Trong quá trình thiết kế, lựa chọn vật liệu, sản xuất và bán dây và cáp, nhiều thông số nhiệt độ thường gặp, chẳng hạn như 90 độ, 105 độ, 125 độ, 150 độ, v.v. Các thông số này thường được gọi là thông số mức kháng nhiệt độ trong ngành. Vậy những thông số này đã diễn ra như thế nào? Tại sao các vật liệu có mức chịu nhiệt 90 độ lại có nhiệt độ lão hóa khác nhau? Mối quan hệ giữa nhiệt độ lão hóa và mức độ chịu nhiệt độ là gì? Định nghĩa về nhiệt độ hoạt động lâu dài-tối đa được phép đối với dây dẫn có lớp cách điện là gì? Chỉ số nhiệt độ là gì? Nhiệt độ định mức của vật liệu là gì? Vật liệu liên kết ngang silane có thể đáp ứng mức chịu nhiệt độ 125 độ không?
1, tiêu chuẩn UL
Trong tiêu chuẩn UL, các mức chịu nhiệt độ phổ biến là 60 độ, 70 độ, 80 độ, 90 độ, 105 độ, 125 độ và 150 độ. Làm thế nào mà các mức kháng nhiệt độ này xuất hiện? Đây có phải là nhiệt độ hoạt động lâu dài của dây dẫn không? Trên thực tế, những-mức kháng nhiệt này được gọi là nhiệt độ định mức trong tiêu chuẩn UL. Đây không phải là nhiệt độ hoạt động lâu dài của dây dẫn.
(1) Nhiệt độ hoạt động định mức
Việc xác nhận nhiệt độ định mức trong tiêu chuẩn UL được xác định theo công thức 1.1 (xem Chương 4.3 Lão hóa lâu dài của vật liệu trong UL 2556-2007). Quy trình cụ thể trước tiên là giả định mức chịu nhiệt độ của vật liệu, chẳng hạn như 105 độ, sau đó tính nhiệt độ thử nghiệm của lò ở 112 độ theo công thức 1.1. Các mẫu được đặt ở các nhiệt độ thử nghiệm này trong 90 ngày, 120 ngày và 150 ngày tương ứng để thu được dữ liệu về tốc độ thay đổi độ giãn dài và số ngày lão hóa của mẫu. Sau đó, mối quan hệ tuyến tính giữa số ngày lão hóa và độ giãn dài tại điểm đứt được tính toán bằng phương pháp bình phương tối thiểu. Dựa trên mối quan hệ tuyến tính này, độ giãn dài khi đứt của các mẫu được ủ trong 300 ngày ở nhiệt độ lò này (112 độ) được tính toán. Nếu tốc độ thay đổi độ giãn dài khi đứt nhỏ hơn 50% thì vật liệu được coi là có thể đạt đến nhiệt độ danh định giả định này. Nếu tốc độ thay đổi độ giãn dài khi đứt lớn hơn 50% thì được coi là nhiệt độ định mức của vật liệu không thể đạt đến nhiệt độ định mức giả định và cần phải được giả định lại. Tiếp tục thí nghiệm trên ở nhiệt độ định mức.
Trong hệ thống tiêu chuẩn UL, nếu sử dụng phương pháp tính toán ngược, có thể coi như sau: vật liệu được ủ trong 300 ngày ở nhiệt độ nhất định A và tốc độ thay đổi độ giãn dài của nó không vượt quá 50%. Sau đó, nhiệt độ A được trừ đi 5,463 rồi chia cho 1,02 để thu được nhiệt độ B độ. Điều này chỉ ra rằng vật liệu có thể đạt đến nhiệt độ định mức ở nhiệt độ B. Nhiệt độ định mức này hoàn toàn không phải là-nhiệt độ hoạt động tối đa lâu dài mà lớp cách điện dành cho dây dẫn cho phép. Bởi vì "dài hạn" trong nhiệt độ làm việc tối đa dài hạn thực tế phải đề cập đến tuổi thọ của cáp ở nhiệt độ làm việc này, được tính ít nhất theo năm. Ví dụ: trong tiêu chuẩn cáp quang điện EN50618, tuổi thọ của cáp được thiết kế là 25 năm và nhiệt độ định mức trong tiêu chuẩn UL thường cao hơn nhiệt độ làm việc tối đa lâu dài của dây dẫn.
(2) Nhiệt độ lão hóa ngắn hạn
Nhiệt độ lão hóa ngắn hạn- của vật liệu, phổ biến nhất là 7 ngày, 10 ngày, v.v. trong tiêu chuẩn, chẳng hạn như vật liệu 105 độ, điều kiện lão hóa là 136 độ x 7 ngày. Mối quan hệ giữa điều này và nhiệt độ định mức là gì? Trong tiêu chuẩn UL, nhiệt độ dành cho quá trình lão hóa ngắn hạn-được xác định dựa trên trải nghiệm sử dụng lâu dài-của vật liệu, nhưng một số phương pháp cũng đã được tóm tắt để xác nhận điều đó. Đầu tiên, chọn nhiệt độ định mức, nhiệt độ lão hóa và thời gian lão hóa. Nếu tốc độ thay đổi độ giãn dài của vật liệu được thử nghiệm trong các điều kiện trên sau khi lão hóa lớn hơn 50% thì có thể coi nhiệt độ lão hóa của vật liệu này có thể được xác định theo điều kiện này. Nếu tốc độ thay đổi độ giãn dài lớn hơn 50% thì nhiệt độ định mức và nhiệt độ lão hóa ngắn hạn của vật liệu sẽ giảm một cấp.
2, Tiêu chuẩn EN/IEC
Trong tiêu chuẩn EN/IEC, hiếm khi thấy nhiệt độ định mức như trong tiêu chuẩn UL. Thay vào đó, nhiệt độ hoạt động lâu dài hoặc chỉ số nhiệt độ của dây dẫn sẽ được sử dụng. Vậy sự khác biệt giữa hai nhiệt độ này là gì?
Trong hệ thống tiêu chuẩn EN/IEC, việc đánh giá mức độ chịu nhiệt của cáp chủ yếu dựa trên EN 60216 hoặc IEC 60216. Tiêu chuẩn này chủ yếu đánh giá tuổi thọ nhiệt của vật liệu cách nhiệt. Phương pháp đánh giá là tiến hành các thử nghiệm lão hóa trên vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau, với tốc độ thay đổi độ giãn dài khi đứt là 50% là điểm cuối của quá trình lão hóa, để thu được số ngày lão hóa của vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau. Sau đó, thông qua hồi quy tuyến tính, số ngày lão hóa và nhiệt độ lão hóa có mối tương quan tuyến tính để thu được đường cong quan hệ tuyến tính. Sau đó, xác định nhiệt độ hoạt động tối đa dựa trên tuổi thọ của cáp hoặc xác định tuổi thọ của cáp dựa trên nhiệt độ hoạt động lâu dài. Chỉ số nhiệt độ đề cập đến nhiệt độ tại đó tốc độ thay đổi độ giãn dài khi đứt của vật liệu cách nhiệt sau khi lão hóa nhiệt trong 20000 giờ là 50%. Lấy tiêu chuẩn cáp quang điện EN 50618:2014 làm ví dụ, tuổi thọ thiết kế của cáp là 25 năm, với nhiệt độ hoạt động lâu dài là 90 độ và chỉ số nhiệt độ là 120 độ. Nhiệt độ lão hóa ngắn hạn của vật liệu cách nhiệt cũng bắt nguồn từ mối quan hệ tuyến tính ở trên. Vì vậy, nhiệt độ lão hóa của vật liệu cách nhiệt trong EN 50618:2014 là 150 độ. Nhiệt độ lão hóa này rất gần với nhiệt độ lão hóa 158 độ đối với các vật liệu có nhiệt độ định mức 125 độ trong dòng tiêu chuẩn UL.
Nhiệt độ hoạt động lâu dài của cùng một dây dẫn có thể yêu cầu nhiệt độ lão hóa khác nhau do tuổi thọ thiết kế của cáp khác nhau. Ở cùng một nhiệt độ hoạt động dài hạn, tuổi thọ thiết kế của cáp càng ngắn thì nhiệt độ lão hóa ngắn hạn cần thiết cho vật liệu cách điện càng thấp.
3, Tiêu chuẩn quốc gia và ngành
Trong quá trình xây dựng tiêu chuẩn quốc gia và tiêu chuẩn ngành ở nước ta, nhiều nội dung được dựa trên và vay mượn từ tiêu chuẩn UL hoặc tiêu chuẩn EN/IEC. Ví dụ: trong GB/T 32129-2015 và JB/T 10491.1-2004, cả vật liệu và dây đều có mức chịu nhiệt độ là 90 độ, 105 độ, 125 độ và 150 độ, điều này rõ ràng dựa trên hệ thống tiêu chuẩn của UL. Tuy nhiên, mô tả khả năng chịu nhiệt là nhiệt độ làm việc lâu dài tối đa cho phép đối với dây dẫn. Biểu hiện của khả năng chịu nhiệt rõ ràng đề cập đến hệ thống tiêu chuẩn IEC.
