Pri navrhovaní, výbere materiálu, výrobe a predaji drôtov a káblov sa často stretávame s mnohými teplotnými parametrami, ako sú 90 stupňov, 105 stupňov, 125 stupňov, 150 stupňov atď. Tieto parametre sa v priemysle bežne označujú ako parametre úrovne teplotnej odolnosti. Ako teda tieto parametre vznikli? Prečo majú materiály s úrovňou teplotnej odolnosti 90 stupňov rôzne teploty starnutia? Aký je vzťah medzi teplotou starnutia a úrovňou teplotnej odolnosti? Aká je definícia maximálnej-dlhodobej prevádzkovej teploty povolenej pre vodiče s izoláciou? Čo je teplotný index? Aká je menovitá teplota materiálu? Môže silánový sieťovací materiál splniť úroveň teplotnej odolnosti 125 stupňov?
1, štandard UL
V normách UL sú bežné úrovne teplotnej odolnosti 60 stupňov, 70 stupňov, 80 stupňov, 90 stupňov, 105 stupňov, 125 stupňov a 150 stupňov. Ako vznikli tieto úrovne teplotnej odolnosti? Je to dlhodobá- prevádzková teplota vodiča? V skutočnosti sa tieto takzvané -úrovne teplotnej odolnosti v normách UL označujú ako menovitá teplota. Nie je to{11}}dlhodobá prevádzková teplota vodiča.
(1) Menovitá prevádzková teplota
Potvrdenie menovitej teploty v normách UL sa určuje podľa vzorca 1.1 (pozri kapitolu 4.3 Dlhodobé starnutie materiálov v UL 2556-2007). Špecifickým procesom je najprv predpokladať úroveň teplotnej odolnosti materiálu, ako je 105 stupňov, a potom vypočítať skúšobnú teplotu pece pri 112 stupňoch podľa vzorca 1.1. Vzorky sa umiestnia pri týchto testovacích teplotách na 90 dní, 120 dní a 150 dní, v tomto poradí, aby sa získali údaje o rýchlosti zmeny predĺženia a dňoch starnutia vzoriek. Potom sa pomocou metódy najmenších štvorcov vypočíta lineárny vzťah medzi dňami starnutia a predĺžením pri pretrhnutí. Na základe tohto lineárneho vzťahu sa vypočíta predĺženie pri pretrhnutí vzoriek starnutých 300 dní pri tejto teplote pece (112 stupňov). Ak je rýchlosť zmeny predĺženia pri pretrhnutí menšia ako 50 %, predpokladá sa, že materiál môže dosiahnuť túto predpokladanú menovitú teplotu. Ak je rýchlosť zmeny predĺženia pri pretrhnutí väčšia ako 50 %, má sa za to, že menovitá teplota materiálu nemôže dosiahnuť predpokladanú menovitú teplotu a je potrebné ju znovu predpokladať. Pokračujte vo vyššie uvedenom experimente pri menovitej teplote.
V štandardnom systéme UL, ak sa použije metóda spätného výpočtu, možno uvažovať takto: materiál starne 300 dní pri určitej teplote A stupňa a rýchlosť zmeny predĺženia nepresahuje 50%. Potom sa teplota A odpočíta 5,463 a potom sa vydelí 1,02, čím sa získa teplota B stupňa . To znamená, že materiál môže dosiahnuť menovitú teplotu teploty B stupňa. Táto menovitá teplota v žiadnom prípade nie je-dlhodobá maximálna prevádzková teplota povolená izolačnou vrstvou vodiča. Pretože „dlhodobá-obdoba“ z dlhodobého{10}}maximálneho pracovného teploty by sa mala v skutočnosti vzťahovať na životnosť kábla pri tejto pracovnej teplote, počítanú minimálne v rokoch. Napríklad v norme pre fotovoltaické káble EN50618 je životnosť kábla navrhnutá na 25 rokov a menovitá teplota v normách UL je vo všeobecnosti vyššia ako-dlhodobá maximálna pracovná teplota vodiča.
(2) Krátkodobá teplota starnutia
Krátkodobá-teplota starnutia materiálu, ktorá je v norme najbežnejšia 7 dní, 10 dní atď., napríklad 105 stupňový materiál, stav starnutia je 136 stupňov x 7 dní. Aký je vzťah medzi touto a menovitou teplotou? V normách UL sa teplota pre krátkodobé-starnutie získava na základe dlhodobých-skúseností s používaním materiálu, ale na potvrdenie boli zhrnuté aj niektoré metódy. Najprv vyberte menovitú teplotu, teplotu starnutia a dobu starnutia. Ak je rýchlosť zmeny predĺženia materiálu skúšaného za vyššie uvedených podmienok po starnutí väčšia ako 50 %, má sa za to, že teplotu starnutia tohto materiálu možno určiť podľa tejto podmienky. Ak je rýchlosť zmeny predĺženia väčšia ako 50 %, menovitá teplota a krátkodobá{15} teplota starnutia materiálu sa zníži o jednu úroveň.
2, normy EN/IEC
V normách EN/IEC je zriedkavé vidieť menovitú teplotu ako v normách UL. Namiesto toho sa používa dlhodobá- prevádzková teplota vodiča alebo teplotný index. Aký je teda rozdiel medzi týmito dvoma teplotami?
V systéme noriem EN/IEC sa hodnotenie úrovne teplotnej odolnosti káblov zakladá najmä na EN 60216 alebo IEC 60216. Táto norma hodnotí hlavne tepelnú životnosť izolačných materiálov. Hodnotiaca metóda spočíva v vykonaní testov starnutia na materiáli pri rôznych teplotách s rýchlosťou zmeny predĺženia pri pretrhnutí 50 % ako koncového bodu starnutia, aby sa získal počet dní starnutia materiálu pri rôznych teplotách. Potom pomocou lineárnej regresie sú dni starnutia a teplota starnutia lineárne korelované, aby sa získala krivka lineárneho vzťahu. Potom určte maximálnu prevádzkovú teplotu na základe životnosti kábla alebo určte životnosť kábla na základe dlhodobej-prevádzkovej teploty. Teplotný index sa vzťahuje na teplotu, pri ktorej je rýchlosť zmeny predĺženia pri pretrhnutí izolačného materiálu po tepelnom starnutí počas 20 000 hodín 50 %. Ak si vezmeme ako príklad normu pre fotovoltaické káble EN 50618:2014, konštrukčná životnosť kábla je 25 rokov, s dlhodobou-prevádzkovou teplotou 90 stupňov a teplotným indexom 120 stupňov . Krátkodobá-teplota starnutia izolačných materiálov je tiež odvodená z vyššie uvedeného lineárneho vzťahu. Takže teplota starnutia izolačných materiálov v EN 50618:2014 je 150 stupňov. Táto teplota starnutia je veľmi blízka teplote starnutia 158 stupňov pre materiály s menovitou teplotou 125 stupňov v štandardnej sérii UL.
Dlhodobá- prevádzková teplota toho istého vodiča môže vyžadovať rôzne teploty starnutia v dôsledku rozdielnej konštrukčnej životnosti káblov. Pri rovnakej dlhodobej{2}}prevádzkovej teplote platí, že čím kratšia je konštrukčná životnosť kábla, tým nižšia je-krátkodobá teplota starnutia potrebná pre izolačný materiál.
3, Národné a priemyselné normy
V procese formulovania národných a priemyselných noriem v našej krajine je veľa obsahov založených a prevzatých z noriem UL alebo noriem EN/IEC. Napríklad v GB/T 32129-2015 a JB/T 10491.1-2004 majú materiály aj drôty úrovne teplotnej odolnosti 90 stupňov , 105 stupňov , 125 stupňov a 150 stupňov , čo jasne vychádza zo štandardného systému UL. Opis tepelnej odolnosti je však maximálna prípustná dlhodobá prevádzková teplota pre vodiče. Vyjadrenie tepelnej odolnosti jasne odkazuje na systém noriem IEC.
