Proč na vlastnostech měděného drátu záleží
Měděný drát je referenčním vodičem elektrotechnického průmyslu a jeho chování je popsáno malým počtem měřitelných vlastností: měrným odporem a vodivostí, pevností v tahu, tažností, ohybem a změnou odporu s teplotou. Pochopení těchto vlastností umožňuje specifikovat správnou teplotu, správný průměr a správnou zkušební základnu pro kabel, vinutí, přípojnici nebo zemnící vodič.
Odpor je přímo úměrný délce a nepřímo úměrný ploše průřezu. Tento jednoduchý vztah vysvětluje, proč má dlouhá větev tenkého drátu mnohem větší odpor než krátká větev tlustého vodiče a proč se velikosti vodičů vybírají podle aktuálních-požadavků na přenos, nikoli podle pohodlí.
Vodivost a reference IACS
Vodivost mědi je normálně vyjádřena jako procento Mezinárodního standardu žíhané mědi, zkráceně IACS. Norma definuje 100 % IACS jako měrný odpor 0,017241 µΩ·m, což je stejné jako 1/58 ohmu na metr vodiče o průřezu- jednoho čtverečního milimetru při 20 stupních. Vodivost a měrný odpor jsou nepřímo úměrné: čím nižší je měrný odpor, tím vyšší je hodnota vodivosti.
Komerční měděný drát je dodáván tak, aby splňoval požadavek na minimální vodivost, obvykle uváděný jako minimální procento IACS na certifikátu válcovny, spolu s mezemi tahu a prodloužení podle platné výrobkové normy. Měkký nebo žíhaný měděný drát je pokryt ASTM B3 a tvrdý-měděný drát ASTM B1, přičemž GB/T 3953 pokrývá kruhový měděný drát pro elektrické účely.
Mechanické vlastnosti měděného drátu
Mechanické chování měděného drátu je řízeno temperováním. Tažení drátu natvrdo zvyšuje pevnost v tahu a snižuje prodloužení; žíhání po tažení obnovuje tažnost a přináší vodivost na maximum. Zkouška tahem zaznamenává maximální zatížení, které vzorek nese před zlomením, a pevnost v tahu je zatížení vydělené původní plochou průřezu-. Prodloužení se měří přes specifikovanou měrnou délku a vyjadřuje se jako přírůstek délky po zlomení jako procento původní délky.
Výkon v ohybu se testuje upnutím jednoho konce jednoho drátu, zavěšením závaží na volný konec tak, aby drát visel svisle, a ohýbáním drátu tam a zpět o 180 stupňů, dokud se nezlomí. Počet ohybů zaznamenaných před selháním je praktickým měřítkem flexibility a je užitečnou kontrolou drátu, který musí být během instalace veden úzkými ohyby.
Přehled nemovitosti
| Vlastnictví | Jak se to vyjadřuje | Praktický význam |
|---|---|---|
| Odpor | Ohm na metr na čtvereční milimetr nebo mikrohm metr | Určuje úbytek napětí a ohřev pro daný proud |
| Vodivost | Procento IACS při 20 stupních | Vyšší hodnota znamená nižší ztráty ve vodiči |
| Pevnost v tahu | Síla na jednotku plochy při lomu | Odolnost proti tahu a poškození při manipulaci |
| Prodloužení | Procento z uvedené měřicí délky | Tažnost; nízké hodnoty varují před křehkým, přes{0}}taženým drátem |
| Odolnost v ohybu | Počet zpětných ohybů do zlomu | Flexibilita pro instalaci a pro lankové sestavy |
| Teplotní koeficient odporu | Změna odporu na stupeň Celsia | Odpor se zvyšuje, jak se vodič zahřívá v provozu |
| Hustota | Přibližně 8,89 g/cm³ | Slouží k přepočtu mezi hmotností a délkou při objednávce |
Odolnost a teplota
Odpor vodiče se udává při referenční teplotě, normálně 20 stupňů a někdy 25 stupňů, protože odpor se zvyšuje s rostoucí teplotou. Měď má kladný teplotní koeficient odporu přibližně 0,00393 na stupeň Celsia při 20 stupních, takže nárůst teploty vodiče vždy znamená nárůst odporu a tím i ztráty. To je důvod, proč proudové hodnoty berou v úvahu maximální povolenou teplotu vodiče a proč se přetížené kabely postupně zahřívají.
Kvůli přesnosti jsou měření odporu korigována na referenční teplotu před porovnáním s limitem specifikace. Kousek drátu, který neprojde kontrolou odporu při vysoké teplotě v dílně, může po opravě požadavek dobře splnit a platí to i obráceně.
Výběr správné teploty a velikosti
Měkce žíhaný drát pro ohebné šňůry, navíjecí dráty a jakékoli aplikace, kde je těžké ohýbání
Polovina-tvrdý drát, kde je zapotřebí rovnováha flexibility a mechanické pevnosti
Tvrdý{0}}tažený drát pro nadzemní vodiče, pružinové kontakty a aplikace vystavené tahu
Pocínovaný drát, kde je důležitá pájitelnost nebo ochrana proti korozi ve vlhkých podmínkách
Plocha průřezu se vybere z aktuálního-požadavku na přenos a povoleného úbytku napětí a poté se porovná s mechanickými požadavky instalace. Stav povrchu také záleží: oxid, mazací prostředek a podélné škrábance, to vše snižuje účinnou vodivou plochu a je běžnou příčinou místního přehřátí na zakončeních.
Kontrolní body a běžné chyby
Před posouzením shody se ujistěte, že naměřený odpor byl korigován na referenční teplotu.
Zkontrolujte průměr pomocí mikrometru ve dvou směrech v několika bodech podél cívky.
Potvrďte pevnost v tahu a tažnost proti temperaci uvedené na objednávce.
Zkontrolujte povrch, zda na něm nejsou škrábance, vodní kámen, měděný prach a zbytky oleje.
Ověřte, že drát není při navíjení nebo balení smíchán s jinou tvrdostí nebo průměrem.
Nejčastější chybou je považovat vodivost a pevnost v tahu za nezávislé. Jsou spojeny temperováním: tepelné zpracování, které zvýší vodivost na maximum, také změkčí drát a drát tažený natvrdo pro pevnost bude mít nižší hodnotu vodivosti, dokud nebude žíhán. Specifikace by proto měly uvádět jak požadavek na vodivost, tak i teplotu, nikoli pouze jeden z nich.
FAQ
Otázka: Co znamená 100 % IACS?
Je to referenční vodivost žíhané mědi, definovaná jako měrný odpor 0,017241 mikrohm metru, což odpovídá 1/58 ohmu na metr vodiče o jednom čtverečním milimetru při 20 stupních.
Otázka: Proč je odpor vždy uváděn při 20 stupních nebo 25 stupních?
Protože odpor mědi roste s teplotou. Stanovení referenční teploty umožňuje porovnat měření z různých laboratoří a různých pracovních podmínek.
Otázka: Jaká teplota je nejlepší pro ohebné kabelové vodiče?
Používá se měkký žíhaný drát, krytý ASTM B3, protože snáší opakované ohýbání bez mechanického zpevnění až k prasknutí.
Otázka: Co měří test ohybu?
Počet zpětných ohybů, které přežije jeden drát, než se zlomí. Vyšší číslo označuje tažnější drát, který se snadněji instaluje kolem úzkých poloměrů.
Otázka: Mohu zvýšit proudovou kapacitu použitím tvrdšího temperování?
Ne. Proudová kapacita závisí hlavně na ploše průřezu-a na povolené provozní teplotě, nikoli na teplotě. Tvrdší temperování pouze zvyšuje mechanickou pevnost.
Otázka: Jak kvalita povrchu ovlivňuje výkon?
Škrábance, vodní kámen a zbytky maziva zmenšují vodivou plochu a mohou způsobit lokální zahřívání. Pro spolehlivé zakončení a pro smaltování jsou vyžadovány čisté, světlé povrchy vodičů.
