ケーブル断面積の計算。ケーブル断面積計算表

長く信頼性の高いケーブルサービスを利用するには、ケーブルサービスを正しく選択して計算する必要があります。配線を設置するとき、電気技師は主に経験に基づいてワイヤの断面を選択することがほとんどです。場合によってはこれが間違いにつながることもあります。計算は、まず電気の安全性の観点から必要です。導体の直径が必要以上に小さいか大きい場合は問題になります。

ケーブル断面積が小さすぎる

この場合は、導体が高温により過熱し、絶縁体が溶けて短絡が発生するため、最も危険です。これにより、電気機器が破壊され、火災が発生し、作業者が電圧にさらされる可能性もあります。ケーブルにサーキットブレーカーを設置すると、頻繁にトリップするため、不快感が生じます。

ケーブル断面積が必要以上に大きい

ここでの主な要因は経済的です。多ければ多いほど高価になります。余裕を持ってマンション全体に配線すると多額の費用がかかります。ホームネットワークの負荷のさらなる増加が予想される場合は、より大きな断面の主入力を作成することが賢明な場合があります。

ケーブルに適切な回路ブレーカーを設置すると、次の回線のいずれかが機能しないときに、次の回線に過負荷がかかります。

ケーブル断面積を計算するにはどうすればよいですか?

設置前に、負荷に応じてケーブル断面積を計算することをお勧めします。各導体には一定の電力があり、接続された電気機器の電力より小さくてはなりません。

電力計算

最も簡単な方法は、入力ワイヤの合計負荷を計算することです。負荷のケーブル断面積の計算は、結局、消費者の総電力を決定することになります。それぞれに独自の額面があり、ケースまたはパスポートに記載されています。次に、合計電力に 0.75 が乗算されます。これは、すべてのデバイスを同時にオンにすることができないためです。必要なサイズを最終的に決定するには、ケーブル断面積を計算するためのテーブルが使用されます。

電流に対するケーブル断面積の計算

より正確な方法は、現在の負荷を計算することです。ケーブル断面積は、ケーブルを通過する電流を決定することによって計算されます。単相ネットワークの場合、次の式が使用されます。

私は計算します = P/(U nom ∙cosφ)、

ここで、P は負荷電力、U は公称値です。 - 主電源電圧 (220 V)。

家の有効負荷の合計電力が 10 kW の場合、計算電流は I で計算されます。 = 10000/220 ≈ 46 A。電流によってケーブル断面積を計算する場合、コードの敷設条件 (一部の特別な表に示されている) および電気製品の電源を入れたときの過負荷に対して修正が加えられ、およそ増加します。 by 5A. その結果、計算してみました。 = 46 + 5 = 51A。

コアの厚さは参考書から決定します。表を使用してケーブル断面積を計算すると、長期許容電流に基づいて必要なサイズを簡単に見つけることができます。空中を介して屋内に敷設される 3 芯ケーブルの場合は、より大きな標準断面積に近い値を選択する必要があります。 10mm2です。独自の計算が正しいかどうかは、オンライン計算ツール (一部のリソースにあるケーブル断面積の計算) を使用してチェックできます。

電流が流れるとケーブルが発熱します

負荷が動作すると、ケーブル内で熱が発生します。

Q = I 2 Rn W/cm、

ここで、I は電流、R は電気抵抗、n はコアの数です。

この式から、放出される電力の量はワイヤを流れる電流の二乗に比例することがわかります。

導体の加熱温度に基づく許容電流強度の計算

熱は環境中に放散されるため、ケーブルは無限に加熱されることはありません。最終的に、平衡が生じ、導体の温度が一定に保たれます。

安定したプロセスの場合、次の関係が成り立ちます。

P = ∆t/∑S = (t f - t av)/(∑S)、

ここで、∆t = t f -t av - 媒体とコアの温度の差、∑S - 温度抵抗。

ケーブルに流れる長期許容電流は次の式で求められます。

加算 = √((t add - t av)/(Rn∑S))、

ここで、t added はコアの許容加熱温度です (ケーブルの種類と設置方法によって異なります)。通常、通常モードでは 70 度、緊急モードでは 80 度です。

ケーブル走行時の熱除去条件

ケーブルがどのような環境に敷設される場合でも、熱放散はケーブルの組成と湿度によって決まります。計算された土壌抵抗率は通常 120 Ohm∙°C/W (湿度 12 ～ 14% の砂を含む粘土) と見なされます。明確にするために、媒体の組成を知る必要があります。その後、表を使用して材料の抵抗を見つけることができます。熱伝導率を高めるために、溝は粘土で覆われます。建築物の破片や石の持ち込みは禁止されています。

ケーブルから空気を介した熱伝達は非常に低いです。ケーブルチャネル内に敷設すると、さらにエアギャップが発生し、さらに劣化します。ここで、現在の負荷は計算された負荷と比較して減少する必要があります。ケーブルとワイヤの技術的特性は、PVC絶縁の許容短絡温度を120℃と示しています。土壌抵抗は全体の 70% を占め、計算の主な要素となります。時間の経過とともに、断熱材が乾燥すると導電率が増加します。計算ではこれを考慮する必要があります。

ケーブルの電圧降下

導体には電気抵抗があるため、電圧の一部は導体の加熱に費やされ、ラインの開始時よりも消費者に届く量が減ります。その結果、熱損失によりワイヤの長さに沿って電位が失われます。

ケーブルの性能を確保するには、ケーブルの断面積に応じて選択するだけでなく、エネルギーが伝達される距離も考慮する必要があります。負荷が増加すると、導体を流れる電流が増加します。同時に損失も増加します。

スポットライトには小さな電圧が供給されます。わずかに減少すると、すぐにわかります。ワイヤーの選択が間違っていると、電源から遠くにある電球が暗く見えます。電圧は後続の各セクションで大幅に減少し、これが照明の明るさに反映されます。したがって、ケーブルの長さに沿ってケーブルの断面積を計算する必要があります。

ケーブルの最も重要なセクションは、他の部分よりも遠くにある消費者です。損失は主にこの負荷について考慮されます。

導体のセクション L での電圧降下は次のようになります。

ΔU = (Pr + Qx)L/U n、

ここで、P と Q はアクティブ、r と x はセクション L のアクティブなリアクタンス抵抗、U n は負荷が正常に動作する公称電圧値です。

電源から主入力までの許容ΔUは、住宅用建物および電源回路の照明では±5%を超えません。入力から負荷までの損失は 4% を超えてはなりません。長い配線の場合は、隣接する導体間の距離に応じてケーブルの誘導リアクタンスを考慮する必要があります。

消費者をつなぐための方法

負荷はさまざまな方法で接続できます。最も一般的な方法は次のとおりです。

ネットワークの末端で。
消費者はラインに沿って均等に分布しています。
負荷が均一に分散された線路が延長セクションに接続されます。

例1

電気製品の出力は 4 kW です。ケーブル長は 20 m、抵抗率 ρ = 0.0175 Ohm・mm 2 です。

電流は次の関係から決定されます: I = P/U nom = 4∙1000/220 = 18.2 A。

次に、ケーブル断面積を計算するためのテーブルが作成され、適切なサイズが選択されます。銅線の場合、S = 1.5 mm 2 になります。

ケーブル断面積の計算式: S = 2ρl/R。これにより、ケーブルの電気抵抗を決定できます: R = 2∙0.0175∙20/1.5 = 0.46 オーム。

R の既知の値から、∆U = IR/U∙100% = 18.2*100∙0.46/220∙100 = 3.8% を決定できます。

計算結果は 5% を超えず、損失は許容されることを意味します。損失が大きい場合は、ケーブルコアの断面積を増やし、標準範囲 (2.5 mm 2) より大きい隣接するケーブルコアを選択する必要があります。

例 2

3 つの照明回路は、150 A の電流を流す長さ 50 m、70 mm 2 の 4 芯ケーブルで構成される三相負荷平衡ラインの 1 つの相上で互いに並列に接続されています。長さ 20 m の各照明ラインには、電流20A。

有効負荷での相間損失は次のとおりです: ∆U 相 = 150∙0、05∙0.55 = 4.1 V。照明は 220 V の電圧に接続されているため、中性点と相の間の損失を決定する必要があります。 ΔU f-n = 4.1/√3 = 2.36 V。

接続された 1 つの照明回路では、電圧降下は次のようになります: ∆U = 18∙20∙0.02 = 7.2 V。合計損失は、合計 U total = (2.4+7.2)/230∙100 = 4.2 % によって決定されます。計算値は許容損失の 6% を下回っています。

結論

長期の負荷動作中に導体を過熱から保護するために、表を使用して長期許容電流に基づいてケーブル断面積を計算します。さらに、ワイヤとケーブルの電圧損失が標準を超えないように、ワイヤとケーブルを正しく計算する必要があります。同時に電源回路での損失も加わります。