Pengesahan kenaikan suhu IEC 61439, laluan demi laluan

Pengesahan kenaikan suhu ialah tempat kualiti fabrikasi busbar bertukar menjadi penemuan audit. Segala yang lain dalam pengesahan reka bentuk sesuatu pepasangan boleh diselesaikan di atas kertas oleh seseorang yang tidak pernah menyentuh tembaga itu. Yang satu ini tidak boleh, kerana angka yang sedang disahkan itu dihasilkan oleh sambungan yang dibuat oleh seorang pemasang dengan sebatang sepana tork.

Kebanyakan panduan yang diterbitkan berhenti setakat menamakan tiga laluan itu. Bahagian yang menentukan sama ada sesuatu projek berjaya ialah keadaan sempadan pada setiap laluan, apa yang sebenarnya didarab oleh faktor kepelbagaian berkadar, dan pemboleh ubah fabrikasi yang mana menggerakkan keputusannya. Rujukan fasal di bawah ialah kepada IEC 61439-1

Tiga laluan itu

Fasal 10.10.1 menyenaraikannya dengan jelas. Pengesahan hendaklah dibuat melalui satu atau lebih daripada yang berikut:

a) Ujian, fasal 10.10.2. Sebuah pepasangan fizikal, dibebankan, di dalam makmal terakreditasi.

b) Penerbitan kadaran bagi varian serupa daripada reka bentuk yang telah diuji, fasal 10.10.3. Laluan perbandingan: anda sudah memiliki satu susunan yang telah diuji dan anda sedang menetapkan kadaran kepada varian-variannya di bawah peraturan yang dinyatakan.

c) Pengiraan, melalui dua kaedah berasingan dengan dua siling arus yang berbeza. Fasal 10.10.4.2 meliputi pepasangan petak tunggal yang tidak melebihi 630 A; fasal 10.10.4.3 meliputi pepasangan yang tidak melebihi 1600 A menggunakan kaedah IEC TR 60890.

Dua kekangan berada di atas ketiga-tiganya. Setiap laluan terhad kepada frekuensi berkadar sehingga dan termasuk 60 Hz bagi kaedah pengiraan, dan bagi pepasangan yang berkadaran melebihi 60 Hz, fasal 10.10.1 menghendaki pengesahan melalui ujian atau melalui penerbitan daripada reka bentuk yang diuji pada frekuensi yang sama. Gabungan dibenarkan dan lazim: sebuah pepasangan berbilang seksyen boleh mempunyai seksyen berbeza yang disahkan melalui laluan berbeza.

Laluan c) secara terperinci, kerana inilah laluan yang penuh cetakan halus

Laluan pengiraan ialah laluan yang paling kerap dicapai oleh pengeluar, kerana ia tidak memerlukan makmal. Ia juga membawa syarat yang paling kerap menghilangkan kelayakan sesuatu projek selepas reka bentuknya dibekukan.

Kaedah 630 A (10.10.4.2)

Satu imbangan kehilangan kuasa. Jumlah kehilangan kuasa daripada komponen dan konduktor di dalam kurungan dibandingkan dengan keupayaan kurungan itu melesapkannya tanpa udara dalaman melebihi suhu operasi maksimum mana-mana peranti. Pantas, konservatif, dan sempit.

Syarat, dan kesemuanya mesti dipenuhi:

• Data kehilangan kuasa bagi semua komponen terbina dalam tersedia daripada pengeluar komponen.
• Kehilangan kuasa teragih lebih kurang sekata di dalam kurungan.
• Arus berkadar setiap litar tidak melebihi 80 % daripada arus terma udara bebas konvensional berkadar (Ith), atau arus berkadar (In), bagi peranti pensuisan dan komponen dalam litar itu.
• Bahagian mekanikal dan peralatan yang dipasang tidak menghalang peredaran udara dengan ketara.
• Konduktor yang membawa lebih daripada 200 A, dan bahagian struktur bersebelahan, disusun untuk meminimumkan kehilangan arus pusar dan histerisis.
• Semua konduktor mempunyai keratan rentas minimum berasaskan 125 % daripada kadaran arus yang dibenarkan bagi litar berkenaan.
• Kenaikan suhu kurungan sebagai fungsi kehilangan kuasa terpasang diketahui, sama ada daripada pengeluar kurungan, daripada ujian mengikut 10.10.4.2.2, atau daripada pengeluar peralatan penyejukan jika penyejukan aktif dipasang.

Kaedah 1600 A (10.10.4.3)

Pengurangan kadaran 80 % dan peraturan konduktor 125 % yang sama, dengan kenaikan suhu itu sendiri ditentukan melalui kaedah IEC TR 60890 dan bukan melalui imbangan kehilangan kuasa yang mudah. Ia menambah dua syarat geometri yang menangkap reka bentuk berbilang petak:

• Tidak lebih daripada tiga sekatan mengufuk dalam pepasangan itu atau dalam seksyen yang sedang dinilai.
• Bagi kurungan yang berpetak dan berpengudaraan semula jadi, keratan rentas bukaan pengudaraan pada setiap sekatan mengufuk adalah sekurang-kurangnya 50 % daripada keratan rentas mengufuk petak itu.

Melebihi 1600 A, kedua-dua laluan pengiraan tertutup. Anda berada pada ujian atau penerbitan daripada reka bentuk yang telah diuji, dan itu satu keputusan yang perlu diambil sebelum anda membina, bukan selepasnya.

Standard itu berterus terang tentang sebab margin itu wujud: fasal 10.10.4.1 menyatakan bahawa oleh sebab suhu setempat sebenar bahagian yang membawa arus tidak boleh dikira melalui kaedah ini, beberapa had dan margin keselamatan adalah perlu dan telah dimasukkan. Pengurangan kadaran 80 % dan penyaizan konduktor 125 % itulah margin tersebut. Ia bukan sikap konservatif yang boleh anda hilangkan melalui hujah dengan analisis yang lebih baik.

Pengurangan kadaran 80 % dalam amalan

Pengurangan kadaran itu bukan sekadar nota dalam fail. Ia mengubah senarai bahan.

Litar 200 A tidak boleh menggunakan peranti 200 A. Ia memerlukan peranti yang kadaran udara bebasnya sekurang-kurangnya 250 A, ditetapkan atau ditetapkan tegar pada 200 A, atau kerangka yang lebih besar ditetapkan lebih rendah. Kehilangan kuasa yang digunakan dalam pengiraan ialah kehilangan pada 200 A, tetapi peranti itu sendiri mesti berkerangka 250 A atau ke atas. Peraturan konduktor menambahkan lagi kesannya: litar busbar utama 200 A disaizkan pada 1.25 × 200 = 250 A, dan itu terpakai kepada setiap konduktor dalaman dalam pepasangan itu.

Kemudian datang lelarannya. Keratan rentas konduktor mula-mula dipilih bagi suhu udara dalaman yang diandaikan. Setelah pengiraan menghasilkan suhu udara sebenar, komponen dan konduktor mungkin perlu ditukar dan pengiraan dijalankan semula. Dua atau tiga pusingan adalah lazim, dan setiap satu boleh menggerakkan saiz bar, yang menggerakkan corak lubang, yang menggerakkan alat. Selesaikan laluan pengesahan sebelum tembaga itu diperincikan, bukan selepasnya.

Faktor kepelbagaian berkadar, dan apa yang sebenarnya dilakukannya

RDF ialah istilah yang paling banyak disalahfahamkan dalam standard itu, dan sebahagian besar salah faham itu datang daripada andaian bahawa ia satu diskaun yang dikenakan di dalam pengiraan. Ia bukan begitu.

Fasal 5.4 mentakrifkannya: nilai per unit bagi arus berkadar, yang ditetapkan oleh pengeluar pepasangan, iaitu tahap litar keluar boleh dibebankan secara berterusan dan serentak, dengan mengambil kira pengaruh terma bersama. Ia boleh dinyatakan bagi kumpulan litar atau bagi keseluruhan pepasangan. Dua klausa dalam takrifan itu melakukan kerjanya. RDF didarab dengan arus berkadar litar hendaklah sama dengan atau lebih tinggi daripada beban yang diandaikan bagi litar keluar, dan RDF terpakai ketika pepasangan itu beroperasi pada arus berkadarnya InA.

Jadi RDF ialah satu kadaran yang diisytiharkan, bukan input pengiraan. Fasal 10.10.1 menyatakannya dengan tepat: keupayaan membawa arus bagi litar yang hendak disahkan ditentukan oleh arus berkadar dan RDF. Ia mentakrifkan apa yang sedang anda sahkan.

Di mana RDF masuk ke dalam laluan ujian

Dalam kaedah ujian, RDF adalah jelas dan bersifat fizikal.

• Fasal 10.10.2.3.5, pengesahan pepasangan lengkap: litar masuk dan litar keluar dibebankan pada arus berkadarnya, yang menurut standard adalah setara dengan faktor kepelbagaian berkadar bernilai 1. Pantas, konservatif, dan ia tidak membuktikan apa-apa tentang kepelbagaian kerana ia tidak mengandaikan sebarang kepelbagaian.
• Fasal 10.10.2.3.6 dan 10.10.2.3.7 d): pepasangan disahkan dengan membebankan litar masuk sehingga arus berkadarnya dan unit berfungsi keluar sehingga arus berkadarnya didarab faktor kepelbagaian. Di sinilah RDF yang diisytiharkan di bawah 1 benar-benar diperoleh.

Lampiran O menyatakan pertukarannya: kaedah a) memerlukan ujian paling sedikit tetapi susunan ujiannya lebih berat daripada yang perlu dan keputusannya terpakai hanya kepada susunan itu.

Di mana RDF tidak masuk: laluan pengiraan

Kedua-dua fasal pengiraan menyatakan perkara yang sama: kehilangan kuasa berkesan bagi semua litar termasuk konduktor penyambung hendaklah dikira berasaskan arus berkadar litar. Tiada pendarab RDF. Kepelbagaian masuk melalui pintu yang berbeza. Jumlah kehilangan kuasa dikira dengan mengambil kira bahawa jumlah arus beban terhad kepada arus berkadar pepasangan itu.

Nota kerja standard itu sendiri menjadikannya konkrit. Sebuah pepasangan petak tunggal berkadaran 100 A, dihadkan oleh bar pengagihan, dilengkapi 20 litar keluar yang setiapnya diandaikan 8 A. Jumlah kehilangan kuasa berkesan dikira bagi 12 litar keluar pada 8 A setiap satu, kerana 12 × 8 = 96 A ialah apa yang benar-benar akan diagihkan oleh kadaran masukan 100 A itu. Dua belas litar pada beban penuh, bukan dua puluh litar pada satu faktor kepelbagaian.

Perbezaan itulah yang bersifat praktikal. Panduan yang diterbitkan oleh BEAMA mengenai pengesahan bukan ujian menyatakannya sejelas sesiapa pun pernah menyatakannya: faktor kepelbagaian berkadar tidak diambil kira ketika mengesahkan kenaikan suhu melalui pengiraan, dan gabungan kehilangan kuasa yang paling berat bagi litar yang beroperasi pada arus berkadarnya digunakan untuk mengagihkan arus berkadar pepasangan itu. Sesiapa yang selama ini mengenakan diskaun RDF di dalam hamparan TR 60890 telah mengira kenaikan suhu yang lebih rendah daripada yang dibenarkan oleh standard untuk didakwanya.

Nilai berjadual

Jika pengeluar dan pengguna tidak bersetuju tentang arus beban sebenar, bahagian produk memberikan nilai sandaran bagi beban yang diandaikan, diindeks kepada bilangan litar utama atau litar keluar. Dalam Bahagian 1 dan 2, nilainya bermula pada 1,0 bagi litar masuk dan menurun setapak demi setapak apabila bilangan laluan keluar bertambah, mencapai 0,6 pada sepuluh litar atau lebih. Dalam Bahagian 3, bagi papan pengagihan yang dikendalikan oleh orang awam, tangganya berada satu tapak lebih rendah sepanjangnya dan berakhir pada 0,5.

Angka 0,4 beredar meluas dalam talian sebagai dasar julat ini. Ia tidak muncul dalam nilai beban diandaikan yang berjadual dalam Bahagian 1, 2 atau 3. Seorang pengeluar sudah tentu boleh mengisytiharkan RDF yang lebih rendah daripada nilai sandaran berjadual, kerana RDF ditetapkan oleh pengeluar dan jadual itu hanya terpakai jika tiada persetujuan. Tetapi jika sesuatu spesifikasi memetik 0,4 sebagai datang daripada standard, tanyakan dari mana.

Lampiran E Bahagian 1 mengerjakan contoh pada nilai RDF seperti 0,68. Angka itu bukan angka bulat daripada sebuah jadual; ia terhasil daripada aritmetik pembebanan.

Had yang menjadi sandaran pengesahan anda

Jadual 6 IEC 61439-1 menyatakan lebih daripada dua angka yang biasa dipetik daripadanya.

Terminal bagi konduktor bertebat luar dihadkan kepada 70 K. Nota kakinya melayakkan had itu dua kali. Nilai 70 K ialah nilai berasaskan ujian konvensional fasal 10.10, dan sebuah pepasangan yang digunakan dalam keadaan pemasangan sebenar mungkin mempunyai sambungan yang jenis dan susunannya berbeza daripada ujian itu, lalu menghasilkan kenaikan suhu terminal yang berlainan yang mungkin dituntut atau diterima. Dan jika terminal sesuatu komponen terbina dalam juga merupakan terminal bagi konduktor bertebat luar, had yang lebih rendah antara dua had yang terpakai itulah yang mengawal: had pengeluar komponen dan 70 K, ambil yang lebih kecil.

Busbar dan konduktor tidak mendapat sebarang angka tunggal dalam jadual itu. Barisnya menyatakan bahawa hadnya ditetapkan oleh kekuatan mekanikal bahan pengkonduksi, kesan yang mungkin ke atas peralatan bersebelahan, had suhu yang dibenarkan bagi bahan penebat yang bersentuhan dengan konduktor, kesan suhu konduktor ke atas radas yang disambung kepadanya, dan, bagi sentuhan pasang-masuk, sifat dan rawatan permukaan bahan sentuhan itu.

105 K muncul dalam nota g, sebagai siling di atas kriteria tersebut: dengan mengandaikan semua kriteria yang disenaraikan itu dipenuhi, kenaikan suhu maksimum 105 K bagi busbar dan konduktor tembaga telanjang tidak boleh dilampaui. Nota 1 memberikan sebabnya: 105 K berkait dengan suhu yang di atasnya penyepuhlindapan tembaga berkemungkinan berlaku. Ia satu had metalurgi. Capai ia dan bar itu melembut, iaitu satu mod kegagalan mekanikal, bukan mod kegagalan elektrik.

Andaian suhu sekeliling berada di bawah kesemuanya. Had Jadual 6 terpakai bagi suhu udara sekeliling purata sehingga 35 °C semasa perkhidmatan. Lampiran O menambah nilai puncaknya: suhu sekeliling purata harian dan puncak yang tidak melebihi 35 °C dan 40 °C masing-masing. Semasa ujian itu sendiri, suhu sekeliling mesti berada antara 10 °C dan 40 °C, diukur oleh sekurang-kurangnya dua penderia di sekeliling pepasangan pada kira-kira separuh ketinggiannya dan kira-kira 1 m jauhnya, dilindung daripada aliran udara dan sinaran.

Dua bacaan praktikal. Pertama, siling 105 K jarang menjadi kekangan yang mengikat. Bahan penebat yang bersentuhan dengan bar itu, atau peranti tempat bar itu mendarat, lazimnya menggigit dahulu. Kedua, sebuah pepasangan yang ditujukan kepada persekitaran yang lebih panas daripada purata 35 °C perlu hadnya disesuaikan, dan fasal 9.2 mencatatkan bahawa jika had itu diubah untuk meliputi suhu sekeliling yang berbeza, arus berkadar busbar dan unit berfungsi mungkin perlu diubah bersamanya.

Berapa kos setiap laluan dan berapa lama masanya

Senarai harga yang diterbitkan bagi ujian kenaikan suhu terakreditasi tidak wujud, kerana kosnya didominasi oleh bilangan susunan ujian dan oleh apa yang perlu anda bina. Struktur kos itulah yang anda perlukan untuk membuat keputusan itu, lagipun.

• Ujian: anda membina satu atau lebih pepasangan wakil mengikut susunan yang paling berat, menghantarnya, dan membayar masa makmal. Ujian dijalankan sehingga kenaikan suhu mencapai nilai malar, yang ditakrifkan oleh fasal 10.10.2.3.1 dalam amalan sebagai variasi pada semua titik yang diukur, termasuk suhu sekeliling, tidak melebihi 1 K/h. Itu lazimnya mengambil sebahagian besar satu hari bekerja bagi setiap susunan, sebelum penginstrumenan dan persediaan. Arus disalurkan melalui konduktor ujian yang dispesifikasikan secara terperinci oleh standard. Melebihi 800 A, itu bermakna bar tembaga bersaiz yang dinyatakan dengan panjang sambungan minimum 3 m, yang boleh dikurangkan kepada 2 m hanya di bawah satu keadaan suhu yang dinyatakan. Melebihi 4000 A, pengeluar asal menentukan susunannya dan ia menjadi sebahagian daripada laporan. Kos didominasi oleh pembinaan sampel dan bilangan susunan. Kelewatan didominasi oleh masa beratur makmal, berbulan-bulan dan bukan berminggu-minggu bagi kerja arus tinggi. Jangan tempah slot itu sebelum sambungan anda dibuat dengan cara ia akan dibuat dalam pengeluaran.

• Penerbitan daripada reka bentuk yang telah diuji: paling murah dan paling pantas jika anda sudah memiliki reka bentuk yang telah diuji itu, sebab itulah pembekal sistem pepasangan menjualnya sebagai sebahagian daripada pakej. Kekal di dalam peraturannya dan sebahagian besar kerja itu sudah selesai. Melangkah keluar daripadanya dan anda kembali kepada ujian.

• Pengiraan: tiada makmal, jadi kosnya ialah masa kejuruteraan campur data komponen. Kos yang tidak kelihatan ialah pengumpulan data: syarat a) menghendaki data kehilangan kuasa bagi semua komponen terbina dalam, dan mengejar data itu daripada setiap pembekal peranti bagi senarai bahan yang bercampur mengambil masa lebih lama daripada pengiraan itu sendiri. Peruntukkan hari dan bukan jam bagi pepasangan pertama, kurang selepas itu apabila data komponen terkumpul. Risiko sebenarnya ialah mendapati di hujung lelaran bahawa anda memerlukan kerangka yang lebih besar atau bar yang lebih besar, jadi jalankan satu pusingan kasar lebih awal.

Sebab kualiti fabrikasi menentukan keputusannya

Setiap laluan akhirnya mengukur perkara fizikal yang sama, dan fasal 10.10.2.3.3 menamakannya secara terus: perhatian khusus hendaklah diberikan kepada sambungan dalam konduktor dan terminal di dalam litar utama. Sambungan ialah titik pengukuran yang dinamakan.

Rintangan sambungan mempunyai dua bahagian. Rintangan sebaran, daripada arus yang membelok melalui pertindihan, ialah fungsi nisbah pertindihan kepada ketebalan dan fungsi corak lubang: lubang bolt merentas lebar bar mendendanya lebih daripada lubang yang sebaris sepanjang panjangnya. Rintangan sentuhan ialah fungsi keadaan permukaan dan tekanan.

Luas sentuhan bukanlah luas pertindihan. Hanya kira-kira 1 % daripada pertindihan ketara itu mengkonduksi, melalui sentuhan kekasaran yang diskret. Rintangan sentuhan menurun dengan curam apabila tekanan meningkat sehingga kira-kira 10 N/mm² dan mendatar sekitar 30 N/mm²; di bawah kira-kira 7 N/mm², beroperasi langsung tidak dinasihatkan. Oleh sebab tekanan tidak boleh diukur di lapangan, ia disimpulkan daripada tork melalui faktor nat, yang berubah daripada kira-kira 0.20–0.22 dalam keadaan kering hingga turun kepada 0.15–0.16 dengan pelincir sempadan. Tetapan sepana yang sama pada bebenang bergris memberikan lebih kurang 30 % lebih pramuat berbanding pada bebenang kering. Nilai tork dan arahan pelinciran mesti datang daripada sumber yang sama, atau angka dalam prosedur anda itu hanyalah fiksyen.

Penyediaan permukaan ialah pemboleh ubah paling murah dan yang paling kerap dilangkau. Muka sambungan hendaklah rata dan baru dilelas sejurus sebelum pemasangan, supaya tekanan pengapitan mengganggu lapisan oksida dan membentuk sentuhan logam ke logam pada seberapa banyak titik yang mungkin. Gerigis yang tertinggal pada muka sambungan melakukan sebaliknya: ia menahan bar itu berjauhan, dan luas sentuhan yang anda kira bukanlah luas sentuhan yang anda dapat. Sebab itulah deburring tergolong dalam laluan proses dan bukan di tangan pemasang, dan sebab itulah barisan seperti BND800-2 yang mengendalikan bar setebal 0.5 hingga 50 mm pada 5 hingga 30 m/min wujud sama sekali.

Embossing ialah tuas yang satu lagi, dan yang kurang digunakan. Menimbulkan satu pelantar sentuhan terkawal menumpukan pramuat bolt yang ada ke atas satu kawasan rata yang tertakrif, dan bukan membiarkannya merebak merentas pertindihan yang mungkin bersentuhan atau mungkin tidak. Jika sesuatu sambungan berada di ambang dari segi terma, satu pelantar sentuhan yang direka selalunya jawapan yang lebih baik daripada menambah satu lagi bolt.

Ketepatan corak lubang menyuap terus ke dalam kesemua yang di atas. Ralat jarak merentas sambungan berbilang bolt bermakna bolt bertelagah antara satu sama lain dalam lubang yang terlebih besar dan pramuat teragih secara tidak sekata. Penebukan yang memegang kedudukan dengan ketat tidak menambah kos setiap lubang dan membuang satu pemboleh ubah daripada ujian yang sedang anda bayar kepada makmal. Sebuah pusat pemprosesan seperti IMAC-CENTER 80 bekerja pada ±0.05 mm. Halaman proses penebukan meliputi sisi alatnya, dan artikel corak lubang meliputi jarak tepi dan jarak lubang.

Sebelum anda mengikat diri kepada sesuatu laluan

Saizkan bar itu terhadap sumber kadaran yang faktor pembetulannya masih utuh dan bukan terhadap jadual keadaan rujukan. DIN 43671 memberikan kadaran bar tembaga pada 35 °C suhu sekeliling dan 65 °C suhu bar, dengan pembetulan bagi suhu sekeliling dari 0 hingga 60 °C, suhu operasi sehingga 125 °C, dan faktor bagi susunan bar dan bilangan bar setiap fasa. Di dalam kurungan pada udara dalaman 55 °C, pembetulan itulah yang membezakan antara bar yang lulus pengesahan dan bar yang tidak.

Kalkulator keupayaan arus busbar kami menggunakan faktor pembetulan itu dan bukan mengandaikan keadaan rujukan. Jika pepasangan itu ditujukan ke pasaran Amerika Utara, hadnya berubah sepenuhnya dan barnya turut berubah. Perbandingan itu ada dalam UL 891 berbanding IEC 61439.