: 멀티섹션 조립체의 서로 다른 섹션이 서로 다른 경로로 검증될 수 있다.

세부 경로 c), 세부사항이 있는 경로이기 때문에

계산 경로는 대부분의 제조사가 선택하는 방법이다. 시험소가 필요 없기 때문이다. 동시에 설계가 확정된 후 프로젝트를 자격 미달로 만드는 조건도 가장 많이 내포하고 있다.

630 A 방법 (10.10.4.2)

손실 전력 균형이다. 외함 내부의 부품과 도체에서 나온 총 손실 전력은, 외함이 내부 공기의 온도를 어떤 기기의 최대 동작 온도 이상으로 상승시키지 않고 방열할 수 있는 능력과 비교된다. 빠르고 보수적이며 범위가 좁다.

모든 다음 조건을 충족해야 합니다:

• 모든 내장 부품의 손실 데이터는 해당 부품 제조업체에서 제공합니다.
• 손실은 인클로저 내부에서 대략 균일하게 분포되어 있습니다.
• 각 회로의 정격 전류는 해당 회로의 스위칭 장치 및 부품의 정격 유통 공기 열전류(Ith) 또는 정격 전류(In)의 80%를 초과하지 않습니다.
• 기계 부품 및 설치된 장비가 공기 순환을 크게 저해하지 않습니다.
• 200 A 이상을 흐르는 도체와 인접한 구조 부품은 와전류 및 히스테리시스 손실을 최소화하도록 배치됩니다.
• 모든 도체는 해당 회로의 허용 전류 등급의 125%를 기준으로 한 최소 단면을 가집니다.
• 인클로저의 온도 상승은 설치된 손실 전력의 함수로서, 인클로저 제조사提供的 데이터, 10.10.4.2.2에 따른 시험, 또는 능동 냉각이 장착된 경우 냉각 장비 제조사提供的 데이터를 통해 알려져 있습니다.

1600 A 방법 (10.10.4.3)

동일한 80% 감.compat 및 125% 도체 규칙이 적용되지만, 온도 상승 자체는 단순한 손실 전력 균형이 아닌 IEC TR 60890 방법에 의해 결정됩니다. 복수 구획 설계를 포착하는 두 가지 기하학적 조건이 추가됩니다:

• 어셈블리 또는 평가 대상 구획에 수평 분할이 3개 이하입니다.
• 구획과 자연 환기를 갖춘 인클로저의 경우, 각 수평 분할의 통풍구 단면은 해당 구획의 수평 단면의 최소 50%입니다.

1600 A를 초과하면 두 가지 계산 경로가 모두 폐쇄됩니다. 시험 또는 시험된 설계에서의 유도만 남게 되며, 이 경로는 어셈블리 조립 후가 아닌 설계 단계에서 결정되어야 합니다.

표준은 여유 마진이 존재하는 이유에 대해 솔직합니다. 조항 10.10.4.1은 이러한 방법으로 전류를 전도하는 부품의 실제 국소 온도를 계산할 수 없으므로, 일부 제한 및 안전 마진이 필요하며 포함되어 있다고 명시합니다. 80% 감compat과 125% 도체 규격은 바로 그 마진입니다. 더 나은 분석은 이를 제거하지 않습니다.

80% 감compat의 실제 적용

감compat은 문서상의 참고 사항이 아닙니다. 자재 명세서를 변경합니다.

200 A 회로는 200 A 장치를 사용할 수 없습니다. 공기 중 등급이 최소 250 A 이상이고, 200 A로 설정되거나 고정된, 또는 더 큰 프레임으로 더 낮게 설정된 장치가 필요합니다. 계산에 사용되는 손실은 200 A 시의 손실이지만, 장치 자체는 250 A 프레임 이상이어야 합니다. 도체 규칙은 이를 심화시킵니다: 200 A 메인 부스바 회로는 1.25 × 200 = 250 A로 규격화되며, 이는 어셈블리의 모든 내부 도체에 적용됩니다.

그런 다음 반복 계산이 이뤄집니다. 도체 단면은 가정된 내부 공기 온도를 위해 먼저 선택됩니다. 계산 결과 실제 공기 온도가 나오면, 부품과 도체를 변경하고 계산을 다시 실행해야 할 수 있습니다. 두세 번의 반복이 일반적이며, 각 반복이 부스바 크기를 변경하고, 이는 홀 패턴을 변경하고, 그다음 공구를 변경합니다. 구리 상세 설계 전에 검증 경로를 확정해야 합니다.

정격 다양도 계수와 그 실제 역할

RDF는 표준에서 가장 오해의 여지가 많은 용어이며, 대부분의 오해는 이것이 계산 내부에 적용되는 할인율이라고 가정하는 데서 비롯됩니다. 그렇지 않습니다.

조항 5.4는 이를 다음과 같이 정의합니다: 조립 제조사가 할당한, 송출 회로를 지속적이고 동시에 부하할 수 있는 정격 전류의 단위당 값으로, 상호 열 영향을 고려합니다. 이는 회로 그룹이나 전체 조립에 대해 기술할 수 있습니다. 정의 내의 두 조항이 핵심을 담당합니다. RDF에 회로의 정격 전류를 곱한 값은 송출 회로의 가정 부하와 같거나 높아야 하며, RDF는 조립이 정격 전류 InA로 작동할 때 적용됩니다.

따라서 RDF는 공칭 정격치이며, 계산 입력값이 아닙니다. 조항 10.10.1은 이를 명확히 기술합니다: 검증해야 할 회로의 전류 부하 능력은 정격 전류와 RDF에 의해 결정됩니다. 이는 검증 대상을 정의합니다.

RDF가 시험 경로에 적용되는 위치

시험 방법에서 RDF는 명시적이고 물리적입니다.

• 조항 10.10.2.3.5, 전체 조립 검증: 송수 전로는 정격 전류로 부하되며, 이는 표준에 따라 정격 다양성 계수 1과 동일하다고 기술되어 있습니다. 빠르고 보수적이지만 다양성을 전혀 가정하지 않았으므로 다양성에 대해서는 아무것도 증명하지 못합니다.
• 조항 10.10.2.3.6 및 10.10.2.3.7 d): 조립은 송수 전로를 정격 전류로, 송출 기능 유닛은 정격 전류에 다양성 계수를 곱한 값으로 부하하여 검증됩니다. 여기서 1 미만으로 공칭 발표된 RDF가 실제로 입증됩니다.

별표 O는 타협점을 제시합니다: 방법 a)는 가장 적은 시험이 필요하지만 시험 배열이 필요 이상으로 엄격하고 결과는 해당 배열에만 적용됩니다.

RDF가 적용되지 않는 위치: 계산 경로

두 계산 조항은 동일한 내용을 기술합니다: 상호 연결 도체를 포함한 모든 회로의 유효 손실은 회로의 정격 전류를 기반으로 계산해야 합니다. RDF 곱셈기는 없습니다. 다양성은 다른 경로를 통해 적용됩니다. 총 부하 전류가 조립의 정격 전류로 제한된다는 점을 고려하여 총 손실이 계산됩니다.

표준의 자체 적용 예시가 이를 구체화합니다. 배전반에 의해 제한된 100 A 정격의 단일 칸 조립에는 각 8 A로 가정된 20개의 송출 회로가 장착되어 있습니다. 총 유효 손실은 100 A 송수 전류가 실제로 배전할 수 있는 12개의 송출 회로에 대해 각 8 A로 계산됩니다. 12 x 8 = 96 A이기 때문입니다. 다양성 계수가 아닌, 정상 부하의 12개 회로입니다.

이 구분은 실질적입니다. 비시험 검증에 대한 BEAMA 지침은 다음과 같이 명확히 기술합니다: 온도 상승 검증 시 계산에 의한 경우 정격 다양성 계수는 고려되지 않으며, 가장 엄격한 손실 조합의 회로가 정격 전류로 작동하여 조립의 정격 전류를 배분하는 데 사용됩니다. TR 60890 스프레드시트 내부에 RDF 할인율을 적용해 온任何人은 표준이 허용하는 것보다 낮은 온도 상승을 계산해 온 것입니다.

표 값

제조사와 사용자가 실제 부하 전류에 대해 합의하지 않은 경우, 제품 부품은 주 회로 또는 출구 회로 수에 따라 가정된 부하의 대체 값을 제공한다. 1부와 2부에서 해당 값은 도입 회로의 경우 1,0에서 시작하여 출구 회로 수가 증가함에 따라 단계적으로 감소하여, 10개 이상의 회로에서는 0,6이 된다. 3부의 경우, 일반 사용자가 운용하는 배전반은 전체 계단이 한 단계 낮아지며 최저값이 0,5가 된다.

웹상에 이 범위의 하한선으로 0,4라는 수치가 널리 유통되고 있다. 이 수치는 1부, 2부 또는 3부의 표에 있는 가정 부하 값에 나타나지 않는다. RDF는 제조사가 할당하며, 표는 합의가 이루어지지 않은 경우에만 적용되므로, 제조사는 표에 있는 대체값보다 낮은 RDF를 선언할 수 있다. 그러나 사양서에서 이 수치가 기준에서 나온 것이라고 0,4를 인용한다면, 그 출처를 확인해야 한다.

1부의 부록 E에는 0,68과 같은 RDF 값으로 예제가 실려 있다. 이 수치는 표에서 나온 반올림된 값이 아니라, 부하 산술 계산에 의해 도출된다.

적용되는 제한값

IEC 61439-1의 표 6에는 일반적으로 인용되는 두 수치보다 더 많은 내용이 담겨 있다.

외부 절연 도체용 단자는 70 K로 제한된다. 각주는 이 내용을 두 차례 조건을 붙인다. 70 K는 10.10조의 통상 시험에 기반한 값이며, 실제 설치 조건에서 사용되는 조립체의 경우 유형과 배치가 시험과 다르고, 허용되거나 수용될 수 있는 다른 단자 온도 상승을 초래할 수 있는 연결부가 있을 수 있다. 또한, 내장 부품의 단자가 외부 절연 도체의 단자와 동일한 경우, 적용 가능한 두 제한값 중 낮은 값(부품 제조사의 제한값과 70 K 중 작은 쪽)이 적용된다.

부스바와 도체에는 표에서 단일 수치가 주어지지 않는다. 해당 행에는 제한값이 전도성 재료의 기계적 강도, 인접 장비에 대한 가능한 영향, 도체와 접촉하는 절연재의 허용 온도 한계, 도체 온도가 장비에 미치는 영향, 그리고 플러그인 접점의 경우 접점 재료의 특성 및 표면 처리에 의해 결정된다고 명시되어 있다.

기록 g에 105 K가 상한선으로 나타나는데, 이는 나열된 기준이 모두 충족된다는 전제 하에, 노란 구리 부스바 및 도체의 최대 온도 상승이 105 K를 초과해서는 안 된다는 것이다. 기록 1은 이유를 설명한다: 105 K는 구리의 노화가 발생할 수 있는 온도 이상과 관련이 있다. 이는 금속학적 한계이다. 이를 초과하면 바가 연화되며, 이는 전기적 고장 모드가 아닌 기계적 고장 모드이다.

환경 조건은 모든 것의 기저에 깔려 있다. 표 6의 제한값은 서비스 시 평균 환경 공기 온도가 최대 35 °C일 때 적용된다. 부록 O는 최고치를 추가한다: 일일 평균 및 최고 환경 온도가 각각 35 °C 및 40 °C를 초과하지 않는다. 시험 자체 중에는 환경 온도가 10 °C에서 40 °C 사이여야 하며, 조립체 주변의 높이의 약 절반 지점에서 약 1m 거리에 있는 최소 두 개의 센서로 측정하며, 기류와 복사선으로부터 차폐되어야 한다.

두 가지 실용적인 해석이 있다. 첫째, 105 K 상한선은 결박 조건이 되는 경우가 거의 없다. 바와 접촉하는 절연재, 또는 바가 닿는 장치가 먼저 한계에 도달하는 경우가 일반적이다. 둘째, 평균 35 °C보다 뜨거운 환경에 설치될 조립체는 그 한계값을 조정해야 하며, 9.2조는 환경 조건을 다르게 하여 한계값을 변경하는 경우 부스바 및 기능 유닛의 정격 전류도 함께 변경해야 할 수 있다고 언급한다.

각 경로의 비용과 소요 시간

인정된 온도 상승 시험의 공개 가격표는 존재하지 않는다. 이는 비용이 시험 배치의 수와 제작해야 할 것에 의해 지배되기 때문이다. 결정에 영향을 주는 것은 비용 구조이다.

• 시험: 가장 혹독한 배치로 대표적인 조립체를 하나 이상 제작하여 운송하고, 실험실 시간에 대해 과금된다. 시험은 온도 상승이 일정한 값에 도달할 때까지 진행되며, 이는 조항 10.10.2.3.1에 따라 실질적으로 모든 측정 지점(환경 포함)의 변화가 1 K/h를 초과하지 않는 것으로 정의된다. 이는 일반적으로 계측 및 설정 전, 배치당 대부분의 근무일이 소요된다. 전류는 표준에서 상세히 명시한 시험용 전도체를 통해 공급된다. 800 A 이상의 경우, 명시된 크기의 구리 바를 사용하며 최소 연결 길이는 3 m이고, 지정된 온도 조건에서만 2 m로 줄일 수 있다. 4000 A 이상의 경우, 원래 제조사가 배치를 결정하며 이는 보고서의 일부가 된다. 비용은 시료 제작과 배치 수에 의해 지배된다. 지연은 실험실 대기 시간에 의해 지배되며, 고전류 작업의 경우 몇 주가 아닌 몇 달이 걸린다. 접합부를 생산 방식대로 만든 후에 슬롯을 예약해야 한다.

• 시험된 설계에서의 파생: 시험된 설계가 이미 확보되어 있을 때 가장 저렴하고 빠르며, 이는 조립 시스템 공급업체가 패키지의 일부로 판매하는 이유이다. 그 규칙 내에서 대부분의 작업은 이미 완료되어 있다. 규칙을 벗어나면 시험이 다시 필요하다.

• 계산: 실험실이 필요 없으므로 비용은 엔지니어링 시간과 부품 데이터이다. 눈에 보이지 않는 비용은 데이터 수집이다: 조건 a)는 모든 내장 부품의 손실 데이터를 필요로 하며, 혼합된 자재 명세서의 모든 장치 공급업체로부터 이를 추적하는 데는 계산 자체보다 시간이 더 걸린다. 첫 번째 조립체에는 며칠(몇 시간이 아님)을 예산으로 잡아야 하며, 부품 데이터가 누적되면 이후에는 줄어든다. 실제 위반은 반복의 마지막에 더 큰 프레임이나 더 큰 바가 필요하다는 것을 발견하는 것이며, 초기에 대략적인 작업을 통해 이를 확인할 수 있다.

가공 품질이 결과를 결정하는 이유

모든 경로는 궁극적으로 동일한 물리적 것을 측정하며, 조항 10.10.2.3.3은 이를 직접 명명한다: 주회로의 전도체 및 단자 내의 접합부에 특별한 주의를 기울여야 한다. 접합부는 측정 지점으로 명명된다.

접합 저항에는 두 부분이 있다. 겹침면을 통한 전류의 우회로 인한 전개 저항은 겹침 대 두께 비율과 나사 구멍 패턴의 함수이다: 바 폭에 걸친 나사 구멍은 길이를 따라 나란히 있는 구멍보다 더 크게 불리하다. 접촉 저항은 표면 상태와 압력의 함수이다.

접촉 면적은 겹침 면적이 아니다. 겉으로 보이는 겹침 면적의 약 1 %만이 개별적인 거친 접촉을 통해 전도된다. 접촉 저항은 약 10 N/mm²까지 압력에 따라 급격히 떨어지며 30 N/mm² 근처에서 평탄해진다; 약 7 N/mm² 미만에서는 작동하는 것이 바람직하지 않다. 현장에서 압력을 측정할 수 없으므로, 나사 요소를 통해 토크에서 유추하며, 이는 건조 시 약 0.20–0.22에서 경계 윤활유 사용 시 0.15–0.16으로 변한다. 그리스를 바른 나사의 경우 건조한 나사와 동일한 렌치 설정으로 약 30 % 더 많은 예비 하중이 발생한다. 토크 값과 윤활 지침은 동일한 출처에서 제공되어야 하며, 그렇지 않으면 절차의 수치는 무의미하다.

표면 처리는 가장 저렴한 변수이며 가장 흔히 간과된다. 면은 조립 직전에 평평하고 새로 긁어져 있어야 하며, 이는 클램프 압력이 산화물을 파괴하고 가능한 한 많은 지점에서 금속 대 금속 접촉을 형성하도록 한다. 접합 면에 남아 있는 버는 정반대의 역할을 한다: 버는 바를 벌려 놓아 계산된 접촉 면적과 실제 접촉 면적이 달라지게 한다.这就是为什么버 리밍은 공정 라우트에 포함되어야 하며, 작업자의 손에 맡겨져서는 안 되며, BND800-2와 같이 0.550 mm 두께의 바를 530 m/min으로 처리하는 라인이 존재하는 이유이다.

엠보싱은 다른 요인이며 활용되지 않는 요인이다. 제어된 접촉 랜드를 부상시켜 사용 가능한 볼트 예비 하중을 겹침면 전체에 퍼뜨리지 않고 정의된 평탄한 면적에 집중시킨다. 열적으로 경계 상태인 접합부의 경우, 설계된 접촉 랜드는 추가 볼트보다 더 나은 해결책인 경우가 많다.

구멍 패턴 정확도는 위의 모든 것에 직접적으로 영향을 미친다. 다중 볼트 접합부의 피치 오버는 과도한 구멍에서 볼트가 서로 싸우고 예비 하중이 고르게 분배되지 않음을 의미한다. 위치를 엄격히 유지하는 펀칭은 구멍당 추가 비용이 들지 않으며, 지불하고 있는 시험에서 변수를 제거한다. IMAC-CENTER 80과 같은 가공 센터는 ±0.05 mm로 작업한다. 펀칭 공정 페이지는 공구 측면을 다루며, 구멍 패턴 기사는 모서리 거리와 피치를 다룬다.

경로 선택

기준 조건 테이블이 아닌 보정 계수가 포함된 정격 소스를 기준으로 바 크기를 결정한다. DIN 43671은 주변 온도 35 °C, 바 온도 65 °C에서 구리 바를 정격하며, 0~60 °C의 주변 온도 보정, 최대 125 °C의 작동 온도, 바 배치 및 위상당 바 수에 대한 계수가 포함된다. 내부 공기 온도 55 °C의 인클로저 내부에서, 이러한 보정은 검증되는 바와 검증되지 않는 바의 차이를 만든다.

저희 부스바 전류 용량 계산기는 기준 조건을 가정하지 않고 보정값을 직접 적용합니다. 조립체가 북미 시장에 공급되는 경우, 제한값이 완전히 달라지고 부스바 사양도 변합니다. 이 비교는 UL 891 대 IEC 61439에서 확인할 수 있습니다.