kategoriler: Acemi elektrikçiler, Endüstriyel elektrikçi
Görüntülenme sayısı: 14968
Makaleye yorum: 4
Uzun süreli izin verilen kablo akımını ne belirler?
Uzun süreli izin verilen kablo akımını ne belirler? Bu soruyu cevaplamak için, iletkenden bir elektrik akımının geçtiği koşullar altında meydana gelen geçici termal işlemleri dikkate almamız gerekecektir. Bir iletkenin ısıtılması ve soğutulması, sıcaklığı, direnç ve kesit ile bağlantı - tüm bunlar bu makalenin konusu olacaktır.
Geçiş süreci
Başlamak için, L uzunluğu, çap d, kesit alanı F, direnç R, hacim V, açık olarak F * L'ye eşit olan, akımın aktığı, iletkenin yapıldığı metalin özgül ısısı - C, iletkenin kütlesi olan geleneksel bir silindirik iletkeni düşünün eşittir
m = V * Ω,
burada Ω iletken metalin yoğunluğu, S = pi * d * L soğutmanın meydana geldiği yan duvarın alanı, Tpr iletkenin mevcut sıcaklığı, T0 ortam sıcaklığı ve buna göre T = Tpr - T0 sıcaklık değişimidir. KTP, bir iletkenin bir birim yüzeyinden 1 saniye sıcaklık farkında 1 saniyede aktarılan ısı miktarını sayısal olarak karakterize eden ısı transfer katsayısıdır.
Şekil, iletken içindeki zaman içindeki akım ve sıcaklığın grafiklerini göstermektedir. T1 zamanından t3 zamanına kadar, akım I iletken boyunca aktı.
Burada, akımı açtıktan sonra, iletken sıcaklığının kademeli olarak nasıl yükseldiğini ve t2 zamanında artmayı nasıl durdurduğunu, stabilize olduğunu görebilirsiniz. Ancak t3 zamanında akımı kapattıktan sonra sıcaklık yavaş yavaş azalmaya başlar ve t4 zamanında tekrar başlangıç değerine (T0) eşit olur.
Böylece, ısı dengesi denklemini, iletkenin ısıtma işlemi için diferansiyel bir denklemi yazmak mümkündür, burada iletken üzerinde salınan ısının iletken tarafından kısmen emildiği ve kısmen çevreye verildiği yansıtılacaktır. İşte denklem:
Denklemin (1) sol tarafında, dt süresi boyunca iletkende serbest kalan ısı miktarı, I akımının geçişi bulunur.
Denklemin (2) sağ tarafındaki ilk terim, iletken sıcaklığının dT derece arttığı iletken malzeme tarafından emilen ısı miktarıdır.
Denklemin (3) sağ tarafındaki ikinci terim, dt süresi boyunca iletkenden çevreye aktarılan ısı miktarıdır ve iletken S'nin yüzey alanı ve termal iletkenlik katsayısı Ktp yoluyla sıcaklık farkı T ile ilgilidir.
İlk olarak, akım açıldığında, iletkende serbest bırakılan tüm ısı iletkeni doğrudan ısıtmak için kullanılır, bu da sıcaklığının artmasına neden olur ve bu, iletkenin malzemesinin ısı kapasitesi C'den kaynaklanır.
Artan sıcaklıkla birlikte, iletkenin kendisi ile çevre arasındaki sıcaklık farkı T de buna göre artar ve üretilen ısı kısmen ortam sıcaklığını arttırmaya başlar.
İletkenin sıcaklığı sabit bir Tust değerine ulaştığında, şu anda iletkenin yüzeyinden salınan tüm ısı çevreye aktarılır, böylece iletkenin sıcaklığı artmaz.
Diferansiyel ısı dengesi denkleminin çözümü şöyle olacaktır:
Pratikte, bu geçici süreç üçten fazla sabit (3 * τ) sürmez ve bu süreden sonra sıcaklık 0.95 * Tust'a ulaşır. Isıtma geçiş işlemi durduğunda, ısı dengesi denklemi basitleştirilir ve kararlı durum sıcaklığı kolayca ifade edilebilir:
İzin verilen akım
Şimdi, akımın bir iletken veya kablo için uzun süreli izin verilen bir akım gibi göründüğü değere gelebiliriz. Açıkçası, her iletken veya kablo için belgelerine göre belirli bir normal sürekli sıcaklık vardır.Bu, bir kablonun veya telin kendisine ve başkalarına zarar vermeden sürekli ve uzun süre olabileceği bir sıcaklıktır.
Yukarıdaki denklemden, belirli bir akım değerinin böyle bir sıcaklıkla ilişkili olduğu anlaşılmaktadır. Bu akıma denir izin verilen kablo akımı. Bu, iletkenden uzun süre (üçten fazla zaman sabitinden) geçerken, izin verilen, yani normal sıcaklık Tdd'ye ısıtan böyle bir akımdır.
Burada: IDD - uzun süreli izin verilen iletken akımı; TDD - izin verilen iletken sıcaklığı.
Pratik sorunları çözmek için, PUE'deki özel tablolara göre uzun süreli izin verilen akımı belirlemek en uygunudur.
Kısa devre durumunda, iletkeni önemli ölçüde ısıtabilen ve normal sıcaklığını aşan iletkenden önemli bir kısa devre akımı akar. Bu nedenle, iletkenler, iletkenin kısa devre akımı ile kısa süreli ısıtılmasına bağlı olarak minimum bir kesit ile karakterize edilir:
Burada: Ik - amper cinsinden kısa devre akımı; tp, saniye olarak azaltılmış kısa devre akım süresidir; C, iletkenin malzemesine ve yapısına ve kısa süreli izin verilen sıcaklığa bağlı bir katsayıdır.
Bölüm Bağlantısı
Şimdi uzun süreli izin verilen akımın iletkenin kesitine nasıl bağlı olduğunu görelim. Yan duvarın alanını iletkenin çapından (makalenin başındaki formül) ifade ettikten sonra, direncin kesit alanı ve iletkenin malzemesinin spesifik direnci ile ilişkili olduğunu kabul ederek ve uzun süreli izin verilebilir bir formül Idd formülü yerine, yukarıda verilen Idd formülüne ikame edip, :
İletken Idd'nin uzun süreli izin verilen akımı ile F kesiti arasındaki ilişkinin doğrudan orantılı olmadığını görmek kolaydır, burada kesit alanı güce yükseltilir ¾, yani uzun süreli izin verilen akım iletkenin kesitinden daha yavaş artar. Dirençlilik, ısı transfer katsayısı, izin verilen sıcaklık gibi diğer sabitler, her iletken için tanım gereği bireyseldir.
Aslında, bağımlılık doğrudan olamaz, çünkü iletkenin kesiti ne kadar büyük olursa, iletkenin iç katmanlarının soğutma koşulları o kadar kötü olursa, daha düşük bir akım yoğunluğunda daha kabul edilebilir sıcaklığa ulaşılır.
Aşırı ısınmayı önlemek için daha büyük kesitli iletkenler kullanırsanız, bu aşırı malzeme tüketimine yol açacaktır. Paralel olarak döşenmiş küçük kesitli birkaç iletken kullanmak, yani çok çekirdekli iletkenler veya kablolar kullanmak çok daha kârlıdır. Ve uzun vadeli izin verilen akım ile kesit alanı arasındaki ilişki şu şekilde ortaya çıkıyor:
Akım ve sıcaklık
İletkenin sıcaklığını bilinen bir akımda ve verilen dış koşullarda hesaplamak için, iletkenin sıcaklığı Tust'a ulaştığında ve artık artmadığında sabit durumu düşünün. Başlangıç verileri - akım I, ısı transfer katsayısı Ktp, direnç R, yan duvar alanı S, ortam sıcaklığı T0:
Sürekli akım için benzer bir hesaplama:
Burada, T0 hesaplanan ortam sıcaklığı, örneğin su altında ve toprağa döşenmesi için + 15 ° C veya açık havada döşenmesi için + 25 ° C olarak alınır. Bu tür hesaplamaların sonuçları sürekli akım tablolarıve hava için + 25 ° C sıcaklık alırlar, çünkü bu en sıcak ayın ortalama sıcaklığıdır.
Birinci denklemi ikinciye bölmek ve iletkenin sıcaklığını ifade etmek için, uzun süreli izin verilen bir akım ve uzun vadeli izin verilen bir sıcaklık biliniyorsa ve iletkenin sıcaklığını izin verilen uzun vadeli bir akımdan ve belirli bir ortam sıcaklığında bulmak için bir formül elde edebiliriz. sabitler:
Bu formülden, sıcaklık artışının akımın karesi ile orantılı olduğu ve akım 2 kat artarsa, sıcaklık artışının 4 kat artacağı görülebilir.
Dış koşullar tasarımdan farklıysa
Döşeme yöntemine bağlı olarak hesaplananlardan farklı olabilecek gerçek dış koşullara bağlı olarak, örneğin, paralel olarak yerleştirilmiş veya farklı bir sıcaklıkta toprağa yerleştirilmiş birkaç iletken (kablo), izin verilen maksimum akımın ayarlanması gerekir.
Daha sonra, uzun süreli izin verilen akımın bilinen (tablo) koşullar altında çarpıldığı düzeltme faktörü Kt eklenir. Dış sıcaklık hesaplanan sıcaklıktan düşükse, katsayı birden büyüktür; hesaplanan sıcaklıktan daha yüksekse, buna göre Kt birinden daha azdır.
Birkaç paralel iletkeni birbirine çok yakın döşerken, ek olarak birbirlerini ısıtacaklar, ancak sadece çevredeki ortam sabitse. Gerçek koşullar genellikle çevrenin hareketli olmasına (hava, su) ve konveksiyon iletkenlerin soğumasına yol açar.
Ortam neredeyse sabitse, örneğin, yeraltında veya bir kanalda bir boruya döşenirken, karşılıklı ısıtma uzun süreli izin verilen akımda bir azalmaya neden olur ve burada kablolar ve teller için dokümantasyonda verilen düzeltme faktörünü tekrar girmeniz gerekir.
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: