اختبار ارتفاع درجة حرارة قضبان التوصيل لمجموعات IEC 61439

اختبار ارتفاع درجة حرارة قضبان التوصيل هو تحقق من مجموعة محددة للجهد المنخفض، وليس شهادة لمقطع نحاسي بمفرده. يمكن أن يعمل القضيب نفسه عند درجات حرارة مختلفة عندما يتغير تصميم الوصلات أو تهوية الحاوية أو الأجهزة المجاورة أو تباعد الموصلات أو التحميل أو الظروف المحيطة.

ولهذا يبدأ الاختبار المفيد قبل توصيل مصدر التيار. يجب أن يجمّد قسم الهندسة التكوين المُختبَر، ويحدد طريقة التحميل والظروف المحيطة، ويرسم خريطة المستشعرات، ويختار حدود القبول المعمول بها، ويتفق على كيفية إثبات الاستقرار الحراري. بدون هذه الضوابط يصعب إعادة إنتاج رقم ناجح ويصعب تشخيص رقم راسب.

اختبار ارتفاع درجة الحرارة يتحقق من المجموعة، وليس من النحاس وحده

يضع IEC 61439-1:2020 القواعد العامة لمجموعات المفاتيح وأجهزة التحكم للجهد المنخفض. يقر إطار التحقق من التصميم ذو الصلة بأن أداء حمل التيار يعتمد على المجموعة كما هي مبنية. ويشرح مستند تطبيقي من ABB حول IEC 61439 سياق التحقق والمسارات المتاحة رهناً بشروطها وقيودها.

لذلك تنتمي نتيجة الاختبار إلى نطاق تصميم مُتحكَّم به. ويشمل:

• مادة قضبان التوصيل ومقطعها ومسارها وتباعدها ووصلاتها وطلائها ودعاماتها؛
• موصلات الدخول والخروج وطريقة توصيلها؛
• أجهزة الحماية والقطع المثبتة في مسار التيار؛
• حجم الحاوية والفواصل والأغطية وفتحات التهوية والاتجاه؛
• تيار الاختبار وتحميل الدوائر والمرجع المحيط والمدة؛
• حدود درجة الحرارة المخصصة للمكوّنات والواجهات المعنية.

لا تسمِّ الاختبار ببساطة «قضيب نحاسي 100 × 10 مم عند 2,000 أمبير». فهذا الوصف يغفل النظام الحراري الذي أنتج النتيجة.

جمّد تكوين الاختبار قبل تطبيق التيار

أصدر رسم اختبار أو سجل تكوين بالانضباط نفسه المتبع في رسم الإنتاج. حدد طراز المجموعة ومراجعتها وترتيب التيار المقنن وتفاصيل القضبان والوصلات والأجهزة المركبة وموصلات الأطراف والأغطية والتهوية وأي انحرافات عن تصميم الإنتاج. صوّر التركيب المكتمل بعد إغلاقه في حالة الاختبار المقصودة.

حدد الدوائر المحمَّلة ومقدار التيار. يجب أن يأتي افتراض التنوع أو التحميل المتزامن من طريقة التصميم والتحقق المعمول بها، لا من كون الإعداد المختبري مريحاً. ويعد شرح Schneider Electric لـالتيار المقنن وفق IEC 61439 تذكيراً مفيداً بأن القيم المقننة للمجموعة وظروف التشغيل يجب أن تُذكر معاً.

سجّل طريقة قياس التيار، وشكل موجة المصدر عند الاقتضاء، وترتيب الموصلات خارج الحاوية، ومواقع المرجع المحيط. قد تنقل أسلاك الاختبار الخارجية الحرارة إلى الأطراف أو منها، لذا يجب ضبط مقاساتها وأطوالها ومسارها وتوصيلها.

ضع المستشعرات حيث يمكن أن يفشل المسار الحراري

يجب أن تتبع خريطة المستشعرات مسارات التيار والحرارة. تشمل المواقع المرشحة المعتادة أطراف الدخول وأطراف الخروج والوصلات المربوطة بالبراغي والوصلات المرنة ونقاطاً تمثيلية على مسارات الموصلات الطويلة وأطراف الأجهزة والمراجع المحيطة. تعتمد الخريطة النهائية على التصميم والحدود المعمول بها؛ وليست عدداً ثابتاً من المزدوجات الحرارية لكل لوحة.

استخدم معرّفات قنوات فريدة وبيّن كل موقع على رسم أو صورة مشروحة. سجّل نوع المستشعر وطريقة تثبيته ومسار الأسلاك والجهاز وحالة المعايرة. قد يقرأ المستشعر سيئ التثبيت الهواء المحيط، بينما يمكن لمشبك معدني كبير أو لاصق في غير موضعه أن يغيّر انتقال الحرارة.

تجنب وضع كل المستشعرات على الوجه الأكثر سهولة في الوصول. قد تكون وصلة مخفية خلف حاجز أهم من قضيب مستقيم في الهواء الطلق. كما يمكن أن يخلق ترتيب الأطوار تسخيناً غير متساوٍ، لذا تساعد المواقع المكافئة على أطوار مختلفة في تمييز مشكلة توصيل محلية من الاتجاه العام للمجموعة.

حدّد الاستقرار والقبول قبل التشغيل

يجب أن تنص الإجراءات على وتيرة تسجيل التيار والظروف المحيطة ودرجات حرارة القنوات، وعلى الحالة التي تُعد استقراراً حرارياً. استخدم المعيار الذي تشترطه طبعة المعيار المعمول بها وإجراء المختبر ومواصفات المشروع. لا تقرر بعد رؤية المنحنى أن هضبة مواتية «تبدو مستقرة».

وبالمثل، لا يوجد بيان عام آمن بأن كل قضيب نحاسي عارٍ يمكن أن يرتفع بمقدار ثابت واحد. قد يُحكم القبول بالأطراف أو المكوّنات المركبة أو أنظمة العزل أو حدود الموصلات أو الأسطح التي يمكن لمسها أو ظروف أخرى. أنشئ جدول حدود لكل قناة قبل الاختبار:

احتفظ بالبيانات الخام للسلاسل الزمنية. لا يمكن لجدول أقصى درجات حرارة نهائي أن يُظهر انقطاعات التيار أو انحراف الظروف المحيطة أو انفصال مستشعر أو ما إذا كان الاستقرار قد تحقق فعلاً.

استخدم خريطة درجات الحرارة لتحديد أسباب التصنيع

الوصلة الساخنة دليل على مشكلة حرارية محلية، وليست إثباتاً لسبب جذري بعينه. تشمل العوامل المحتملة أوجه تلامس ملوثة أو متضررة، أو محاذاة سيئة، أو عتاداً أو إجراء شد غير صحيح، أو تراكباً غير كافٍ، أو حالة طلاء غير مناسبة، أو عدم توافق الأطراف، أو توزيعاً غير متساوٍ للتيار. توضح دليل مقاومة التلامس في قضبان التوصيل كيف تتكامل تهيئة الوصلة والتحكم في عزم الربط والقياس الكهربائي.

أما ارتفاع الحرارة التدريجي على جميع الأطوار فقد يشير بدلاً من ذلك إلى مقطع الموصل أو تصريف حرارة الحاوية أو فواقد الأجهزة المجاورة أو افتراضات التحميل. ويستحق طور واحد يختلف بشدة عن الأطوار المكافئة فحص مسار تياره بالكامل، بما في ذلك أسلاك الاختبار وقنوات القياس.

عند تعديل القطع المصنّعة بعد أي إخفاق، اضبط موضع الثقوب وحالة أوجه التلامس ومقطع القضيب وهندسة الثني وترتيب الوصلة. فإعادة تشغيل وصلة دون توثيقها تقطع الصلة بين المجموعة المختبرة وتصميم الإنتاج. وإذا تأثر تباعد الدعامات أو أداء القصر أيضاً، فراجع مهمة التحقق المنفصلة من Icw وIpk ودعامات القضبان.

تحكّم في تغييرات التصميم بعد اختبار ناجح

لا تصبح المجموعة الناجحة مرجعاً إلا داخل نطاق تصميمها المبرَّر. راجع التغييرات في مسار القضبان أو مقطعها أو تباعدها أو وصلاتها أو أطرافها أو أجهزتها أو حاويتها أو تهويتها أو تحميلها قبل ترحيل النتيجة. وعلى المصمم المسؤول أن يحدد ما إذا كان المعيار المعمول به يسمح بالتحقق بالمقارنة أو الاشتقاق أو الحساب، وما إذا كانت جميع قيود الطريقة مستوفاة.

«نفس مساحة النحاس» ليست حجة تكافؤ كافية. فتقريب قضيب من جهاز مولد للحرارة، أو تغيير طرف، أو إضافة حاجز، أو تقليص تدفق الهواء يمكن أن يغيّر النتيجة الحرارية دون تغيير مساحة الموصل.

احتفظ بسجل تغييرات يربط المراجعة المختبرة بالمتغيرات اللاحقة. وبيّن الأدلة التي تدعم كل متغير والشروط التي توجب اختباراً جديداً. وهذا مهم بشكل خاص في إنتاج لوحات المفاتيح القابل للتكوين، حيث تتضاعف توليفات الحاوية والأجهزة بسرعة.

ابنِ سجل اختبار يمكن لمهندس آخر إعادة إنتاجه

يجب أن تتضمن الحزمة النهائية الإجراء المعتمد والمعايير والطبعات المعمول بها ورسومات التكوين وتعريف المواد والمكوّنات وخريطة المستشعرات وسجلات معايرة الأجهزة وبيانات التيار والظروف المحيطة والسلاسل الزمنية الكاملة لدرجات الحرارة والصور والانحرافات والنتائج والقرار الموقّع.

ضمّن الملاحظات التي لم تسبب إخفاقاً. فقد تكون سخونة الأطوار غير المتساوية، أو وصلة اقتربت من حدها المخصص، أو انقطاع مؤقت للتيار ذات أهمية عند توسيع التصميم لاحقاً. لا تحذف هذه التفاصيل من السجل الهندسي.

يقدم تقرير ارتفاع درجة الحرارة القوي أكثر من مجرد إعلان النجاح أو الفشل. فهو يحدد بدقة ما جرى اختباره، ويبيّن كيف تم الوصول إلى الاستنتاج، ويمنح الإنتاج مساراً قابلاً للتتبع من أي نقطة ساخنة إلى القضيب والوصلة والمكوّن ومراجعة المجموعة التي أنتجتها.