Kurie saugos skydeliai (iš metalo/aliuminio/plastiko) geriausiai tinka gatvės apšvietimo stulpams?

Suprasti saugos skydelių vaidmenį gatvės apšvietimo sistemose

Gatvės apšvietimas priklauso nuo tų mažų saugos skytelių, kurie apsaugo nuo elektros energijos problemų. Kai įvyksta perkrovimas ar trumpasis jungimas, šie įrenginiai atjungia elektros tiekimą dar prieš jis pradėdamas reikšmingai žaloti. Tai iš tiesų svarbu, nes be jų mes matytume daugiau gaisrų ir sugadintų infrastruktūros. Pažvelkite į skaičius: pagal 2023 m. NFPA duomenis, elektros gedimai kiekvieną metų miestams kainuoja apie 1,3 mlrd. JAV dolerių. Todėl modernūs gatvės apšvietimo stulpai dabar yra sukomplektuoti ne tik saugos skydeliais, bet ir keliais kitais saugos elementais. Miestai nori, kad apšvietimas veiktų tinkamai kiekvieną naktį, taip pat kad būtų užtikrinta pėsčiųjų saugumas nuo netikėtų elektros pavojų.

Saugos skydelio funkcija elektros saugumo aspekte gatvės apšvietimo stulpuose

Saugos skydelyje yra mažyčiai saugikliai, kurie tyčia sukurti kaip silpni elektros sistemos taškai. Jei per stipriai pradeda tekėti elektros srovė, šie saugikliai ištirpsta, dėl ko nutraukiamas visas elektros grandinės tinklas ir srovė nebeiteka toliau. Iš tikrųjų tai yra gana protinga. Visa šios sistemos prasmė yra užtikrinti saugumą tiek technikai, tiek žmonėms aplinkui. Šią apsaugą matome veikiančią tokiose vietose kaip užimtos gatvės ar prekybos centrai, kur nuolat turi degti šviesos, kad pėstieji nesukluptų, o automobiliai naktį galėtų saugiai važiuoti.

Pagrindiniai gatvės apšvietimo stulpų elektros komponentai ir jų integracija su saugos skydelys

Gatvės apšvietimo elektros sistemos remiasi į tris pagrindinius komponentus:

• Įvado laidai : Tieko elektros energiją iš tinklo į stulpą
• Elektros įkrovėliai : Užtikrina papildomą perkrovos apsaugą
• Pagrindinis jungiklis : Leidžia rankiniu būdu išjungti elektros tiekimą priežiūrai

Kaip nurodyta elektrinio saugumo gairėse, saugų dėžės veikia kartu su šiais elementais, kad užtikrintų sluoksninę apsaugą. Jų integravimas užtikrina atitikimą NEC 410 straipsniu, kuris reikalauja, kad kiekvieno stulpo atjungikliuose būtų saugos įtaisai, esantys ne toliau kaip 50 pėdų nuo stulpo, kad būtų galima greitai izoliuoti gedimą ir saugiai aptarnauti.

Palyginus metalo, aliuminio ir plastiko saugų dėžių medžiagas

Metalinės saugų dėžės: stiprumai ir apribojimai lauko aplinkose

Plieninės arba cinkuoto plieno saugos jungiklių dėžės užtikrina gerą mechaninę apsaugą nuo pažeidimų, todėl jos gerai veikia miestuose, kur yra vandalo ar fizinio poveikio rizika. Tačiau situacija komplikuojasi pakrantėse, nes druskos oras žymiai pagreitina korozijos procesus. Pagal NEMA paskelbtus naujausius duomenis, korozija vyksta maždaug keturis kartus greičiau nei įžemėje. Siekiant išspręsti šią problemą, daugelis montuotojų renkasi dėžių paviršiaus miltelinį dažymą. Dėl šio sluoksnio mažėja rūdžių susidarymas ir paprastai dėžė išlaiko savo funkcionalumą 15–20 metų, kol reikės keisti. Žinoma, šio apsauginio sluoksnio pridėjimas reikalauja papildomų išlaidų, kurios padidina medžiagos kainą maždaug 25–30 procentų.

Aliuminio ir plastiko konstrukcijų palyginimas gatvės žibintams: svoris, laidumas ir atsparumas korozijai

Aliumininiai korpusai sveria maždaug 65 procentus mažiau nei jų plieniniai atitikmenys, todėl juos kur kas lengviau perkelti ir įdiegti, ypač kai tenka susidurti su sunkiai pasiekiamomis vietomis, kur yra ribotas prieiga, arba kai dirbama šalčio sąlygose. Tačiau štai kas dar apie aliuminį – jis laidus elektros srovei, todėl bet kokios veikiančios dalys turi būti tinkamai izoliuotos, kad būtų išvengta trumpojo jungimo. Bet iš kitos pusės, lyginant su įprastu neapdorotu plienu, aliuminis kur kas geriau atlaiko druskos vandens sukeltą žalą. Miestai, tokie kaip Miami ir San Diego, pastebėjo, kad jų aliumininė įranga, esanti netoli vandenyno ar kitose druskingose aplinkose, tarp techninės priežiūros patikrų veikia maždaug 22 procentus ilgiau. Plastikiniai materilai visiškai išsprendžia korozijos problemą – čia nėra jokios abejonės, tačiau jie visai prastai perduoda šilumą, o tai reiškia, kad jie tiesiog tinkamai neveiks situacijose, kai temperatūra pakyla labai aukštai.

Plastikiniai korpusai: izoliacijos savybės ir pažeidžiamumas dėl UV spindulių degradacijos

Iš polikarbonato ir stiklo pluošto armuoto plastiko gaminami korpusai turi puikias elektrinės izoliacijos savybes, kurios sumažina lankstaus užsidegimo riziką drėgnoje aplinkoje. Pagal IEC 60898 standartus atlikti bandymai parodė, kad šios medžiagos gali sumažinti tokio tipo riziką maždaug 38 %. Tačiau yra viena problema, susijusi su ilgalaikėmis korpusų naudojimo lauke sąlygomis. Plastikinės dalys, veikiamos nuolatinės saulės šviesos, linkusios greičiau degraduotis nei dalys, laikomos šešėlyje. Stebėjimai rodo, kad degradacija saulėtoje aplinkoje vyksta maždaug tris kartus greičiau. Laimei, pastaruoju metu gamintojai pradėjo į savo produktus įtraukti UV stabilizatorius. Šie priedai padeda gerokai padidinti medžiagos atsparumą, pratęsiant tarnavimo laiką nuo maždaug aštuonerių iki dvylikos metų net tada, kai korpusai montuojami ten, kur visą dieną veikiami tiesioginių saulės spindulių.

Metalo, aliuminio ir plastikinių saugiklių dėžučių šiluminės savybės lyginamos

Medžiagos pasirinkimas daugeliu atvejų daro įtaką šilumos valdymui:

• Metalas : Plėvelė efektyviai išsklaido šilumą (50 W/m·K), sumažindama perkaitimo riziką
• Aliuminis : Aukšta šilumos laidumo savybė (237 W/m·K) leidžia sukurti kompaktiškas konstrukcijas, tačiau gali sukelti kondensaciją
• Dangaus : Žemas šilumos laidumas (0,2 W/m·K) sulaiko šilumą, todėl reikia 30 % didesnių korpusų, kad būtų išlaikyta tokia pat apkrova

Šiaurės miestai, tokie kaip Minneapolis, teisiasi į aliuminį dėl jo atsparumo temperatūros svyravimams nuo -40°F iki 100°F, tuo tarpu dykumų regionai vis dažniau naudoja UV atsparias kompozitines medžiagas.

Saugos, patikimumo ir aplinkos poveikio savybės saugų dėžės medžiagoms

Medžiagų patikimumas lauko apšvietimui: drėgmės, temperatūros svyravimų ir teršalų poveikis

Lauko saugų dėžės turi išlaikyti drėgmės kintamumą (-20°C iki 50°C), pramoninius teršalus ir pakrantės druskos purškimą. Nenudėmėjanti plėvelė išlaiko konstrukcijos vientisumą 15–20 metų sunkiose klimato sąlygose, tuo tarpu polikarbonato korpusai sensta 30 % greičiau esant pakartotiniam terminiam plėtimuisi.

Korozijos rizika plieninėse ir aliumininėse saugiklių dėžutėse, veikiamose miesto ir pakrantės klimato sąlygų

Neapdorotas aliuminis pakrantės zonose kasmet praranda 0,5 mm storio (ASTM B117 druskos rūkymo bandymas), todėl būtina naudoti apsaugines dangas. Cinkuotas plienas geriau atlaiko sierą turinčias miesto aplinkos sąlygas, atsparus rūgščiųjų lietų dariniams tris kartus ilgiau nei aliuminis.

UV stabilumas ir ilgalaikis plastikinių saugiklių dėžučių oraveikos atsparumas

UV stabilizuoti plastikai, tokie kaip stiklo pluoštu armuotas poliesteris, po dešimties metų veikiami saulės spindulių išlaiko 90 % savo tempimo stiprumo. Standartinės ABS dėžutės, tačiau tampa trapios ir per 4–6 metus nuolatinės saulės šviesos poveikiu pradeda skeldėti.

Elektros laidumas ir įžeminimo reikalavimai metalinėse ir aliumininėse saugiklių dėžutėse

Metalinės dėžutės užtikrina natūralų elektromagnetinio trikdžio (EMI) apsaugą ir supaprastina įžeminimą pagal NEC 250.4(A)(2), sumažindamos statinio krūvio riziką. Aliuminėms dėžutėms prijungiant prie varinių laidų būtina naudoti dielektrinį tepalą ant terminių blokų, kad būtų išvengta galvaninės korozijos.

Ugniai atsparumas ir lankstaus defekto apsauga skirtingose saugos skydelio medžiagose

Lietas aliuminis ir plieno korpusai išlaiko 1 200 °C lankstaus išsilydymo 0,5 sekundės (UL 67 standartas), suteikiant patikimą ugnies apsaugą. Priešingai, stiklo pluošto nylonas lydosi esant 220 °C, todėl per apkrovas padidėja trumpojo sujungimo rizika.

Trumpojo sujungimo rizika dėl medžiagos degradacijos plastikiniuose korpusuose

Termoplastiški korpusai sugeria 25 % daugiau drėgmės nei metalas per tam tikrą laiką, todėl drėgnose klimato sąlygose po 3–5 metų atsiranda nutekėjimo tarp laidininkų.

Pramonės standartai saugos skydelių saugumui gatvės žibintų stulpuose (pvz., NEMA, IEC)

Sertifikatai, tokie kaip NEMA 4X (atsparumas korozijai) ir IEC 60670-23 (smūgių atsparumas), patvirtina korpuso ilgaamžiškumą. Nuo 2022 m. 82 % komunalinio apšvietimo projektų reikalauja laikytis abiejų standartų.

Kaina, priežiūra ir gyvavimo ciklo vertė gatvės žibintų saugos skydelio medžiagose

Pradinės kainos palyginimas: metalo, aliuminio ir plastikinių saugos skydelių įdiegimas

Metaliniai saugiklių dėžių modeliai kainuoja 30–50% brangiau nei plastikiniai dėl medžiagos ir gamybos išlaidų. Aliuminis siūlo vidutinio kainos variantą, paprastai 15–20% pigesnį nei plienas, išlaikant konstrukcinę naudingumą. Plastikas turi mažiausią pradinę kainą, tačiau trumpesnį eksploatacijos laiką lauke – 8–10 metų – lyginant su aliuminiu (15–18 metų) ir cinkuotu plienu (20+ metų).

Ilgalaikės priežiūros priemonės, pagrįstos naudojama medžiaga šviesos stulpų komponentuose

Pagal miestų infrastruktūros tyrimus, aliuminio reikia 40% mažiau priežiūros intervencijų nei plieno pakrantėse. Plastikiniai korpusai reikalauja reguliariai tikrinti nuo UV spindulių poveikio ir gyvūnų prasiskverbimo, o metaliniai vienetai reikalauja periodiškai tikrinti įžeminimo. Tyrimai rodo, kad aliuminių saugiklių dėžės šiaurinėse klimato sąlygose per 10 metų vienam vienetui sutaupo 740 JAV dolerių priežiūros išlaidų (Ponemon, 2023).

Viso ciklo kaina ir keitimo dažnumas kiekvienam saugiklių dėžės tipui

Pagal 2023 m. tyrimą, nagrinėjantį produktų gyvavimo ciklą, plastikiniai korpusai faktiškai kainuoja daugiau nei aliuminio po maždaug dvylikos metų, nes juos tenka dažnai keisti. Plėvelė išlaiko ekonomiškiausią pasirinkimą per trisdešimt metų, ypač esant kietiems sąlygoms arba stipriam atmosferos poveikiui. Nauji aliuminio modeliai pakankamai gerai prisitaikė prie plėvelės atsparumo maždaug aštuonioms iš dešimties montavimo situacijų. Be to, lengvesnių medžiagų naudojimas sumažina transportavimo išlaidas maždaug ketvirtadaliu lyginant su sunkesnėmis alternatyvomis.

Realios našumo ir būsimų tendencijų saugos skydelių konstrukcijoje

Aliumininių saugos skydelių naudojimas JAV šiaurės miestuose su šalčiais žiemomis

Miestai, tokie kaip Minneapolis ir Buffalo, pereina prie aliumininių saugiklių dėžučių, kurios per penkerius metus pranešė apie 40 % mažiau gedimų nei plieninės. Dėl šio medžiagos lengvo svorio, ją paprasta montuoti ledo sąlygoms, o ji išlaiko stabilumą iki -22°F (-30°C).

Pakrantės miesto bandomasis projektas: plastikinių ir metalinių saugiklių dėžučių palyginimas esant aukšta druskos koncentracija

Florida trijų metų bandomajame projekte nustatyta, kad plastikinės dėžutės reikalavo 2,5 karto dažnesnio keitimo nei aliuminis su sluoksnio danga druskos veikiamose vietose. Druskos migla pagreitino ultravioletinį plastikų senėjimą, dėl ko trumpojo jungimo rizika padidėjo 18 % (Elektros saugos žurnalas, 2023 m.).

Išmaniųjų gatvės apšvietimo integracija ir jos poveikis saugiklių dėžučių medžiagos pasirinkimui

Prijungti prie interneto (IoT) gatvės žibintai reikalauja saugiklių dėžučių su elektromagnetinio skydavimo funkcija ir integruota kabelių valdymo sistema. Šioje srityje dominuoja aliuminis dėl jo radijo bangų skaidrumo ir gebėjimo išsklaidyti šilumą, kurią generuoja išmanieji komponentai.

Perspektyvios kompozitų medžiagos, jungiančios plastiko ir metalo privalumus

Pluošto armuoti kompozitai dabar atitinka UL 94 V-0 ugnies atsparumo klases, sverdami 30 % mažiau nei plienas. Šie hibridai sumažina galvaninę koroziją mišrių metalų sistemose – svarbus veiksnys, nustatytas 2022 m. Čikagos inteligento tinkleto diegimo metu.

Atsinaujinančios tendencijos medžiagose, naudojamose gatvės apšvietimo stulpams ir elektros komponentams

Kalifornijoje 62 % naujų aliuminio saugų dėžučių yra pagamintos iš perdirbtų medžiagų, sumažinant gyvosios ciklo emisijas 55 % (NEMA Atsakingumo ataskaita 2024). Gamintojai vis dažniau naudoja uždarus perdirbimo programas naikinant naudotas dėžutes.

Prognozuojama korozijai atsparių lydinių ir hibridinių dėžučių plėtra

Industrijos analitikai prognozuoja 200 % aliuminio-cinko-nikelio lydinio saugų dėžučių padidėjimą iki 2028 m., ypač pakrantės keliams. Hibridinės konstrukcijos – plastikinėmis išorinėmis korpusemis ir vidiniais metaliniais įžeminimo komponentais – įgauna populiarumą bandymų programose Teksase ir Arizonos valstijose.

Dažniausiai užduodami klausimai

Kodėl saugų dėžutės yra svarbios gatvės apšvietimo sistemose?

Saugos gnybtai veikia kaip saugos įrenginiai, kurie neleidžia elektros perkrovos ir trumpinio jungimo, apsaugodami gatvės apšvietimo sistemą nuo pažeidimų ir ugnies.

Kokie medžiagos dažnai naudojamos saugos dėžėms?

Saugos dėžės paprastai gaminamos iš metalo, aliuminio ar plastiko, kiekviena iš jų skirtingai stiprina ilgaamžiškumą, saugą ir atsparumą korozijai.

Kaip saugos dėžių medžiagos veikia jų šiluminę veikimą?

Metalinės dėžės efektyviai išsklaido šilumą, aliuminio dėžės turi didelę laidumą, tačiau gali sukelti kondensaciją, o plastikinės dėžės laiko šilumą, todėl reikia didesnių korpusų, kad būtų pasiekiama tokia pat apkrova.

Ar yra kokios nors tendencijos saugos dėžių dizainui gatvės apšvietimui?

Naujos tendencijos apima kompozitinių medžiagų naudojimą, kurios derina plastiko ir metalo privalumus, taip pat didėjantį korozijai atsparių lydinių ir hibridinių korpusų naudojimą.