EuroWire May 2015

Articolo tecnico

(U T ), equazione (2). Quindi, è stata calcolata la variazione (o Delta) della temperatura del conduttore (Δt) utilizzando la resistenza iniziale (R 20 ) e stabilizzata (R t ), equazione (3).

Δ temperatura del conduttore (ºC)

dove

Questa metodologia è stata ripetuta utilizzando quattro valori di corrente (I) distinti, ovvero 1,0A, 1,4A, 1,8A e 2,2A. La Figura 4 mostra la variazione di temperatura nel conduttore rispetto al livello di corrente CC simulata nella sonda (cfr. Fig. 1 ) e calcolata a partire dalla misurazione. I risultati mostrano una correlazione lineare sia nel caso della variazione di temperatura (Delta) del conduttore, sia nel caso della corrente rappresentata in scale logaritmiche. Sulla base di questa relazione, è stato possibile applicare un’approssimazione, nel formato Δ t = x * I y , che si poteva utilizzare per prevedere l’aumento di temperatura del conduttore per valori di corrente fuori dalla gamma misurata. Per il cavo U/FTP 26AWG Cat6A l’approssimazione è stata la seguente: una corrente di 3A determinerebbe un aumento di temperatura di 20,7°C in un singolo cavo con una temperatura ambientale fissa di 20°C. La correlazione fra i risultati simulati e misurati è stata studiata più a fondo da un punto di vista statistico utilizzando un test t per dati appaiati ( Paired t-test ) mediante software Minitab [7] . La Figura 5 mostra un grafico di valori individuali delle differenze di temperatura fra la simulazione e la misurazione, che evidenzia inoltre un intervallo di confidenza del 95% basato su queste differenze. I risultati indicano che si prevede che il 95% dei valori aggiuntivi simulati e misurati rientri nel campo di variazione ±0,1, confermando un’eccellente correlazione. Come tale, non si può escludere l’ipotesi nulla di differenza zero fra i valori medi dei due gruppi di dati. Utilizzando l’approssimazione,

▲ ▲ Figura 2 : Grafico della temperatura della sezione trasversale

Metodo di prova e risultati

Campione di cavo

Termocoppia

È stato applicato il metodo di prova proposto dal Sottocomitato 46C dell’IEC [3] per stabilire l’aumento della temperatura nel conduttore causato dall’alimentazione di CC. Questo metodo prevedeva la misurazione della tensione fornita e la temperatura del rivestimento utilizzando un campione di 100 metri di cavo avvolto su un aspo e posizionato all’interno di una camera climatica ad una temperatura fissa di 20°C (cfr. Fig. 3 ). Questo metodo è stato seguito utilizzando un campione di cavo U/FTP Cat6A con conduttori di rame di 26AWG, come simulato nella sezione 2. Il campione di cavo è stato condizionato a 20°C per almeno 16 ore prima della prova. Lungo il rivestimento, a metà del cavo, è stata collocata una termocoppia del tipo J. Utilizzando un alimentatore da banco Keithley 2200-60-2 (60V, 2,5A) con funzionamento a corrente costante, è stata applicata una corrente (I) di 0,6A alla coppia sottoposta alla prova ponendo in cortocircuito l’altro estremo del campione. I dati della temperatura e della tensione sono stati registrati a intervalli di 15 secondi utilizzando il software LabVIEW di National Instruments. La temperatura del campione di cavo è aumentata per effetto del riscaldamento Joule e, dopo un certo tempo, si è stabilizzata. A questo punto, il riscaldamento dovuto all’alimentazione di CC ha raggiunto lo stesso valore dell’energia irradiata del campione evitando un ulteriore aumento della temperatura. La resistenza del conduttore è stata calcolata in base alla tensione misurata immediatamente dopo l’accensione dell’alimentazione (U 0 ), equazione (1), e dopo la stabilizzazione della temperatura

Cavi di alimentazione CC

▲ ▲ Figura 3 : Impostazione della misurazione

Per rappresentare le parti costituenti del cavo U/FTP 26AWG Cat6A, sono state applicate proprietà del materiale quali la capacità termica a pressione costante, la densità e la conduttività termica. Queste proprietà sono state applicate al conduttore di rame (Cu), al nastro di alluminio/PET (Al/PET), al rivestimento a bassa emissione di fumo e privo di alogeni (LSZH) e all’isolamento poliolefinico (cfr. Fig. 1 ). Per questo modello sono stati considerati i meccanismi di conduzione, convezione e trasferimento di calore per irraggiamento [5] . È stata applicata l’energia elettrica simulata ad una coppia di ciascun cavo del modello. É stato utilizzato un risolutore fisso per determinare il comportamento termico per (a), un punto al centro di uno dei conduttori energizzati (si veda la posizione della sonda nella Figura 1 ), e (b), un grafico 2-D della temperatura della sezione trasversale (cfr. Fig. 2 ). Come previsto, nel grafico 2-D la temperatura massima del sistema predisposto è evidente in prossimità dei conduttori energizzati.

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Maggio 2015