Pre dlhú a spoľahlivú káblovú službu je potrebné ju správne vybrať a vypočítať. Pri inštalácii rozvodov elektrikári väčšinou volia prierez vodičov najmä na základe skúseností. Niekedy to vedie k chybám. Výpočet je potrebný predovšetkým z hľadiska elektrickej bezpečnosti. Bude nesprávne, ak je priemer vodiča menší alebo väčší, ako je požadované.

Prierez kábla je príliš nízky

Tento prípad je najnebezpečnejší, pretože vodiče sa prehrievajú z vysokých teplôt, zatiaľ čo izolácia sa topí a dochádza ku skratu. To môže tiež zničiť elektrické zariadenia, spôsobiť požiar a vystaviť pracovníkov napätiu. Ak nainštalujete istič kábla, bude sa príliš často spúšťať, čo spôsobí určité nepohodlie.

Prierez kábla vyšší ako je požadované

Hlavný faktor je tu ekonomický. Čím viac, tým je to drahšie. Ak zadrôtujete celý byt s veľkou rezervou, bude to stáť veľkú sumu. Niekedy je vhodné urobiť hlavný vstup väčšieho prierezu, ak sa očakáva ďalší nárast zaťaženia domácej siete.

Ak nainštalujete príslušný istič pre kábel, nasledujúce riadky budú preťažené, keď jeden z nich nebude fungovať

Ako vypočítať prierez kábla?

Pred inštaláciou je vhodné vypočítať prierez kábla podľa zaťaženia. Každý vodič má určitý výkon, ktorý by nemal byť menší ako výkon pripojených elektrických spotrebičov.

Výpočet výkonu

Najjednoduchším spôsobom je vypočítať celkové zaťaženie vstupného vodiča. Výpočet prierezu kábla pre zaťaženie vychádza z určenia celkového výkonu spotrebičov. Každý z nich má svoje vlastné označenie uvedené na puzdre alebo v pase. Celkový výkon sa potom vynásobí koeficientom 0,75. Je to spôsobené tým, že nie je možné zapnúť všetky zariadenia súčasne. Na konečné určenie požadovanej veľkosti sa používa tabuľka na výpočet prierezu kábla.

Výpočet prierezu kábla pre prúd

Presnejšou metódou je výpočet aktuálneho zaťaženia. Prierez kábla sa vypočíta určením prúdu, ktorý ním prechádza. Pre jednofázovú sieť sa používa vzorec:

I výpočet = P/(U nom ∙cosφ),

kde P je výkon záťaže, U men. - sieťové napätie (220 V).

Ak je celkový výkon aktívnych záťaží v dome 10 kW, vypočítal som vypočítaný prúd. = 10000/220 ≈ 46 A. Pri výpočte prierezu kábla prúdom sa upravujú podmienky kladenia kábla (uvedené v niektorých špeciálnych tabuľkách), ako aj preťaženie pri zapínaní elektrických spotrebičov, približne zvyšujúce o 5 A. V dôsledku toho som výpočet. = 46 + 5 = 51 A.

Hrúbka jadier je určená z referenčnej knihy. Výpočet prierezu kábla pomocou tabuliek uľahčuje nájdenie požadovanej veľkosti na základe dlhodobého prípustného prúdu. Pre trojžilový kábel položený do domu vzduchom je potrebné zvoliť hodnotu smerom k väčšiemu štandardnému prierezu. Je to 10 mm2. Správnosť vlastného výpočtu je možné skontrolovať pomocou online kalkulačky - výpočet prierezu kábla, ktorú nájdete na niektorých zdrojoch.

Zahrievanie kábla pri prechode prúdu

Keď záťaž beží, v kábli sa vytvára teplo:

Q = I 2 Rn W/cm,

kde I je prúd, R je elektrický odpor, n je počet jadier.

Z výrazu vyplýva, že množstvo uvoľneného výkonu je úmerné druhej mocnine prúdu prechádzajúceho drôtom.

Výpočet prípustnej prúdovej sily na základe teploty ohrevu vodiča

Kábel sa nemôže zohrievať donekonečna, pretože teplo sa odvádza do okolia. Nakoniec nastane rovnováha a nastaví sa konštantná teplota vodičov.

Pre stabilný proces platí nasledujúci vzťah:

P = ∆t/∑S = (t f - t av)/(∑S),

kde ∆t = t f -t av - rozdiel medzi teplotou média a jadra, ∑S - teplotná odolnosť.

Dlhodobý prípustný prúd prechádzajúci káblom sa zistí z výrazu:

Pridávam = √((t add - t av)/(Rn∑S)),

kde t dodatočná je prípustná teplota ohrevu žíl (v závislosti od typu kábla a spôsobu inštalácie). Typicky je to 70 stupňov v normálnom režime a 80 v núdzovom režime.

Podmienky pre odvod tepla pri bežiacom kábli

Keď je kábel položený v akomkoľvek prostredí, odvod tepla je určený jeho zložením a vlhkosťou. Vypočítaný odpor pôdy sa zvyčajne považuje za 120 Ohm∙°C/W (íl s pieskom pri vlhkosti 12-14%). Pre objasnenie by ste mali poznať zloženie média, po ktorom pomocou tabuliek zistíte odolnosť materiálu. Na zvýšenie tepelnej vodivosti je výkop pokrytý hlinkou. Stavebná suť a kamene do nej nesmú.

Prenos tepla z kábla vzduchom je veľmi nízky. Ešte viac sa zhorší, keď sa položí do káblového kanála, kde sa objavia ďalšie vzduchové medzery. Tu by sa aktuálne zaťaženie malo znížiť v porovnaní s vypočítaným. Technické charakteristiky káblov a vodičov označujú prípustnú teplotu skratu 120 ° C pre izoláciu PVC. Odolnosť pôdy tvorí 70% z celkového počtu a je hlavným vo výpočtoch. V priebehu času sa vodivosť izolácie zvyšuje, keď sa vysychá. Toto treba brať do úvahy pri výpočtoch.

Pokles napätia na kábli

Vzhľadom na to, že vodiče majú elektrický odpor, časť napätia sa spotrebuje na ich ohrev a k spotrebiteľovi sa dostane menej ako na začiatku vedenia. Výsledkom je strata potenciálu pozdĺž dĺžky drôtu v dôsledku tepelných strát.

Kábel je potrebné vyberať nielen podľa jeho prierezu, aby bol zaistený jeho výkon, ale treba brať do úvahy aj vzdialenosť, na ktorú sa energia prenáša. Zvýšenie zaťaženia vedie k zvýšeniu prúdu cez vodič. Zároveň sa zvyšujú straty.

Do reflektorov sa dodáva malé napätie. Ak sa mierne zníži, je to okamžite viditeľné. Ak sú vodiče zvolené nesprávne, žiarovky umiestnené ďalej od napájacieho zdroja budú vyzerať slabo. Napätie v každej ďalšej sekcii výrazne klesá a to sa odráža na jase osvetlenia. Preto je potrebné vypočítať prierez kábla pozdĺž jeho dĺžky.

Najdôležitejšou časťou kábla je spotrebiteľ umiestnený ďalej ako zvyšok. Pri tomto zaťažení sa primárne zvažujú straty.

V sekcii L vodiča bude úbytok napätia:

∆U = (Pr + Qx)L/U n,

kde P a Q sú aktívne a ra x sú aktívne a odpor reaktancie sekcie L a U n je nominálna hodnota napätia, pri ktorej záťaž normálne funguje.

Prípustné ∆U od napájacích zdrojov k hlavným vstupom nepresahuje ±5 % pre osvetlenie obytných budov a silových okruhov. Od vstupu po zaťaženie by straty nemali byť vyššie ako 4 %. Pri dlhých vedeniach je potrebné vziať do úvahy indukčnú reaktanciu kábla, ktorá závisí od vzdialenosti medzi susednými vodičmi.

Spôsoby pripojenia spotrebiteľov

Záťaže môžu byť pripojené rôznymi spôsobmi. Najbežnejšie metódy sú nasledujúce:

• na konci siete;
• spotrebitelia sú distribuovaní rovnomerne pozdĺž linky;
• linka s rovnomerne rozloženým zaťažením je pripojená k predĺženému úseku.

Príklad 1

Výkon elektrického spotrebiča je 4 kW. Dĺžka kábla je 20 m, rezistivita ρ = 0,0175 Ohm∙mm 2.

Prúd sa určí zo vzťahu: I = P/U nom = 4∙1000/220 = 18,2 A.

Potom sa zoberie tabuľka na výpočet prierezu kábla a vyberie sa vhodná veľkosť. Pre medený drôt to bude S = 1,5 mm2.

Vzorec na výpočet prierezu kábla: S = 2ρl/R. Prostredníctvom neho môžete určiť elektrický odpor kábla: R = 2∙0,0175∙20/1,5 = 0,46 Ohm.

Zo známej hodnoty R môžeme určiť ∆U = IR/U∙100 % = 18,2*100∙0,46/220∙100 = 3,8 %.

Výsledok výpočtu nepresahuje 5%, čo znamená, že straty budú prijateľné. V prípade veľkých strát by bolo potrebné zväčšiť prierez jadier kábla výberom susedného väčšieho zo štandardného rozsahu - 2,5 mm 2.

Príklad 2

Tri svetelné okruhy sú navzájom paralelne zapojené na jednu fázu trojfázového vedenia s vyváženou záťažou pozostávajúceho z 50 m dlhého 70 mm 2 štvoržilového kábla s prúdom 150 A. Každé 20 m dlhé osvetľovacie vedenie vedie prúd 20A.

Medzifázové straty pri aktívnej záťaži sú: ∆U fázy = 150∙0, 05∙0,55 = 4,1 V. Teraz je potrebné určiť straty medzi neutrálom a fázou, keďže osvetlenie je pripojené na napätie 220 V: ∆U fn = 4,1/√3 = 2,36 V.

Na jednom pripojenom svetelnom okruhu bude úbytok napätia: ∆U = 18∙20∙0,02 = 7,2 V. Celkové straty sú určené súčtom U total = (2,4+7,2)/230∙100 = 4,2 %. Vypočítaná hodnota je pod prípustnými stratami, ktoré sú 6 %.

Záver

Na ochranu vodičov pred prehriatím pri prevádzke s dlhodobým zaťažením sa používajú tabuľky na výpočet prierezu kábla na základe dlhodobého prípustného prúdu. Okrem toho je potrebné správne vypočítať drôty a káble tak, aby straty napätia v nich neprekročili normu. Zároveň sa k nim pripočítavajú straty v napájacom obvode.