مخطط سعة النحاس: التطبيقات ومعايير الاختيار والإرشادات العملية

يظهر الموصل النحاسي 4/0 ايه دبليو جي ثلاث مرات في مخطط سعة النحاس القياسي: 195 أمبير عند 60 درجة مئوية، و230 أمبير عند 75 درجة مئوية، و260 أمبير عند 90 درجة مئوية. كل رقم صحيح، ولا يصل أي منها تلقائيًا إلى الرقم الذي يحتاجه المشروع. القيمة التي تنتمي إلى جدول الكابلات هي الأدنى من بين ثلاثة حدود، وهي انخفاض سعة الموصل، وتصنيف درجة الحرارة عند النهاية التي يهبط عليها، وتأثير درجة الحرارة المحيطة والتجميع.

هذه هي الإجابة المختصرة، ومن الجدير ذكرها قبل أي جدول: اقرأ الرسم البياني بشكل عكسي من أضعف مكون في الدائرة، وقم بتطبيق التصحيحات، ثم حدد الحجم من النتيجة. التحجيم مباشرة من عمود 90 درجة مئوية هو كيف ينتهي التصميم بالتفاؤل بنسبة 20-30٪ قبل أن يتحقق أي شخص من التصنيف المختوم على العروة.

ما يقيسه مخطط سعة النحاس فعليًا

Ampacity هي أقصى تيار مستمر يمكن أن يحمله الموصل بينما يظل عزله ضمن درجة حرارته المقدرة ويعمر بمعدل يمكن التنبؤ به. إنه حد حراري وليس كهربائي. يمتلك الموصل النحاسي نفس المقاومة عند 10 أمبير وعند 200 أمبير، لكن الحرارة التي يولدها ترتفع مع مربع التيار، في حين أن الحرارة التي يتخلص منها تعتمد على مساحة السطح وطريقة التركيب ودرجة الحرارة المحيطة.

تقوم ستة مدخلات بنقل الرقم الموجود على الصفحة: المقطع العرضي بـ AWG أو kcmil أو mm²؛ مادة الموصل ودرجة الموصلية؛ تصنيف درجة حرارة العزل والسترة ؛ طريقة التثبيت مثل الهواء الحر أو القناة أو الدرج أو القناة المدفونة؛ درجة الحرارة المحيطة وعدد الموصلات الحاملة للتيار والتي تتقاسم نفس العلبة. قم بتغيير أي واحد منهم ويمكن إدراج نفس النحاس بمسافة عشرين أو ثلاثين أمبير.

هناك اتفاقيتان تحتاجان إلى التحقق قبل نقل أي رقم. تفترض جداول AWG وkcmil عادةً درجة حرارة الهواء المحيط 30 درجة مئوية وملء قناة محدد، بينما قد تفترض جداول IEC 30 درجة مئوية في الهواء و20 درجة مئوية في الأرض، مع عوامل تجميع مختلفة. لن تتماشى قيمة 25 مم² المرفوعة من جدول IEC بشكل أنيق مع قائمة AWG، لأن 25 مم² تقع بين 4 AWG عند 21.2 مم² تقريبًا و3 AWG عند 26.7 مم² تقريبًا. يعد خلط النظامين في جدول واحد مصدرًا شائعًا للارتباك في مرحلة العطاء.

لماذا يظهر نفس النحاس ثلاث سعات مختلفة

توجد الأعمدة الثلاثة بسبب فشل العزل على منحنى درجة الحرارة. يتم تصنيف مركبات PVC عادةً عند 70 درجة مئوية أو 75 درجة مئوية، وتصل XLPE وEPR إلى 90 درجة مئوية، ويظل عمود 60 درجة مئوية موجودًا بشكل أساسي للعزل المطاطي القديم وللمعدات المميزة بإنهاء 60 درجة مئوية. الموصل الذي تبلغ درجة حرارته 90 درجة مئوية ليس "نحاسًا أفضل"؛ وهو نفس النحاس ذو العزل الذي يتحمل المزيد من الحرارة قبل أن يتقصف أو يتشوه.

الحد الثاني يقع في طرفي الكابل. يتم تصنيف الكتل الطرفية والعروات ومنصات الكسارة بشكل منفصل، والقاعدة الشائعة هي أن الدوائر التي تزيد عن 100 أمبير من المفترض أن تستخدم نهايات 75 درجة مئوية ما لم يتم وضع علامة على المعدات بخلاف ذلك. وبالتالي يتم وضع كابل XLPE بدرجة حرارة 90 درجة مئوية على عروة تبلغ درجة حرارتها 75 درجة مئوية عند قيمة 75 درجة مئوية، ولا تصبح المساحة العلوية الحرارية الإضافية مفيدة إلا عندما يتم استهلاكها عن طريق خفض القدرة.

هذا هو الاستنتاج العملي لعمل المواصفات: اختر منتج 90 درجة مئوية للمساحة العلوية التي يوفرها لك في غرف النباتات الساخنة والصواني المزدحمة، ولكن لا تقدم أبدًا عمود 90 درجة مئوية كتقييم للدائرة دون تأكيد الإنهاء. عندما يختلف الاثنان، فإن الرقم الأقل هو الذي يحكم، وغالباً ما يفسر الاختلاف سبب اقتباس اثنين من الموردين لنفس الكابل مع مطالبات حالية مختلفة بشكل مثير للريبة.

سعة النحاس حسب الحجم: حيث ينحني المنحنى

لا يتم قياس السعة مع المقطع العرضي. يؤدي الانتقال من 6 أوغ إلى 500 كيلومتر إلى مضاعفة مساحة الموصل بمقدار تسعة عشر تقريبًا، لكن السعة عند 90 درجة مئوية ترتفع فقط من 75 أمبير إلى 430 أمبير، بعامل يبلغ حوالي 5.7. تترك الحرارة الموصل عبر سطحه، وينمو السطح مع القطر بدلًا من المساحة، لذا فإن كل ملليمتر مربع إضافي من النحاس يشتري تيارًا أقل قليلًا من الذي قبله.

يتم قياس القضبان إلى 430 A. وتضيق الفجوة البصرية بين التصنيفين من حيث القيمة المطلقة مع نمو الحجم، وهذا هو السبب في أن العقوبات التخفيضية تؤذي الموصلات الصغيرة بشكل متناسب أكثر من الموصلات الكبيرة.

ولهذا الانحناء نتيجتان عمليتان. أولاً، يمكن لعدة موصلات متوازية أصغر أن تبدد الحرارة بشكل أفضل من موصل كبير واحد له نفس المساحة الإجمالية، ولكن كل تشغيل متوازي يجذب بعد ذلك عوامل التجميع وكل تشغيل يحتاج إلى مساحة إنهاء خاصة به. ثانيًا، يتصرف انخفاض الجهد في الاتجاه المعاكس للحرارة، لذلك عادةً ما تكون المسافات الطويلة مدفوعة بالهبوط بدلاً من العمود الحالي، والموصل الذي يجتاز فحص السعة لا يزال من الممكن أن يفشل في فحص السقوط بهامش واسع.

ديراتينغ: التصحيحات التي تغير الرقم النهائي

عوامل التصحيح هي حيث تتحول قيم المخطط إلى قيم تصميم. التسلسل أدناه هو الذي يستحق المتابعة، باستخدام موصل نحاسي 1/0 AWG XLPE كحالة العمل.

1. ابدأ من القيمة الجدولية بمعدل العزل: 170 أمبير عند 90 درجة مئوية.
2. تطبيق التصحيح المحيط. عند درجة حرارة هواء 45 درجة مئوية، يكون عامل الموصل عند درجة حرارة 90 درجة مئوية حوالي 0.87، مما يعطي حوالي 148 أمبير.
3. قم بتطبيق عامل التجميع على عدد الموصلات المحملة التي تتقاسم مجرى القناة. عادةً ما تستخدم ستة موصلات 0.80، مما يعطي حوالي 118 أمبير.
4. قارن مع حد الإنهاء البالغ 150 أمبير عند 75 درجة مئوية. الإنهاء ليس القيد الملزم هنا.
5. قم بتطبيق قاعدة الحمل المستمر، والتي تتطلب أن يتم تقييم الموصل بنسبة 125٪ على الأقل من الحمل المستمر. يقع الحمل المستمر القابل للاستخدام على حوالي 94 أ.

قم بتشغيل نفس الموصل على عروات عند درجة حرارة 60 درجة مئوية وتتغير الصورة مرة أخرى: ينخفض الغطاء إلى 125 أمبير، وبعد نفس التصحيحات تقتصر الدائرة على 87 أمبير تقريبًا. إن المصمم الذي قرأ عمود 90 درجة مئوية فقط سيكون قد بالغ في تقدير السعة بنسبة 100% تقريبًا قبل تطبيق التصحيحات، وبحوالي 35% بعد ذلك. هذه الفجوة هي التكلفة الحقيقية لمرجع الرسم البياني الذي لم يتم التحقق منه، كما أن التقاطها على الورق أرخص بكثير من التقاطها أثناء التشغيل.

السعة ليست القصة الكاملة لموصلات التأريض

موصلات التأريض ذات أحجام مختلفة. يتم تحديد موصل تأريض المعدات بشكل عام من جدول مرتبط بتصنيف جهاز التيار الزائد بدلاً من تحميل التيار: جهاز 200 أمبير يستدعي 6 AWG من النحاس، و400 أمبير لـ 3 AWG، و600 أمبير لـ 1 AWG، ويستمر السلم لأعلى مع تصنيف الجهاز. يخبرك مخطط السعة بالقليل جدًا عن هذا الاختيار.

ما يحكم بدلاً من ذلك هو الصمود لفترة قصيرة. الفحص الأديابي هو S = √(I²t) / k، حيث S هي مساحة الموصل بالملليمتر²، I تيار العطل بالأمبير، t وقت التصفية بالثواني و k ثابت المادة والعزل: حوالي 143 للنحاس مع عزل PVC و176 للنحاس مع XLPE، مأخوذ من IEC 60364-5-54. لذلك يمتص موصل التأريض النحاسي PVC بقطر 35 مم² ما يقرب من 5 كيلو أمبير لمدة ثانية واحدة. تؤدي أوقات التطهير الأطول أو مستويات الخطأ الأعلى إلى دفع المنطقة للأعلى بسرعة، ولهذا السبب تتم دائمًا مراجعة إعدادات الحماية وحجم الموصل معًا.

يشرح نفس المنطق سبب تحديد أجهزة التأريض من خلال مقاومة المفاصل وتحمل الدائرة القصيرة بدلاً من السعة المستمرة، ولماذا يستحق سؤال التحمل الأساسي مراجعة خاصة به. تم توضيح الآليات الكامنة وراء هذا الفحص في هذه المذكرة مقدار مقاومة موصلات التأريض الحالية أثناء حدوث خطأ ، والذي يتوافق بشكل جيد مع قيم المخطط أعلاه.

تأريض الأسلاك النحاسية المجدولة للتأريض موصل تأريض نحاسي مجدولة عالي النقاء متوفر بأشكال مسحوبة أو مسحوبة ناعمًا أو معلبة، ومناسب لتأريض معدات الطاقة حيث تتم مراجعة مقاومة التيار الخاطئ. عرض المنتج →

شريط التأريض النحاسي الخالي من الأكسجين للتأريض شريط نحاسي خالٍ من الأكسجين من درجة واحدة بنسبة تصل إلى 99.97% من النحاس ومقاومة منخفضة، وهو مناسب عند مقارنة تقييمات قضبان التوصيل العارية وقواعد ارتفاع درجة الحرارة لمشروعات التأريض. عرض المنتج →

تتصرف القضبان النحاسية العارية والموصلات النحاسية المجدولة بشكل مختلف عن الكابلات المعزولة في هذه الحسابات. لا يحتوي قضيب التوصيل على غلاف يحد من درجة حرارته، لكن تصنيفات القضبان المنشورة تختلف بنسبة 30-50% بين المصادر لأن الاتجاه والتباعد وظروف الجلسة المكتملة وارتفاع درجة الحرارة المسموح بها كلها تختلف. عند مقارنة شريط مقاس 25 × 3 مم عند 250 أمبير مقابل آخر عند 350 أمبير، تحقق من أساس ارتفاع درجة الحرارة قبل افتراض خطأ أي منهما.

ما يجب وضعه على أمر الشراء

ونظرًا لأن الكثير من المخطط يعتمد على السياق، فيجب أن تحمل وثيقة الطلب الأرقام التي تثبته. حدد معيار الموصل (IEC 60228 فئة 2 للنحاس المجدول، أو ASTM B8 حيث ينطبق التحجيم الإمبراطوري)، والمقطع العرضي الاسمي، والحد الأقصى لمقاومة التيار المستمر عند 20 درجة مئوية: يجب ألا يتجاوز النحاس 25 مم² حوالي 0.727 أوم/كم و95 مم² حوالي 0.193 أوم/كم. اذكر نوع العزل ودرجة الحرارة وفئة التجديل والمعيار الذي ستتبعه شهادة الاختبار.

عندما يتم اقتراح الفولاذ المغطى بالنحاس أو الألومنيوم المغطى بالنحاس كبديل، فإن الدرجة مهمة أكثر من القطر. عادةً ما يتم تقديم الفولاذ المغطى بالنحاس بموصلية IACS بنسبة 21% أو 30% أو 40%، لذا فإن درجة 40% تحمل ما يقرب من 40% من تيار الموصل النحاسي الصلب بنفس الحجم. المورد الذي يقتبس فقط "مكسو بالنحاس" بدون درجة التوصيل لم يقم بالإجابة على السؤال.

إن التسامح هو الخطر التجاري الهادئ. الموصل الذي يتم توفيره بنسبة 2% تحت القطر الاسمي يفقد حوالي 4% من مقطعه العرضي، وهو ما يظهر على شكل نسبة قليلة من المقاومة الإضافية وبضع درجات من درجة حرارة التشغيل الإضافية على مدار سنوات من الخدمة. الفرجار على موصل الذين تقطعت بهم السبل لا يمكن الاعتماد عليها؛ إن وزن طول مُقاس، أو قياس المقاومة على جسر، يحسم الجدل في دقائق.

موصل تأريض مرن مضفر من النحاس جديلة نحاسية مرنة أو موصل تأريض من الرقائق مع عروة نحاسية مضغوطة خالية من الأكسجين، مطلية بالفضة أو القصدير، للمسارات منخفضة المقاومة حيث يكون أداء العروة والمفاصل مهمًا. عرض المنتج →

تستحق الوصلات والضفائر والوصلات المرنة نفس الانضباط، نظرًا لأن سعتها محدودة بالمفصل والعروة وليس بالموصل نفسه. غالبًا ما يربط المشترون الذين يعملون من خلال قائمة المواد هذه العناصر مرة أخرى بنطاق موصل التأريض بحيث تغطي إحدى المواصفات مسار التأريض بالكامل؛ يعد نطاق سلك التأريض النحاسي نقطة مرجعية مفيدة عند دمج تلك العناصر.

الشيكات التي تستحق القيام بها قبل الالتزام

1. تأكد من تصنيف درجة الحرارة لكل طرف في الدائرة، وليس فقط للكابل.
2. تسجيل درجة حرارة التصميم المحيط وعدد الموصلات المحملة لكل مجرى مائي؛ كلاهما ضروري لتبرير الرقم المخفض.
3. تحقق مما إذا كان المخطط الذي تقرأه مبنيًا على AWG أو افتراضات مترية، ولا تقم أبدًا بالتحريف بين النظامين.
4. تحقق من مستوى الخطأ وزمن التصفية لموصلات التأريض والربط، حيث أن سعة الموصلات وحدها لا تحدد حجمها.
5. اطلب بيانات المقاومة ودرجة التوصيل على أي بديل مغطى بالنحاس.

يعد مخطط سعة النحاس نقطة بداية، وليس إجابة. الرقم الذي يبقى بعد المراجعة هو الذي تم تقليصه من خلال الحدود المحيطة والتجميع والإنهاء، ثم يتم فحصه ضد الأخطاء حيث يكون الموصل موجودًا لحماية الأشخاص بدلاً من حمل الحمولة.