¿Cuáles son las diferencias entre los niveles de resistencia a la temperatura de los cables en el estándar nacional, el estándar americano y el estándar europeo?
En el proceso de diseño, selección de materiales, producción y venta de alambres y cables, a menudo se encuentran muchos parámetros de temperatura, como 90 grados, 105 grados, 125 grados, 150 grados, etc. Los nombres populares para estos parámetros en la industria se llaman Parámetros de grado de resistencia a la temperatura. Entonces, ¿de dónde vienen estos parámetros? Ambos son materiales con un grado de resistencia a la temperatura de 90 grados, entonces, ¿por qué tienen diferentes temperaturas de envejecimiento? ¿Cuáles son la temperatura de envejecimiento y el grado de resistencia a la temperatura? ¿Relación? ¿Cómo se define la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo de un conductor permitida por el aislamiento? ¿Qué es el índice de temperatura? ¿Cuál es la temperatura nominal del material? ¿Pueden los materiales reticulados con silano alcanzar el nivel de resistencia a temperaturas de 125 grados?
Para responder a las preguntas anteriores, primero debemos comprender el sistema estándar, porque diferentes sistemas estándar tienen diferentes definiciones de niveles de resistencia a la temperatura. Nuestros sistemas de estándares comunes incluyen principalmente estándares nacionales (y estándares industriales), estándares UL, estándares EN/IEC, etc.
Desde la compilación de estándares nacionales y estándares industriales, gran parte del contenido se basa en referencias a estándares internacionales, así que primero veamos las regulaciones sobre niveles de resistencia a la temperatura en los estándares UL o EN/IEC.
1. Estándar UL
En el estándar UL, los grados comunes de resistencia a la temperatura son 60 grados, 70 grados, 80 grados, 90 grados, 105 grados, 125 grados y 150 grados. ¿De dónde provienen estos niveles de resistencia a la temperatura? ¿Es la temperatura de funcionamiento a largo plazo del conductor? De hecho, estos llamados niveles de resistencia a la temperatura se denominan temperaturas nominales en el estándar UL. No es la temperatura de funcionamiento a largo plazo del conductor.
Temperatura de funcionamiento nominal
La confirmación de la temperatura nominal en la norma UL se determina según la fórmula 1.1 (consulte el Capítulo 4.3 Envejecimiento a largo plazo de materiales en UL 2556-2007). El proceso específico consiste en asumir primero un nivel de resistencia a la temperatura del material, como 105 grados, y luego calcular la temperatura de prueba del horno de 112 grados según la fórmula 1.1. Las muestras se colocan a dichas temperaturas de prueba durante 90 días, 120 días y 150 días para obtener las muestras. Los datos de la tasa de cambio de alargamiento y los días de envejecimiento se utilizan luego para calcular la relación lineal entre los días de envejecimiento y el alargamiento de rotura mediante el método de mínimos cuadrados, y luego, basándose en esta relación lineal, la muestra envejeció durante 300 días a esta temperatura del horno (112 grado ) se calcula. Elongación de rotura.
Si la tasa de cambio de alargamiento de rotura es inferior al 50%, se considera que el material puede alcanzar la temperatura nominal supuesta. Si la tasa de cambio de alargamiento de rotura es superior al 50%, se considera que la temperatura nominal del material no puede alcanzar la temperatura nominal supuesta. Es necesario volver a asumir una temperatura nominal y continuar con la prueba anterior.
Se puede observar que en el sistema estándar UL, si se utiliza el método inverso, se puede considerar lo siguiente: cuando un material envejece durante 300 días a una determinada temperatura de un grado, su tasa de cambio de alargamiento no supera el 50%. Luego reste 5,463 de la temperatura A y luego divídalo por 1,02 para obtener la temperatura B grados. Se puede determinar que este material puede alcanzar la temperatura nominal de temperatura B grado.
Esta temperatura nominal no es en ningún caso la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo del conductor permitida por la capa aislante. Porque el "largo plazo" en la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo debería ser en realidad la vida útil del cable a esta temperatura de funcionamiento, que debe calcularse al menos en años. Por ejemplo, en la norma de cable fotovoltaico EN50618, la vida útil del cable está diseñada para ser de 25 años, y en la norma UL la temperatura nominal generalmente será mayor que la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo del conductor.
temperatura de envejecimiento a corto plazo
La temperatura de envejecimiento a corto plazo de los materiales es la más común de 7 días, 10 días, etc. en nuestros estándares. Por ejemplo, para un material a 105 grados, la condición de envejecimiento es 136 grados × 7 días. Entonces, ¿cuál es la relación entre esto y la temperatura nominal? En el estándar UL, la temperatura de envejecimiento a corto plazo se obtiene en función de la experiencia de uso a largo plazo del material, pero también se resumen algunos métodos para confirmarla. Por ejemplo, la temperatura de envejecimiento a corto plazo de un material se determina en el Capítulo 4.3.5.6 y el Apéndice D de la norma UL2556-2007. Primero, seleccione una temperatura nominal, una temperatura de envejecimiento y un tiempo de envejecimiento de acuerdo con la Tabla 1-1.
Si la tasa de cambio de alargamiento del material probado según las condiciones anteriores después del envejecimiento es superior al 50%, se considera que el material puede determinarse según esta condición. Si la tasa de cambio de alargamiento es superior al 50%, la temperatura nominal y el envejecimiento a corto plazo del material deben bajar un nivel.
Además, en el Capítulo 14 de UL758-2010 también se resume una fórmula sencilla para determinar la temperatura de envejecimiento a corto plazo. Como la fórmula 1.2:
2. Normas EN/IEC
En las normas EN/IEC, es raro ver la temperatura nominal (temperatura nominal) como en la norma UL. Se trata más bien de la temperatura de funcionamiento a largo plazo (temperatura de funcionamiento) o del índice de temperatura del conductor. Entonces, ¿cuál es la diferencia entre estas dos temperaturas?
De hecho, en el sistema estándar EN/IEC, la evaluación del nivel de resistencia a la temperatura de los cables se basa principalmente en EN 60216 o IEC 60216. Esta norma evalúa principalmente la vida térmica de los materiales aislantes. El método de evaluación consiste en realizar pruebas de envejecimiento en materiales a diferentes temperaturas y utilizar una tasa de cambio del 50% en el alargamiento de rotura como punto final del envejecimiento para obtener el número de días de envejecimiento del material a diferentes temperaturas. Luego, los días de envejecimiento y la temperatura de envejecimiento se correlacionan linealmente mediante regresión lineal para obtener una curva de relación lineal. Luego determine la temperatura máxima de funcionamiento en función de la vida útil del cable, o determine la vida útil del cable en función de la temperatura de funcionamiento a largo plazo.
El índice de temperatura se refiere a la temperatura correspondiente a la tasa de cambio del alargamiento a la rotura del material aislante del 50% después del envejecimiento térmico durante 20,000 horas. Tomando como ejemplo la norma de cable fotovoltaico EN 50618:2014, la vida útil de diseño del cable es de 25 años, la temperatura de funcionamiento a largo plazo es de 90 grados y el índice de temperatura es de 120 grados. La temperatura de envejecimiento a corto plazo de los materiales aislantes también se deriva de la relación lineal anterior.
Por lo tanto, la temperatura de envejecimiento de los materiales aislantes según EN 50618:2014 es de 150 grados. Esta temperatura de envejecimiento es muy cercana a la temperatura de envejecimiento de 158 grados para materiales clasificados a 125 grados en la serie estándar UL.
Del análisis anterior, no es difícil ver que la temperatura de funcionamiento a largo plazo del mismo conductor puede tener diferentes temperaturas de envejecimiento requeridas debido a la diferente vida útil del cable. Bajo la misma temperatura de funcionamiento a largo plazo, cuanto más corta sea la vida útil del cable, menor será la temperatura de envejecimiento a corto plazo del material aislante.
Por ejemplo, la temperatura de funcionamiento máxima a largo plazo del material aislante XLPE requerida en IEC 60502-1:2004 es de 90 grados, y la temperatura de envejecimiento de este material es de 135 grados. Los 135 grados aquí están muy cerca de la temperatura de envejecimiento de 136 grados con una temperatura nominal de 105 grados en el estándar UL, pero es muy diferente de la temperatura de envejecimiento del aislamiento en EN 50618:2014, que tiene la misma temperatura a largo plazo. Temperatura máxima de funcionamiento de 90 grados. Aunque la vida útil de diseño del cable no se encontró en 60502-1:2004, la vida útil de diseño de los dos cables es definitivamente diferente.
3. Estándares nacionales y estándares industriales.
En el proceso de preparación de las normas nacionales y de la industria de mi país, muchos contenidos se basan en las normas UL o EN/IEC. Sin embargo, dado que se basa en múltiples referencias, creo que algunas afirmaciones son inexactas. Por ejemplo, en GB/T 32129-2015, JB/T 10436-2004 y JB/T 10491.1-2004, tanto los materiales como los cables tienen niveles de resistencia a la temperatura de 90 grados, 105 grados, 125. grados y 150 grados. Esto es obvio. Se basa en el sistema estándar de UL. Sin embargo, la expresión para la resistencia al calor es la temperatura de funcionamiento máxima permitida a largo plazo del conductor. Esta expresión de resistencia al calor se refiere claramente al sistema estándar IEC.
En el sistema estándar IEC, la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo del conductor debe estar relacionada con la vida útil del cable. Sin embargo, no existe ninguna expresión sobre la vida útil del cable en estos estándares nacionales e industriales. Por lo tanto, la afirmación de que "las temperaturas máximas de funcionamiento a largo plazo aplicables de los conductores de cable son 90 grados, 105 grados, 125 grados y 150 grados" es cuestionable.
Entonces, ¿puede el XLPE reticulado con silano alcanzar el nivel de resistencia a la temperatura de 125 grados? Una respuesta más rigurosa debería ser que el XLPE reticulado con silano puede alcanzar la temperatura nominal de 125 grados especificada en la norma UL, porque los requisitos de aislamiento y protección en el Capítulo 40 de UL1581 en el conjunto de principios generales para materiales, han sido claramente declaró que no se especificará la composición química de los materiales. Que el funcionamiento máximo a largo plazo de los conductores XLPE pueda alcanzar los 125 grados está relacionado con la vida útil del cable y la ocasión de uso. Actualmente no se ha encontrado información relevante para evaluar sistemáticamente la vida de este material. Del envejecimiento a corto plazo se puede inferir que si la vida útil del cable es de 25 años, la temperatura máxima permitida a largo plazo del conductor debe ser superior a 90 grados.
En la norma IEC, la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo de los conductores diseñados de cables eléctricos tradicionales, cables de construcción e incluso cables solares no excederá los 90 grados, pero esto no significa que la temperatura máxima de funcionamiento a largo plazo permitida por los materiales. utilizado para tales cables no puede exceder los 90 grados. grado . No se puede decir que los materiales reticulados por radiación puedan alcanzar un nivel de resistencia a la temperatura de 125 grados, mientras que los materiales reticulados con silano no pueden alcanzar un nivel de resistencia a la temperatura de 125 grados. Esta afirmación no es razonable.
En resumen, si un material puede alcanzar un cierto nivel de temperatura no se puede responder simplemente con sí o no, sino que debe considerarse junto con el método de evaluación del nivel de resistencia a la temperatura del material o la vida útil de diseño del cable. Varios sistemas estándar no se pueden mezclar ni utilizar indiscriminadamente.
