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예. 냉간 가공은 일반적으로 고전도성 구리의 전기 전도도를 감소시키는 반면 강도와 경도는 증가시킵니다. 변화의 크기는 구리 등급, 변형 및 후속 열처리에 따라 달라집니다. 버스바의 경우, 최종 템퍼와 전도도를 지정해야 합니다., 단순히 “열간 압연” 또는 “냉간 압연”이 아닙니다. 전도도 차이가 보편적인 전류 정격 감소는 아닙니다.
VIOX 편집팀 제공. 이것은 소스 기반 재료 설명이며, 과거 측정값, 개념적 설명 및 아래의 예시 계산은 VIOX 제품 테스트 결과가 아닙니다.
냉간 가공이 구리 전도성을 변화시키는 이유
냉간 압연, 인발 및 성형은 상당한 재결정에 필요한 조건 이하에서 영구적으로 구리를 변형시킵니다. “냉간”은 야금 공정을 설명하는 것이지 반드시 비정상적으로 낮은 주변 온도를 의미하는 것은 아닙니다. 변형은 결정립 구조를 변경하고 전위와 같은 결함을 도입합니다. 이러한 변화는 전자 수송을 방해하는 동시에 추가적인 소성 변형을 더 어렵게 만들 수 있습니다.
실질적인 절충점은 항복 강도와 경도가 증가하는 대신 전도도가 일부 손실된다는 것입니다. 강도 증가는 탄성 계수의 비례적 증가와 혼동해서는 안 됩니다. 더 강한 구리 바는 탄성적으로 비례적으로 더 단단해지지 않고 영구 변형에 더 잘 저항할 수 있습니다.
그리고 구리 개발 협회(Copper Development Association)의 냉간 압연 템퍼 지침 인장 강도 및 항복 강도 상승을 설명합니다. 해당 전도도 논의 잔류 냉간 가공과 관련된 약간의 전도도 감소도 확인합니다.
개념적 미세 구조이며, 현미경 이미지나 측정된 결정립 크기 비교가 아닙니다. 이 다이어그램은 변형을 보여주며, 전도도 변화를 정량화하지는 않습니다.
감소가 고정 백분율이 아닌 이유
이 효과는 조성, 초기 미세 구조, 변형량 및 방향, 그리고 후속 열처리에 따라 달라집니다. 가벼운 마무리 작업과 심하게 인발된 와이어가 반드시 동일한 상태를 유지하는 것은 아닙니다.
또한 가능한 모든 변형 일정에서 전도도가 단조롭게 감소한다고 보장할 수는 없습니다. 한 2021년 저산소 구리 와이어에 대한 주요 연구 조사된 조건에서 인장력을 동반한 감소 후 증가를 보고했습니다. 결정립계, 결정립 방향 및 재결정화가 응답에 기여했습니다. 해당 실험은 보편적인 규칙에 대한 경고이지, 권장되는 버스바 처리 일정이 아닙니다.
조달의 경우, 명시된 등급 및 최종 템퍼에 대한 선언된 최소 전도도가 일반적인 “순수 구리” 값에서 추정된 공제보다 더 유용합니다. 단위 및 참조 기준은 다음을 참조하십시오. 전도도, 비저항 및 %IACS 설명.
열간 압연 구리 대 냉간 압연 구리: 최종 상태 비교
열간 압연 및 냉간 압연은 처리 경로를 설명합니다. 풀림, 반경질 및 경질은 재료 상태를 설명합니다. 이러한 레이블은 다른 질문에 답하며, 구리 제품은 배송 전에 하나 이상의 경로를 거칠 수 있습니다.
열간 가공은 적절한 처리 조건 하에서 회복 또는 재결정을 허용합니다. 이는 잔류 가공 경화 효과를 줄일 수 있지만 열간 압연은 완전 풀림과 동의어가 아닙니다.. 후속 마무리, 변형 및 열 이력은 여전히 중요합니다. 반대로, 냉간 압연 제품은 나중에 풀림될 수 있습니다. 구리 개발 협회(Copper Development Association)의 풀림 템퍼 지침 냉간 가공 후의 풀림을 명시적으로 설명합니다.
다음 비교는 동일한 구리 등급 및 조성을 가정하며, 전도도는 동일한 기준 온도에서 평가됩니다. 이는 허용 한계가 아닌 정성적 기대를 제공합니다.
| 공급 상태 | 프로세스 라벨이 설정하는 내용 | 전기적 해석 | 기계적 해석 |
|---|---|---|---|
| 열간 압연 구리 | 고온 압연이 발생했습니다. | 라벨만으로는 전도성을 확립하거나 다른 납품 제품보다 우수함을 증명할 수 없습니다. | 납품된 재질의 온도와 강도를 확인하십시오. 완전히 풀림 상태라고 가정하지 마십시오. |
| 냉간 압연된 구리로 잔류 냉간 가공 상태입니다. | 압연 변형은 그 효과를 제거하기에 충분한 후속 풀림 없이 남아 있습니다. | 적절하게 풀림 처리된 동일한 재질보다 전도성이 낮을 수 있습니다. | 항복 강도와 경도는 일반적으로 증가하며, 성형성은 감소할 수 있습니다. |
| 냉간 압연 후 적절하게 풀림 처리된 구리입니다. | 냉간 압연 후 잔류 상태를 변경하는 열처리가 수행되었습니다. | 전도도는 해당 등급의 풀림 값으로 회복될 수 있습니다. 실제 결과를 확인하십시오. | 가공 경화 강도는 감소될 수 있으며 연성은 복원될 수 있습니다. |
공정 상태 맵만 해당됩니다. 화살표는 제조 순서를 나타내며, 전기 배선, 측정된 전도도 또는 정확한 생산 레시피를 나타내지 않습니다.
버스바 비교를 위해 다음을 질문하십시오: 제품은 동일한 등급입니까? 동일한 온도에서 테스트되었습니까? 최종 열처리 상태는 무엇입니까? 각 공급업체는 최소 전도도 및 기계적 특성을 보장합니까?
표면 외관은 이러한 질문에 대한 답이 아닙니다. 매끄럽고 밝은 냉간 압연 바가 자동으로 전도성이 낮아지는 것은 아니며, 열간 가공 표면이 더 높은 전도성을 증명하는 것은 아닙니다. 표면 상태는 접합부에서 중요하지만, 벌크 재료 속성과는 구별됩니다.
열처리 및 경질 인발 데이터의 역사적 결과
Wolff와 Dellinger의 1911년 논문, 상업용 구리의 전기 전도도, 는 풀림 처리된 상업용 구리선과 경화 인발된 상업용 구리선을 비교했습니다.
이 표 II는 사용함을 의미합니다 첫 번째 제조업체의 샘플 그룹, 인쇄된 통합 풀림 평균 대신 와이어 크기당 세 번의 측정값을 평균냅니다. 차이는 반올림 전에 계산됩니다.
| B&S 와이어 크기 | 풀림 평균, 원본 퍼센트 전도도 기준 | 경화 인발 평균, 원본 퍼센트 전도도 기준 | 차이, 퍼센트 포인트 |
|---|---|---|---|
| 6번 | 100.18% | 97.78% | 2.40 |
| 12번 | 100.32% | 97.48% | 2.84 |
| 18번 | 100.19% | 97.10% | 3.09 |
이 논문은 동일한 재료 로트에서 얻은 측정값을 쌍으로 묶습니다. 6번과 18번 증거는 제한적이었고 인발 관행이 크기 추세에 영향을 미쳤다고 경고합니다. 이는 고유한 전선 직경 규칙을 확립하지 않습니다.
두 가지 해석 한계가 필수적입니다. 첫째, 두 개의 백분율 전도도 측정값을 빼면 퍼센트 포인트, 상대 백분율 손실이 자동으로 되는 것이 아니라. 둘째, 이 표는 섭씨 20도에서의 논문의 역사적 질량 비저항 참조를 사용합니다. 이는 1913년에 확립된 IACS 참조보다 앞선 것입니다., 따라서 이러한 측정값을 단순히 최신 %IACS로 다시 레이블을 지정해서는 안 됩니다. 이는 열간 압연 대 냉간 압연 버스바 테스트가 아니라 어닐링 대 경질 인발선 비교입니다.
전도성 변화가 버스바 손실에 미치는 영향
전도도는 도체의 길이와 단면적을 통해 벌크 저항에 영향을 미칩니다:
R = L / (sigma x A)
P = I^2 x R여기서, R 은 옴 단위의 저항이고, L 은 미터 단위의 길이이고, sigma 는 시멘스/미터 단위의 체적 전기 전도도이고, A 는 제곱미터 단위의 단면적이며, P 는 전류에서의 와트 단위의 저항 전력 손실입니다. I 암페어(A) 단위.
예시 DC 사례: 100% 대 97% IACS
동일한 형상을 가진 두 개의 직선형 균일 구리 도체를 가정하고, 둘 다 다음에서 평가합니다. 섭씨 20도:
- 길이: 1 미터.
- 단면적: 100 제곱밀리미터, 또는
0.0001 m^2. - 전류: 200 A DC.
- 도체 A: 가정된
58 MS/m, 약 100% IACS. - 도체 B: 가정된
0.97 x 58 = 56.26 MS/m, 약 97% IACS.
이것들은 측정된 VIOX 값이나 과거 표의 재구성이 아니라 선언된 계산 입력값입니다. 이것들은 독립적인 구리 버스바 지침, 의 1.2.2.1.2절에서 논의된 전도도 차이의 규모를 나타냅니다.
R_A = 1 / (58,000,000 x 0.0001)
= 0.000172414 옴
R_B = 1 / (56,260,000 x 0.0001)
= 0.000177746 옴
R_B / R_A = 100 / 97 = 1.03093| 계산된 수량 | 도체 A | 도체 B |
|---|---|---|
| 벌크 저항 | 172.41 마이크로옴 | 177.75 마이크로옴 |
| 200 A에서의 전력 손실 | 6.90 W | 7.11 W |
| 200 A에서의 전압 강하 | 34.48 mV | 35.55 mV |
해당 가정 하에서, 도체 B는 약 3.09% 더 높은 저항과 저항 손실을 가집니다, 1미터 구간에서 약 0.21 W 증가한 것입니다. 전도율과 비저항은 서로 역수 관계이므로, 저항 증가는 정확히 3%포인트의 전도율 차이만큼은 아닙니다.
이 예시는 벌크 재료의 거동을 분리합니다. 조인트, 구멍, 단면 변화, AC 표피 및 근접 효과, 도체가 가열됨에 따른 저항 증가를 제외합니다. 이는 작동 온도 예측, 허용 온도 상승 계산 또는 검증된 200 A 정격이 아닙니다.
이것이 전류 용량 감소를 확립하지 않는 이유
버스바의 허용 전류는 열 발생 및 제거, 작동 온도 한계, 치수, 인클로저 조건 및 연결에 따라 달라집니다. 재료 전도도는 하나의 입력입니다. 3점 전도도 변경을 보편적인 3% 전류 정격 감소로 전환할 수 없습니다.
기계적 강도도 중요합니다. 전도도만을 위해 선택된 부드러운 조건은 영구 변형에 대한 설계 저항 또는 성형 제약 조건을 충족하지 못할 수 있습니다. 더 단단한 조건은 전기적 및 기계적 증거가 어셈블리를 뒷받침하는 경우 유용할 수 있습니다. 단락 성능은 템퍼 라벨이 아닌 전체 배열에 대한 평가가 필요합니다.
모듈식 분배의 경우, MCB 버스바 선정 가이드 장치 호환성 및 정격을 다룹니다. 구리 전도도를 알고 있더라도 이러한 확인은 여전히 필요합니다.
재료 상태를 지정하고 버스바를 검증하십시오
구리 버스바, 구리 접지 또는 중성 바, 구리 단자 부품의 경우, 배송된 상태를 식별하는 증거를 요청하십시오. 유용한 재료 기록에는 다음이 포함되어야 합니다:
| 요청할 증빙 자료 | 답변하는 질문 |
|---|---|
| 구리 등급 및 해당 재료 사양 | 비교 대상 부품이 단순히 둘 다 구리로 설명된 것이 아니라 실제로 동일한 재질인지요? |
| 최종 템퍼 또는 합의된 납품 조건 지정 | 냉간 가공이 유지되는지, 부분적으로 완화되는지 또는 어닐링이 뒤따르는지요? |
| 참조 온도와 함께 보장되는 최소 전도도 또는 최대 비저항 | 이 등급 및 조건에 대해 보장되는 전기적 특성은 무엇입니까? |
| 부품에 적합한 기계적 특성 | 공급된 상태가 관련 강도 및 성형 요구 사항을 충족하는지요? |
| 완성된 치수 및 관련 공차 | 실제 전도 단면적이 저항 계산과 일치합니까? |
| 시험 방법, 샘플링 기준 및 로트 추적성 | 선언된 속성이 납품된 재료와 연결될 수 있습니까? |
광택 표면이나 경도 측정값만으로는 전기 전도성을 확립할 수 없습니다. 마찬가지로, 원자재 인증서만으로는 완성된 버스바의 온도 상승, 단자 호환성 또는 조립 단락 성능을 검증할 수 없습니다.
벌크 저항과 접합부 저항을 분리하십시오. 가열이 연결부에 집중되는 경우, 구리 템퍼를 변경하는 것은 해당 인터페이스를 확인하는 대체 수단이 될 수 없습니다. 해당 구리 버스바 접합부 과열 설명 접촉 압력, 열화 및 온도 효과를 다룹니다. 이러한 메커니즘은 손상되지 않은 바의 전도도 변화와는 다릅니다.
전도성을 복구하기 위해 설치된 버스바를 가열하지 마십시오. 재료 열처리는 기계적 특성, 치수, 도금 및 인접 절연을 변경할 수 있습니다. 필요한 어닐링은 제어된 제조 사양에 포함되어야 하며, 완성된 부품의 검증이 뒤따라야 합니다.
더 넓은 시스템 맥락을 위해서는 버스바 개요를. 사용하십시오. 평가 시 VIOX MCB 버스바, 는 이 예시에서 전도성 또는 전류 등급을 할당하는 대신, 정확한 모델의 재료 및 제품 문서를 요청하십시오.
명세서에는 납품되는 내용이 설명되어야 합니다: 구리 등급, 최종 템퍼, 전기적 특성 및 기계적 요구 사항. “열간 압연” 및 “냉간 압연”은 유용한 공정 정보이지만, 둘 다 해당 증거를 대체하지는 못합니다.
출처
- Wolff, F. A., and Dellinger, J. H. (1911), 상업용 구리의 전기 전도도, 표 II 및 샘플 페어링, 도면 작성법 및 퍼센트 전도도에 대한 논의.
- Copper Development Association / European Copper Institute (2014), 구리 버스바: 설계 및 설치 지침, 전도도, 기계적 특성 및 전류 용량 원리. 이 판은 기술적 배경이며 현재 의무적인 프로젝트 요구 사항을 명시한 것이 아닙니다.
- Yang 및 동료 (2021), 저산소 구리선의 미세 구조, 기계적 특성 및 전기 전도도에 대한 냉간 인발 변형의 영향, 조사된 와이어 가공 조건에 대한 1차 연구.
- Copper Development Association, 풀림 템퍼, 냉간 압연 템퍼및 전도도 논의.
- Copper Development Association (2006), 고구리 합금, 전기 전도도/비저항 섹션, IACS 참조 날짜 및 58 MS/m 기준에 한함.
