Za dolgo in zanesljivo kabelsko storitev mora biti pravilno izbrana in izračunana. Električarji pri montaži napeljave večinoma izberejo presek žic, na podlagi izkušenj. Včasih to vodi do napak. Izračun preseka kabla je potreben predvsem z vidika električne varnosti. Napačno bo, če je premer prevodnika manjši ali večji od zahtevanega.
Odsek kabla je prenizek
Ta primer je najbolj nevaren, ker se vodniki pregrejejo zaradi visoke gostote toka, medtem ko se izolacija stopi in nastane kratek stik. To lahko uniči tudi električno opremo, povzroči požar in delavci lahko ostanejo pod napetostjo. Če namestite odklopnik za kabel, bo deloval prepogosto, kar bo povzročilo nekaj nelagodja.
Odsek kabla je višji od zahtevanega
Tukaj je glavni dejavnik ekonomski. Večji kot je prerez žice, dražja je. Če izvedete ožičenje celotnega stanovanja z veliko maržo, bo to stalo veliko. Včasih je priporočljivo narediti glavni vnos večjega prereza, če se pričakuje nadaljnje povečanje obremenitve domačega omrežja.
Če nastavite ustrezen odklopnik za kabel, bodo naslednje linije preobremenjene, ko katera koli od njih ne izklopi svojega odklopnika.
Kako izračunati velikost kabla?
Pred namestitvijo je priporočljivo izračunati prečni prerez kabla glede na obremenitev. Vsak vodnik ima določeno moč, ki ne sme biti manjša od moči priključenih električnih naprav.
Izračun moči
Najlažji način je izračunati skupno obremenitev vhodne žice. Izračun preseka kabla glede na obremenitev se zmanjša na določitev skupne moči porabnikov. Vsak od njih ima svoje poimenovanje, ki je navedeno na ohišju ali v potnem listu. Potem se skupna moč pomnoži s faktorjem 0,75. To je posledica dejstva, da vseh naprav ni mogoče vklopiti hkrati. Za končno določitev zahtevane velikosti se uporablja tabela za izračun preseka kabla.
Izračun preseka kabla po toku
Natančnejša metoda je izračun trenutne obremenitve. Prerez kabla se izračuna tako, da se določi tok, ki teče skozi njega. Za enofazno omrežje se uporablja formula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
kjer je P - moč obremenitve, Unom. - omrežna napetost (220 V).
Če je skupna moč aktivnih obremenitev v hiši 10kW, potem nazivni tok Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Ko je prerez kabla izračunan s tokovnim, se opravi popravek za pogoje za polaganje kabla (označeno v nekaterih posebnih tabelah), kot tudi do preobremenitve pri vklopu električnih naprav približno več kot 5 A. Posledično je Icalc.=46 + 5=51 A.
Debelina jeder je določena z referenčno knjigo. Izračun preseka kabla s pomočjo tabel olajša iskanje prave velikosti za neprekinjen tok. Za trižilni kabel, položen v hišo po zraku, morate izbrati vrednost v smeri večjega standardnega odseka. Je 10 mm2. Pravilnost samoizračuna lahko preverite s spletnim kalkulatorjem - izračun preseka kabla, ki ga najdete na nekaterih virih.
Ogrevanje kabla med tokovnim tokom
Ko obremenitev deluje, se v kablu proizvaja toplota:
Q=I2Rn š/cm, kjer je I tok, R je električni upor, n je število jeder.
Iz izraza sledi, da je količina sproščene moči sorazmerna s kvadratom toka, ki teče skozi žico.
Izračun dovoljenega toka glede na temperaturo ogrevanja prevodnika
Kabel se ne more segrevati v nedogled, saj se toplota odvaja v okolje. Na koncu pride do ravnotežja in vzpostavi se stalna temperatura prevodnikov.
Za enakomeren proces velja razmerje:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
kjer je ∆t=tw-tav - razlika med temperaturo medija in jedra, ∑S - temperaturna odpornost.
Dolgotrajni dovoljeni tok, ki teče skozi kabel, se najde iz izraza:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
kjer je tdodatno - dovoljena temperatura ogrevanja jedra (odvisno od vrste kabla in načina namestitve). Običajno je 70 stopinj v normalnem načinu in 80 v sili.
Pogoji odvajanja toplote s kablom
Ko je kabel položen v okolju, je odvajanje toplote odvisno od njegove sestave in vlažnosti. Izračunana upornost tal je običajno 120 Ohm∙°C/W (glina s peskom z vsebnostjo vlage 12-14%). Za pojasnitev morate poznati sestavo medija, po kateri lahko najdete odpornost materiala v skladu s tabelami. Za povečanje toplotne prevodnosti je jarek pokrit z glino. Prisotnost gradbenih odpadkov in kamnov v njem ni dovoljena.
Prenos toplote iz kabla po zraku je zelo nizek. Še bolj se poslabša pri polaganju v kabelski kanal, kjer se pojavijo dodatne zračne plasti. Tukaj je treba trenutno obremenitev zmanjšati v primerjavi z izračunano. V tehničnih značilnostih kablov in žic je podana dovoljena temperatura kratkega stika, ki je za PVC izolacijo 120 ° C. Odpornost tal je 70% celotne in je glavna pri izračunih. Sčasoma se prevodnost izolacije poveča, ko se izsuši. To je treba upoštevati pri izračunih.
padec napetosti kabla
Zaradi dejstva, da imajo vodniki električni upor, se del napetosti porabi za njihovo ogrevanje in manj pride do porabnika, kot je bilo na začetku linije. Posledično se potencial izgubi vzdolž dolžine žice zaradi toplotnih izgub.
Kabel ne smete izbrati le glede na prerez, da zagotovite njegovo delovanje, ampak tudi upoštevati razdaljo, na katero se energija prenaša. Povečanje obremenitve vodi do povečanja toka skozi prevodnik. Hkrati se izgube povečujejo.
Na reflektorje se uporablja majhna napetost. Če se rahlo zmanjša, je to takoj opazno. Če izberete napačne žice, so žarnice, ki se nahajajo dlje od napajalnika, videti zatemnjene. Napetost se v vsakem naslednjem odseku znatno zmanjša, kar se odraža v svetlosti osvetlitve. Zato je treba izračunati prerez kabla po dolžini.
Najpomembnejši odsek kabla je porabnik, ki se nahaja najbolj oddaljen od ostalih. Izgube se štejejo predvsem za to obremenitev.
Na delu L prevodnika bo padec napetosti:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
kjer sta P in Q aktivna in jalova moč, r in x sta aktivna in reaktanca odseka L in Un - nazivna napetost, pri kateri obremenitev običajno deluje.
Dovoljeno ∆U od virov napajanja do glavnih vhodov ne presega ±5% za razsvetljavo stanovanjskih zgradb in električnih tokokrogov. Od vhoda do obremenitve izgube ne smejo biti večje od 4%. Za dolge vodove je treba upoštevati induktivno reaktanco kabla, ki je odvisna od razdalje med sosednjimi vodniki.
Načini povezovanja potrošnikov
Tovore je mogoče povezati na različne načine. Najpogostejši so naslednji načini:
- na koncu omrežja;
- potrošniki so enakomerno razporejeni vzdolž črte;
- proga z enakomerno porazdeljenimi obremenitvami je povezana s podaljšanim odsekom.
Primer 1
Moč aparata je 4 kW. Dolžina kabla je 20 m, upornost ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Tok se določi iz razmerja: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Potem se vzame tabela za izračun preseka kabla in izbere ustrezna velikost. Za bakreno žico bo S=1,5 mm2.
Formula za izračun preseka kabla: S=2ρl/R. Preko njega lahko določite električni upor kabla: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
Iz znane vrednosti R lahko določimo ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Rezultat izračuna ne presega 5%, kar pomeni, da bodo izgube sprejemljive. V primeru velikih izgub bi bilo treba povečati prerez kabelskih žil z izbiro sosednje, večje velikosti iz standardnega obsega - 2,5 mm2.
Primer 2
Tri svetlobni tokokrogi so povezani med seboj vzporedno na eni fazi obremenitveno uravnotežene trifazne linije, sestavljene iz štirižilnega kabla 70 mm2 50 m dolga in nosi tok 150 A. Za vsakega20 m dolge razsvetljave vodijo tok 20 A.
Izgube med fazo pod dejansko obremenitvijo so: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Zdaj morate določiti izgubo med nevtralnim in faza, saj je razsvetljava priključena na napetost 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Na enem povezanem svetlobnem tokokrogu bo padec napetosti: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Skupne izgube so določene z vsoto Uskupaj=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Izračunana vrednost je pod dovoljeno izgubo, ki je 6%.
Sklep
Za zaščito vodnikov pred pregrevanjem med dolgotrajno obremenitvijo se s pomočjo tabel izračuna prerez kabla glede na dolgotrajno dovoljeni tok. Poleg tega je treba pravilno izračunati žice in kable, tako da izguba napetosti v njih ni večja od običajne. Hkrati se z njimi seštejejo izgube v električnem tokokrogu.
