I. En Sık Sorulan Soru

Kablo seçiminde ve kullanımında, bir soru tekrar tekrar sorulur:

"Bu kablonun dayanabileceği maksimum akım nedir?"

Bu sorunun kendisi yanlış.

Doğru soru şu:

"Bir aşırı yüklenme akımı altında kablo ne kadar süre güvenli bir şekilde çalışabilir?"

Bir kablonun kısa vadeli aşırı yük kapasitesi sadece akımla değil, hem zamanla hem de akımla belirlenir.

II. Aşırı yük altında kabloların termal süreci

Kablolar, akım taşıdığında Joule ısı üretir.

Q = I2 × R × t
Burada Q üretilen ısı, I akım, R iletken direnci ve t de zaman.

Akım üretilen ısıyı kare bir ilişki ile etkiler.

Bununla birlikte, temel nokta şudur: Zaman yeterince kısa ise, büyük bir akımla bile, üretilen toplam ısı çok küçük olabilir.

Bir kablo sigorta değil sigortalar milisaniyeler içinde erimeyi amaçlıyor.Kablolar önemli bir ısı inertiası olan sistemlerdir. Hem iletkenler hem de yalıtım malzemeleri tehlikeli sıcaklıklara ulaşmak için zamana ihtiyaç duyarlar..

Kısa süreli yüksek akım dalgalanması sadece birkaç santigrat derecelik bir sıcaklık artışına neden olabilir.

III. Aralıklı arıza: İzolasyon, iletken öncesi

Yaygın bir yanılgı, kabloların aşırı yüklenmesinin "bakır tellerin içinden geçeceği" düşüncesidir.

Bu yanlış.

Gerçek aşırı yüklenme senaryolarında, yalıtım katmanı önce başarısız olur, iletken değil.

Bakır iletkenlerin erime noktası yaklaşık 1085 °C'dir. XLPE yalıtımının uzun süreli izin verilen çalışma sıcaklığı sadece 90 °C'dir ve kısa süreli aşırı yüklemeyi göz önünde bulundurursak bile,dayanıklılık sıcaklığı 250°C'yi geçmezPVC yalıtımının uzun süreli izin verilen çalışma sıcaklığı 70°C ve kısa süreli dayanma sıcaklığı yaklaşık 160°C'dir.

Bu rakamları karşılaştırmak, bakır iletkenin erime noktasına ulaşmadan önce yalıtım malzemesinin zaten termal yumuşatma, karbonizasyon,Ya da yalıtım performansının tamamen kaybı..

İzolasyon bozulduğunda, iletkenler arasında bir kısa devre oluşur, elektrik yayı oluşturur ve yüksek sıcaklıklarda yerleşir.Bu ikincil bir hata., aşırı yüklenmenin doğrudan bir sonucu değil.

Dolayısıyla mühendislikte kablo aşırı yük kapasitesi tartışılması, temelde tartışmak anlamına gelir:iletken ısıtma yalıtım sıcaklığının kısa süreli dayanma sınırını geçmesine neden olmaz.?

IV. Kısa Zamanlı Aşırı Yükleme KapasitesiXLPE yalıtımlı kablolar

IEC 60364-5-54 ve mühendislik uygulamasında termodinamik hesaplamalara dayanarak, XLPE yalıtımlı bakır iletken kablolar için,90°C başlangıç sıcaklığı (tam yük normal durumu) varsayımında, kısa süreli aşırı yükleme kapasitesi yaklaşık olarak şöyle:

Aşırı yük çarpısı % 150 olduğunda, kablo tipik olarak birkaç dakikadan onlarca dakikaya kadar dayanabilir.

Aşırı yükleme katı % 200 olduğunda, kablo birkaç dakikadan birkaç saniyeye kadar dayanabilir.

Aşırı yük çarpısı %300 olduğunda, kablo birkaç saniyeden on saniyeden fazla dayanabilir. Bu noktada, iletken-izole edici arayüzündeki sıcaklık hızla yükselir.Birincil sınırlayıcı faktör haline geliyor.

Aşırı yük 500% veya daha fazla olduğunda, kablo sadece 1 ila 5 saniye dayanabilir. Bu koşullarda yalıtım malzemesi hızla karbonlaşır ve neredeyse hiçbir güvenlik marjı bırakmaz.

Yukarıdaki değerlerin yalnızca mühendislik tahminleri olduğunu belirtmek gerekir.ve yalıtım malzemesinin spesifik formülasyonuBaşlangıç sıcaklığı ne kadar düşükse, dayanma süresi o kadar uzundur.Daha iyi ısı dağılımı da dayanma süresini uzatır..

V. Doğrudan motor çalıştırılması için kablo aşırı yük kontrolü

Örneğin 132kW'lık bir motor alınırsa, nominal akımı yaklaşık 240A'dır (400V sisteminde). Doğrudan çalıştırma sırasında, başlangıç akımı nominal akımın yaklaşık 6 katı, yani 1440A'dır.Başlangıç süresi genellikle 6 saniyedir..

Eşleşen kablo 95mm2 XLPE bakır kablosudur.

Doğrulama süreci şöyle:

İlk olarak, başlangıç sıcaklığını belirleyin. Kablonun yaklaşık 90°C'lik bir başlangıç sıcaklığı ile bir süredir nominal yük altında çalıştığını varsayın.

Daha sonra çalıştırma sırasında üretilen ısıyı hesaplayın. Üretilen ısı, akımın karesine çarpı direncin zamanla çarpısına eşittir, yani 14402 × R × 6.

Bu değeri nominal çalışma koşullarında üretilen ısı ile karşılaştırın. 1 saat (3600 saniye) boyunca 300A akım ile nominal koşullarda üretilen ısı 3002 × R × 3600.

Gerçek hesaplama sonuçları, 6 saniyelik bir çalıştırma sürecinde üretilen ısının, nominal koşullarda üretilen sadece yaklaşık 15-20 saniyelik ısıya eşdeğer olduğunu göstermektedir.Bu yaklaşık olarak 15-20°C'lik bir sıcaklık artışına karşılık gelir..

Bu sıcaklık artışı, XLPE yalıtımının kısa süreli dayanıklılık sıcaklık sınırının (yaklaşık 250 ° C) çok altında.

Bu nedenle, birçok doğrudan başlangıç motoru uygulamasında, başlangıç akımı nedeniyle kablo özelliklerinin arttırılmasına gerek yoktur, ancak başlangıç süresi yeterince kısa olursa,Genellikle 5 ila 8 saniye içinde.

VI. Mühendislik Uygulamalarında Üç Yargı Kriteri

İlk olarak, sabit durum aşırı yüklenme ve geçici aşırı yüklenme arasında bir fark yapın.

Durgunluk aşırı yüklenmesi, akımın nominal değeri aştığı ve birkaç dakika veya daha uzun süre devam ettiği bir duruma atıfta bulunur.uzun süreli birikimli hasara yol açabilecek.

Geçici aşırı yüklenme, akımın nominal değerin birkaç katı olduğu ancak sadece birkaç saniye sürdüğü bir duruma atıfta bulunur.Bu tür bir aşırı yüklenme, tekrar tekrar gerçekleşmediği sürece kablo tarafından genellikle dayanabilir..

İkincisi, yalıtım sıcaklığını bir arıza ölçütü olarak kullanın.

Bir kablonun aşırı yüklenmiş olup olmadığını yargılamanın temeli, "bakırın yanıp yanmadığı" değil, "izoleasyon sıcaklığının kısa süreli direnç sınırını aşıp aşmadığı"dır.Kısa süreli dayanıklılık sıcaklığı genellikle 250°C olarak alınır., iletken sıcaklığına göre.

Üçüncüsü, toplam etkisini düşünün.

Bir vinç veya ters kompresör gibi ekipman sık sık çalıştırılır ve durdurulursa, her çalıştırmadan sonra sıcaklık artışı birikir.Tek bir başlangıçtan sadece sıcaklık artışına bakmak yeterli değil; ısı döngüsü altında toplam sıcaklık artışı etkisini hesaplamak gerekir.

VII. Seçim önerileri
Motorlar, transformatörler ve kaynak makineleri gibi yüksek başlangıç akımı olan ekipmanlar için, dört ortak başa çıkma stratejisi vardır.

İlk yöntem kablo spesifikasyonunu artırmaktır. Bu yöntem, uzun başlangıç süreleri (10 saniyeden fazla) veya sık başlayan senaryolar için uygundur.Özellikle uzun mesafeli döşeme için.

İkinci yöntem, yumuşak bir başlangıç kurmaktır. Bu yöntem orta başlangıç süreleri (3 ila 10 saniye) ve akım artışının azaltılmasına ihtiyaç duyulan senaryolar için uygundur. Maliyeti ılımlıdır.

Üçüncü yöntem bir frekans dönüştürücü kurmaktır.Bu yöntem çok sık başlayan senaryolar veya hassas bir hız kontrolü gerektiği durumlarda uygundur.En kapsamlı işlevselliği sunar ama aynı zamanda en pahalısıdır.

Dördüncü yöntem, orijinal özelliği kullanmak ve olduğu gibi bırakmaktır. Bu yöntem, çok kısa başlatma süreleri (5 saniyeden fazla değil) ve nadiren başlayan senaryolar için uygundur.Maliyeti sıfır., ama bu güvenlik doğrulanması bağlıdır.

Yaygın bir mühendislik hatası, başlatma aşırı yükünü ele almak için kablo spesifikasyonunu körü körüne artırmaktır.Doğru yaklaşım, başlangıç sırasında üretilen gerçek ısıyı hesaplamaktır.Birçok durumda, hesaplamalar mevcut kablonun yeterli olduğunu göstermektedir.

Eğer doğrulama gerekirse, aşağıdaki parametreler hazırlanmalıdır: kablo kesimi, malzeme ve yalıtım türü; ekipman üreticisi tarafından sağlanan başlangıç akımı-zaman eğrisi;ve yumurtlama yöntemi ve başlangıç sıcaklığı.

VIII. Temel Sonuçlar

Birincisi, bir kablonun kısa süreli aşırı yük kapasitesi hem zaman hem de akım ile belirlenir. "Ne kadar akıma dayanabilir?" sorusu anlamsızdır; ayrıca "Ne kadar dayanabilir?" sorusu da sorulmalıdır.

İkincisi, aşırı yük altında, yalıtım ilk önce çalışmaz, iletken değil. yalıtım sıcaklığının sınırı bakırın erime noktasının çok altındadır.

Üçüncüsü, XLPE yalıtımlı kablolar, başlangıç sıcaklığı ve ısı dağılım koşullarına bağlı olarak, 200% aşırı yük altında tipik olarak onlarca saniye ila birkaç dakika dayanabilir.

Dördüncüsü, doğrudan motor çalıştırılmasının kısa süreli etkileri için, çoğu durumda kablo özelliklerini artırmak gerekmez.Başlama süresi 5 ila 8 saniyeyi geçmediği ve nadiren olduğu sürece.

Beşincisi, mühendislik kararları sezgilere değil, hesaplamalara dayanmalıdır.