Jak vypočítat teplotu nebo výdrž sváru u zkratového proudu?

[Peter Harvan]

Máme podložku u zemnícího kolíku přivařenou k rámu 2 body, viz obrázek, importován jako příloha. Zákazník si na ni bude montovat zemnicí oko M4 - M5.

Zákazník chce po nás, aby jsme mu výpočtem doložili, že při průchodu velkého zkratového proudu 1500A po dobu 3s zůstane spojení v pořádku, to znamená že svar zůstane nepoškozený.

Jste mi schopni pomoci, jak jim to nějak výpočtem doložit?
Třeba nějakým vzorcem vypočíst teplotu procházeného proudu atd...

Zdali nemáte s tím zkušenosti nebo už i nějaké vzorečky.

[Miroslav Minařík]

technický přesun

[Fuk Tomáš]

Zřejmě v rámci cost cuttingu jim to tam vaříte tak, že to vzbuzuje pochybnosti. Já bych k tomu přidal pochybnost, jestli to při utahování neutrhnu. Radši jim to přivařte pořádně 

[Václav Kalina DC]

Taky mi prijde rozumnejsi to objet TIGem dokola, nez si vymejslet pseudovypocty

[Jiří Schwarz]

... zemnicí oko M4 - M5.

...že při průchodu velkého zkratového proudu 1500A po dobu 3s ...
...

Jaký vodič (průřez, materiál) povede od toho "oka"?

Dejme tomu, že vezmeme přívodní Cu vodič nějakého průřezu, podle vodivosti kovů přepočítáme na průřez v "železe" a když tam dáme "bezpečnostní koeficient +100%" a svár bude kvalitní a bude mít minimálně takový průřez, ať to zkusí někdo vyvrátit, ať přijde s argumentem proč mu to nestačí.

[Fuk Tomáš]

Jaký vodič (průřez, materiál) povede od toho "oka"?

Dejme tomu, že vezmeme přívodní Cu vodič nějakého průřezu, podle vodivosti kovů přepočítáme na průřez v "železe" a když tam dáme "bezpečnostní koeficient +100%" a svár bude kvalitní a bude mít minimálně takový průřez, ať to zkusí někdo vyvrátit, ať přijde s argumentem proč mu to nestačí.

Úžasná myšlenka.
Vodič Cu 4 mm² x 11 (vodivost) x 2 (bezp. koef.) = 88 mm². To není o přismrknutí na dvou místech.

[Jan Bocek]

Pokud je tam zkratový proud 1500 A, tak šroubek M4, nebo M5
je fatální úlet konstruktéra pro připojovací bod PE stroje.

Úžasná myšlenka.
Vodič Cu 4 mm² x 11 (vodivost) x 2 (bezp. koef.) = 88 mm². To není o přismrknutí na dvou místech.

Jsou normy, kde je stanovená připojovací plocha včetně připojovacího šroubu. Na chalupě nemám připojení k normám On Line, ale konstruktér elektro to bude vědět. Experimentálně to vypočetli již naší předchůdci.... .osobně bych tam rád viděl šroub M8-M10 ( je to jen zkušenostní faktor)

[Milan Hudec]

Spíš kůl až do středu planety při odporu 0,15Ohm.
Zadání je nějaké pochybné a není moje

[Jiří Buben]

ČSN 33 0360 ed.2 a její předchůdkyně z dávných dob předepisují jak má vypadat místo pro připojení vodičů PE. Nejen že určuje přiřazení velikosti závitu šroubu pro rozsah připojovaných průřezů vodičů PE, ale také jak má vypadat styčná plocha místa připojení.
Dále ČSN 33 2000-5-54 ed.3 v článku 543.1.2 uvádí vzorec pro výpočet průřezu ochranného vodiče. Koeficient k v tomto vzorci uvedený zohledňuje použitý materiál.
Takže pokud váš zákazník udává proud 1500A po dobu 3s, pak si v příloze A ČSN 33 2000-5-54 ed.3 najdete v tabulce koeficient k pro váš druh materiálu svaru a vyjde vám průřez jaký svar musí mít. Pro váš případ zřejmě tabulka A.54.6.
Není to nic jiného, než kontrola, zda energie zkratového proudu (I^2*t) není vyšší, nez k*S a tedy zda daný vodič tuto energii přežije aniž by se jeho oteplení dostalo nad povolenou mez.

Takže pokud budu uvažovat že se jedná o prostor se zvýšeným nebezpečím požáru a spoj není ve styku s hořlavými materiály, pak z tabulky A.54.6 ČSN 33 2000-5-54 ed.3 vyčtu, že koeficient k=50 a teplota konečná nesmí přesáhnout 150°C. Tudíž pro hodnoty požadované Vašim zákazníkem bude S= (odmocnina (I^2*t))/k=(odmocnina(6750000))/50=51,96mm2.

Ovšem nedovedu si představit jak budete ověřovat zda svar na tak malé součásti má či nemá požadovaný průřez.

Ale jinak bez urážky vám doporučím ten šroub přivařit kolem dokola a máte klid i s ohledem na možnost ulomení šroubu při dotahování, což se u pouze nastehovaných součástí stává, protože může dojít k nedostatečnému natavení základního materiálu a tím pádem ke špatnému svaření materiálů.

Ale je důležité se zamyslet i nad tím proč by měl proud 1500A protékat 3s. Nejedná se o malý proud, ale ani o nijak závratný proud. Nevíme pro jaký účel je šroub použit, zda pro připojeno vodiče PE přívodu, nebo zda pro pospojování, tudíž nebude jediným místem kde na daný předmět bude připojen vodič PE. Záleží na tom jaké jištění je zařízení předřazeno, nebo jaký maximální jistící prvek se v rozvodu daného prostoru nachází a zda je proud 1500A dostatečný na to aby tento prvek vybavil v době předepsané ČSN.

Neznáme všechny podrobnosti, ale dělá to na mě opravdu dojem, že zákazník chce pouze řádné přivaření šroubu místo dvou stehů.

[Jan Alin]

Kam až to šetření dojde, za chvíli se to bude lepit jen na barvu a bude u toho štítek nesahat. 
Pokud k celému dodávanému zařízení přistupujete jako k upevnění tohoto šroubu, který má bezpečnostní funkci, pak si buďte jisti, že jste na hranici, kde se váš zákazník stane brzo zákazníkem někoho jiného. Nic nepočítejte a přivařte to pořádně.
Pokud jste na pochybách, zkuste si po dobu 3s ten proud vaším spojem zkusmo poslat a pokud to půjde, tak opakovaně.

[Jan Bocek]

Pokud k celému dodávanému zařízení přistupujete jako k upevnění tohoto šroubu, který má bezpečnostní funkci, pak si buďte jisti, že jste na hranici, kde se váš zákazník stane brzo zákazníkem někoho jiného.
1) Nic nepočítejte a přivařte to pořádně.
2) Pokud jste na pochybách, zkuste si po dobu 3s ten proud vaším spojem zkusmo poslat a    pokud to půjde, tak opakovaně.

I když splníte obě podmínky a to jak přivařením tak zkouškou 3s procházejícího proudu 1500 A,
tak pořád mi bude vadit ten šroubek M4-M5.
Podívejte se jaké otvory o průměru na př. 5,2 mm mají kabelová očka určené na určitý průřez. Pak se podívejte jaký průřez vodiče do takového očka strčíte pro bezpečné zakrimpování.

A je zde ještě další úkol. kolegové již spočítali ze plocha dosedajícího kabelového oka by měla být 52-88 mm2. K tomu již stačí styčnou plochu kabelového oka a díru pro šroub. Určitě to nebude M4-M5.

Na výrobek se musí vystavovat prohlášení o shodě a dokumentace ES. Pokud je falešná a přejimatel s praxí, tak to odhalí a fakturu bych nerektifikoval . a dopadlo by to tak, jak psal kolega Jan Alin.

P.S. Nemám rád, když  pro připojení PE trčí někde nějaký šroub. Vhodnější je obvařená velká silná podložka o síle min 10mm. A to ještě s vyleštěným povrchem a závitem M8-M10.
Stačí se podívat, jak to dělají Ti, kteří to umí.

A poslední otázka pro tazatele. PE svorka je součást elektrického zařízení. K provádění montáží je potřebné oprávnění a také činnost konstruktéra elektro. Vy obě podmínky postradáte a čekáte, že to bude na Elektrice někdo suplovat? Ukázkou je příspěvek Jiřího Bubna, který naznačil jakým směrem by se měl projektant a konstruktér v rámci technické pomocí zabývat s montážní firmou. Ano, plně chápu, chtěl jste "jenom vzoreček na výpočet hovadiny". Na to je ale dobrý  zákon pána Ohma a základy fyziky se zkušenostním faktorem.
Ale raději "amen".

[Maroš Klein]

Máme podložku u zemnícího kolíku přivařenou (asi podložku nie kolík) k rámu 2 body...

A nebude to náhodou asi tak, že kolík už je z pôvodnej výroby privarený k rámu, podložka je naň len dodatočne nasunutá a pribodovaná proti vypadnutiu, a tých 1,5 kA sa teda rozdelí cez zvary, dotyk podložky a kolík samotný?

[IM]

Jste mi schopni pomoci, jak jim to nějak výpočtem doložit?
Třeba nějakým vzorcem vypočíst teplotu procházeného proudu atd...
Zdali nemáte s tím zkušenosti nebo už i nějaké vzorečky.

To vám nikdo (přesně) nevypočítá. Pokud nejsou zadané hodnoty nesmyslné, dá se ověřit pouze na zkušebně. A kontrolovat uzemňovací přívod na oteplení, zda se "nevypaří".
Musí se tedy řešit celý obvod od zdroje a jištění (zkrat. spoušť) až na zem, nejen svar.

[Peter Harvan]

A nebude to náhodou asi tak, že kolík už je z pôvodnej výroby privarený k rámu, podložka je naň len dodatočne nasunutá a pribodovaná proti vypadnutiu, a tých 1,5 kA sa teda rozdelí cez zvary, dotyk podložky a kolík samotný?

Je to dělané tak, že kolik je ocelový poměděný přivařen odporově z výroby a zmiňovaná podložka, která je nerezová je přivařena dvěma body.

[Maroš Klein]

Myslel som si že to nebude „domáca práca“ a tie zvary sú tam tak trocha "navyše".
Potom nevidím problém overiť pre odpoveď zákazníkovi prierezy v ochrannej slučke podľa podmienok v napájacej vetve napríklad podľa 33 2000-5-54, 543.1.2.
Požiadavky zákazníka môžu, ale nemusia byť v technických otázkach vždy smerodajné.

Priemer a uchytenie samotného kolíka je už tiež najskôr vyriešený z výroby v závislosti na požiadavkách pripojenia zariadenia do siete.

[Jirka Š. Svejkovský]

Pak ale ta podložka je tam z jiného důvodu, než vodivého, ne?

Nejspíš pro to, aby se oko při dotažení opřelo o podložku a neprohlo se. Svár (spíš "slep") ji má udržet na místě a žádné další nároky na ni kladeny nejsou.

Většina proudu proteče závitovým spojením matky se šroubem, podložka tomu maximálně trošku pomůže.

I když M4 není zrovna průřez pro vedení takových proudů.

[ACEOF ACES]

Orientačně, např. jestliže by se svařovací elektroda o průměru 2,5mm, průchodem proudu 150A za 3s ohřála o 500°C, potom mohu předpokládat, že šroubový spoj M4, klíč 7mm, by se průchodem proudu 1500A mohl ohřát o:
dt=500x((1500/150)/(7/2,5)²)=638°C