Продолжительность жизни нагревательных кабелей
Почти все, будь то мобильные телефоны, автомобили, поезда, самолеты, здания, туннели, мосты имеют расчетный срок службы. Мы часто встревожены продолжительностью работы своего мобильного телефона, но мы никогда не задумаемся, когда ездим через мост, построенный более 50 лет незад, или летаем в 30-летнем коммерческом самолете. Как много необходимо, чтобы обеспечить эффективное и надежное обслуживание в ожидаемой окружающей среде материалов, оборудования и машин.
Электрические кабели не отличаются и имеют полезный срок службы конструкции в определенных условиях, но в отличии от многих других компонентов, электрические кабели остаются основные артериями или нервными связями, которые обеспечивают любой другой предмет для работы. Поскольку «уложенные» электрические кабели зачастую сложно и дорого заменить, поэтому электрические кабели должны идеально обеспечивать надежный срок службы, равный или лучше, чем оборудование, подключенное и часто совмещенное с проектом или расчетным сроком службы.
Многие люди думают, что электрические кабели есть пассивными электрическими компонентами. При активации, электрические кабели должны передавать напряжения и ток в диапазоне частот. Из-за принципиальных ограничений проводников и изоляции, вторичные эффекты, такие как сопротивление, реактивное сопротивление, емкость и т.д., все создают нежелательные конфликты, которые должны быть просчитаны и разработаны. И если не устранить их, то по крайней мере свести к минимуму, насколько это практически возможно. Соединительное оборудование может также вызвать неблагоприятные воздействия на электрические кабеля, но имеется еще один очень важный момент, это присущее или индуцированный эффект сопротивления проводника от тока, и это создает тепло кабеля.
Тепло в присутствии воздуха является главным врагом всех полимерных покрытий, но такие как свет, некоторые кислоты, щелочи, соли и газы, таких как озон ускоряют деградацию. Тепло или термическая деструкция представляет собой молекулярное ухудшение, вызванные молекулами с длинной цепью нарушающих (расщепляющих) и реагирующей друг с другом, чтобы изменить свойства полимера. Эти изменения включают в себя, как правило, снижение гибкости, охрупчивание (крекинг) осветления, изменение цвета и уменьшение относительного удлинения. В дополнение к физическим изменениям старения производительности, эксплуатационные свойства также могут быть затронуты, и они могут включать в себя сопротивление изоляции, огнестойкость, устойчивость к маслам / воде и т.д.
Этот стандарт широко применяются во всем мире и определяет процедуры расчета и испытаний, которые будут использоваться для получения тепловых характеристик выдержки из экспериментальных данных, полученных в соответствии с указаниями IEC 60216-1 и IEC 60216-2, с использованием фиксированных температур старения и старения на основании большого количества включения.
По существу: Оценка температуры дает изоляционный материал: «Эта температура, которая ухудшает / уменьшает
удлинение материала при разрыве (ЕВ) до 50% абсолютного в период 20000 часов экспозиции»(20000 часов = 2,3 года).
Стандартный кабель изоляционных материалов рабочей температура определяется согласно IEC60216:
• ПВХ = 70 ° C
• Из сшитого полиэтилена = 90 ° C
• ЭПР / ОПП / СНТ каучука = 90 ° С
• Силиконовая резина = 180 ° С
• Тефлон ПТФЭ = 260 ° C
Понимание того, почему ПВХ оценивается на уровне 70 ° С, и XLPE рассчитан на 90 ° C лучше мы сможем понять, согласно действующим стандартов:
• UK ЕАС;
• IEC 60364-5-52;
• AS / NZS3008-1.
Возможно, что не обозначено этими стандартами то, что снижение удлинения до 50% по абсолютной величине рассчитано на 20000 часов времени экспозиции при этой температуре — это только 2,3 года. На самом деле в этих стандартах не описывают инженеры использовать кабели на (ПВХ) 70 ° C или (XLPE) 90 ° C непрерывно, или не описывают короткую продолжительность работы кабеля. Эти стандарты предполагают, что использование будет на основе разрывной нагрузки, где не предвидится, что кабели будут полностью загружены на 100% времени. Такой прагматический подход является единственным способом экономически выгодного использования кабеля с полимерной изоляцией.
Общий «правило» для старения кабеля с полимерной изоляцией является то, что снижение на 10 ° C в среднем рабочей температуры кабеля по всей его продолжительности жизни будет удваивать время жизни изоляции на 50% EB (относительное удлинение при разрыве), а именно:
Оболочка с ПВХ:
Работа непрерывно при 70 ° С будет деградировать до 50% EB за 20000 часов (2,3 года)
Работа непрерывно при 60 ° С будет деградировать до 50% EB за 40000 часов (4,6 года)
В непрерывном режиме при температуре 50 ° С будет деградировать до 50% EB за 80000 часов (9,2 года)
В непрерывном режиме при температуре 40 ° С будет деградировать до 50% EB за 160 000 часов (18,4 лет)
Оболочка с сшитого полиетилена:
Работа непрерывно при 90 ° С будет деградировать до 50% EB за 20000 часов (2,3 года)
Работа непрерывно при 80 ° С будет деградировать до 50% EB за 40000 часов (4,6 лет)
Работа непрерывно при 70 ° С будет деградировать до 50% EB за 80000 часов (9,2 года)
В непрерывном режиме при температуре 60 ° С будет деградировать до 50% EB за 160000 часов (18,4 лет)
И наоборот повышение температуры непрерывной экспозиции на 10 ° С будет половину времени до 50% EB.
При рассмотрении вышеизложенного следует помнить, что любая дополнительная химическая, озоновая, световая перегрузка или коротких замыканий будет сокращать ожидаемый срок службы кабеля.
Для наглядности, как быстро полимерная кабельная изоляция будет деградировать со временем и температурой, при непрерывной работе в воздухе при номинальных температурах сведено в таблицу:
| Изоляционный материал |
Температура | Продолжительное воздействие на 20000 часов (2,3 года) при номинальной температуре |
Ожидаемое снижение относительного удлинения при разрыве |
| ПВХ | 70 гр.С | 70 гр.С | 80% |
| ПЭ и сшитый полиэтилен | 90 гр.С | 90 гр.С | 85% |
| ЭПР, СНТ | 90 гр.С | 90 гр.С | 85% |
На практике применение IEC60216 для определения температуры полимерных оценок изоляции от теплового старения и
удлинения при разрыве измерениях с последующими расчетами для определения номинального тока кабеля прагматично, но только потому, что цепи не часто используют точность работы кабеля. Полный ток нагрузки нагрузки кабелей в цепях может быть нечастым и «усредненного» рабочей температуры кабелей на протяжении их жизни вполне может быть гораздо меньше, чем максимальные оценки температуры проводника, цитируемых в стандартах, таким образом, чтобы продлить срок службы кабеля на разумный срок.
В защиту указанных стандартов, для расчета номинального тока кабеля с полимерным покрытием по любому более консервативному использованию требуют значительно больших размеров проводников, имеющих значительный экономического эффект.
Экологические проблемы могут также должны быть рассмотрены (хотя для силовых цепей, соответствующих снижение потерь в Вт вполне могут компенсировать дополнительные затраты в течение срока службы установки кабеля).
Очень важно, чтобы инженеры-конструкторы понимают характеристики старения полимерных покрытий при выборе кабелей для использования в оборудовании, где нужен длительный срок службы и / или где высокие непрерывные или практически непрерывные нагрузки, особенно при высоких температурах окружающей среды, при солнечном свете или там, где выше, чем нормальные ожидаемые уровни озона. Примеры могут включать в себя: обычные или атомные электростанции, генераторы, высокотемпературные промышленные объекты, трансформаторы, непрерывные вентиляторы систем вентиляции, непрерывные насосы и т.д. В этих случаях «непрерывное использование» это рейтинговые факторы и должны быть применены при использовании кабелей с соответствующим высшей температурой.
Существует технология одного кабеля, которая была доступна и широко используется в течение более 80 лет и которая просто не влияет на старение. Кабель с медной внешней оболочкой, с неорганической изоляцией оксида магния и медными проводники не стареют, независимо от температуры и выделяемого тепла. Они будут выдерживать повторяющиеся перегрузки и короткие замыкания без какого-либо ухудшения. Они не зависит от солнечного света, УФ, озона и выдерживают сопротивление многих химических веществ.
По этой причине минеральные кабели часто используются в критических установках, для высокой или непрерывной загрузки и для основных цепей безопасности. Кабели с минеральной изоляцией часто используются для проектов с длительным сроком работы, т.е. 50 или более лет. Кабель также одобрен для использования во всех опасных местах.
Будучи неорганическими минеральные кабели полностью противогорючие, потому что у них нет горющего элемента при распространении огня, так как он просто не может распространяться пламенем. По той же причине кабеля не могут генерировать галоген, едких или любых других токсичных газов при воздействии высокой температуры или пожара, в том числе СО и СО2. Кабели с минеральной изоляцией также механически сильнее, чем любая другая конструкция кабеля и во всех эксплуатационных и аварийных условиях. Они не размягчаются при воздействии высоких температур, проверены давлением, устойчивые к внешним воздействием и разрезам.
Почти все, будь то мобильные телефоны, автомобили, поезда, самолеты, здания, туннели, мосты имеют расчетный срок службы. Мы часто встревожены продолжительностью работы своего мобильного телефона, но мы никогда не задумаемся, когда ездим через мост, построенный более 50 лет незад, или летаем в 30-летнем коммерческом самолете. Как много необходимо, чтобы обеспечить эффективное и надежное обслуживание в ожидаемой окружающей среде материалов, оборудования и машин.
Электрические кабели не отличаются и имеют полезный срок службы конструкции в определенных условиях, но в отличии от многих других компонентов, электрические кабели остаются основные артериями или нервными связями, которые обеспечивают любой другой предмет для работы. Поскольку «уложенные» электрические кабели зачастую сложно и дорого заменить, поэтому электрические кабели должны идеально обеспечивать надежный срок службы, равный или лучше, чем оборудование, подключенное и часто совмещенное с проектом или расчетным сроком службы.
Многие люди думают, что электрические кабели есть пассивными электрическими компонентами. При активации, электрические кабели должны передавать напряжения и ток в диапазоне частот. Из-за принципиальных ограничений проводников и изоляции, вторичные эффекты, такие как сопротивление, реактивное сопротивление, емкость и т.д., все создают нежелательные конфликты, которые должны быть просчитаны и разработаны. И если не устранить их, то по крайней мере свести к минимуму, насколько это практически возможно. Соединительное оборудование может также вызвать неблагоприятные воздействия на электрические кабеля, но имеется еще один очень важный момент, это присущее или индуцированный эффект сопротивления проводника от тока, и это создает тепло кабеля.
Тепло в присутствии воздуха является главным врагом всех полимерных покрытий, но такие как свет, некоторые кислоты, щелочи, соли и газы, таких как озон ускоряют деградацию. Тепло или термическая деструкция представляет собой молекулярное ухудшение, вызванные молекулами с длинной цепью нарушающих (расщепляющих) и реагирующей друг с другом, чтобы изменить свойства полимера. Эти изменения включают в себя, как правило, снижение гибкости, охрупчивание (крекинг) осветления, изменение цвета и уменьшение относительного удлинения. В дополнение к физическим изменениям старения производительности, эксплуатационные свойства также могут быть затронуты, и они могут включать в себя сопротивление изоляции, огнестойкость, устойчивость к маслам / воде и т.д.
Этот стандарт широко применяются во всем мире и определяет процедуры расчета и испытаний, которые будут использоваться для получения тепловых характеристик выдержки из экспериментальных данных, полученных в соответствии с указаниями IEC 60216-1 и IEC 60216-2, с использованием фиксированных температур старения и старения на основании большого количества включения.
По существу: Оценка температуры дает изоляционный материал: «Эта температура, которая ухудшает / уменьшает
удлинение материала при разрыве (ЕВ) до 50% абсолютного в период 20000 часов экспозиции»(20000 часов = 2,3 года).
Стандартный кабель изоляционных материалов рабочей температура определяется согласно IEC60216:
• ПВХ = 70 ° C
• Из сшитого полиэтилена = 90 ° C
• ЭПР / ОПП / СНТ каучука = 90 ° С
• Силиконовая резина = 180 ° С
• Тефлон ПТФЭ = 260 ° C
Понимание того, почему ПВХ оценивается на уровне 70 ° С, и XLPE рассчитан на 90 ° C лучше мы сможем понять, согласно действующим стандартов:
• UK ЕАС;
• IEC 60364-5-52;
• AS / NZS3008-1.
Возможно, что не обозначено этими стандартами то, что снижение удлинения до 50% по абсолютной величине рассчитано на 20000 часов времени экспозиции при этой температуре — это только 2,3 года. На самом деле в этих стандартах не описывают инженеры использовать кабели на (ПВХ) 70 ° C или (XLPE) 90 ° C непрерывно, или не описывают короткую продолжительность работы кабеля. Эти стандарты предполагают, что использование будет на основе разрывной нагрузки, где не предвидится, что кабели будут полностью загружены на 100% времени. Такой прагматический подход является единственным способом экономически выгодного использования кабеля с полимерной изоляцией.
Общий «правило» для старения кабеля с полимерной изоляцией является то, что снижение на 10 ° C в среднем рабочей температуры кабеля по всей его продолжительности жизни будет удваивать время жизни изоляции на 50% EB (относительное удлинение при разрыве), а именно:
Оболочка с ПВХ:
Работа непрерывно при 70 ° С будет деградировать до 50% EB за 20000 часов (2,3 года)
Работа непрерывно при 60 ° С будет деградировать до 50% EB за 40000 часов (4,6 года)
В непрерывном режиме при температуре 50 ° С будет деградировать до 50% EB за 80000 часов (9,2 года)
В непрерывном режиме при температуре 40 ° С будет деградировать до 50% EB за 160 000 часов (18,4 лет)
Оболочка с сшитого полиетилена:
Работа непрерывно при 90 ° С будет деградировать до 50% EB за 20000 часов (2,3 года)
Работа непрерывно при 80 ° С будет деградировать до 50% EB за 40000 часов (4,6 лет)
Работа непрерывно при 70 ° С будет деградировать до 50% EB за 80000 часов (9,2 года)
В непрерывном режиме при температуре 60 ° С будет деградировать до 50% EB за 160000 часов (18,4 лет)
И наоборот повышение температуры непрерывной экспозиции на 10 ° С будет половину времени до 50% EB.
При рассмотрении вышеизложенного следует помнить, что любая дополнительная химическая, озоновая, световая перегрузка или коротких замыканий будет сокращать ожидаемый срок службы кабеля.
Для наглядности, как быстро полимерная кабельная изоляция будет деградировать со временем и температурой, при непрерывной работе в воздухе при номинальных температурах сведено в таблицу:
| Изоляционный материал |
Температура | Продолжительное воздействие на 20000 часов (2,3 года) при номинальной температуре |
Ожидаемое снижение относительного удлинения при разрыве |
| ПВХ | 70 гр.С | 70 гр.С | 80% |
| ПЭ и сшитый полиэтилен | 90 гр.С | 90 гр.С | 85% |
| ЭПР, СНТ | 90 гр.С | 90 гр.С | 85% |
На практике применение IEC60216 для определения температуры полимерных оценок изоляции от теплового старения и
удлинения при разрыве измерениях с последующими расчетами для определения номинального тока кабеля прагматично, но только потому, что цепи не часто используют точность работы кабеля. Полный ток нагрузки нагрузки кабелей в цепях может быть нечастым и «усредненного» рабочей температуры кабелей на протяжении их жизни вполне может быть гораздо меньше, чем максимальные оценки температуры проводника, цитируемых в стандартах, таким образом, чтобы продлить срок службы кабеля на разумный срок.
В защиту указанных стандартов, для расчета номинального тока кабеля с полимерным покрытием по любому более консервативному использованию требуют значительно больших размеров проводников, имеющих значительный экономического эффект.
Экологические проблемы могут также должны быть рассмотрены (хотя для силовых цепей, соответствующих снижение потерь в Вт вполне могут компенсировать дополнительные затраты в течение срока службы установки кабеля).
Очень важно, чтобы инженеры-конструкторы понимают характеристики старения полимерных покрытий при выборе кабелей для использования в оборудовании, где нужен длительный срок службы и / или где высокие непрерывные или практически непрерывные нагрузки, особенно при высоких температурах окружающей среды, при солнечном свете или там, где выше, чем нормальные ожидаемые уровни озона. Примеры могут включать в себя: обычные или атомные электростанции, генераторы, высокотемпературные промышленные объекты, трансформаторы, непрерывные вентиляторы систем вентиляции, непрерывные насосы и т.д. В этих случаях «непрерывное использование» это рейтинговые факторы и должны быть применены при использовании кабелей с соответствующим высшей температурой.
Существует технология одного кабеля, которая была доступна и широко используется в течение более 80 лет и которая просто не влияет на старение. Кабель с медной внешней оболочкой, с неорганической изоляцией оксида магния и медными проводники не стареют, независимо от температуры и выделяемого тепла. Они будут выдерживать повторяющиеся перегрузки и короткие замыкания без какого-либо ухудшения. Они не зависит от солнечного света, УФ, озона и выдерживают сопротивление многих химических веществ.
По этой причине минеральные кабели часто используются в критических установках, для высокой или непрерывной загрузки и для основных цепей безопасности. Кабели с минеральной изоляцией часто используются для проектов с длительным сроком работы, т.е. 50 или более лет. Кабель также одобрен для использования во всех опасных местах.
Будучи неорганическими минеральные кабели полностью противогорючие, потому что у них нет горющего элемента при распространении огня, так как он просто не может распространяться пламенем. По той же причине кабеля не могут генерировать галоген, едких или любых других токсичных газов при воздействии высокой температуры или пожара, в том числе СО и СО2. Кабели с минеральной изоляцией также механически сильнее, чем любая другая конструкция кабеля и во всех эксплуатационных и аварийных условиях. Они не размягчаются при воздействии высоких температур, проверены давлением, устойчивые к внешним воздействием и разрезам.
