네허-맥그래스 방법

전기공학에서 Neher-McGrath는 흔히 접하는 일부 구성의 전원 케이블의 정상 상태 온도를 추정하는 방법이다. 케이블의 온도를 추정함으로써 케이블의 안전한 장기 전류 운반 용량을 계산할 수 있다.

J. H. Neher와 M. H. McGrath는 1957년에 케이블의 전류(암페어) 용량을 계산하는 방법에 관한 논문을 쓴 두 명의 전기 기술자였다.^[1] 이 논문은 많은 케이블 적용 지침과 규정의 기초를 형성한 2차원 고대칭 단순화된 계산을 기술했다. 복잡한 기하학, 즉 열 흐름의 3차원 분석이 필요한 구성은 유한 요소 분석과 같은 보다 복잡한 도구가 필요하다. 그들의 글은 대부분의 표준표에서 앰프성을 위한 참고자료로 쓰이게 되었다.

개요

Neher-McGrath 논문은 전력 케이블로부터의 열 전달의 실제적인 문제에 대한 분석 처리에 대한 수년간의 연구를 요약했다. 기술된 방법에는 전원 케이블의 모든 열 발생 메커니즘(전도체 손실, 유전 손실 및 실드 손실)이 포함되었다.^[2]

전류가 열 가열 및 주변 환경으로의 열전송으로 이어진다는 기본 원리에서, 전류가 도체의 온도 상승으로 이어지는 것을 따른다. 전력 케이블의 전류도 또는 최대 허용 전류는 케이블과 절연 또는 종단 장비와 같은 인접 재료의 허용 온도에 따라 달라진다. 절연 케이블의 경우 절연 최대 온도는 일반적으로 전류성을 구속하는 제한 재료 특성이다. 비절연 케이블(일반적으로 실외 오버헤드 설비에 사용됨)의 경우 케이블의 인장 강도는 일반적으로 제한 재료 특성이다. Neher-McGrath 방법은 케이블 전류량 계산을 위한 전기 산업 표준으로, 공통 구성에 대해 사전 계산된 결과 표의 조회를 통해 가장 많이 사용된다.

미국 국가 전기 코드 사용

Neher-McGrath 방정식(NM)이라고 하는 국가 전기법 섹션 310-15(C)의 방정식을 사용하여 케이블의 유효 전류도를 추정할 수 있다.^[3]

${\displaystyle I={\sqrt {Tc-(Ta+{\Delta }Td) \over Rdc(1+Yc)Rca}}}$

방정식에서 T ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle Tc}$은(는) 일반적으로 절연 또는 인장 강도 제한에서 도출된 제한 도체 온도다$$. ${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle {\Delta$}TD$}$은 재킷에서 발생하는 열을 보상하고 높은 전압에 대한 절연 효과를 보상하기 위해$$ 주변 온도 T $a{\displaystyle }$ ${\displaysty Ta}$에 추가된 용어다. ${\displaystyle \mathrm{\Delta }}$ ${\displaystyle T}$ ${\displaystyle D}$ ${\displaystyle {\Delta$}TD$}$은 유전체 손실 온도 상승이라고 불리며 일반적으로 2000 V 이하의 전압에 대해서는 경미한 것으로 간주된다. 용어$({\displaystyle 1}$+ ${\displaystyle Y}$ ${\displaystyle C}$) ${\디스플레이$ 스타일$(1+YC)}$은 직류 저항(${\displaystyle \mathrm{Rd}}$ ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle$ Rdc$\})$을 유효 교류 저항(일반적으로 도체 피부 효과와 와전류 손실 포함)으로 변환하는 데 사용되는 승수다. AWG No. 2(33.6 mm², 0.0521 sq in)보다 작은 와이어 크기의 경우, 이 용어는 일반적으로 대수롭지 않은 것으로 간주된다. ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle Rca}$은 도체와 주변 조건 사이의 유효 열 저항으로, 추정하는$$ 데 상당한 경험적 또는 이론적 노력이 필요할 수 있다. AC 민감 용어와 관련하여, NM 방정식의 표 형식 표시는 국가 전기 코드의 표준 북미 전력 주파수 60 헤르츠 및 정현파 형태의 전류 및 전압에 대한 정현파 형태를 가정하여 개발되었다.

$R{\displaystyle }$ ${\displaystyle c}$ ${\displaystyle a}$ ${\displaystyle Rca}$을(를) 추정하는 복잡성과 많은$$ 케이블(덕트 뱅크)을 공동 배치하여 얻은 주변 온도의 국부적 증가를 추정하는 복잡성으로 인해 발생하는 어려움은 전력 산업에서 전류량 추정 전용 소프트웨어에 대한 시장 틈새 시장을 형성한다.

참조