I. Một câu hỏi thường gặp nhất

Trong việc lựa chọn và sử dụng cáp, một câu hỏi được hỏi nhiều lần:

"Cáp này chịu được dòng điện tối đa là bao nhiêu?"

Câu hỏi này là sai.

Câu hỏi đúng là:

"Trong một dòng điện quá tải nhất định, cáp có thể hoạt động an toàn trong bao lâu?"

Khả năng quá tải ngắn hạn của một cáp được xác định bởi cả thời gian và dòng điện, chứ không chỉ bởi dòng điện.

II. Quá trình nhiệt của dây cáp bị quá tải

Các dây cáp tạo ra nhiệt Joule khi vận chuyển dòng điện.

Q = I2 × R × t
Trong đó Q là nhiệt tạo ra, I là dòng điện, R là điện điện dẫn, và t là thời gian.

Dòng điện ảnh hưởng đến nhiệt được tạo ra với một mối quan hệ vuông. tăng gấp đôi dòng điện gấp bốn lần nhiệt được tạo ra.

Tuy nhiên, điểm quan trọng là: nếu thời gian đủ ngắn, ngay cả với dòng điện lớn, tổng nhiệt tạo ra có thể rất nhỏ.

Một cáp không phải là một bộ an toàn. Các bộ an toàn được thiết kế để tan chảy trong vòng một triệu giây.Cáp là các hệ thống có quán tính nhiệt đáng kể cả dây dẫn và vật liệu cách nhiệt đều cần thời gian để đạt đến nhiệt độ nguy hiểm.

Tuy nhiên, quá tải nhỏ kéo dài có thể dẫn đến lão hóa nhiệt hoặc thậm chí phá vỡ nhiệt của cách điện.

III. Chuỗi trục trặc: cách nhiệt trước khi dẫn

Một quan niệm sai lầm phổ biến là quá tải dây cáp sẽ "đánh cháy qua dây đồng".

Điều này không đúng.

Trong các kịch bản quá tải thực tế, lớp cách nhiệt thất bại đầu tiên, không phải là dây dẫn.

Điểm nóng chảy của dây dẫn đồng là khoảng 1085 ° C. Nhiệt độ hoạt động cho phép lâu dài của cách điện XLPE chỉ là 90 ° C, và ngay cả khi xem xét quá tải ngắn hạn,nhiệt độ chịu đựng của nó không vượt quá 250 °CNhiệt độ hoạt động cho phép lâu dài của cách điện PVC là 70 °C, và nhiệt độ chịu đựng ngắn hạn của nó là khoảng 160 °C.

So sánh các con số này cho thấy rõ ràng rằng trước khi dây dẫn đồng đạt đến điểm nóng chảy của nó, vật liệu cách nhiệt đã trải qua làm mềm nhiệt, carbon hóa,hoặc thậm chí mất hoàn toàn hiệu suất cách nhiệt.

Một khi cách điện thất bại, một mạch ngắn xảy ra giữa các dây dẫn, tạo ra một vòng cung điện và nhiệt độ cao địa phương chỉ sau đó dây dẫn đồng có thể tan chảy.Đây là một lỗi thứ cấp., không phải là hậu quả trực tiếp của quá tải.

Do đó, thảo luận về khả năng quá tải cáp trong kỹ thuật về cơ bản có nghĩa là thảo luận: trong thời gian bao lâu,Nhiệt nhiệt dẫn không làm cho nhiệt độ cách nhiệt vượt quá giới hạn chịu đựng ngắn hạn?

IV. Khả năng quá tải trong thời gian ngắnCáp cách nhiệt XLPE

Dựa trên IEC 60364-5-54 và tính toán động nhiệt trong thực tiễn kỹ thuật, đối với các cáp dẫn đồng cách nhiệt XLPE,dưới tiền đề nhiệt độ ban đầu là 90 °C (trạng thái bình thường tải đầy đủ), khả năng quá tải ngắn hạn là gần như như sau:

Khi số lần quá tải là 150%, cáp thường có thể chịu đựng từ vài phút đến hàng chục phút.

Khi số lần quá tải là 200%, dây cáp có thể chịu được hàng chục giây đến vài phút.

Khi số lần quá tải là 300%, dây cáp có thể chịu đựng từ vài giây đến hơn mười giây.trở thành yếu tố hạn chế chính.

Khi quá tải đạt 500% hoặc cao hơn, dây cáp chỉ có thể chịu được nó trong 1 đến 5 giây.

Cần lưu ý rằng các giá trị trên chỉ là ước tính kỹ thuật.và công thức cụ thể của vật liệu cách nhiệtNhiệt độ ban đầu thấp hơn, thời gian chịu đựng lâu hơn.Chất thải nhiệt tốt hơn cũng kéo dài thời gian chịu đựng Ứng dụng đặt bằng không khí tốt hơn so với cài đặt ống dẫn.

V. Kiểm tra quá tải cáp để khởi động động cơ trực tiếp

Lấy một động cơ 132kW làm ví dụ. Điện bình thường của nó là khoảng 240A (trong một hệ thống 400V). Trong khi khởi động trực tiếp, dòng khởi động là khoảng 6 lần dòng bình thường, tức là 1440A.Thời gian bắt đầu thường là 6 giây.

Cáp phù hợp là cáp đồng 95mm2 XLPE. Khả năng chịu điện định số của cáp này trong môi trường 40 ° C trong điều kiện lắp đặt ống dẫn là khoảng 300A.

Quá trình xác minh như sau:

Đầu tiên, xác định nhiệt độ ban đầu. Giả sử cáp đã chạy dưới tải trọng định số trong một thời gian, với nhiệt độ ban đầu khoảng 90 ° C.

Sau đó tính toán nhiệt được tạo ra trong khi khởi động. Nhiệt được tạo bằng vuông của dòng nhân kháng nhân thời gian, tức là 14402 × R × 6.

So sánh giá trị này với nhiệt được tạo ra trong điều kiện hoạt động định số. Trong điều kiện định số, với dòng điện 300A trong 1 giờ (3600 giây), nhiệt được tạo ra là 3002 × R × 3600.

Kết quả tính toán thực tế cho thấy nhiệt được tạo ra trong quá trình khởi động 6 giây tương đương với chỉ khoảng 15 đến 20 giây nhiệt được tạo ra trong điều kiện định số.Điều này tương ứng với sự gia tăng nhiệt độ khoảng 15 đến 20 °C.

Sự gia tăng nhiệt độ này thấp hơn nhiều so với giới hạn nhiệt độ chịu đựng ngắn hạn của cách điện XLPE (khoảng 250 ° C).

Đây là lý do tại sao trong nhiều ứng dụng động cơ khởi động trực tiếp, các thông số kỹ thuật cáp không cần phải được tăng lên do dòng khởi động, miễn là thời gian khởi động đủ ngắn,Thông thường trong vòng 5 đến 8 giây.

VI. Ba tiêu chí đánh giá trong thực tiễn kỹ thuật

Đầu tiên, phân biệt giữa quá tải trạng thái ổn định và quá tải tạm thời.

Một quá tải trạng thái ổn định đề cập đến tình huống mà dòng điện vượt quá giá trị định lượng và kéo dài trong vài phút hoặc lâu hơn.có thể dẫn đến thiệt hại tích lũy lâu dài.

Một quá tải tạm thời đề cập đến tình huống mà dòng điện là nhiều lần giá trị định giá nhưng chỉ kéo dài trong vài giây.Loại quá tải này thường có thể chịu được bằng cáp trừ khi nó xảy ra nhiều lần.

Thứ hai, sử dụng nhiệt độ cách nhiệt như một tiêu chí thất bại.

Cơ sở để đánh giá liệu một cáp có bị quá tải không phải là "có phải đồng đã bị đốt cháy hay không", mà là "nếu nhiệt độ cách nhiệt vượt quá giới hạn thời gian ngắn".nhiệt độ chịu đựng ngắn hạn thường được lấy là 250 °C, dựa trên nhiệt độ của dây dẫn.

Thứ ba, hãy xem xét tác động tích lũy.

Nếu thiết bị thường xuyên khởi động và dừng, chẳng hạn như cần cẩu hoặc máy nén quay, nhiệt độ tăng từ mỗi lần khởi động sẽ tích lũy.nó không đủ để chỉ nhìn vào sự gia tăng nhiệt độ của một khởi động duy nhất; hiệu ứng tăng nhiệt tích lũy trong chu kỳ nhiệt cần phải được tính toán.

VII. Các khuyến nghị lựa chọn
Đối với các thiết bị có dòng khởi động cao, chẳng hạn như động cơ, biến áp và máy hàn, có bốn chiến lược đối phó phổ biến.

Phương pháp đầu tiên là tăng thông số kỹ thuật cáp. Phương pháp này phù hợp với các kịch bản có thời gian khởi động dài (hơn 10 giây) hoặc khởi động thường xuyên.đặc biệt là cho việc đặt đường dài.

Phương pháp thứ hai là lắp đặt bộ khởi động mềm. Phương pháp này phù hợp với các kịch bản có thời gian khởi động trung bình (3 đến 10 giây) và nơi cần giảm dòng điện. Chi phí là vừa phải.

Phương pháp thứ ba là lắp đặt một bộ chuyển đổi tần số. Phương pháp này phù hợp với các kịch bản với khởi động rất thường xuyên hoặc nơi cần điều khiển tốc độ chính xác.Nó cung cấp các chức năng toàn diện nhất nhưng cũng là đắt nhất.

Phương pháp thứ tư là để nó như vậy và sử dụng thông số kỹ thuật ban đầu. Phương pháp này phù hợp với các kịch bản có thời gian khởi động rất ngắn (không quá 5 giây) và khởi động ít.Chi phí là không., nhưng điều này phụ thuộc vào việc xác minh an toàn.

Một sai lầm kỹ thuật phổ biến là tăng mù quáng các thông số kỹ thuật cáp để xử lý quá tải khởi động.Cách tiếp cận chính xác là đầu tiên tính toán nhiệt thực tế được tạo ra trong quá trình khởi độngTrong nhiều trường hợp, tính toán cho thấy cáp hiện có là đủ.

Nếu cần xác minh, các thông số sau đây nên được chuẩn bị: đường cắt ngang cáp, vật liệu và loại cách nhiệt; đường cong thời gian-điện khởi động do nhà sản xuất thiết bị cung cấp;và phương pháp đẻ và nhiệt độ ban đầu.

VIII. Kết luận chính

Đầu tiên, khả năng quá tải ngắn hạn của một cáp được xác định bởi cả thời gian và dòng điện.

Thứ hai, khi bị quá tải, đầu tiên là chất cách nhiệt bị hỏng, chứ không phải chất dẫn.

Thứ ba, các cáp cách nhiệt XLPE thường có thể chịu được hàng chục giây đến vài phút dưới quá tải 200%, tùy thuộc vào nhiệt độ ban đầu và điều kiện phân tán nhiệt.

Thứ tư, đối với tác động ngắn hạn từ khởi động trực tiếp động cơ, trong hầu hết các trường hợp, không cần phải tăng đặc điểm kỹ thuật cáp,miễn là thời gian khởi động không quá 5 đến 8 giây và không thường xuyên.

Thứ năm, các quyết định kỹ thuật nên dựa trên tính toán, chứ không phải trực giác.