Daarstraks even de tijd gehad om wat metingen te doen.
Ik heb een nieuwe rol installatie draad aangekocht om het probleem van de 2.5mm² afwijking te onderzoeken.
De kabelfabrikant is Nexans,
de draad heeft als referentie = 10546242,
de doorsnede van de draad = 2.5 mm² ,
en de rol heeft een lengte = 100 m.
Dit laatste heb ik echter niet gecontroleerd.
Foto's 1 - 2 - 3 - 4
Na het vast tapen van de rol, ik wil niet eindigen met een spaghetti van koperdraad heb ik eerst de diameter gemeten.
Mijn Mitutoyo micrometers bij elkaar gezocht en een meting en controle meting uitgevoerd.
Beide geven een diameter aan van 1.710 mm diameter, dit komt overeen met een doorsnede van 2.30 mm²
Meting aan het begin of aan het einde van de draad maakt geen verschil uit.
Foto's 5 - 6 - 7 - 8 - 9
Dan de milli ohm meter erbij gehaald. Na een kwartiertje opwarmen, begonnen met de controle van het toestel.
De meetpennen kortsluiten moet nul ohm aangeven.
Ervaring leert dat de overgangsweerstand tussen de meetpen en het DUT varieert als je de pennen met een grotere kracht tegen de meetpunten aanduwt.
Harder duwen geeft een lager meetresultaat. Om dit probleem te omzeilen ben ik op zoek gegaan naar twee krokodillen klemmen die over de meetklemmen gezet werden.
In de krokodil klem zit een veer die de bek met een constante veerdruk dicht klemt.
De meting geeft een ohmse weerstand aan van 0.750 ohm bij een temperatuur van 22.9°C.
De milli ohm meter is Hameg HM8014 die een 4 draads meting uitvoert.
Het 2 ohm bereik heeft een meetfout van +/- 0.25% van de waarde +2 digits
Bij 0.750 ohm geeft dit een meetfout van 0.25% van 750 + 2 = 4
De werkelijke weerstand is dus gelegen tussen 0.746 en 0.754 ohm
Foto's 10 - 11 - 12 - 13 - 14
Wantrouwig als ik ben, toch ook maar gegaan voor een plan B.
Ik had nog ergens een gestabiliseerde voeding staan (100Vdc bij 10A) daar moet je toch ook weerstand mee kunnen meten.
Nu nog op zoek naar een volt en een ampère-meter en (vlug) twee metingen gedaan.
(Vlug omdat mijn lineaire voeding 90V x 9A = 810 Watt in warmte opstookt tijdens het meten)
De eerste meting geeft: 6.019 A bij 4.5438 V
dit komt overeen met een weerstand van 4.5438 V / 6.019 A = 0.755 ohm
De tweede meting geeft: 8.848 A bij 6.691 V
dit komt overeen met een weerstand van 6.691 V / 8.848 A = 0.756 ohm
De spanning en stroom werden gemeten met een Fluke multimeter model model 187 en 189
Het 5.0000 Vdc bereik heeft een meetfout van +/- 0.025% + 10
Het 50.000 Vdc bereik heeft een meetfout van +/- 0.03% + 3
Het 10.000 Adc bereik heeft een meetfout van +/- 0.5% + 2
Voor de eerste meting : 4.5438 V bij 6.019 A = 0.755 ohm bedraagt de meetfout :
4.5438 V geeft als meetfout : 0.025% van 45438 + 10 = 21
6.019 A geeft als meetfout : 0.5% van 6019 + 2 = 32
4.5438 / 6.016 geeft als meetfout : sqrt ( (0.0021/4.5438 )² + (0.032/6.016)² ) = 0.005
De werkelijke weerstand is dus gelegen tussen 0.750 en 0.760 ohm
Voor de tweede meting : 6.691 V bij 8.848A = 0.756 ohm bedraagt de meetfout :
6.691 V geeft als meetfout : 0.03% van 6691 + 3 = 5
8.848 A geeft als meetfout : 0.5% van 8848 + 2 = 46
6.691 / 8.848 geeft als meetfout : sqrt ( (0.005/6.691)² + (0.046/8.848)² ) = 0.005
De werkelijke weerstand is dus gelegen tussen 0.751 en 0.761 ohm
Om één of andere reden stijgt de weerstand van de draad tijdens de meting, waarschijnlijk door de opwarming.
Het werkblad wordt belicht met een 100W halogeen schijnwerper en de 8 A meetstroom door de draad draagt ook bij.
Foto's 15 - 16 - 17 - 18 - 19 - 20
De meting van de draad is gebeurd bij 22°C, de fysische eigenschappen worden echter bepaald bij 20°C.
Indien we de gemeten weerstand terug rekenen naar 20°C komen we op volgende waarde
R2 = R1 x (1 + alfa ( T2 - T1)) (alfa = 0.0039)
Hameg meting (bij 22.9°C) 0.750 x (1 + 0.0039 (20-22.9)) = 0.741 ?
Fluke meting 1 (bij 23.1°C) 0.755 x (1 + 0.0039 (20-23.1)) = 0.746 ?
Fluke meting 2 (bij 23.1°C) 0.756 x (1 + 0.0039 (20-23.1)) = 0.747 ?
Na wat zoekwerk op internet ben ik bij volgende PDF uitgekomen https://www.kupferinstitut.de/fileadmin/user_upload/kupferinstitut.de/…
Hierin staat dat zeer zuiver koper (99.998%Cu) een geleidbaarheid (σ) heeft van 60 m/? mm² .
Dit is 3.5% beter dan de geleidbaarheid van internationale standaard voor zacht gegloeid koper.
IACS : International Annealed Copper Standard)
Een geleidbaarheid van 60 m/ ? mm² wil dus zeggen dat een 1 mm² draad met een lengte van 60 m een weerstand heeft van 1 ohm.
Verder wordt er vermeld dat de volgens de IEC normen koper voor elektrotechnische doeleinden
minimaal 99.90% koper moet bevatten en minimaal een geleidbaarheid heeft van 58.0 m/? mm²
Indien de weerstand bepaald wordt door :
R = lengte [m] / (oppervlakte [mm²] x geleidbaarheid [m/Ω mm²])
Geeft dit voor 100 meter draad met diameter 1.710 mm (doorsnede 2.30 mm²)
Hameg meting = 0.741 ? geleidbaarheid = 100 m / 2.30 mm² x 0.741 ? = 58.7 m/? mm²
Fluke meting 1 = 0.746 ? geleidbaarheid = 100 m / 2.30 mm² x 0.746 ? = 58.3 m/? mm²
Fluke meting 2 = 0.747 ? geleidbaarheid = 100 m / 2.30 mm² x 0.747 ? = 58.2 m/? mm²
in bijlage een deel van de pdf
Physikalische Eigenschaften
Die elektrische Leitfähigkeit ist die wichtigste Eigenschaft der Kupferwerkstoffe für
ihre Verwendung in der Elektrotechnik und Elektronik. * Bei hochreinem Kupfer (99,998 % Cu)
kann dieser Wert annähernd 60 m/Ω mm2 = 103,5 % lACS (International Annealed Copper Standard)
* erreichen.
Das heißt, ein Kupferdraht mit einem Querschnitt von 1 mm² hat erst bei einer Länge von 60 m
einen elektrischen Widerstand von 1 Ω.
Die entsprechenden Längen für Silber, Aluminium und Eisen betragen 63 m, 38 m und 10 m.
Nur um 5 % übertrifft die Leitfähigkeit des relativ teuren Silbers diejenige von
Kupfer. Tabelle 2 gibt einen Vergleich der Leitfähigkeit einiger Metalle und
verdeutlicht, dass Kupfer für die Elektrotechnik das wichtigste Metall ist, wenn
es um die möglichst verlustarme Leitung des elektrischen Stromes geht.
* Die elektrische Leitfähigkeit des Kupfers wird, wie auch bei anderen Reinmetallen
zu beobachten, durch die Verunreinigung oder Legierung mit anderen Elementen negativ
beeinflusst .
Der Grad der Einwirkung hängt davon ab, ob sich die Verunreinigungen oder
Zusätze * im Grundmetall unter Mischkristallbildung lösen oder als * neue Phasen ein
heterogenes Gefüge bilden. Der Einfluss auf die Eigenschaften einer Legierung ist
im Falle einer Mischkristallbildung (lösliche Metalle) weitaus stärker als
bei der heterogenen Kristallgemischbildung (unlösliche Metalle). Bei Gegenwart
mehrerer, im festen Kupfer gelöster Elemente ergibt die Summe der Einzeleffekte
die beobachtete Widerstandserhöhung. Bei Mischkristallbildung verändern oftmals
bereits kleine Zusatzmengen die Eigenschaften stark; * so kann z. B. die Leitfähigkeit
bis auf die für elektrische Anwendungen erforderlichen Mindestwerte herabgesetzt
werden. Deshalb schreiben die Normen außer einem Mindestgehalt von 99,90 %
Kupfer noch einen Mindestwert der elektrischen Leitfähigkeit vor.
In Anlehnung an die IEC-Werte wird in den ausländischen Normen (Tabelle 3), z. B.
den international bedeutenden amerikanischen Normen ASTM und den internationalen
Normen der ISO, von dem Kupfer hoher elektrischer Leitfähigkeit eine Mindestleitfähigkeit
von 58,0 m/? mm2 verlangt. Die deutschen Normen bezeichneten
früher mit der Abkürzung "E-Cu” Kupfer für elektrotechnische Zwecke und verlangten
von diesem eine Mindestleitfähigkeit von 57.0 m/Ω mm2 für E-Cu57 (2.0060;
wurde nicht in die EN übernommen) bzw. * 58,0 m/Ω mm2 für E-Cu58 (DIN 1787).