IEC 61439 sıcaklık artışı doğrulaması, yol yol

Sıcaklık artışı doğrulaması, bara imalat kalitesinin bir denetim bulgusuna dönüştüğü yerdir. Bir düzeneğin tasarım doğrulamasındaki diğer her şey, bakıra hiç dokunmamış biri tarafından kâğıt üzerinde çözülebilir. Bu çözülemez; çünkü doğrulanan sayıyı, bir montajcının tork anahtarıyla yaptığı bağlantılar üretir.

Yayımlanmış rehberliğin çoğu üç yolun adını saymakla yetinir. Bir projenin başarılı olup olmayacağına karar veren kısımlar, her yoldaki sınır koşulları, anma eşzamanlılık faktörünün gerçekte neyi çarptığı ve hangi imalat değişkenlerinin sonucu oynattığıdır. Aşağıdaki madde atıfları, BS EN biçiminde yayımlandığı hâliyle IEC 61439-1

Üç yol

10.10.1 maddesi bunları açıkça sıralar. Doğrulama şunlardan biri ya da birkaçıyla yapılır:

a) Test, madde 10.10.2. Akredite bir laboratuvarda, yüklenmiş fiziksel bir düzenek.

b) Test edilmiş bir tasarımdan benzer varyantlar için anma değerlerinin türetilmesi, madde 10.10.3. Karşılaştırma yolu: elinizde test edilmiş bir düzenleme vardır ve belirtilmiş kurallar altında onun varyantlarına anma değerleri atarsınız.

c) Hesap; iki ayrı yöntemle ve iki farklı akım tavanıyla. 10.10.4.2 maddesi 630 A'i aşmayan tek bölmeli bir düzeneği kapsar; 10.10.4.3 maddesi ise IEC TR 60890 yöntemiyle 1600 A'i aşmayan bir düzeneği kapsar.

Üçünün de üzerinde iki kısıt durur. Hesap yöntemleri için her yol 60 Hz dâhil olmak üzere anma frekanslarıyla sınırlıdır ve 60 Hz'in üzerinde değerlendirilen düzenekler için 10.10.1 maddesi, testle ya da aynı frekansta test edilmiş bir tasarımdan türetmeyle doğrulama ister. Birleştirmeye izin verilir ve olağandır: çok bölümlü bir düzenekte farklı bölümler farklı yollarla doğrulanabilir.

c) yolu ayrıntısıyla, çünkü ince yazılı olan o

Laboratuvar gerektirmediği için imalatçıların çoğunun uzandığı yol hesap yoludur. Aynı zamanda, tasarım donduktan sonra bir projeyi en sık diskalifiye eden koşulları taşır.

630 A yöntemi (10.10.4.2)

Bir güç kaybı dengesi. Muhafazanın içindeki bileşenlerden ve iletkenlerden gelen toplam güç kaybı, iç havanın herhangi bir cihazın azami çalışma sıcaklığını aşmasına izin vermeden muhafazanın bunu atabilme yeteneğiyle karşılaştırılır. Hızlı, muhafazakâr ve dar.

Hepsi birden sağlanması gereken koşullar:

• Yerleşik tüm bileşenler için güç kaybı verisi bileşen üreticisinden temin edilebilir.
• Güç kayıpları muhafazanın içinde yaklaşık olarak eşit dağılmıştır.
• Her devrenin anma akımı, o devredeki anahtarlama cihazlarının ve bileşenlerinin anma konvansiyonel serbest hava termik akımının (Ith) ya da anma akımının (In) %80'ini aşmaz.
• Mekanik parçalar ve monte edilmiş ekipman hava dolaşımını kayda değer biçimde engellemez.
• 200 A'in üzerinde akım taşıyan iletkenler ve bitişik yapısal parçalar, girdap akımı ve histerezis kayıplarını en aza indirecek şekilde düzenlenmiştir.
• Tüm iletkenler, ilgili devrenin izin verilen anma akımının %125'ine göre asgari bir kesite sahiptir.
• Muhafazanın, kurulu güç kaybının fonksiyonu olarak sıcaklık artışı bilinmektedir; bu bilgi muhafaza üreticisinden, 10.10.4.2.2'ye göre testten ya da aktif soğutma varsa soğutma ekipmanı üreticisinden gelebilir.

1600 A yöntemi (10.10.4.3)

Aynı %80 düşürme ve %125 iletken kuralı geçerlidir; sıcaklık artışının kendisi ise basit bir güç kaybı dengesiyle değil IEC TR 60890 yöntemiyle belirlenir. Çok bölmeli tasarımları yakalayan iki geometrik koşul ekler:

• Düzenekte ya da değerlendirilen bölümde üçten fazla yatay bölme yoktur.
• Bölmeli ve doğal havalandırmalı muhafazalarda, her yatay bölmedeki havalandırma açıklıklarının kesiti, bölmenin yatay kesitinin en az %50'sidir.

1600 A'in üzerinde her iki hesap yolu da kapanır. Testte ya da test edilmiş bir tasarımdan türetmede kalırsınız ve bu, üretimden sonra değil önce alınacak bir karardır.

Standart, payların neden var olduğu konusunda açık sözlüdür: 10.10.4.1 maddesi, akım taşıyan parçaların gerçek yerel sıcaklıkları bu yöntemlerle hesaplanamadığı için bazı sınırların ve güvenlik paylarının gerekli olduğunu ve dâhil edildiğini belirtir. %80 düşürme ve %125 iletken boyutlandırması bu paylardır. Daha iyi bir analizle tartışıp kaldırabileceğiniz bir muhafazakârlık değildir.

Uygulamada %80 düşürme

Düşürme dosyaya düşülmüş bir not değildir. Malzeme listesini değiştirir.

200 A'lik bir devre 200 A'lik bir cihaz kullanamaz. Serbest hava anma değeri en az 250 A olan, 200 A'e ayarlanmış ya da sabitlenmiş bir cihaza ya da daha düşüğe ayarlanmış daha büyük bir gövdeye ihtiyaç duyar. Hesapta kullanılan güç kaybı 200 A'deki kayıptır, ama cihazın kendisi 250 A ya da üzeri bir gövde olmalıdır. İletken kuralı bunu birleştirir: 200 A'lik bir ana bara devresi 1,25 × 200 = 250 A'e göre boyutlandırılır ve bu, düzenekteki her iç iletken için geçerlidir.

Sonra yineleme gelir. İletken kesitleri önce varsayılan bir iç hava sıcaklığına göre seçilir. Hesap gerçek hava sıcaklıklarını ürettikten sonra bileşenlerin ve iletkenlerin değişmesi ve hesabın yeniden çalıştırılması gerekebilir. İki ya da üç tur olağandır ve her biri bara ölçüsünü oynatabilir; bu da delik düzenini, o da takımı oynatır. Doğrulama yolunu bakır detaylandırılmadan sonra değil önce kesinleştirin.

Anma eşzamanlılık faktörü ve gerçekte ne yaptığı

RDF, standarttaki en çok yanlış anlaşılan terimdir ve yanlış anlamanın çoğu, onun hesabın içinde uygulanan bir indirim olduğunu varsaymaktan gelir. Değildir.

5.4 maddesi onu şöyle tanımlar: düzenek imalatçısı tarafından atanan, çıkış devrelerinin karşılıklı ısıl etkiler dikkate alınarak sürekli ve eşzamanlı olarak yüklenebileceği, anma akımının birim değeri. Devre grupları için ya da düzeneğin tamamı için belirtilebilir. Tanımdaki iki hüküm asıl işi görür. RDF ile devrelerin anma akımının çarpımı, çıkış devrelerinin varsayılan yüklemesine eşit ya da ondan büyük olmalıdır ve RDF, düzenek kendi anma akımı InA'da çalışırken geçerlidir.

Yani RDF bir hesap girdisi değil, beyan edilen bir anma değeridir. 10.10.1 maddesi bunu tam olarak koyar: doğrulanacak devrelerin akım taşıma kabiliyeti, anma akımı ve RDF ile belirlenir. Neyi doğruladığınızı tanımlar.

RDF'nin test yoluna girdiği yer

Test yöntemlerinde RDF açık ve fizikseldir.

• 10.10.2.3.5 maddesi, düzeneğin tamamının doğrulanması: giriş ve çıkış devreleri kendi anma akımlarında yüklenir ve standart bunun 1'e eşit bir anma eşzamanlılık faktörüne karşılık geldiğini belirtir. Hızlı, muhafazakâr ve eşzamanlılık hakkında hiçbir şey kanıtlamaz, çünkü hiç eşzamanlılık varsaymamıştır.
• 10.10.2.3.6 ve 10.10.2.3.7 d) maddeleri: düzenek, giriş devresi anma akımına ve çıkış fonksiyonel üniteleri anma akımı çarpı eşzamanlılık faktörüne yüklenerek doğrulanır. 1'in altında beyan edilen bir RDF'nin gerçekten hak edildiği yer burasıdır.

Ek O takası ortaya koyar: a) yöntemi en az testi gerektirir, ancak test düzenlemesi gerekenden daha ağırdır ve sonuç yalnızca o düzenleme için geçerlidir.

RDF'nin girmediği yer: hesap yolu

Her iki hesap maddesi de aynı şeyi söyler: ara bağlantı iletkenleri dâhil tüm devrelerin etkin güç kayıpları, devrelerin anma akımı esas alınarak hesaplanır. RDF çarpanı yoktur. Eşzamanlılık başka bir kapıdan girer. Toplam güç kaybı, toplam yük akımının düzeneğin anma akımıyla sınırlı olduğu dikkate alınarak hesaplanır.

Standardın kendi çözülmüş notu bunu somutlaştırıyor. Dağıtım baralarıyla sınırlanan, 100 A anma değerinde tek bölmeli bir düzeneğe, her biri 8 A varsayılan 20 çıkış devresi takılıyor. Toplam etkin güç kaybı, her biri 8 A olan 12 çıkış devresi için hesaplanıyor; çünkü 100 A'lik giriş anma değerinin gerçekte dağıtacağı şey 12 × 8 = 96 A'dir. Bir eşzamanlılık faktöründe yirmi devre değil, tam yükte on iki devre.

Pratik olan bu ayrımdır. BEAMA'nın test dışı doğrulama üzerine yayımladığı rehberlik bunu herkes kadar açık koyuyor: sıcaklık artışı hesapla doğrulanırken anma eşzamanlılık faktörü dikkate alınmaz ve düzeneğin anma akımını dağıtmak için devrelerin kendi anma akımlarında çalıştığı en ağır güç kaybı bileşimi kullanılır. Bir TR 60890 hesap tablosunun içinde RDF indirimi uygulayan herkes, standardın iddia etmesine izin verdiğinden daha düşük bir sıcaklık artışı hesaplıyor olmuştur.

Tablolaştırılmış değerler

İmalatçı ile kullanıcının gerçek yük akımlarında anlaşmadığı yerde, ürün bölümleri ana ya da çıkış devrelerinin sayısına göre indekslenmiş varsayılan yükleme yedek değerleri verir. Bölüm 1 ve 2'de değer bir giriş devresi için 1,0'dan başlar, çıkış sayısı arttıkça kademeli olarak düşer ve on ya da daha fazla devrede 0,6'ya iner. Sıradan kişilerce işletilen dağıtım panoları için Bölüm 3'te merdiven baştan sona bir kademe aşağıdadır ve 0,5'te biter.

Bu aralığın tabanı olarak çevrimiçi ortamda geniş biçimde 0,4 değeri dolaşıyor. Bölüm 1, 2 ya da 3'ün tablolaştırılmış varsayılan yükleme değerlerinde böyle bir değer geçmiyor. Bir imalatçı elbette tablodaki yedek değerden daha düşük bir RDF beyan edebilir; çünkü RDF imalatçı tarafından atanır ve tablo yalnızca anlaşma olmadığında geçerlidir. Ama bir şartname 0,4'ü standarttan geliyormuş gibi gösteriyorsa, nereden geldiğini sorun.

Bölüm 1'in Ek E'si örnekleri 0,68 gibi RDF değerlerinde çözüyor. Sayı bir tablodan gelen yuvarlak bir sayı değildir; yükleme hesabından düşer.

Karşısında doğrulama yaptığınız sınırlar

IEC 61439-1'in Tablo 6'sı, ondan genellikle alıntılanan iki sayıdan fazlasını söyler.

Dış yalıtılmış iletkenler için terminaller 70 K ile sınırlıdır. Dipnot bunu iki kez nitelendirir. 70 K, 10.10 maddesindeki konvansiyonel teste dayanan bir değerdir ve gerçek montaj koşullarında kullanılan bir düzenekte, tipi ve düzenlenişi testten farklı olan ve dolayısıyla farklı bir terminal sıcaklık artışı üreten bağlantılar bulunabilir; bu artış istenebilir ya da kabul edilebilir. Ayrıca yerleşik bir bileşenin terminalleri aynı zamanda dış yalıtılmış iletkenlerin terminalleriyse, geçerli iki sınırdan düşük olanı hükmeder: bileşen üreticisinin sınırı ile 70 K'den küçük olanı.

Baralar ve iletkenler tabloda tek bir sayı almaz. Satır, sınırın şunlarla belirlendiğini belirtir: iletken malzemenin mekanik dayanımı, bitişik ekipman üzerindeki olası etkiler, iletkenle temas hâlindeki yalıtım malzemelerinin izin verilen sıcaklık sınırı, iletken sıcaklığının ona bağlı cihaz üzerindeki etkisi ve geçmeli kontaklar için kontak malzemesinin niteliği ile yüzey işlemi.

105 K, g notunda, bu ölçütlerin üzerine bir tavan olarak görünür: sıralanan bütün ölçütlerin karşılandığı varsayılarak, çıplak bakır baralar ve iletkenler için azami 105 K sıcaklık artışı aşılmayacaktır. Not 1 gerekçeyi verir: 105 K, bakırın tavlanmasının (yumuşamasının) gerçekleşmesinin muhtemel olduğu sıcaklıkla ilgilidir. Bu metalurjik bir sınırdır. Ona ulaşın: bara yumuşar ve bu elektriksel değil mekanik bir hata biçimidir.

Ortam varsayımları bunların hepsinin altında durur. Tablo 6'nın sınırları, serviste 35 °C'ye kadar ortalama ortam hava sıcaklığı için geçerlidir. Ek O tepe değeri ekler: günlük ortalama ve tepe ortam sıcaklıkları sırasıyla 35 °C ve 40 °C'yi aşmayacaktır. Testin kendisi sırasında ortam 10 °C ile 40 °C arasında olmalı ve düzeneğin çevresinde, kabaca yarı yüksekliğinde ve yaklaşık 1 m uzağında, hava akımlarından ve ışımadan korunmuş en az iki sensörle ölçülmelidir.

İki pratik okuma. Birincisi, 105 K tavanı nadiren bağlayıcı kısıttır. Baraya temas eden yalıtım malzemesi ya da baranın bağlandığı cihaz genellikle önce ısırır. İkincisi, 35 °C ortalamadan daha sıcak bir ortama gidecek bir düzeneğin sınırlarının uyarlanması gerekir ve 9.2 maddesi, sınırlar farklı bir ortamı kapsayacak şekilde değiştirilirse baraların ve fonksiyonel ünitelerin anma akımlarının da onlarla birlikte değişmesi gerekebileceğini not düşer.

Her yolun maliyeti ve süresi

Akredite sıcaklık artışı testi için yayımlanmış fiyat listeleri yoktur; çünkü maliyete test düzenlemelerinin sayısı ve neyi üretmek zorunda olduğunuz hâkimdir. Karar için zaten ihtiyacınız olan şey maliyetin yapısıdır.

• Test: en ağır düzenlemeye göre bir ya da daha fazla temsili düzenek üretir, sevk eder ve laboratuvar zamanına ödeme yaparsınız. Test, sıcaklık artışı sabit bir değere ulaşana kadar sürer; 10.10.2.3.1 maddesi bunu uygulamada, ortam dâhil ölçülen tüm noktalardaki değişimin 1 K/h'yi aşmaması olarak tanımlar. Bu, ölçüm donanımı ve kurulum hariç, düzenleme başına tipik olarak bir iş gününün çoğudur. Akım, standardın ayrıntısıyla belirttiği test iletkenleri üzerinden verilir. 800 A'in üzerinde bu, belirtilen ölçülerde ve en az 3 m bağlantı boyunda bakır baralar demektir; bu boy yalnızca belirtilmiş bir sıcaklık koşulunda 2 m'ye indirilebilir. 4000 A'in üzerinde düzenlemeyi özgün imalatçı belirler ve bu, raporun parçası olur. Maliyete numune üretimi ve düzenleme sayısı hâkimdir. Gecikmeye ise laboratuvar sırası hâkimdir; yüksek akımlı işlerde haftalar değil aylar. Bağlantılarınız üretimde yapılacakları biçimde yapılmadan önce randevu almayın.

• Test edilmiş bir tasarımdan türetme: test edilmiş tasarım zaten sizinse en ucuz ve en hızlısı; düzenek sistemi tedarikçilerinin bunu paketin parçası olarak satmasının nedeni budur. Kurallarının içinde kalın, işin çoğu yapılmıştır. Dışına çıkın, teste dönersiniz.

• Hesap: laboratuvar yok, dolayısıyla maliyet mühendislik zamanı artı bileşen verisidir. Görünmeyen maliyet veri toplamadır: a) koşulu yerleşik tüm bileşenler için güç kaybı verisi ister ve karma bir malzeme listesinde bunu her cihaz tedarikçisinden kovalamak hesabın kendisinden uzun sürer. İlk düzenek için saatler değil günler ayırın; bileşen verisi biriktikçe sonrası azalır. Asıl risk, yinelemenin sonunda daha büyük bir gövdeye ya da daha büyük bir baraya ihtiyacınız olduğunu keşfetmektir, o yüzden erken bir kaba tur yapın.

İmalat kalitesi sonucu neden belirliyor

Her yol nihayetinde aynı fiziksel şeyi ölçer ve 10.10.2.3.3 maddesi onu doğrudan adlandırır: ana devrelerdeki iletken bağlantılarına ve terminallere özellikle dikkat edilecektir. Bağlantılar, adı konmuş ölçüm noktalarıdır.

Bağlantı direncinin iki bileşeni vardır. Akımın bindirmeden sapmasından doğan yayılma direnci, bindirme–kalınlık oranının ve delik düzeninin bir fonksiyonudur: baranın genişliği boyunca yerleştirilen cıvata delikleri, boyu doğrultusunda aynı hatta olanlardan daha fazla ceza getirir. Temas direnci ise yüzey durumunun ve basıncın fonksiyonudur.

Temas alanı, bindirme alanı değildir. Görünen bindirmenin yalnızca %1 kadarı, ayrık pürüz temasları üzerinden iletir. Temas direnci basınçla birlikte kabaca 10 N/mm²'ye kadar dik biçimde düşer ve 30 N/mm² civarında düzleşir; yaklaşık 7 N/mm²'nin altında çalışmak hiç tavsiye edilmez. Basınç sahada ölçülemediği için torktan somun katsayısı üzerinden çıkarsanır; bu katsayı kuru durumda yaklaşık 0,20–0,22'den sınır yağlayıcısıyla 0,15–0,16'ya iner. Greslenmiş dişlerde aynı anahtar ayarı, kuru dişlere göre kabaca %30 daha fazla ön yük verir. Tork değerleri ile yağlama talimatlarının aynı kaynaktan gelmesi gerekir; yoksa prosedürünüzdeki sayı kurgudur.

Yüzey hazırlığı en ucuz değişkendir ve en sık atlanandır. Yüzeyler montajdan hemen önce düz ve yeni zımparalanmış olmalıdır; böylece sıkma basıncı oksidi kırar ve olabildiğince çok noktada metal-metal temas oluşturur. Bağlantı yüzeyinde bırakılan bir çapak bunun tersini yapar: baraları birbirinden ayrı tutar ve hesapladığınız temas alanı, elde ettiğiniz temas alanı olmaz. Çapak almanın montajcının eline değil proses rotasına ait olmasının ve 0,5–50 mm kalınlıktaki barayı 5–30 m/min hızla işleyen BND800-2 gibi bir hattın var olmasının nedeni budur.

Ezme diğer kaldıraçtır ve az kullanılan olanıdır. Denetimli, yükseltilmiş bir temas yüzeyi oluşturmak, mevcut cıvata ön yükünü, temas edip etmediği belirsiz bir bindirmeye yaymak yerine tanımlı ve düz bir alanda yoğunlaştırır. Bir bağlantı ısıl olarak sınırdaysa, tasarlanmış bir temas yüzeyi genellikle bir cıvata daha eklemekten daha iyi bir cevaptır.

Delik düzeni hassasiyeti bunların hepsini doğrudan besler. Çok cıvatalı bir bağlantıda adım hatası, cıvataların büyük deliklerde birbiriyle çekişmesi ve ön yükün düzensiz dağılması demektir. Konumu dar tutan bir delme, delik başına fazladan hiçbir maliyet getirmez ve bir laboratuvara para ödediğiniz bir testten bir değişkeni çıkarır. IMAC-CENTER 80 gibi bir işleme merkezi ±0,05 mm'ye çalışır. Delme işlemi sayfası takım tarafını, delik düzeni yazısı ise kenar mesafesi ile adımı ele alıyor.

Bir yola karar vermeden önce

Barayı, bir referans koşul tablosuna göre değil, düzeltme faktörleri korunmuş bir anma değeri kaynağına göre boyutlandırın. DIN 43671 bakır barayı 35 °C ortam ve 65 °C bara sıcaklığında değerlendirir; 0–60 °C ortam, 125 °C'ye kadar çalışma sıcaklığı için düzeltmeler ve bara düzeni ile faz başına bara sayısı için faktörler taşır. İç havası 55 °C olan bir muhafazanın içinde bu düzeltmeler, doğrulamayı geçen bir bara ile geçmeyen bir bara arasındaki farktır.

Bara akım taşıma kapasitesi hesaplayıcımız referans koşulları varsaymak yerine düzeltmeleri uygular. Düzeneğin Kuzey Amerika pazarına gideceği yerde sınırlar tamamen değişir, bara da öyle. O karşılaştırma UL 891 ile IEC 61439 yazısında.