Jak obliczyć powierzchnię przekroju poprzecznego wymaganą dla danego obciążenia?

Podczas naprawiania lub projektowania instalacji elektrycznych należy wybrać odpowiednie narzędzie. przewody. Można skorzystać z kalkulatora lub przewodnika. Aby to zrobić, należy jednak znać parametry obciążenia i specyfikę instalacji kablowej.

Dlaczego warto obliczać rozmiary kabli

Do sieci elektrycznych mają zastosowanie następujące wymagania

• bezpieczeństwo;
• niezawodność;
• gospodarka.

Jeżeli wybrane pole przekroju poprzecznego przewodu jest małe, obciążenia prądowe na kable i przewody są zbyt wysokie, co prowadzi do przegrzania. Może to doprowadzić do sytuacji awaryjnej, która spowoduje uszkodzenie całej instalacji elektrycznej i będzie stanowić zagrożenie dla życia i zdrowia.

Z drugiej strony, jeżeli instalowane są kable o dużym przekroju poprzecznym, zapewnione jest bezpieczne stosowanie. Jednak z finansowego punktu widzenia będzie to zbyt kosztowne. Prawidłowy dobór przekroju poprzecznego przewodu jest warunkiem długotrwałej, bezpiecznej eksploatacji i rozsądnego wykorzystania środków finansowych.

W PUE znajduje się osobny rozdział poświęcony właściwemu doborowi przewodów: "Rozdział 1.3. Dobór przewodników w zależności od nagrzewania, gęstości prądu ekonomicznego i warunków wyładowań koronowych".

Pole przekroju poprzecznego kabla oblicza się w zależności od mocy i natężenia prądu. Przyjrzyjmy się kilku przykładom. Aby wyznaczyć pole przekroju poprzecznego przewodnika wymaganego do 5kW, należy skorzystać z tabel w PUE (Przepisy dotyczące instalacji elektrycznych"). Niniejszy przewodnik jest dokumentem regulującym. Określa ona, że przekrój kabla powinien być dobrany według 4 kryteriów:

1. Napięcie zasilania (Jednofazowe lub trójfazowe).
2. Materiał przewodnika
3. Prąd obciążenia mierzony w amperach (А), lub moc w kilowaty (kW).
4. Położenie kabla.

PUE nie ma wartości 5 kWwięc musimy wybrać następną wyższą wartość - 5,5 kW. Do instalacji w mieszkaniu konieczne jest obecnie drut miedziany. W większości przypadków instalację wykonuje się w powietrzu, dlatego w tabelach referencyjnych podano przekrój 2,5 mm². Maksymalne dopuszczalne obciążenie prądowe wynosi 25 A.

W wyżej wymienionej instrukcji podano również prąd, dla którego wyłącznik jest przeznaczony (np.VA). Według "Przepisy dotyczące instalacji elektrycznych"przy obciążeniu 5,5 kW prąd roboczy wyłącznika musi wynosić 25 A. W dokumencie stwierdza się, że prąd znamionowy przewodu doprowadzonego do domu lub mieszkania musi być o jeden stopień wyższy niż prąd znamionowy VA. W tym przypadku po 25 A jest 35 A. Ostatnia wartość powinna być traktowana jako wartość znamionowa. Prąd o natężeniu 35 A odpowiada przekrojowi 4 mm² i mocy 7,7 kW. Na tym kończy się dobór przekroju przewodu miedzianego w zależności od jego pojemności: 4 mm².

Aby dowiedzieć się, jaki przekrój poprzeczny drutu miedzianego jest wymagany dla 10 kWPonownie odwołujemy się do arkusza danych elektrycznych. W przypadku żył nieosłoniętych należy podjąć decyzję o wyborze materiału kabla i napięcia zasilania.

Na przykładDla drutu aluminiowego i napięcia 220 V kolejna najwyższa moc wynosi 13 kW, a odpowiadający jej przekrój - 10 mm²; dla napięcia 380 V moc wynosi 12 kW, a przekrój - 4 mm².

Wybierz zgodnie z mocą

Przed doborem przekroju kabla w zależności od jego mocy należy obliczyć jego całkowitą wartość, sporządzić listę urządzeń elektrycznych znajdujących się w obszarze, w którym ma być zainstalowany kabel. Moc znamionowa każdego urządzenia musi być podana obok mocy znamionowej w jednostkach watów lub kW (1 kW = 1000 watów). Następnie zsumuj łączną moc wszystkich urządzeń i otrzymaj sumę.

W przypadku wyboru kabla do podłączenia jednego urządzenia wystarczy informacja o poborze mocy przez to urządzenie. Przekroje przewodów w zależności od mocy można znaleźć w tabelach PUE.

Tabela 1. Dobór przekroju żył w zależności od mocy znamionowej dla kabli z żyłami miedzianymi

Tabela 2. Dobór przekroju poprzecznego w zależności od mocy znamionowej dla kabli z żyłami aluminiowymi

Ponadto należy znać napięcie sieci: 380 V w przypadku sieci trójfazowej i 220 V w przypadku sieci jednofazowej.

Informacje o przewodach aluminiowych i miedzianych można znaleźć w instrukcji instalacji. Obie te metody mają wady i zalety. Zalety kabli miedzianych są następujące:

• wysoka wytrzymałość;
• sprężystość;
• odporność na utlenianie;

Wady przewodów miedzianych - wysokie koszty. W domach radzieckich podczas budowy domu stosowano okablowanie aluminiowe. Dlatego w przypadku wymiany częściowej zaleca się stosowanie drutów aluminiowych. Jedynym wyjątkiem jest sytuacja, gdy całe stare okablowanie (do centrali telefonicznej) zastępuje się nowym okablowaniem. Wtedy sensowne jest zastosowanie miedzi. Niedopuszczalny jest bezpośredni kontakt miedzi i aluminium, ponieważ prowadzi to do ich utleniania. Dlatego do ich połączenia stosuje się trzeci metal.

Istnieje możliwość samodzielnego obliczenia pola przekroju poprzecznego obwodu trójfazowego. W tym celu należy skorzystać z wzoru: I=P/(U*1,73)gdzie P - siła, W; U - napięcie, V; I - Następnie należy wybrać przekrój kabla z tabeli referencyjnej, zależnie od obliczonego prądu. Jeśli nie ma wymaganej wartości, to wybierany jest najbliższy przekrój, który przekracza obliczoną wartość.

Jak obliczać z prądem

Natężenie prądu płynącego przez przewodnik zależy od jego długości, szerokości, oporu właściwego i temperatury. Po podgrzaniu prąd elektryczny maleje. Podano informacje referencyjne dla temperatury pokojowej (18°С). W celu doboru przekroju przewodu należy skorzystać z tabeli w PUE-7, punkty 1.3.10-1.3.11 KURSY WYCIĄGANIA DLA PRZEWODÓW, KABLI I LINEK Z IZOLACJĄ ROMOWĄ LUB PLASTIKOWĄ.

Tabela 3. Prąd elektryczny dla przewodów i kabli miedzianych w izolacji gumowej i PVC

Do obliczeń przewodów aluminiowych można wykorzystać tabelę.

Tabela 4. Prąd elektryczny dla przewodów i kabli aluminiowych o izolacji gumowej i PVC

Oprócz natężenia prądu elektrycznego należy również wybrać materiał przewodnika i napięcie.

Aby obliczyć przybliżony przekrój prądowy kabla, należy podzielić go przez 10. Jeśli wynikowy przekrój poprzeczny nie znajduje się w tabeli, należy użyć najbliższej wyższej wartości. Zasada ta obowiązuje tylko wtedy, gdy maksymalne dopuszczalne natężenie prądu dla przewodów miedzianych nie przekracza 40 A. W przypadku zakresu od 40 do 80 A należy podzielić natężenie prądu przez 8. Jeśli instalowane są kable aluminiowe, należy podzielić przez 6. Wynika to z faktu, że grubość żyły aluminiowej jest większa niż miedzianej, aby zapewnić takie same obciążenia.

Obliczanie przekroju poprzecznego kabla w zależności od mocy i długości

Długość kabla ma wpływ na spadek napięcia. W związku z tym napięcie na końcu przewodu może być obniżone i może być niewystarczające do zasilania urządzeń elektrycznych. W przypadku krajowych sieci elektroenergetycznych straty te można pominąć. Wystarczy przewód dłuższy o 10-15 cm. Ta dodatkowa długość zostanie wykorzystana na przewody i połączenia. Jeżeli końce kabla są podłączone do rozdzielnicy, długość zapasowa musi być jeszcze większa, ponieważ wyłączniki automatyczne.

Przy układaniu kabli na dużych odległościach należy wziąć pod uwagę następujące czynniki spadek napięcia. Każdy przewodnik charakteryzuje się oporem elektrycznym. Na ten parametr mają wpływ:

1. Długość przewodu, jednostka miary: m. Wraz ze wzrostem długości rosną straty.
2. Powierzchnia przekroju poprzecznego, mierzona w mm². Większa powierzchnia przekroju poprzecznego oznacza mniejszy spadek napięcia.
3. Specyficzna odporność materiału (wartość referencyjna). Wskazuje opór drutu o wymiarach 1 milimetr kwadratowy na 1 metr.

Spadek napięcia jest liczbowo równy iloczynowi rezystancji i natężenia prądu. Dopuszczalne jest, aby wskazana wartość nie przekraczała 5%. Jeśli tak nie jest, należy zastosować większy przekrój poprzeczny. Algorytm obliczania przekroju poprzecznego przewodu w zależności od mocy maksymalnej i długości:

1. W zależności od mocy P, napięcia U i współczynnika cosf znajdziemy prąd według wzoru: I=P/(U*cof). Dla sieci energetycznych używanych w gospodarstwach domowych, cosf = 1. W przemyśle cosf oblicza się jako stosunek mocy czynnej do mocy pozornej. Na tę ostatnią składa się moc czynna i moc bierna.
2. Przekrój prądowy przewodu jest określany za pomocą odpowiednich tabel PUE.
3. Oblicz opór przewodnika, korzystając z podanego wzoru: Ro=ρ*l/Sgdzie ρ to rezystywność materiału, l to długość przewodnika, a S to pole przekroju poprzecznego. Należy wziąć pod uwagę fakt, że prąd płynie przez kabel nie tylko w jednym kierunku, ale także w kierunku przeciwnym. W związku z tym opór całkowity: R = Ro*2.
4. Znajdź spadek napięcia w stosunku: ΔU=I*R.
5. Znajdź spadek napięcia w procentach: ΔU/U. Jeżeli wartość ta przekracza 5%, należy wybrać z książki referencyjnej największy przekrój przewodu.

Okablowanie otwarte i zamknięte

W zależności od miejsca instalacji, okablowanie dzieli się na dwa rodzaje:

• ukryte;
• narażone.

Obecnie w mieszkaniach instaluje się okablowanie podtynkowe. W ścianach i sufitach tworzone są specjalne korytka, w których umieszcza się kable. Po zamontowaniu przewodów wnęki są tynkowane. Miedź jest używana jako przewodnik. Należy planować z wyprzedzeniem, ponieważ z czasem, aby zainstalować więcej przewodów elektrycznych lub wymienić elementy, trzeba będzie usunąć wykończenie. Płaskie kable i przewody są często stosowane w instalacjach podtynkowych.

W przypadku instalacji natynkowych przewody są układane wzdłuż powierzchni pomieszczenia. Preferowane są giętkie przewody o okrągłym kształcie. Można je łatwo instalować w kanałach kablowych i przepuszczać przez fałdy. Przy obliczaniu obciążenia kabli uwzględnia się sposób ułożenia przewodów.

Powiązane artykuły: