Neher – McGrathova metoda - Neher–McGrath method

V elektrotechnice je Neher – McGrath metodou pro odhad ustálené teploty elektrických kabelů pro některé běžně se vyskytující konfigurace. Odhadem teploty kabelů lze vypočítat bezpečnou dlouhodobou proudovou kapacitu kabelů.

JH Neher a MH McGrath byli dva elektrotechnici, kteří v roce 1957 napsali článek o tom, jak vypočítat kapacitu proudu (ampacity) kabelů. Článek popisuje dvourozměrné vysoce symetrické zjednodušené výpočty, které tvoří základ mnoha pokynů a předpisů pro kabelové aplikace. Složité geometrie nebo konfigurace, které vyžadují trojrozměrnou analýzu tepelného toku, vyžadují složitější nástroje, jako je analýza konečných prvků . Jejich článek byl používán jako reference pro ampacity ve většině standardních tabulek.

Přehled

Papír Neher – McGrath shrnul roky výzkumu analytického zpracování praktického problému přenosu tepla ze silových kabelů. Popsané metody zahrnovaly všechny mechanismy generování tepla ze silového kabelu (ztráta vodičů, dielektrická ztráta a ztráta štítu).

Ze základních principů, že elektrický proud vede k tepelnému ohřevu a přenos tepelné energie do okolního prostředí vyžaduje určitý teplotní rozdíl, vyplývá, že proud vede ke zvýšení teploty vodičů. Proudová zatížitelnost , nebo maximální přípustný proud, z přívodního kabelu , závisí na přípustné teplotě kabelu a sousedními materiály, jako je izolace nebo ukončení zařízení. U izolovaných kabelů je maximální teplota izolace obvykle limitující vlastností materiálu, která omezuje ampacitu. U neizolovaných kabelů (obvykle používaných při montáži nad hlavou) je pevnost v tahu kabelu (ovlivněná teplotou) obvykle limitující vlastností materiálu. Metoda Neher – McGrath je standard elektrotechnického průmyslu pro výpočet amplitudy kabelu, který se nejčastěji používá při vyhledávání v tabulkách předpočítaných výsledků pro běžné konfigurace.

Používáme americký národní elektrický zákon

Rovnici v oddíle 310–15 (C) Národního elektrotechnického předpisu , nazvanou Neher – McGrathova rovnice (NM) (uvedená níže), lze použít k odhadu efektivní amplitudy kabelu.

${\ displaystyle I = {\ sqrt {Tc- (Ta + {\ Delta} Td) \ over Rdc (1 + Yc) Rca}}}$

V rovnici je normálně mezní teplota vodiče odvozená z omezení izolace nebo pevnosti v tahu. je termín přidaný k okolní teplotě pro kompenzaci tepla generovaného v plášti a izolace pro vyšší napětí. se nazývá nárůst teploty dielektrické ztráty a je obecně považován za nevýznamný pro napětí pod 2 000 V. Termín je multiplikátor používaný k převodu odporu stejnosměrného proudu ( ) na efektivní odpor střídavého proudu (který obvykle zahrnuje účinky vodiče na kůži a ztráty vířivými proudy ). Pro velikosti vodičů menších než AWG č. 2 (33,6 mm ² , 0,0521 čtverečních palců ) je tento termín obecně považován za bezvýznamný. je efektivní tepelný odpor mezi vodičem a okolními podmínkami, který může vyžadovat značné empirické nebo teoretické úsilí k odhadu. S ohledem na termíny citlivé na střídavé napětí byla vyvinuta tabulková prezentace výsledků NM rovnice v Národním elektrotechnickém zákoníku za předpokladu standardní severoamerické výkonové frekvence 60 hertzů a sinusových vln pro proud a napětí. ${\ displaystyle Tc}$${\ displaystyle {\ Delta} TD}$${\ displaystyle Ta}$${\ displaystyle {\ Delta} TD}$${\ displaystyle (1 + YC)}$${\ displaystyle Rdc}$${\ displaystyle Rca}$

Výzvy, které představuje složitost odhadu a odhadu místního nárůstu teploty okolí získaného společným umístěním mnoha kabelů (v potrubí ), vytvářejí mezeru na trhu v odvětví elektrické energie pro software zaměřený na odhad ampacity. ${\ displaystyle Rca}$

Reference