銅棒の定格の説明: 電流容量表、ディレーティングおよび購入チェック

100×10 mm の銅棒は、通常 1,500 A の導体として見積もられます。 45 °C に設定された工場室内で、同じバーを鋼板の筐体に入れ、各相に 4 本のバーを使用して運転すると、温度制限を超えずに流すことができる電流は 1,100 A を下回る可能性があります。銅は変化しませんでした。評価はそうでした。

これは、銅棒の評価について理解するのに最も役立つことです。それは、金属の固定された特性ではありません。これは、断面、許容温度上昇、周囲条件、取り付け配置、および数値の生成方法を定義する基準の結果です。 2 つのサプライヤーが同じバーを 900 A と 1,300 A で見積もることができますが、答えが若干異なるため、どちらも正しい可能性があります。

以下に示すのは、銅棒の定格を読み取り、アルミニウムと正直に比較し、最初の暑い夏の稼働時に接合部が熱くなる原因となる仕様のギャップを特定する実用的な方法です。

銅棒の評価で実際に測定されるもの

銅バーの定格または電流容量は、規定の周囲環境でバーが許容温度に達する定常状態の電流です。常に 3 つのことが暗示されており、2 つの数値を比較する前に、断面積、許容温度または温度上昇、周囲の条件の 3 つがすべて一致している必要があります。

長方形の銅棒の古典的な参考文献は DIN 43671 で、静止空気中での裸棒の温度上昇に対する通電容量を表にしています。アセンブリ標準は別のルートをたどります。 IEC 61439-1 はアセンブリ全体の温度上昇制限を設定し、UL 67 および UL 891 は分電盤と配電盤に対して同様に設定し、IEC 61439-6 は母線路システムを対象としています。これらの基準の下では、バーの定格は実際にはそれが存在するアセンブリの定格であり、表ではなくテストによって確認されます。

重要な仮定も重要です。銅として販売される棒は、通常、100% IACS 基準である少なくとも 58 MS/m の導電率を備えた電解タフピッチ銅です。 95% IACS を含むストックは、同じ電流で約 5% 高温で動作します。これが、工場証明書を要求する価値がある理由の 1 つです。

静止空気、水平取り付け、周囲 35 °C における単一の裸銅バーの示電流容量。使用する前に、該当する規格と実際のエンクロージャに照らして確認してください。
バーサイズ(mm)	約35K上昇時のアンペア	約65K上昇時のアンペア	一般的な使用方法
20×5	230	330	小型分電盤、制御盤
30×5	320	445	パネルフィーダー、短納期
40×5	400	555	一般低圧配電
50×10	640	890	主な低圧フィーダ
63×10	750	1,040	配電盤主筋
80×10	900	1,250	トランスと基板のリンク
100 x 10	1,100	1,520	大電流の主電源

フリーエアフィギュアのみ。エンクロージャ、周囲バー、平行バーはこれらの値を移動します。

実際の設置で銅バーの評価を下げる要因

バーがフリーエアテーブルから離れると、通常は 5 つの要素によって実際の数値が決まります。

周囲温度。 表は 35 °C を想定しています。 45 °C の部屋では使用可能な電流の約 10 パーセントのコストがかかり、55 °C では約 20 パーセントのコストがかかります。
取り付けと筐体。 IP54 の密閉エンクロージャでは、自由空気に比べてさらに 10 ～ 20% の空気が必要になる可能性があります。エッジオンバーは、同じセクションのフラットスタックバーよりもよく冷却され、通気口が開いた垂直ランはデッドエア下で水平ランよりも優れたパフォーマンスを発揮します。
フェーズごとの平行棒。 2 小節は 1 小節の 2 倍ではありません。近接効果と不均等な共有により、通常は 1 本のバーの約 1.7 倍、3 本のバーの場合は約 2.4 倍、4 本のバーの場合は約 2.8 倍になります。
周波数と表皮効果。 50 Hz では、銅の電流は表面から約 9 mm 以内に集中します。厚さが約 10 mm を超えると、追加の幅は追加の厚さよりも大きな電流容量を獲得します。
表面状態と塗装。 熱は対流と輻射によってバーから出ます。暗く酸化した表面は、明るい表面や重度に錫メッキされた表面よりも放射が多いため、メッキは、腐食や接合部の寿命にとって正しい選択であっても、わずかな熱的ペナルティを追加する可能性があります。

高度もリストに含まれます。およそ 2,000 m を超えると、空気が薄くなり対流冷却が減少するため、海抜ゼロメートルでテストされたアセンブリはそれに応じて定格を下げる必要があります。

35 °C を基準とした、密閉された屋内エンクロージャ内のバーのディレーティング形状の例。

銅バーとアルミニウムバー: 評価を公平に比較する

重量とコストで決定する場合、アルミニウムが自然な選択肢になりますが、この比較は同じ基準に基づいて行われた場合にのみ有効です。

銅は 100% IACS に達していますが、標準のアルミニウム導体グレードは 61% 近くに達しています。したがって、銅バーを適合させるには約 1.6 倍の断面積が必要ですが、アルミニウムバーの重量は約半分です。実際には、構造の荷重、サポート数、および材料コストではアルミニウムが有利ですが、スペースでは銅が有利です。つまり、銅の配線はより狭いトレンチまたは開閉装置コンパートメントに収まります。

アルミニウムの代替品が現場で機能するかどうかは、2 つの詳細によって決まります。まずは関節。アルミニウムは数分以内に絶縁酸化物を形成し、ボルトの圧力が持続するとクリープするため、端子には適切な表面処理、正しいトルク、およびアルミニウムと銅が接触するバイメタル遷移プレートが必要です。第二に、拡張です。アルミニウムは、同じ温度変化に対して銅よりも約 30% 多く膨張します。これは、剛性の高い終端を使用した長時間の運用では重要です。

中電圧および高電圧の場合、管状プロファイルにより演算が変更されます。管状合金バーは、平らなバーよりも単位断面あたりの冷却面が露出するため、銅に対する電流容量の差が大幅に狭まります。

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絶縁バーと鋳造バー: 同じ銅、異なる定格

絶縁は評価方程式の両側を変化させます。これにより、対流冷却面が除去されますが、通電部分にタッチアクセスできなくなり、絶縁システムが温度クラスを定義するため、導体がより高温になることも可能になります。

そのため、完全に絶縁された管状バーは、同じ筐体内の同じセクションの裸のバーよりも多くの電流を流すことができます。許容される導体温度はより高く、多くの場合、筐体を小型化できます。トレードオフとして、絶縁体が制限コンポーネントとなるため、銅ではなくその温度クラスが公表されている定格を設定します。

一般的な管状バスバー絶縁システムとその定格を通常設定する設計ポイント。宣言された値はメーカーによって異なるため、データシートで確認する必要があります。
断熱システム	典型的な連続導体温度	ベストフィット	注意事項
EPDM/シリコーンゴム	90～105℃程度	屋外および中程度に汚染された変電所	紫外線とオゾンによる老化。宣言されたクラスを確認する
エポキシ樹脂注型	105～130℃程度	コンパクトな屋内開閉装置、湿気の多い場所または腐食性の場所	鋳造ボイド、熱サイクル。完成した部品をテストする
PTFE	通常 150 °C 以上	高温で化学的に攻撃的なエリア	コスト;取り付け時の表面の磨耗

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バーがバスウェイ内にある場合、システムが評価を設定します

低電圧配電では、銅棒定格が単独で使用されることはほとんどありません。母線路はシステムとして評価されます。導体、接続部、絶縁体、筐体、および宣言された周囲が IEC 61439-6 または UL 857 に基づいて一緒にテストされ、銘板の図がそのアセンブリ全体に適用されます。

これには実際的な影響があります。 800 A のコンパクトな母線路では、多くの場合、フリーエアテーブルで 800 A をはるかに超える導体断面積が使用されます。この違いは誤差の範囲ではありません。これは、接合抵抗、エンクロージャ損失、および規格の周囲想定によって消費される割合です。

導体抵抗(I2R) 62% ジョイントおよび接続ポイント 18% エンクロージャ渦電流 12% 端子および接点 8%

定格電流で動作する低電圧母線路内の熱バランスの例。

サンドイッチ型の高密度でコンパクトな母線路は、相を近づけることでその共有を減らし、リアクタンスと電圧降下を低減し、並列導体間の電流共有を改善します。このことは、高調波の多い負荷を使用する設備では、配線のインピーダンスが電流の分割方法を決定するため、それ以上に重要です。

中電圧または低電圧の配電盤のケーブルまたは裸バーに対して母線路の重量を量る場合は、このガイドを参照してください。中電圧および低電圧に適したバスバーを選択する方法プロジェクトレベルの詳細を含めて、同じ決定を順を追って説明します。

高密度コンパクトバスウェイ高密度コンパクト母線路は、低圧キャスト樹脂母線路製品のカテゴリーに属します。高密度に配置された構造設計を採用しており、コンパクトさが特徴です。製品を見る→

購入チェックリストとよくある失敗ポイント

銅棒の定格を主張する見積もりを受け入れる前に、次のことを尋ねてください。

導電率の証拠: 少なくとも 58 MS/m、または 100% IACS を示す工場証明書。
寸法と公差: 鋭利なエッジを除いた、適用される標準公差内の幅と厚さ。
めっき仕様: 耐食性や接合部の寿命が重要となる場合、錫の厚さは通常 5 ～ 10 マイクロメートルです。
温度上昇データ: 単一バーのテーブル値だけでなく、アセンブリのテストレポート。
ジョイントハードウェア: 文書化されたトルク値、皿ワッシャーまたはスプリングワッシャー、および熱サイクルチェックの計画。

最も高価な失敗は、静かな失敗です。指定よりも 1 サイズ小さい、100 x 10 mm ではなく 80 x 10 mm のバーでは、銅断面の約 20 パーセントが除去され、評価が約 18 パーセント低下しますが、紙上では注文書は依然として正しく見えます。同じ筐体内で銅の代わりに静かにアルミニウムが使用されたり、導電率の低い銅が使用されたりすると、2 ～ 3 年後にホットジョイントとして現れます。緩んだジョイントや混合金属接続が試運転時に失敗することはほとんどありません。負荷サイクルが発生すると、プラントがダウンタイムを許容できないときに障害が発生します。

図面、負荷プロファイル、周囲条件があれば、次のことができます。詳細を当社のエンジニアリングチームに送信してくださいカタログページではなく、施設に一致するバーやバスウェイの推奨事項を取得します。

FAQ: 銅棒の評価に関する購入者からの質問

銅棒の定格は電流容量と同じですか?

日常使用では、そうです。技術的には、電流容量は、定義された周囲環境で定義された温度上昇を引き起こす電流であるため、これら 2 つの条件が付加されない限り、この数値は意味がありません。

40 x 10 mm の銅棒はどのくらいの電流を流すことができますか?

自由空気中での 65 K の上昇ではおよそ 800 ～ 900 A、周囲 45 °C の密閉エンクロージャ内では 600 A 近くになります。組立規格や温度上昇試験にてご確認の上設計してください。

バーの厚さを2倍にすると定格も2倍になりますか?

いいえ、同じ幅で 5 mm から 10 mm にすると、通常は 45 ～ 55 パーセント増加します。これは、厚さにより断面積が増加しますが、表面積は非常に少なく、表皮効果によって実際に電流を流す余分な銅の量が制限されるためです。

45 °C の周囲温度では、35 °C と比較してどれくらいのコストがかかりますか?

一般的な屋内配置では使用可能な電流の約 10% が使用されますが、換気が不十分な場合や複数の運転が同じスペースを共有する場合はさらに多くなります。

同じサイズの銅バーをアルミニウムバーに置き換えることはできますか?

同じサイズではありません。同じ断面ではその容量の約 40 パーセントが失われるため、アルミニウムの代替品には、より大きなプロファイル、適切な接合の準備、およびバイメタル移行ハードウェアが必要です。

錫メッキをすると定格は変わりますか？

ほんの少しだけ。錫は放射冷却を若干減少させますが、その影響は周囲温度や筐体の状態に比べて小さいです。メッキの本当の利点は、耐食性とより安定した接合界面です。

銅バーの定格は、断面、温度制限、周囲環境、および取り付けが付属している場合にのみ意味を持ちます。 2 つの数値を比較する前にテスト条件を尋ね、図面に印刷されている平均値ではなく、7 月に部屋が受ける最悪の環境のサイズを確認し、最初に故障する可能性が最も高いシステムの部分としてバーではなくジョイントを扱います。