銅の電流容量チャート: 用途、選択基準、実践的なガイダンス

4/0AWG 銅導体は、標準的な銅電流容量グラフに 3 回表示されます: 60℃ で 195A、75℃ で 230A、90℃ で 260A。すべての数値は正しく、プロジェクトに自動的に必要な数値はどれもありません。ケーブル スケジュールに属する値は、導体の定格電流容量、接続される終端の温度定格、周囲温度とグループ化の影響という 3 つの制限のうちの最も低い値です。

これが簡単な答えであり、表の前に述べる価値があります。回路内の最も弱いコンポーネントからチャートを逆に読み取り、補正を適用し、結果からサイズを決定します。 90 °C のカラムから直接サイズを決定すると、ラグに刻印された評価を確認する前に、設計が 20 ～ 30% 楽観的になってしまいます。

銅線電流グラフで実際に測定できるもの

電流容量は、絶縁体が定格温度内に留まり、予測可能な速度で劣化する間に導体が流すことができる最大連続電流です。これは電気的な制限ではなく、熱的な制限です。銅導体の抵抗は 10 A と 200 A で同じですが、銅導体が発生する熱は電流の 2 乗で増加し、銅導体が放出する熱は表面積、設置方法、周囲の温度によって異なります。

6 つの入力によりページ上の数値が移動します: AWG、kcmil、または mm² での断面。導体の材質と導電率のグレード。断熱材とジャケットの温度定格。フリーエア、レースウェイ、トレイ、埋設ダクトなどの設置方法。周囲温度。同じエンクロージャを共有する通電導体の数。それらのいずれかを変更すると、同じ銅線が 20 アンペアまたは 30 アンペア離れてリストされます。

数値を引用する前に、2 つの規則をチェックする必要があります。 AWG および kcmil のテーブルは通常、30 °C の周囲空気と定義された導管充填を想定していますが、IEC のテーブルは、異なるグループ化係数を使用して、空気中は 30 °C、地中は 20 °C と想定している場合があります。 IEC テーブルから引用された 25 mm² の値は、AWG リストときちんと一致しません。25 mm² は、約 21.2 mm² の 4 AWG と約 26.7 mm² の 3 AWG の間に位置するためです。 1 つのスケジュールに 2 つのシステムを混在させることは、入札段階でよくある混乱の原因です。

なぜ同じ銅が 3 つの異なる電流容量を示すのか

3 つの列が存在するのは、温度曲線上で断熱材が失敗しているためです。 PVC コンパウンドの定格温度は通常 70 °C または 75 °C、XLPE および EPR は 90 °C に達し、60 °C カラムは主に従来のゴム絶縁および 60 °C 終端用にマークされた機器に使用されます。 90 °C の導体は「より良い銅」ではありません。絶縁体を備えた同じ銅であり、脆くなったり変形する前により多くの熱に耐えることができます。

2 番目の制限はケーブルの端にあります。端子台、ラグ、およびブレーカー パッドは個別に定格されており、機器に別のマークが付けられていない限り、100 A を超える回路では 75 °C の終端を使用することが一般的な規則です。したがって、75 °C のラグに接続された 90 °C XLPE ケーブルは 75 °C の値に制限され、追加の熱ヘッドルームはディレーティングによって消費された場合にのみ有効になります。

これが仕様作業における実際的な結論です。高温の工場室や混雑したトレイで得られるヘッドルームに合わせて 90 °C の製品を選択してください。ただし、終端を確認せずに回路定格として 90 °C の列を表示しないでください。この 2 つの意見が一致しない場合は、小さいほうの数字が優先され、多くの場合、2 つのサプライヤーが同じケーブルを見積もる際に疑わしいほど異なる現在の主張をする理由がその違いによって説明されます。

サイズ別の銅線電流容量: 曲線が曲がる場所

電流容量は断面積に比例しません。 6AWG から 500キロミル に移行すると、導体面積は約 19 倍になりますが、90 °C での電流容量は 75 A から 430 A まで、約 5.7 倍しか増加しません。熱は導体の表面から出ていき、表面は面積ではなく直径とともに大きくなるので、銅が 1 平方ミリメートル増えるごとに、その前の銅よりも少し少ない電流が流れます。

バーは 430 A にスケールされています。2 つの定格間の視覚的な差は、サイズが大きくなるにつれて絶対的に狭くなります。そのため、定格軽減ペナルティは、大きな導体よりも小さな導体に比例して大きなダメージを与えます。

この曲がりには 2 つの実際的な影響があります。まず、複数の小さな並列導体は、同じ総面積の 1 つの大きな導体よりも熱を放散できますが、各並列配線にはグループ化要素が集まり、各配線には独自の終端スペースが必要になります。第 2 に、電圧降下は熱とは逆の方向に動作するため、通常、長い配線は電流列ではなく降下によって駆動され、電流容量チェックに合格した導体でも、大幅な差で降下チェックに合格しない可能性があります。

ディレーティング: 最終的な数値を変更する修正

補正係数は、チャートの値が設計値に変わる場所です。以下のシーケンスは、実際に動作したケースとして 1/0 AWG XLPE 銅導体を使用した、従う価値のあるシーケンスです。

1. 絶縁定格の表の値から開始します: 90 °C で 170 A。
2. アンビエント補正を適用します。 45 °C の空気では、90 °C の導体の係数は約 0.87 で、およそ 148 A になります。
3. レースウェイを共有する負荷がかかっている導体の数にグループ化係数を適用します。通常、6 本の導体では 0.80 が使用され、およそ 118 A が得られます。
4. 75 °C での 150 A の終端制限と比較してください。ここでの終了は拘束制約ではありません。
5. 連続負荷ルールを適用すると、導体には連続負荷の少なくとも 125% の定格が必要になります。使用可能な連続負荷は約94Aまで下がります。

同じ導体を 60 °C のラグで実行すると、状況が再び変わります。キャップは 125 A に低下し、同じ修正の後、回路は約 87 A に制限されます。90 °C の列のみを読み取る設計者は、修正を適用する前はほぼ 100%、修正を適用した後は約 35% 容量を過大評価することになります。このギャップは、チェックされていないチャート参照の実際のコストであり、コミッショニング時よりも紙で把握する方がはるかに安価です。

電流容量だけが接地導体のすべてではない

接地線のサイズは異なります。機器の接地線は通常、負荷電流ではなく上流の過電流デバイスの定格に基づいた表から選択されます。200 A のデバイスには 6 AWG の銅線が必要で、3 AWG の場合は 400 A、1 AWG の場合は 600 A が必要で、ラダーはデバイスの定格に従って上向きに続きます。電流容量グラフからは、その選択についてほとんどわかりません。

代わりに支配するのは短時間の耐久性です。断熱チェックは S = √(I²t) / k です。ここで、S は導体面積 (mm²)、I は故障電流 (アンペア)、t は遮断時間 (秒)、k は材料および絶縁定数です。PVC 絶縁を使用した銅の場合は約 143、XLPE を使用した銅の場合は 176 (IEC 60364-5-54 から取得)。したがって、35 mm² の銅 PVC 接地導体は 1 秒間におよそ 5 kA を吸収します。クリア時間が長くなったり、障害レベルが高くなると、エリアが急速に押し上げられるため、保護設定と導体サイズは常に一緒に検討されます。

同じ論理で、接地ハードウェアが連続電流容量ではなく接続抵抗と短絡耐力によって指定される理由、および根本的な耐力の問題が独自の検討に値する理由が説明されます。そのチェックの背後にある仕組みについては、このノートで説明されています。 障害時に接地線がどのくらいの電流に耐えられるか 、上記のチャートの値とよく一致します。

接地用銅より線 高純度銅より線接地導体は硬伸線、軟伸線、または錫メッキの形状で提供されており、耐故障電流が検討されている電力機器の接地に適しています。 製品を見る→

接地用無酸素銅接地棒 最大 99.97% の銅と低抵抗率を備えたワングレードの無酸素銅バー。接地プロジェクトの裸バスバー定格と温度上昇ベースを比較する際に関連します。 製品を見る→

これらの計算では、裸銅棒とより線銅導体は絶縁ケーブルとは異なる動作をします。バスバーには温度を制限するジャケットがありませんが、方向、間隔、プレナム条件、および許容される温度上昇がすべて異なるため、公開されているバーの定格はソース間で 30 ～ 50% 異なります。 250 A で見積もられた 25 × 3 mm バーと 350 A で見積もられたバーを比較する場合、どちらかが間違っていると考える前に、温度上昇の基準を確認してください。

注文書に記載する内容

グラフの大部分はコンテキストに依存するため、注文文書にはそれを修正する数値を記載する必要があります。導体規格 (より線銅については IEC 60228 クラス 2、または帝国サイズが適用される ASTM B8)、公称断面積、および 20 °C での最大 DC 抵抗を指定します。25 mm² の銅は約 0.727 Ω/km、95 mm² の銅は約 0.193 Ω/km を超えてはなりません。絶縁タイプと温度定格、撚線クラス、および試験証明書が従う規格を記載します。

銅クラッド鋼または銅クラッドアルミニウムが代替品として提案されている場合、直径よりもグレードが重要です。銅被覆鋼は通常、21%、30%、または 40% IACS 導電率で提供されるため、40% グレードでは、同じサイズの固体銅導体の電流の約 40% が流れます。導電性グレードを記載せずに「銅被覆」のみを引用するサプライヤーは、質問に回答していません。

寛容さは静かな商業上のリスクです。公称直径より 2% 低く供給された導体は、その断面積の約 4% を失い、長年の使用により数パーセントの余分な抵抗と数度の余分な動作温度として現れます。より線導体のキャリパーは信頼性がありません。測定した長さの重さを量ったり、橋の抵抗を測定したりすれば、議論は数分で解決します。

銅編組フレキシブルアースコネクタ 銀または錫メッキのプレス無酸素銅ラグを備えた柔軟な銅編組またはホイル接地コネクタで、ラグおよびジョイントの性能が重要な低抵抗パス用です。 製品を見る→

フレキシブル コネクタ、編組、およびジャンパーは、導体自体ではなくジョイントとラグによって電流容量が制限されるため、同じ規律に値します。部品表を検討するバイヤーは、多くの場合、1 つの仕様で接地経路全体をカバーできるように、これらのアイテムを接地導体の範囲に結び付けます。銅製接地線の範囲は、これらの項目を統合する際の便利な参照点となります。

コミットする前に行う価値のあるチェック

1. ケーブルだけでなく、回路内のすべての終端の温度定格を確認してください。
2. 周囲の設計温度と、レースウェイごとに負荷がかかっている導体の数を記録します。ディレーティングされた数値を正当化するには両方が必要です。
3. 読んでいるチャートが AWG またはメートル法の仮定に基づいて構築されているかどうかを確認し、2 つのシステム間を決して補間しないでください。
4. 電流容量だけでは導体のサイズを決定できないため、接地導体とボンディング導体の障害レベルと解除時間を確認します。
5. 銅被覆代替品の抵抗データと導電率グレードを問い合わせてください。

銅の電流容量グラフは出発点であり、答えではありません。レビューに耐えられる数値は、周囲、グループ化、および終端の制限によってトリミングされ、負荷を運ぶためではなく人々を保護するために導体が存在する場合の耐障害性と照合された数値です。