Leiterbelastbarkeit
Je kleiner die Querschnittsfläche eines gegebenen Drahtes ist, desto größer ist der Widerstand für jede gegebene Länge, wobei alle anderen Faktoren gleich sind. Ein Draht mit größerem Widerstand leitet bei jeder gegebenen Strommenge eine größere Menge an Wärmeenergie ab, wobei die Leistung gleich P=I2 . ist R.
Verlustleistung aufgrund des Widerstands eines Leiters äußert sich in Form von Hitze, und übermäßige Hitze kann einen Draht beschädigen (ganz zu schweigen von Gegenständen in der Nähe des Drahtes), insbesondere wenn man bedenkt, dass die meisten Drähte mit einer Kunststoff- oder Gummibeschichtung isoliert sind, die schmelzen und brennen. Dünne Drähte tolerieren daher weniger Strom als dicke Drähte, wobei alle anderen Faktoren gleich sind. Die Stromtragfähigkeitsgrenze eines Leiters wird als seine bezeichnet Belastbarkeit .
In erster Linie aus Sicherheitsgründen wurden in den Vereinigten Staaten bestimmte Standards für die elektrische Verkabelung festgelegt, die im National Electrical Code (NEC) festgelegt sind . Typische NEC-Drahtbelastbarkeitstabellen zeigen die zulässigen maximalen Ströme für verschiedene Drahtgrößen und -anwendungen. Obwohl der Schmelzpunkt von Kupfer der Drahtbelastbarkeit theoretisch eine Grenze auferlegt, schmelzen die üblicherweise zum Isolieren von Leitern verwendeten Materialien bei Temperaturen weit unter dem Schmelzpunkt von Kupfer. em> Isolierung . Ein Spannungsabfall als Folge eines übermäßigen Drahtwiderstands ist auch ein Faktor bei der Dimensionierung von Leitern für ihre Verwendung in Stromkreisen, aber diese Überlegung lässt sich besser mit komplexeren Mitteln beurteilen (die wir in diesem Kapitel behandeln werden). Eine aus einer NEC-Liste abgeleitete Tabelle wird beispielsweise angezeigt:
Belastbarkeit von Kupferleitern in freier Luft bei 30 °C
Tabelle:
* =geschätzte Werte; Normalerweise werden diese kleinen Drahtstärken nicht mit diesen Isolationstypen hergestellt
Beachten Sie die erheblichen Stromtragfähigkeitsunterschiede zwischen Drähten gleicher Größe mit unterschiedlichen Isolierungsarten. Dies liegt wiederum an den thermischen Grenzen (60°, 75°, 90°) jedes Dämmstofftyps.
Diese Stromtragfähigkeitswerte gelten für Kupferleiter in „freier Luft“ (maximale typische Luftzirkulation), im Gegensatz zu Drähten, die in Kabelkanälen oder Drahtrinnen verlegt sind. Wie Sie feststellen werden, werden in der Tabelle keine Strombelastbarkeiten für kleine Drahtstärken angegeben. Dies liegt daran, dass sich der NEC in erster Linie mit Stromkabeln (große Ströme, große Kabel) befasst und nicht mit Kabeln, die bei elektronischen Arbeiten mit geringem Strom üblich sind.
Die Buchstabenfolgen, die zur Identifizierung von Leitertypen verwendet werden, haben eine Bedeutung, und diese Buchstaben beziehen sich normalerweise auf die Eigenschaften der Isolierschicht(en) des Leiters. Einige dieser Buchstaben symbolisieren einzelne Eigenschaften des Drahtes, andere sind einfach Abkürzungen. Der Buchstabe „T“ allein bedeutet beispielsweise „thermoplastisch“ als Dämmstoff, wie in „TW“ oder „THHN“. Die Drei-Buchstaben-Kombination „MTW“ ist jedoch eine Abkürzung für Machine Tool Wire , ein Drahttyp, dessen Isolierung flexibel ist, um in Maschinen verwendet zu werden, die starken Bewegungen oder Vibrationen ausgesetzt sind.
Dämmmaterial
- C =Baumwolle
- FEP =Fluoriertes Ethylenpropylen
- MI =Mineral (Magnesiumoxid)
- PFA =Perfluoralkoxy
- R =Gummi (manchmal Neopren)
- S =Silikongummi
- SA =Silikon-Asbest
- T =Thermoplast
- TA =Thermoplastischer Asbest
- TFE =Polytetrafluorethylen („Teflon“)
- X =Vernetztes synthetisches Polymer
- Z =Modifiziertes Ethylentetrafluorethylen
Wärmebewertung
- H =75 Grad Celsius
- HH =90 Grad Celsius
Äußere Bedeckung („Jacke“)
- N =Nylon
Besondere Servicebedingungen
- U =Untergrund
- W =Nass
- -2 =90 Grad Celsius und nass
Daher hat ein „THWN“-Dirigent T hermoplastische Isolierung, ist H essbar bis 75° Celsius, ist für W . bewertet et Bedingungen und kommt mit einem N Ylon-Außenmantel.
Buchstabencodes wie diese werden nur für Allzweckkabel verwendet, wie sie in Haushalten und Unternehmen verwendet werden. Für Hochleistungsanwendungen und/oder schwere Betriebsbedingungen entzieht sich die Komplexität der Leitertechnik einer Klassifizierung nach wenigen Buchstabencodes. Freileitungsleiter bestehen normalerweise aus blankem Metall und hängen an Türmen durch Glas-, Porzellan- oder Keramikhalterungen, die als Isolatoren bekannt sind. Trotzdem kann die tatsächliche Konstruktion des Drahtes, um sowohl statischen (Eigengewicht) als auch dynamischen (Wind) Belastungen standzuhalten, komplex sein, da mehrere Schichten und verschiedene Arten von Metallen zusammengewickelt sind, um einen einzigen Leiter zu bilden. Große, unterirdische Stromleiter werden manchmal mit Papier isoliert und dann in ein mit Stickstoff oder Öl gefülltes Stahlrohr eingeschlossen, um das Eindringen von Wasser zu verhindern. Solche Leiter erfordern eine Stützausrüstung, um den Flüssigkeitsdruck im gesamten Rohr aufrechtzuerhalten.
Andere Isoliermaterialien finden in kleinen Anwendungen Verwendung. Zum Beispiel werden Drähte mit kleinem Durchmesser zur Herstellung von Elektromagneten (Spulen, die ein Magnetfeld aus dem Elektronenfluss erzeugen) oft mit einer dünnen Emailschicht isoliert. Die Emaille ist ein ausgezeichnetes Isoliermaterial und sehr dünn, so dass viele „Windungen“ Draht auf kleinem Raum gewickelt werden können.
RÜCKBLICK:
- Drahtwiderstand erzeugt Hitze in Betriebsstromkreisen. Diese Hitze stellt eine potenzielle Brandgefahr dar.
- Dünne Drähte haben aufgrund ihres größeren Widerstands pro Längeneinheit und folglich einer größeren Wärmeentwicklung pro Einheitsstrom einen niedrigeren zulässigen Strom ("Belastbarkeit") als dicke Drähte.
- Der National Electrical Code (NEC) legt die Strombelastbarkeit für Starkstromkabel basierend auf der zulässigen Isolationstemperatur und der Kabelanwendung fest.
VERWANDTE ARBEITSBLÄTTER:
- Arbeitsblatt Überstromschutz
- Arbeitsblatt Drahttypen und -größen
Industrietechnik