Článek pojednává o hlavních kritériích pro výběr průřezu kabelu a poskytuje příklady výpočtů.
Na trzích můžete často vidět ručně psané nápisy označující, který z nich musí kupující koupit v závislosti na očekávaném zátěžovém proudu. Nevěřte těmto znamením, protože jsou zavádějící. Průřez kabelu se volí nejen provozním proudem, ale také několika dalšími parametry.
Především je třeba počítat s tím, že při použití kabelu na hranici jeho možností se žíly kabelu zahřejí o několik desítek stupňů. Hodnoty proudu zobrazené na obrázku 1 předpokládají zahřátí žil kabelu na 65 stupňů při teplotě životní prostředí 25 stupňů. Pokud je v jedné trubce nebo žlabu položeno více kabelů, pak se v důsledku jejich vzájemného ohřevu (každý kabel ohřívá všechny ostatní kabely) sníží maximální přípustný proud o 10 - 30 procent.
Také maximální možný proud klesá, když zvýšená teplotaživotní prostředí. Proto ve skupinové síti (síť od panelů po lampy, zástrčkové zásuvky a jiné elektrické přijímače) se kabely zpravidla používají při proudech nepřesahujících 0,6 - 0,7 hodnot uvedených na obrázku 1.
Rýže. 1. Přípustný dlouhodobý proud kabelů s měděnými vodiči
Na základě toho je nebezpečné plošné používání jističů se jmenovitým proudem 25A k ochraně zásuvkových sítí vedených kabely s měděnými vodiči o průřezu 2,5 mm2. Tabulky redukčních koeficientů v závislosti na teplotě a počtu kabelů v jednom žlabu naleznete v Pravidlech elektroinstalace (ELR).
Další omezení vznikají, když je kabel delší. V tomto případě mohou ztráty napětí v kabelu dosáhnout nepřijatelných hodnot. Zpravidla při výpočtu kabelů není maximální ztráta ve vedení větší než 5%. Ztráty není těžké vypočítat, pokud znáte hodnotu odporu žil kabelu a jmenovitý proud zatížení. Obvykle však pro výpočet ztrát používají tabulky závislosti ztrát na momentu zatížení. Zatěžovací moment se vypočítá jako součin délky kabelu v metrech a výkonu v kilowattech.
Údaje pro výpočet ztrát při jednofázovém napětí 220 V jsou uvedeny v tabulce 1. Například pro kabel s měděnými vodiči o průřezu 2,5 mm2, s délkou kabelu 30 metrů a zatěžovacím výkonem 3 kW je zatěžovací moment 30x3 = 90 a ztráty budou 3 %. Pokud vypočtená hodnota ztráty přesáhne 5 %, pak je nutné zvolit kabel s větším průřezem.
Tabulka 1. Zatěžovací moment, kW x m, pro měděné vodiče ve dvouvodičovém vedení pro napětí 220 V při daném průřezu vodiče
Pomocí tabulky 2 můžete určit ztráty v třífázovém vedení. Porovnáním tabulek 1 a 2 můžete vidět, že u třífázového vedení s měděnými vodiči o průřezu 2,5 mm2 odpovídají ztráty 3 % šestinásobku zatěžovacího momentu.
Trojnásobné zvýšení zatěžovacího momentu nastává v důsledku rozložení zátěže na tři fáze a dvojnásobné zvýšení v důsledku skutečnosti, že v třífázová síť při symetrické zátěži (shodné proudy ve fázových vodičích) je proud v nulovém vodiči nulový. Při nesymetrickém zatížení narůstají kabelové ztráty, které je třeba zohlednit při volbě průřezu kabelu.
Tabulka 2. Zatěžovací moment, kW x m, pro měděné vodiče v třífázovém čtyřvodičovém vedení s nulou pro napětí 380/220 V při daném průřezu vodiče (pro zvětšení tabulky klikněte na obrázek)
Ztráty kabelů mají významný dopad při použití nízkonapěťových žárovek, jako jsou halogenové žárovky. To je pochopitelné: pokud na fázových a nulových vodičích klesnou 3 V, pak při napětí 220 V si toho s největší pravděpodobností nevšimneme a při napětí 12 V klesne napětí na lampě o polovinu na 6 V Proto je potřeba transformátory pro napájení halogenových žárovek maximálně přiblížit k žárovkám. Například při délce kabelu 4,5 metru s průřezem 2,5 mm2 a zatížením 0,1 kW (dvě výbojky 50 W) je zatěžovací moment 0,45, což odpovídá ztrátě 5 % (tabulka 3).
Tabulka 3. Zatěžovací moment, kW x m, pro měděné vodiče ve dvouvodičovém vedení pro napětí 12 V při daném průřezu vodiče
Výše uvedené tabulky neberou v úvahu zvýšení odporu vodičů vlivem zahřívání vlivem protékajícího proudu. Pokud se tedy kabel používá při proudech 0,5 nebo více z maxima přípustný proud kabelu daného průřezu, pak je třeba provést korekci. V nejjednodušším případě, pokud očekáváte ztráty nepřesahující 5 %, pak vypočítejte průřez na základě ztrát 4 %. Také ztráty se mohou zvýšit, pokud existují velké množství spojení žil kabelů.
Kabely s hliníkovými vodiči mají odpor 1,7krát větší než kabely s měděnými vodiči, a proto jsou jejich ztráty 1,7krát větší.
Druhým limitujícím faktorem kdy dlouhé délky kabel překračuje povolenou hodnotu odporu obvodu fáze-nula. K ochraně kabelů před přetížením a zkratem se zpravidla používají jističe s kombinovanou spouští. Takové spínače mají tepelné a elektromagnetické spouštění.
Elektromagnetická spoušť zajišťuje okamžité (desetiny i setiny sekundy) vypnutí nouzové části sítě v případě zkratu. Například jistič, označený C25, má tepelné uvolnění 25 A a elektromagnetické uvolnění 250 A. Automatické jističe skupiny „C“ mají násobek vypínacího proudu elektromagnetické spouště vůči tepelnému od 5 do 10. Ale bere se maximální hodnota.
V celkový odpor fázově nulové obvody jsou zahrnuty: odpor snižovacího transformátoru trafostanice, odpor kabelu z rozvodny ke vstupnímu rozvaděči budovy, odpor kabelu vedeného z ASU do spínací zařízení(RU) a odpor kabelu samotného skupinového vedení, jehož průřez je nutné určit.
Pokud linka má velký počet připojení žil kabelu, například skupinové vedení velkého počtu lamp spojených kabelem, pak odpor kontaktní spojení podléhají také účetnictví. Velmi přesné výpočty berou v úvahu odpor oblouku v místě poruchy.
Impedanceřetězy fáze - nula pro čtyřžilové kabely jsou uvedeny v tabulce 4. Tabulka zohledňuje odpor fázového i nulového vodiče. Hodnoty odporu jsou uvedeny při teplotě jádra kabelu 65 stupňů. Tabulka platí i pro dvouvodičová vedení.
Tabulka 4. Fáze impedance obvodu - nula pro 4žilové kabely, Ohm/km při teplotě jádra 65 o C
V městských transformovnách jsou zpravidla instalovány transformátory s kapacitou 630 kV nebo více. A a více, s výstupním odporem Rtp menším než 0,1 Ohm. Ve venkovských oblastech lze použít transformátory 160 - 250 kV. A s výstupním odporem asi 0,15 Ohm a dokonce i transformátory pro 40 - 100 kV. A, mající výstupní impedanci 0,65 - 0,25 Ohm.
Napájecí kabely z města trafostanice pro ASU domů se zpravidla používají s hliníkovými vodiči s průřezem fázových vodičů minimálně 70 - 120 mm2. Je-li délka těchto vedení menší než 200 metrů, lze odpor fázově neutrálního obvodu napájecího kabelu (Rpc) považovat za rovný 0,3 Ohm. Pro přesnější výpočet je potřeba znát délku a průřez kabelu, případně tento odpor změřit. Jedno ze zařízení pro taková měření (Vector device) je na Obr. 2.
Rýže. 2. Zařízení pro měření odporu obvodu fáze-nula "Vektor"
Odpor vedení musí být takový, aby v případě zkratu proud v obvodu zaručeně převýšil provozní proud elektromagnetické spouště. V souladu s tím pro jistič C25 proud zkrat ve vedení musí překročit hodnotu 1,15x10x25=287 A, zde je 1,15 bezpečnostní faktor. Proto by odpor obvodu fáze-nula pro jistič C25 neměl být větší než 220V/287A=0,76 Ohm. V souladu s tím by u jističe C16 neměl odpor obvodu překročit 220V/1,15x160A=1,19 Ohmů a u jističe C10 - ne více než 220V/1,15x100=1,91 Ohmů.
Tedy pro městské obytný dům, přičemž Rtp = 0,1 Ohm; Rпк=0,3 Ohm při použití kabelu s měděnými vodiči o průřezu 2,5 mm2 v zásuvkové síti, jištěné jističem C16, odpor kabelu Rgr (fáze a nulové vodiče) by neměla překročit Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohm. Z tabulky 4 zjistíme jeho délku - 0,79/17,46 = 0,045 km, neboli 45 metrů. Pro většinu bytů je tato délka dostačující.
Při použití jističe C25 k ochraně kabelu o průřezu 2,5 mm2 musí být odpor obvodu menší než 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, což odpovídá maximální délce kabelu 0,36/17,46 = 0,02 km, nebo 20 metrů.
Při použití jističe C10 k ochraně vedení skupinového osvětlení vyrobeného kabelem s měděnými vodiči o průřezu 1,5 mm2 získáme max. přípustný odpor kabel 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohm, což odpovídá maximální délce kabelu 1,51/29,1 = 0,052 km, neboli 52 metrů. Pokud je takové vedení chráněno jističem C16, pak maximální délkačára bude 0,79/29,1 = 0,027 km neboli 27 metrů.
Výpočet průřezu kabelu (vodiče) - ne menší než důležitá etapa při navrhování elektrické schéma byty nebo domy. Od správného výběru a kvality elektroinstalační práce závisí na bezpečnosti a stabilitě spotřebitelů elektřiny. V počáteční fázi je nutné vzít v úvahu takové počáteční údaje, jako je plánovaný příkon, délka vodičů a jejich typ, typ proudu a způsob instalace elektroinstalace. Pro přehlednost zvážíme metodu určování průřezu, hlavní tabulky a vzorce. Můžete také použít speciální výpočetní program uvedený na konci hlavního materiálu.
Výpočet výkonové části
Optimální plocha průřezu umožňuje průchod proudu bez možného přehřátí vodičů. Proto při projektování elektrické vedení, nejprve najděte optimální průřez vodiče v závislosti na příkonu. Chcete-li vypočítat tuto hodnotu, musíte vypočítat celkový výkon všech zařízení, která plánujete připojit. Počítejte přitom s tím, že ne všichni spotřebitelé se připojí současně. Pro výběr analyzujte tuto frekvenci optimální průměržil vodičů (podrobněji v dalším odstavci „Výpočet zatížení“).
Tabulka: Přibližný příkon domácích elektrospotřebičů.
| název | Výkon, W |
|---|---|
| Osvětlení | 1800-3700 |
| televizory | 120-140 |
| Rádio a audio zařízení | 70-100 |
| Ledničky | 165-300 |
| Mrazničky | 140 |
| Pračky | 2000-2500 |
| Jacuzzi | 2000-2500 |
| Vysavače | 650-1400 |
| Elektrické žehličky | 900-1700 |
| Rychlovarné konvice | 1850-2000 |
| Horkovodní myčka | 2200-2500 |
| Elektrické kávovary | 650-1000 |
| Elektrické mlýnky na maso | 1100 |
| Odšťavňovače | 200-300 |
| Toustovače | 650-1050 |
| Mixéry | 250-400 |
| Elektrické vysoušeče vlasů | 400-1600 |
| mikrovlny | 900-1300 |
| Filtry přes desku | 250 |
| Fanoušci | 1000-2000 |
| Grilovací trouby | 650-1350 |
| Stacionární elektrické sporáky | 8500-10500 |
| Elektrické sauny | 12000 |
Pro domácí síť s napětím 220 voltů je aktuální hodnota (v ampérech, A) určena následujícím vzorcem:
I=P/U,
kde P je elektrické plné zatížení (uvedené v tabulce a také v technický pas zařízení), W (watt);
U – napětí elektrické sítě(PROTI v tomto případě 220), V (voltů).
Pokud je síťové napětí 380 voltů, výpočetní vzorec je následující:
I = P /√3× U= P /1,73× U,
kde P je celková spotřeba energie, W;
U — síťové napětí (380), V.
Povolené zatížení pro měděný kabel je 10 A/mm² a pro hliníkový kabel je 8 A/mm². K výpočtu potřebujete výslednou aktuální hodnotu ( já) děleno 10 nebo 8 (v závislosti na zvoleném vodiči). Výsledná hodnota bude přibližná velikost požadovaného řezu.
Výpočet zatížení
Na počáteční fáze Doporučuje se provést úpravu zatížení. To bylo zmíněno výše, ale zopakujme, že v běžném životě jen zřídka nastávají situace, kdy se zapnou všichni spotřebitelé energie současně. Nejčastěji některá zařízení fungují a jiná ne. Proto by se pro upřesnění měla výsledná hodnota průřezu vynásobit koeficientem poptávky ( Ks). Pokud jste si jisti, že budete obsluhovat všechna zařízení najednou, nemusíte zadaný koeficient používat.
Tabulka: Koeficienty poptávky různých spotřebitelů (Kс).
Vliv délky vodiče
Při budování sítí je důležitá délka vodiče průmyslovém měřítku když je třeba kabel táhnout na velké vzdálenosti. Při průchodu proudu vodiči dochází ke ztrátám výkonu (dU), které se vypočítají podle následujícího vzorce:
kde I – síla proudu;
p – odpor(pro měď - 0,0175, pro hliník - 0,0281);
L – délka kabelu;
S - vypočtená plocha průřezu vodiče.
Podle Technické specifikace, maximální úbytek napětí po délce vodiče by neměl překročit 5 %. Pokud je pokles významný, měli byste zvolit jiný kabel. To lze provést pomocí tabulek, které již ukazují závislost velikosti výkonu a proudu na ploše průřezu.
Tabulka: Výběr vodiče pro napětí 220V.
| Průřez jádra drátu, mm 2 | Průměr jádra vodiče, mm | Měděné vodiče | Hliníkové vodiče | ||
| Aktuální, A | Výkon, W | Aktuální, A | výkon, kWt | ||
| 0,50 | 0,80 | 6 | 1300 | ||
| 0,75 | 0,98 | 10 | 2200 | ||
| 1,00 | 1,13 | 14 | 3100 | ||
| 1,50 | 1,38 | 15 | 3300 | 10 | 2200 |
| 2,00 | 1,60 | 19 | 4200 | 14 | 3100 |
| 2,50 | 1,78 | 21 | 4600 | 16 | 3500 |
| 4,00 | 2,26 | 27 | 5900 | 21 | 4600 |
| 6,00 | 2,76 | 34 | 7500 | 26 | 5700 |
| 10,00 | 3,57 | 50 | 11000 | 38 | 8400 |
| 16,00 | 4,51 | 80 | 17600 | 55 | 12100 |
| 25,00 | 5,64 | 100 | 22000 | 65 | 14300 |
Příklad výpočtu
Při plánování schématu zapojení v bytě je třeba nejprve určit místa, kde jsou zásuvky a osvětlení. Je nutné určit, která zařízení a kde se budou používat. Dále můžete vytvořit obecné schéma připojení a vypočítat délku kabelu. Na základě získaných údajů se pomocí výše uvedených vzorců vypočítá velikost průřezu kabelu.
Předpokládejme, že potřebujeme určit velikost kabelu, který má být připojen pračka. Vezmeme výkon z tabulky - 2000 W a určíme aktuální sílu:
I=2000 W / 220 V=9,09 A (zaokrouhleno na 9 A). Pro zvýšení bezpečnostní rezervy můžete přidat několik ampér a vybrat vhodný průřez v závislosti na typu vodiče a způsobu instalace. Pro uvažovaný příklad je vhodný třížilový kabel s průřezem měděného jádra 1,5 mm².
| Průřez měděného jádra vodiče, mm² | Přípustný trvalý zatěžovací proud, A | Maximální výkon jednofázové zátěže pro napětí 220 V, kW | Jmenovitý proud jističe, A | Maximální proud jističe, A | Možní spotřebitelé |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 10 | 16 | skupiny osvětlení a alarmů |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 16 | 25 | zásuvkové skupiny a elektrické podlahy |
| 4 | 38 | 8,3 | 25 | 32 | ohřívače vody a klimatizace |
| 6 | 46 | 10,1 | 32 | 40 | elektrické sporáky a trouby |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 63 | vstupní napájecí vedení |
Kabel kalkulačního programu 2.1
Po seznámení s metodikou výpočtu a speciálními tabulkami můžete pro pohodlí použít tento program. Ušetří vás od nezávislých výpočtů a vybere optimální průřez kabelu podle zadaných parametrů.
V programu cable 2.1 existují dva typy výpočtů:
- Výpočet průřezu pro daný výkon nebo proud.
- Výpočet maximální proud a průřezový výkon.
Podívejme se na každou z nich.
V prvním případě musíte zadat:
- Hodnota výkonu (v uvažovaném příkladu 2 kW).
- Vyberte typ proudu, typ vodiče, způsob instalace a počet žil.
- Kliknutím na tlačítko „Vypočítat“ program zobrazí požadovaný průřez, proudovou sílu, doporučený jistič a zařízení ochranné vypnutí(RCD).
Výpočet průřezu pro daný výkon nebo proud
Ve druhém případě pro určitý průřez vodiče program vybere maximální přípustné:
- Napájení.
- Síla proudu.
- Doporučený proud jističe.
- Doporučený RCD.
Výpočet maximálního proudu a výkonu podle průřezu
Jak vidíte, rozhraní kalkulačky je poměrně jednoduché a konečné výsledky jsou užitečné a informativní.
Není nutná žádná instalace. Otevřete archiv a spusťte soubor „cable.exe“.
Video na toto téma
Kabel nemůže přenášet více než určité množství proudu. Při projektování a instalaci elektrických rozvodů v bytě nebo domě vybírejte správný oddíl dirigent. To vám umožní vyhnout se v budoucnu přehřátí vodičů, zkratům a neplánovaným opravám.
Ahoj. Téma dnešního článku "Průřez kabelu podle napájení". Tyto informace budou užitečné jak doma, tak v práci. Budeme hovořit o tom, jak vypočítat průřez kabelu podle výkonu a provést výběr pomocí pohodlné tabulky.
Proč je to vůbec nutné? vyberte správnou část kabelu?
Pokud budeme mluvit jednoduchým jazykem, je to potřeba pro normální operace cokoliv, co souvisí s elektrickým proudem. Ať už je to fén, pračka, motor nebo transformátor. Inovace dnes ještě nedosáhly bezdrátového přenosu elektřiny (myslím, že ho brzy nedosáhnou), respektive hlavního prostředku pro přenos a distribuci elektrický proud, jsou kabely a dráty.
S malým průřezem kabelu a vysoký výkon zařízení se kabel může zahřát, což vede ke ztrátě jeho vlastností a zničení izolace. To není dobré, proto je nutný správný výpočet.
Tak, výběr průřezu kabelu podle výkonu. Pro výběr použijeme pohodlnou tabulku:
Tabulka je jednoduchá, myslím, že nemá cenu ji popisovat.
Řekněme, že máme dům, instalujeme uzavřené elektrické rozvody pomocí kabelu VVG. Vezměte list papíru a opište si seznam použitého vybavení. Hotovo? Pokuta.
Jak zjistit sílu? Výkon najdete na samotném zařízení, kde jsou obvykle uvedeny hlavní charakteristiky:
Výkon se měří ve wattech (W, W) nebo kilowattech (kW, KW). Našel jsem to? Data zaznamenáme a poté sečteme.
Řekněme, že dostanete 20 000 W, to je 20 kW. Obrázek nám říká, kolik energie spotřebují všechny elektrické přijímače dohromady. Nyní se musíte zamyslet nad tím, kolik zařízení budete používat současně po dlouhou dobu? Řekněme 80 %. Koeficient simultánnosti je v tomto případě 0,8. Udělejme výpočet průřezu kabelu podle výkonu:
Počítáme: 20 x 0,8 = 16(kW)
Dělat výběr průřezu kabelu podle výkonu, podívejte se na naše tabulky:
Správný výběr kabelů pro obnovu nebo instalaci elektrického vedení zaručuje bezchybný provoz systému. Zařízení dostanou plný výkon. Nedojde k přehřívání izolace s následnými destruktivními následky. Rozumný výpočet průřezu vodiče z hlediska výkonu eliminuje jak hrozbu vznícení, tak dodatečné náklady koupit drahý drát. Podívejme se na výpočetní algoritmus.
Zjednodušeně lze kabel přirovnat k potrubí přepravujícímu plyn nebo vodu. Stejně tak se po jeho jádru pohybuje tok, jehož parametry jsou omezeny velikostí daného proudovodného kanálu. Důsledkem nesprávného výběru jeho průřezu jsou dvě běžné chybné možnosti:
- Kanál s proudem je příliš úzký, díky čemuž se proudová hustota výrazně zvyšuje. Zvýšení proudové hustoty má za následek přehřátí izolace a její roztavení. V důsledku tání se minimálně objeví „slabá“ místa pro pravidelné netěsnosti a maximálně dojde k požáru.
- Žíla je příliš široká, což vlastně není vůbec špatné. Přítomnost prostoru pro přenos elektrického proudu má navíc velmi pozitivní vliv na funkčnost a životnost elektroinstalace. Kapsa majitele však bude odlehčena o částku přibližně dvojnásobku skutečně požadované částky.
První z chybných možností představuje přímé nebezpečí, v nejlepší scénář povede ke zvýšení účtů za elektřinu. Druhá možnost není nebezpečná, ale krajně nežádoucí.
Dobře prošlapané cesty výpočetní techniky
Všechny stávající metody výpočtu spoléhat na Ohmův zákon, podle kterého se proud násobený napětím rovná výkonu. Napětí v domácnosti je konstantní hodnota, která se rovná standardním 220 V v jednofázové síti. To znamená, že v legendárním vzorci zůstávají pouze dvě proměnné: proud a výkon. Můžete a měli byste „tančit“ ve výpočtech z jednoho z nich. Pomocí vypočtených hodnot proudu a očekávaného zatížení v tabulkách PUE najdeme požadovanou velikost průřezu.
Upozorňujeme, že průřez kabelu je počítán pro silové vedení, tzn. pro dráty do zásuvek. Osvětlovací vedení jsou a priori položena kabelem s tradičním průřezem 1,5 mm².
Pokud vybavovaná místnost nemá výkonný disco reflektor nebo lustr, který vyžaduje napájení 3,3 kW nebo více, pak nemá smysl zvětšovat průřez jádra osvětlovacího kabelu. Ale otázka rozety je čistě individuální záležitost, protože... Na stejnou linku lze připojit takové nerovné tandemy, jako je vysoušeč vlasů s ohřívačem vody nebo rychlovarná konvice s mikrovlnnou troubou.
Pro ty, kteří plánují nakládat elektrické vedení elektrický varná deska, bojler, pračka a podobná „žravá“ zařízení, je vhodné rozložit celou náplň do několika výstupních skupin.
Li technická proveditelnost nedochází k rozdělování nákladu do skupin, zkušení elektrikáři Kabel s měděným vodičem o průřezu 4-6 mm² se doporučuje položit bez problémů. Proč s měděným proudovodným jádrem? Protože přísný kód PUE zakazuje pokládání kabelů s hliníkovou „výplní“ v krytu a v aktivně používaných domácích prostorách. Elektrická měď má mnohem menší odpor, prochází více proudem a nezahřívá se jako hliník. Hliníkové dráty se používají při výstavbě vnějších vzduchových sítí na některých místech stále zůstávají ve starých domech.
Poznámka! Plocha průřezu a průměr jádra kabelu jsou dvě různé věci. První je uvedena v mm čtverečních, druhá jednoduše v mm. Hlavní věc je nezaměnit!
Chcete-li vyhledat tabulkové hodnoty výkonu a přípustného proudu, můžete použít oba indikátory. Pokud je v tabulce uvedena velikost plochy průřezu v mm² a známe pouze průměr v mm, je třeba plochu zjistit pomocí následujícího vzorce:
Výpočet velikosti sekce na základě zatížení
Nejjednodušší způsob výběru kabelu s správnou velikost- výpočet průřezu drátu dle celkový výkon všechny jednotky připojené k lince.
Algoritmus výpočtu je následující:
- Nejprve se rozhodneme o jednotkách, které můžeme pravděpodobně používat současně. Například, když je kotel v provozu, najednou chceme zapnout mlýnek na kávu, vysoušeč vlasů a pračku;
- pak podle technických listů nebo podle přibližných informací z níže uvedené tabulky jednoduše sečteme výkon bytových jednotek současně pracujících podle našich plánů;
- Předpokládejme, že celkem máme 9,2 kW, ale tato konkrétní hodnota není v tabulkách PUE. To znamená, že budete muset zaokrouhlit na bezpečnou hodnotu. velká strana- tj. vezměte nejbližší hodnotu s určitým přebytkem výkonu. To bude 10,1 kW a odpovídající hodnota průřezu je 6 mm².
Všechna zaoblení směřujeme nahoru. V zásadě je možné sečíst aktuální sílu uvedenou v datových listech. Výpočty a zaokrouhlování pro proud se provádějí podobným způsobem.
Jak vypočítat aktuální průřez?
Hodnoty tabulky nelze brát v úvahu individuální vlastnosti zařízení a provoz sítě. Specifičnost tabulek je průměrná. Neuvádějí parametry maximálních přípustných proudů pro konkrétní kabel, liší se však u výrobků s různé značky. Typ těsnění je v tabulkách zmíněn velmi povrchně. Pečlivým mistrům, kteří odmítají lehká cesta při hledání v tabulkách je lepší použít metodu výpočtu velikosti průřezu vodiče podle proudu. Přesněji svou hustotou.
Přípustná a provozní hustota proudu
Začněme zvládnutím základů: zapamatujte si v praxi odvozený interval 6 - 10. To jsou hodnoty, které získali elektrikáři za mnoho let „experimentálního testování“. Síla proudu procházejícího 1 mm² měděného jádra se pohybuje v rámci specifikovaných limitů. Tito. kabel s měděným jádrem o průřezu 1 mm² bez přehřívání a roztavení izolace umožňuje proud 6 až 10 A snadno dosáhnout k čekajícímu spotřebiči. Pojďme zjistit, odkud pochází a co znamená určená intervalová vidlice.
Podle kodexu elektrických zákonů PUE je 40% přiděleno kabelu pro přehřátí, které není nebezpečné pro jeho plášť, což znamená:
- 6 A distribuované na 1 mm² jádra s proudem je normální provozní hustota proudu. Za těchto podmínek může dirigent pracovat neomezeně dlouho bez časového omezení;
- Vodičem může krátkodobě protékat 10 A rozložené na 1 mm² měděného jádra. Například při zapnutí zařízení.
Tok energie 12 A v měděném milimetrovém kanálu bude zpočátku „přeplněný“. Vlivem shlukování a shlukování elektronů se zvýší proudová hustota. Teplota měděné složky se pak zvýší, což bude vždy ovlivňovat stav izolačního pláště.
Vezměte prosím na vědomí, že pro kabel s hliníkovým vodičem s proudem zobrazuje hustota proudu interval 4 - 6 ampér na 1 mm² vodiče.
Zjistili jsme, že maximální hustota proudu pro vodič vyrobený z elektrické mědi je 10 A na plochu průřezu 1 mm² a normální je 6 A.
- kabel s průřezem vodiče 2,5 mm² bude schopen přenést proud 25 A během několika desetin sekundy, když je zařízení zapnuto;
- bude schopen neomezeně přenášet proud 15A.
Výše uvedené proudové hustoty platí pro otevřené vedení. Pokud je kabel položen ve zdi, kovová objímka nebo specifikovaná hodnota proudové hustoty musí být vynásobena korekčním faktorem 0,8. Pamatujte si ještě jednu jemnost v organizaci otevřený typ elektrické vedení. Z důvodů mechanické pevnosti jsou kabely s průřezem menším než 4 mm² in otevřené okruhy nepoužívat.
Studium výpočtového schématu
Opět nebudou žádné super složité výpočty, výpočet drátu pro nadcházející zatížení je extrémně jednoduchý.
- Nejprve najdeme limit přípustné zatížení. K tomu shrneme výkon zařízení, která plánujeme současně připojit k lince. Sečteme například výkon pračky 2000 W, fénu 1000 W a libovolného topidla 1500 W. Dostali jsme 4500 W nebo 4,5 kW.
- Poté náš výsledek vydělíme standardní hodnotou napětí domácí síť 220 V. Dostali jsme 20,45...A, zaokrouhleno nahoru na celé číslo, podle očekávání.
- Dále v případě potřeby zavedeme korekční faktor. Hodnota s koeficientem bude rovna 16,8, zaokrouhleno na 17 A, bez koeficientu 21 A.
- Pamatujeme si, že jsme vypočítali parametry provozního výkonu, ale musíme také vzít v úvahu maximum přípustná hodnota. Za tímto účelem vynásobíme sílu proudu, kterou jsme vypočítali, 1,4, protože korekce na tepelné účinky je 40%. Dostali jsme: 23,8 A a 29,4 A.
- Takže v našem příkladu pro bezpečná práce otevřené vedení bude vyžadovat kabel s průřezem větším než 3 mm² a pro skrytá možnost 2,5 mm².
Nezapomínejme, že vlivem různých okolností někdy zapneme více jednotek současně, než jsme očekávali. Že existují i žárovky a další zařízení, která spotřebují málo energie. Udělejme si zásoby nějaké rezervní sekce pro případ, že by se flotila rozrostla domácí přístroje a s výpočty v ruce uděláme důležitý nákup.
Video průvodce pro přesné výpočty
Jaký kabel je lepší koupit?
V souladu s přísnými doporučeními PUE budeme pro uspořádání osobního majetku nakupovat kabelové výrobky s označením „skupiny písmen“ NYM a VVG. Jsou to ti, kteří nezpůsobují žádné stížnosti nebo dohady elektrikářů a hasičů. Opce NYM je obdobou domácích produktů VVG.
Nejlepší je, když je domácí kabel doprovázen indexem NG, to znamená, že kabeláž bude ohnivzdorná. Pokud plánujete položit linku za přepážkou, mezi nosníky nebo nad nimi zavěšený strop, nakupujte výrobky s nízkými emisemi kouře. Budou mít index LS.
Jde o jednoduchý způsob výpočtu průřezu vodiče kabelu. Informace o principech výpočtů vám pomohou racionálně vybrat to důležitý prvek elektrické sítě. Výkon zajistí potřebná a dostatečná velikost proudonosného jádra domácí spotřebiče a nezpůsobí požár v elektroinstalaci.
Začněme obecný průběh výpočtů tím, že nejprve provedeme výpočty pomocí vzorce:
P = (P1+P2+..PN)*K*J,
- P– výkon všech spotřebičů připojených k vypočtené větvi ve wattech.
- P1, P2, PN– výkon prvního, druhého, respektive n-tého spotřebiče ve wattech.
Po obdržení výsledku na konci výpočtů pomocí výše uvedeného vzorce bylo na čase přejít k tabulkovým datům.
Nyní musíte vybrat požadovanou sekci podle tabulky 1.
Tabulka 1. Průřez vodiče musí být vždy zvolen k nejbližší větší straně (+)
Fáze #1 - výpočet jalového a činného výkonu
Kapacity spotřebitelů jsou uvedeny v dokumentaci k zařízení. Obvykle je uveden v pasech zařízení činný výkon spolu s jalovým výkonem.
Zařízení s aktivní vzhled zátěže přeměňují veškerou přijatou elektrickou energii s přihlédnutím k účinnosti na užitečná práce: mechanická, tepelná nebo jiná forma.
Zařízení s aktivní zátěží zahrnují žárovky, ohřívače a elektrické sporáky.
U takových zařízení má výpočet výkonu podle proudu a napětí tvar:
P=U*I,
- P– výkon ve W;
- U– napětí ve V;
- já– síla proudu v A.
Zařízení s reaktivním typem zátěže jsou schopna akumulovat energii přicházející ze zdroje a následně ji vracet. K této výměně dochází v důsledku posunutí sinusoidy proudu a sinusoidy napětí.
Při nulovém fázovém posunu má výkon P=U*I vždy kladnou hodnotu. Zařízení s aktivním typem zátěže mají takový graf fází proudu a napětí (I, i - proud, U, u - napětí, π - pi se rovná 3,14)
Mezi zařízení s jalovým výkonem patří elektromotory, elektronická zařízení všechna měřítka a účely, transformátory.
Při fázovém posunu mezi proudovou sinusoidou a napěťovou sinusoidou může být výkon P=U*I záporný (I, i - proud, U, u - napětí, π - pi se rovná 3,14). Zařízení s jalovým výkonem vrací uloženou energii zpět do zdroje
Elektrické sítě jsou stavěny tak, aby mohly přenášet elektrická energie v jednom směru od zdroje k zátěži.
Jalový výkon závisí na fázovém úhlu mezi sinusoidami napětí a proudu. Úhel fázového posunu je vyjádřen pomocí cosφ.
Najít plná síla použít vzorec:
P = P r / cosφ,
Kde P r – reaktivní síla v úterý.
Typický datový list zařízení uvádí jalový výkon a cosφ.
Příklad: pas pro vrtací kladivo udává jalový výkon 1200 W a cosφ = 0,7. Celková spotřeba energie se tedy bude rovnat:
P = 1200/0,7 = 1714 W
Pokud cosφ nebylo možné zjistit, u velké většiny domácích elektrických spotřebičů lze cosφ považovat za rovné 0,7.
Fáze #2 - hledání koeficientů simultánnosti a rozpětí
K– koeficient bezrozměrné simultánnosti, ukazuje, kolik spotřebičů může být připojeno k síti současně. Málokdy se stane, že všechna zařízení spotřebovávají elektřinu současně.
Současný provoz TV a hudebního centra je nepravděpodobný. Ze zavedené praxe lze K považovat za rovné 0,8. Pokud plánujete používat všechny spotřebiče současně, K by mělo být nastaveno na 1.
J– bezrozměrný bezpečnostní faktor. Charakterizuje vytvoření výkonové rezervy pro budoucí spotřebitele.
Pokrok se nezastaví každý rok nové úžasné a užitečné věci. elektrických zařízení. Očekává se, že spotřeba elektřiny vzroste do roku 2050 o 84 %. Typicky se J považuje za hodnotu mezi 1,5 a 2,0.
Fáze #3 - provádění výpočtů pomocí geometrické metody
Ve všech elektrických výpočtech se bere průřezová plocha vodiče - průřez jádra. Měřeno v mm2.
Často je nutné se naučit, jak správně vypočítat vodiče.
V tomto případě existuje jednoduchý geometrický vzorec pro monolitický kruhový drát:
S = π*R2 = π*D2/4, nebo naopak
D = √(4*S / π)
Pro pravoúhlé vodiče:
S = h*m,
- S– plocha jádra v mm 2;
- R– poloměr jádra v mm;
- D– průměr jádra v mm;
- h, m– šířka a výška v mm;
- π — pi se rovná 3,14.
Pokud si koupíte lankový drát, ve kterém se jeden vodič skládá z mnoha kroucených drátů kulatého průřezu, výpočet se provede podle vzorce:
S = N*D2/1,27,
Kde N– počet vodičů v jádře.
Dráty s jádry stočenými z několika drátů, v obecný případ mají lepší vodivost než monolitické. To je způsobeno zvláštnostmi toku proudu vodičem s kulatým průřezem.
Elektrický proud je pohyb podobných nábojů podél vodiče. Podobně jako náboje se navzájem odpuzují, takže hustota rozložení náboje je posunuta směrem k povrchu vodiče.
Další výhodou lankových drátů je jejich pružnost a mechanická odolnost. Monolitické dráty jsou levnější a používají se hlavně pro stacionární instalaci.
Etapa č. 4 - výpočet výkonového průřezu v praxi
Úkol: celkový výkon spotřebičů v kuchyni je 5000 W (to znamená, že byl přepočten výkon všech reaktivních spotřebičů). Všechny spotřebiče jsou připojeny k jednofázové síti 220 V a jsou napájeny z jedné větve.
Tabulka 2. Pokud v budoucnu plánujete připojit další spotřebiče, ukazuje tabulka požadované kapacity běžné domácí spotřebiče (+)
Řešení:
Vezměme koeficient simultánnosti K rovný 0,8. Kuchyně je místem neustálých inovací, nikdy nevíte, bezpečnostní faktor je J=2,0. Celkový odhadovaný výkon bude:
P = 5000*0,8*2 = 8000 W = 8 kW
Pomocí hodnoty designová síla, hledáme nejbližší hodnotu v tabulce 1.
Nejbližší vhodný průřez jádra pro jednofázovou síť je měděný vodič o průřezu 4 mm2. Podobná velikost drátu s hliníkovým jádrem 6 mm 2.
Pro jednožilové vedení bude minimální průměr 2,3 mm a 2,8 mm. V případě použití vícejádrová verze sečte se průřez jednotlivých jader.
Galerie Obrázků
Výpočet aktuálního průřezu
Přesnější výsledky poskytnou výpočty požadovaného proudového a výkonového průřezu kabelů a vodičů. Takové výpočty nám umožňují odhadnout celkový dopad různé faktory k dirigentům, vč tepelné zatížení, značka vodičů, typ pokládky, provozní podmínky atd.
Celý výpočet se provádí v následujících krocích:
- výběr výkonu všech spotřebitelů;
- výpočet proudů procházejících vodičem;
- výběr vhodného průřezu pomocí tabulek.
Pro tuto možnost výpočtu se bere výkon spotřebičů z hlediska proudu a napětí bez zohlednění korekčních faktorů. Budou zohledněny při sčítání aktuální síly.
Fáze #1 - výpočet proudové síly pomocí vzorců
Pro ty, kteří zapomněli školní kurz fyziků nabízíme základní vzorce ve formuláři grafický diagram jako vizuální cheat:
„Classic Wheel“ jasně ukazuje vztah vzorců a vzájemnou závislost charakteristik elektrického proudu (I - síla proudu, P - výkon, U - napětí, R - poloměr jádra)
Zapišme závislost proudu I na výkonu P a síťovém napětí U:
I = P/U l,
- já- síla proudu, udávaná v ampérech;
- P- výkon ve wattech;
- U l - síťové napětí ve voltech.
Síťové napětí obecně závisí na zdroji napájení, může být jednofázové nebo třífázové.
Vztah mezi lineárním a fázovým napětím:
- U l = U*cosφ v případě jednofázového napětí.
- U l = U*√3*cosφ v případě třífázového napětí.
Pro domácí elektrické spotřebiče se bere cosφ=1, takže lineární napětí lze přepsat:
- U l = 220 V pro jednofázové napětí.
- U l = 380 V pro třífázové napětí.
I = (I1+I2+…IN)*K*J,
- já– celkový proud v ampérech;
- I1..IN– proudová síla každého spotřebitele v ampérech;
- K– faktor simultánnosti;
- J- bezpečnostní faktor.
Koeficienty K a J mají stejné hodnoty jako koeficienty použité při výpočtu celkového výkonu.
Může nastat případ, kdy v třífázové síti protéká různými fázovými vodiči proud o nestejné síle.
To se stane, když třífázový kabel jednofázové a třífázové spotřebiče jsou připojeny současně. Napájí se například třífázový stroj a jednofázové osvětlení.
Nabízí se přirozená otázka: jak se v takových případech počítá průřez? lankový drát? Odpověď je jednoduchá – výpočty se provádějí na základě nejvíce zatíženého jádra.
Fáze #2 - výběr vhodné sekce pomocí tabulek
Provozní řád pro elektroinstalace (PEU) poskytuje řadu tabulek pro výběr požadovaného průřezu jádra kabelu.
Vodivost vodiče závisí na teplotě. U kovových vodičů se odpor zvyšuje s rostoucí teplotou.
Když je překročena určitá prahová hodnota, proces se stává soběstačným: čím vyšší je odpor, tím vyšší je teplota, tím vyšší je odpor atd. dokud vodič nevyhoří nebo nezpůsobí zkrat.
Další dvě tabulky (3 a 4) ukazují průřez vodičů v závislosti na proudech a způsobu instalace.
Tabulka 3. Nejprve je třeba zvolit způsob kladení vodičů, to určuje, jak efektivní je chlazení (+)
Kabel se od drátu liší tím, že všechny žíly kabelu, vybavené vlastní izolací, jsou stočeny do svazku a uzavřeny ve společném izolačním plášti. Další podrobnosti o rozdílech a typech kabelových produktů jsou napsány v tomto článku.
Tabulka 4. Otevřená cesta uvedené pro všechny hodnoty průřezu vodičů, v praxi se však průřezy pod 3 mm2 nepokládají z důvodu mechanické pevnosti (+)
Při použití tabulek se na přípustný trvalý proud použijí následující koeficienty:
- 0,68 v případě 5-6 jader;
- 0,63 v případě 7-9 jader;
- 0,6 pokud 10-12 jader.
Redukční faktory jsou aplikovány na aktuální hodnoty ze sloupce „otevřeno“.
Nulový vodič a zemnící vodič nejsou zahrnuty v počtu vodičů.
Volba průřezu nulového vodiče podle přípustného trvalého proudu se dle norem PES provádí jako minimálně 50 % fázového vodiče.
Další dvě tabulky (5 a 6) ukazují závislost přípustného dlouhodobého proudu při jeho uložení do země.
Tabulka 5. Závislosti přípustného trvalého proudu pro měděné kabely při položení ve vzduchu nebo na zemi
Proudové zatížení při otevřeném položení a při položení hluboko do země se liší. Jsou považovány za stejné, pokud se pokládání do země provádí pomocí podnosů.
Tabulka 6. Závislosti přípustného trvalého proudu pro hliníkové kabely při uložení do vzduchu nebo země
Pro instalaci dočasných napájecích vedení (nosných, pokud jsou pro soukromé použití) platí následující tabulka (7).
Tabulka 7. Přípustný trvalý proud při použití přenosných hadicových šňůr, přenosných hadicových a šachtových kabelů, kabelů světlometů, ohebných přenosných drátů. Používají se pouze měděné vodiče
Při pokládání kabelů do země je kromě vlastností odvodu tepla nutné vzít v úvahu i měrný odpor, který je uveden v následující tabulce (8):
Tabulka 8. Korekční faktor v závislosti na typu a měrném odporu zeminy pro přípustný dlouhodobý proud při výpočtu průřezu kabelu (+)
Výpočet a výběr měděných vodičů do 6 mm 2 nebo hliníkových vodičů do 10 mm 2 se provádí jako pro dlouhodobý proud.
V případě velkých průřezů je možné použít redukční součinitel:
0,875 * √T pv
Kde T pv- poměr doby sepnutí k délce cyklu.
Doba zapnutí se považuje za ne delší než 4 minuty. V tomto případě by cyklus neměl přesáhnout 10 minut.
Při výběru kabelu pro rozvod el Speciální pozornost věnujte pozornost jeho požární odolnosti.
Fáze #3 - výpočet aktuálního průřezu vodiče na příkladu
Výpočet poklesu napětí
Každý vodič, kromě supravodičů, má odpor. Pokud je tedy kabel nebo drát dostatečně dlouhý, dochází k poklesu napětí.
Normy PES vyžadují, aby průřez jádra kabelu byl takový, aby pokles napětí nebyl větší než 5 %.
Tabulka 9. Odpor běžných kovových vodičů (+)
Jedná se především o nízkonapěťové kabely malého průřezu.
Výpočet poklesu napětí je následující:
R = 2*(p*L)/S,
U pad = I * R,
U% = (U pad / U čára) * 100,
- 2 – koeficient vzhledem k tomu, že proud nutně protéká dvěma dráty;
- R– odpor vodiče, Ohm;
- ρ — měrný odpor vodiče, Ohm*mm 2 /m;
- S– průřez vodiče, mm 2;
- U podložka– pokles napětí, V;
- U %— pokles napětí vzhledem k U lin,%.
Pomocí vzorců můžete nezávisle provádět potřebné výpočty.
Příklad výpočtu přenášení
Ti, kteří chtějí připojit domácí svářečku k větvi elektrické sítě, by měli vzít v úvahu proudové síto, pro které je použitý kabel navržen. Je možné, že celkový výkon provozních zařízení může být vyšší. Nejlepší možnost- připojení spotřebitelů k samostatným pobočkám
Krok 1. Výpočet odporu měděný drát pomocí tabulky 9:
R = 2* (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ohm
Krok 2. Proud procházející vodičem:
I = 7000 / 220 = 31,8 A
Krok č. 3. Pokles napětí na drátu:
U pad = 31,8 * 0,47 = 14,95 V
Krok #4. Vypočítáme procento poklesu napětí:
U % = (14,95 / 220) * 100 = 6,8 %
Výstup: pro připojení svářečka je nutný vodič s velkým průřezem.
Závěry a užitečné video k tématu
Výpočet průřezu vodiče pomocí vzorců:
Výše uvedené výpočty platí pro měděné a hliníkové vodiče průmyslové účely. U ostatních typů vodičů je celkový přenos tepla předem vypočítán.
Na základě těchto údajů se vypočítá maximální proud, který může protékat vodičem, aniž by došlo k nadměrnému zahřívání.