Evaluarea barelor de cupru explicată: Tabelele de intensitate, derating și verificări de cumpărare

O bară de cupru de 100 x 10 mm este de obicei citată ca un conductor de 1.500 A. Pune aceeași bară într-o carcasă din tablă de oțel, într-o încăpere a fabricii la 45 °C, într-o rulare cu patru bare pe fază, iar curentul pe care îl poate transporta fără a-și depăși limita de temperatură poate scădea sub 1.100 A. Cuprul nu s-a schimbat. Evaluarea a făcut-o.

Acesta este cel mai util lucru de înțeles despre evaluarea barelor de cupru: nu este o proprietate fixă a metalului. Este rezultatul unei secțiuni transversale, a unei creșteri admisibile a temperaturii, a unei condiții ambientale, a unui aranjament de montare și a unui standard care definește modul în care a fost produs numărul. Doi furnizori pot cita aceeași bară la 900 A și 1.300 A și ambele pot fi corecte, deoarece răspund la întrebări ușor diferite.

Ceea ce urmează este o modalitate practică de a citi evaluările barelor de cupru, de a le compara sincer cu aluminiul și de a identifica golurile din specificații care se transformă în îmbinări fierbinți în prima vară fierbinte de funcționare.

Ce măsoară de fapt o evaluare a barei de cupru

O valoare nominală a barei de cupru, sau ampacitatea, este curentul în stare staționară la care bara atinge temperatura permisă într-o ambianță stabilită. Trei lucruri sunt întotdeauna implicate și toate trei trebuie să se potrivească înainte ca două cifre să poată fi comparate: secțiunea transversală, temperatura permisă sau creșterea temperaturii și condițiile din jur.

Referința clasică pentru barele dreptunghiulare de cupru este DIN 43671, care tabulează capacitatea de purtare a curentului împotriva creșterii temperaturii pentru barele goale în aer nemișcat. Standardele de asamblare iau o cale diferită. IEC 61439-1 stabilește limitele de creștere a temperaturii pentru ansamblul complet, UL 67 și UL 891 fac același lucru pentru panouri și tablouri de distribuție, iar IEC 61439-6 acoperă sistemele de canalizare. Conform acestor standarde, ratingul unei bare este într-adevăr ratingul ansamblului în care locuiește, confirmat mai degrabă de test decât de tabel.

Contează și ipotezele materiale. O bară vândută ca cupru este, în mod normal, cupru rezistent la electrolitic, cu o conductivitate de cel puțin 58 MS/m, care este referința IACS de 100%. Stocurile cu 95% IACS funcționează cu aproximativ 5% mai cald la același curent, acesta fiind unul dintre motivele pentru care merită solicitate certificatele de fabrică.

Intensitatea indicativă a barelor simple de cupru goale în aer calm, montare orizontală, 35 °C ambiantă; verificați în raport cu standardul aplicabil și cu carcasa reală înainte de utilizare.
Dimensiunea barei (mm)	Aprox. amperi la 35 K cresc	Aprox. amperi la 65 K cresc	Utilizare tipică
20 x 5	230	330	Tablouri de distribuție mici, panouri de control
30 x 5	320	445	Alimentatoare cu panouri, tiraje scurte
40 x 5	400	555	Distribuție generală de joasă tensiune
50 x 10	640	890	Alimentatoare principale de joasă tensiune
63 x 10	750	1.040	Barele principale ale tabloului de distribuție
80 x 10	900	1.250	Legături de la transformator la bord
100 x 10	1.100	1.520	Funcții principale cu curent ridicat

Numai figurine în aer liber. Incinta, barele ambientale și paralele mută aceste valori.

Ce scade un rating de bară de cupru în instalații reale

Odată ce o bară părăsește masa în aer liber, cinci factori decid de obicei numărul real.

Temperatura mediului ambiant. Tabelele presupun 35 °C. O cameră la 45 °C costă aproximativ 10% din curentul utilizabil, iar 55 °C costă aproximativ 20%.
Montaj și carcasă. O carcasă închisă IP54 poate lua încă 10 până la 20 la sută în comparație cu aerul liber. Barele cu margine se răcesc mai bine decât barele stivuite plat din aceeași secțiune, iar circuitele verticale cu orificii deschise funcționează mai bine decât cele orizontale în aer mort.
Bare paralele pe fază. Două bare nu sunt de două ori o bară. Efectele de proximitate și partajarea neuniformă oferă, de obicei, de aproximativ 1,7 ori mai mult decât o singură bară, de aproximativ 2,4 ori pentru trei bare și de aproximativ 2,8 ori pentru patru.
Frecvență și efect asupra pielii. La 50 Hz, curentul din cupru se concentrează la aproximativ 9 mm de suprafață. Peste aproximativ 10 mm de grosime, lățimea suplimentară cumpără mai multă putere decât grosimea suplimentară.
Starea suprafeței și acoperire. Căldura lasă un bar prin convecție și radiație. Suprafețele întunecate, oxidate radiază mai mult decât cele luminoase sau puternic cositorite, astfel încât placarea poate adăuga o mică penalizare termică chiar și atunci când este alegerea potrivită pentru coroziune și durata de viață a îmbinărilor.

Altitudinea aparține și ea pe listă. Peste aproximativ 2.000 m, aerul mai subțire reduce răcirea convectivă, iar ansamblurile testate la nivelul mării ar trebui să fie reduse corespunzător.

Forma ilustrativă de derating pentru un bar într-o carcasă interioară închisă, referită la 35 °C.

Bară de cupru vs bară de aluminiu: compararea evaluărilor în mod corect

Aluminiul este alternativa naturală atunci când greutatea și costul determină decizia, dar comparația este valabilă doar dacă este făcută pe aceeași bază.

Cuprul se află la 100% IACS, în timp ce calitățile standard ale conductorilor de aluminiu sunt aproape de 61%. Prin urmare, potrivirea unei bare de cupru are nevoie de aproximativ 1,6 ori secțiunea transversală, dar bara de aluminiu cântărește aproximativ jumătate mai mult. În practică, aluminiul câștigă în ceea ce privește încărcarea structurii, numărul de suport și costul materialului, în timp ce cuprul câștigă în spațiu: o pistă de cupru se potrivește într-un șanț mai strâns sau într-un compartiment de comutație.

Două detalii decid dacă o înlocuire a aluminiului funcționează la fața locului. În primul rând, articulațiile. Aluminiul formează un oxid izolator în câteva minute și se strecoară sub presiunea susținută a șuruburilor, astfel încât terminațiile necesită o pregătire adecvată a suprafeței, un cuplu corect și plăci de tranziție bimetalice unde aluminiul se întâlnește cu cuprul. În al doilea rând, extinderea. Aluminiul se extinde cu aproximativ 30 la sută mai mult decât cuprul pentru aceeași schimbare de temperatură, ceea ce contează pe rulajele lungi cu terminații rigide.

Pentru tensiune medie și înaltă, profilele tubulare modifică aritmetica. O bară tubulară din aliaj expune mai multă suprafață de răcire pe unitate de secțiune transversală decât o bară plată, astfel încât diferența de ampacitate față de cupru se îngustează considerabil.

Ultra-high Voltage Magnesium-Aluminum Alloy Tubular Bus Bar

Bară tubulară din aliaj de magneziu-aluminiu de ultraînaltă tensiune Bara tubulară din aliaj de magneziu-aluminiu de ultra-înaltă tensiune este o componentă conductivă cheie special concepută pentru transmisia și transferul puterii de ultraînaltă tensiune... Vizualizare produs →

Bare izolate și turnate: Același cupru, evaluare diferită

Izolația modifică ambele părți ale ecuației de evaluare. Îndepărtează suprafețele de răcire convective, dar permite și conductorului să funcționeze mai cald, deoarece partea purtătoare de curent nu mai este accesibilă la atingere, iar sistemul de izolație definește clasa de temperatură.

De aceea, o bară tubulară complet izolată poate transporta mai mult curent decât o bară goală de aceeași secțiune în interiorul aceleiași incinte: temperatura admisă a conductorului este mai mare, iar carcasa poate fi adesea redusă. Schimbul este că izolația devine componenta limitatoare, astfel încât clasa sa de temperatură, nu cuprul, stabilește ratingul publicat.

Sisteme obișnuite de izolație a barelor colectoare și punctele de proiectare care stabilesc de obicei valoarea nominală a acestora; valorile declarate variază în funcție de producător și trebuie confirmate pe fișa de date.
Sistem de izolare	Temperatura tipică a conductorului continuu	Cel mai potrivit	Atentie
EPDM / cauciuc siliconic	Aproximativ 90 până la 105 °C	Substații exterioare și moderat poluate	îmbătrânirea UV și a ozonului; confirmați clasa declarată
Turnare cu rasini epoxidice	Aproximativ 105 până la 130 °C	Aparatură interioară compactă, zone umede sau corozive	Goluri de turnare, cicluri termice; testați piesa finită
PTFE	De obicei peste 150 °C	Zone cu temperaturi ridicate și agresive chimic	Costul; abraziunea suprafeței în timpul instalării

Bara tubulara de turnare in rasina epoxidica Bara tubulară de turnare cu rășină epoxidică WOPENG este un produs de transmisie a puterii format integral folosind o mașină complet automatizată de turnare prin injecție cu două componente, care... Vizualizare produs →

Când barul locuiește în interiorul unei căi de transport, sistemul stabilește evaluarea

În distribuția de joasă tensiune, gradul de bare de cupru este rareori utilizat singur. Un canal este evaluat ca sistem: conductorul, îmbinările, izolația, carcasa și mediul declarat sunt testate împreună în conformitate cu IEC 61439-6 sau UL 857, iar figura de pe plăcuța de identificare se aplică întregului ansamblu.

Acest lucru are o consecință practică. O cale de circulație compactă de 800 A folosește adesea o secțiune transversală a conductorului pe care o masă cu aer liber o creditează cu mult peste 800 A. Diferența nu este o marjă de eroare; este ponderea consumată de rezistența articulațiilor, pierderile din incintă și ipoteza ambientală a standardului.

Rezistența conductorului (I2R) 62% Îmbinări și puncte de legătură 18% Curenți turbionari din incintă 12% Terminale și contacte 8%

Bilanțul termic ilustrativ în interiorul unei căi de circulație de joasă tensiune care rulează la curent nominal.

Căile de bus compacte de tip sandwich și de înaltă densitate reduc această cotă prin menținerea fazelor apropiate, ceea ce scade reactanța și căderea de tensiune și îmbunătățește împărțirea curentului între conductorii paraleli. Acest lucru contează mai mult, nu mai puțin, în instalațiile cu sarcini bogate în armonici, unde impedanța rulării modelează modul în care curentul se împarte.

Dacă cântăriți calea busului cu cablul sau bara goală pentru un tablou de distribuție de tensiune medie sau joasă, acest ghid despre cum să alegeți bara de bus potrivită pentru tensiune medie și joasă trece prin aceeași decizie cu detalii la nivel de proiect.

Busway compact de înaltă densitate Canale de circulație compacte de înaltă densitate aparține categoriei de produse pentru căile de transport din rășină turnată de joasă tensiune. Adoptă un design structural dens aranjat, caracterizat prin... Vizualizare produs →

Lista de verificare și puncte comune de eșec

Înainte de a accepta o cotație care pretinde o evaluare a barei de cupru, solicitați următoarele.

Dovezi de conductivitate: un certificat de fabrică care arată cel puțin 58 MS/m sau 100% IACS.
Dimensiuni și toleranță: lățime și grosime în interiorul toleranței standard aplicabile, cu marginile ascuțite îndepărtate.
Specificații de placare: grosimea staniului de obicei de 5 până la 10 micrometri în cazul în care rezistența la coroziune sau durata de viață a îmbinării contează.
Date de creștere a temperaturii: un raport de testare pentru ansamblu, nu doar o valoare de tabel pentru o singură bară.
Feronerie pentru îmbinări: valori documentate ale cuplului, șaibe belleville sau elastice și un plan pentru verificările ciclului termic.

Cele mai scumpe eșecuri sunt cele silențioase. O bară cu o dimensiune mai mică decât cea specificată, 80 x 10 mm în loc de 100 x 10 mm, elimină aproximativ 20 la sută din secțiunea transversală de cupru și reduce ratingul cu aproximativ 18 la sută, în timp ce comanda de cumpărare încă arată corect pe hârtie. Aluminiul înlocuit liniștit cu cuprul în aceeași carcasă sau cuprul cu conductivitate mai mică, apare ca o îmbinare fierbinte doi sau trei ani mai târziu. Îmbinările slăbite și conexiunile mixte cu metale rareori eșuează la punere în funcțiune; ele eșuează în timpul ciclului de sarcină, care este exact atunci când instalația nu își poate permite timpi de nefuncționare.

Dacă aveți un desen, un profil de încărcare și o condiție ambientală, puteți trimiteți detaliile echipei noastre de ingineri și obțineți o recomandare de bar sau cale de autobuz care se potrivește cu instalarea mai degrabă decât cu pagina de catalog.

Întrebări frecvente: Întrebări privind evaluarea barelor de cupru pe care le pun cumpărătorii

Evaluarea barei de cupru este aceeași cu puterea?

În utilizarea de zi cu zi, da. Din punct de vedere tehnic, ampacitatea este curentul care produce o creștere definită a temperaturii într-un mediu definit, astfel încât numărul este lipsit de sens fără aceste două condiții atașate.

Ce curent poate transporta o bară de cupru de 40 x 10 mm?

Aproximativ 800 până la 900 A la o creștere de 65 K în aer liber și mai aproape de 600 A în interiorul unei carcase închise la 45 °C ambiant. Verificați cu standardul de asamblare sau cu un test de creștere a temperaturii înainte de a proiecta.

Dublarea grosimii barei dublează ratingul?

Nu. Trecerea de la 5 mm la 10 mm la aceeași lățime adaugă de obicei 45 până la 55 la sută, deoarece grosimea adaugă secțiune transversală, dar o suprafață foarte mică, iar efectul pielii limitează cantitatea de cupru suplimentar care transportă curent.

Cât costă o temperatură ambientală de 45 °C comparativ cu 35 °C?

Aproximativ 10% din curentul utilizabil într-un aranjament interior tipic și mai mult acolo unde ventilația este slabă sau mai multe curse împart același spațiu.

Barele de aluminiu pot înlocui barele de cupru de aceeași dimensiune?

Nu la aceeași dimensiune. Aceeași secțiune transversală își pierde aproximativ 40% din capacitatea sa, astfel încât înlocuirile de aluminiu necesită un profil mai mare, o pregătire corectă a îmbinărilor și feronerie de tranziție bimetală.

Placarea cu cositor modifică ratingul?

Doar puțin. Staniul reduce puțin răcirea radiativă, dar efectul este mic în comparație cu temperatura ambientală și condițiile de incintă. Beneficiul real al placarii este rezistența la coroziune și o interfață mai stabilă a îmbinării.

O evaluare a barei de cupru înseamnă ceva numai atunci când secțiunea transversală, limita de temperatură, mediul ambiant și montajul ajung cu ea. Cereți condițiile de testare înainte de a compara două numere, dimensiunea pentru cel mai rău mediu pe care îl va vedea camera în iulie, mai degrabă decât media imprimată pe desen și tratați îmbinările, nu barele, ca pe partea din sistem cu cea mai mare probabilitate de a eșua prima.