Lai nodrošinātu ilgu un uzticamu kabeļa pakalpojumu, tas ir pareizi jāizvēlas un jāaprēķina. Elektriķi, uzstādot elektroinstalāciju, lielākoties izvēlas vadu šķērsgriezumu, balstoties galvenokārt uz pieredzi. Dažreiz tas noved pie kļūdām. Kabeļa šķērsgriezuma aprēķins ir nepieciešams, pirmkārt, elektriskās drošības ziņā. Tas būs nepareizi, ja vadītāja diametrs ir mazāks vai lielāks par nepieciešamo.
Kabeļa sadaļa pārāk zema
Šis gadījums ir visbīstamākais, jo no lielā strāvas blīvuma vadītāji pārkarst, savukārt izolācija kūst un rodas īssavienojums. Tas var arī iznīcināt elektroiekārtas, izraisīt ugunsgrēku un strādnieki var tikt pakļauti spriegumam. Ja kabelim uzstādīsiet automātisko slēdzi, tas darbosies pārāk bieži, kas radīs zināmu diskomfortu.
Kabeļa sadaļa ir augstāka nekā prasīts
Šeit galvenais faktors ir ekonomiskais. Jo lielāks ir stieples šķērsgriezums, jo dārgāks tas ir. Ja veiksit visa dzīvokļa elektroinstalāciju ar lielu rezervi, tas maksās lielu summu. Dažkārt ir ieteicams veikt lielāku šķērsgriezuma galveno ievadi, ja ir sagaidāms turpmāks slodzes pieaugums mājas tīklā.
Ja iestatīsiet atbilstošu kabeļa automātisko slēdzi, tālāk norādītās līnijas tiks pārslogotas, ja kāda no tām neizslēgs ķēdes pārtraucēju.
Kā aprēķināt kabeļa izmēru?
Pirms uzstādīšanas vēlams aprēķināt kabeļa šķērsgriezumu atbilstoši slodzei. Katram vadītājam ir noteikta jauda, kas nedrīkst būt mazāka par pievienoto elektroierīču jaudu.
Jaudas aprēķins
Vienkāršākais veids ir aprēķināt kopējo slodzi uz ievades vadu. Kabeļa šķērsgriezuma aprēķins atbilstoši slodzei tiek samazināts līdz patērētāju kopējās jaudas noteikšanai. Katram no tiem ir savs nomināls, kas norādīts uz lietas vai pasē. Tad kopējā jauda tiek reizināta ar koeficientu 0,75. Tas ir saistīts ar faktu, ka visas ierīces nevar ieslēgt vienlaikus. Nepieciešamā izmēra galīgai noteikšanai tiek izmantota kabeļa sekcijas aprēķinu tabula.
Kabeļa sekcijas aprēķins pēc strāvas
Precīzāka metode ir pašreizējās slodzes aprēķins. Kabeļa šķērsgriezumu aprēķina, nosakot strāvu, kas iet caur to. Vienfāzes tīklam tiek piemērota formula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
kur P - slodzes jauda, Unom. - tīkla spriegums (220 V).
Ja kopējā aktīvo slodžu jauda mājā ir 10kW, tad nominālā strāva Iaprēķināt.=10000/220 ≈ 46 A. Kad kabeļa šķērsgriezumu aprēķina pēc strāvas, tiek veikta vada novietošanas nosacījumu korekcija (norādīts dažās īpašās tabulās), kā arī pārslodzei, ieslēdzot elektroierīces aptuveni virs 5 A. Rezultātā Icalc.=46 + 5=51 A.
Dzīļu biezumu nosaka atsauces grāmata. Kabeļa šķērsgriezuma aprēķins, izmantojot tabulas, ļauj viegli atrast pareizo izmēru nepārtrauktai strāvai. Trīsdzīslu kabelim, kas mājā ievilkts pa gaisu, jāizvēlas vērtība lielākas standarta sekcijas virzienā. Tas ir 10 mm2. Pašaprēķina pareizību var pārbaudīt, izmantojot tiešsaistes kalkulatoru - kabeļa posmu aprēķinu, kas atrodams dažos resursos.
Kabeļa apkure strāvas plūsmas laikā
Kad slodze darbojas, kabelī rodas siltums:
Q=I2Rn w/cm, kur I ir strāva, R ir elektriskā pretestība, n ir serdeņu skaits.
No izteiksmes izriet, ka atbrīvotās jaudas apjoms ir proporcionāls caur vadu plūstošās strāvas kvadrātam.
Pieļaujamās strāvas aprēķins atbilstoši vadītāja sildīšanas temperatūrai
Kabelis nevar uzkarst bezgalīgi, jo siltums tiek izkliedēts vidē. Galu galā iestājas līdzsvars un tiek izveidota nemainīga vadītāju temperatūra.
Lai nodrošinātu vienmērīgu procesu, attiecība ir patiesa:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
kur ∆t=tw-tav - starpība starp barotnes un kodola temperatūru, ∑S - temperatūras izturība.
Ilgtermiņa pieļaujamo strāvu, kas iet caur kabeli, nosaka pēc izteiksmes:
Ipievienot=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
kur tpapildu - pieļaujamā serdes sildīšanas temperatūra (atkarībā no kabeļa veida un uzstādīšanas metodes). Parasti tas ir 70 grādi parastajā režīmā un 80 grādi avārijas gadījumā.
Siltuma izkliedes apstākļi, kad kabelis darbojas
Kabeli novietojot vidē, siltuma izkliedi nosaka tā sastāvs un mitrums. Aprēķinātā augsnes pretestība parasti tiek pieņemta 120 Ohm∙°C/W (māls ar smiltīm ar mitruma saturu 12-14%). Lai precizētu, jums jāzina barotnes sastāvs, pēc kura jūs varat atrast materiāla pretestību saskaņā ar tabulām. Lai palielinātu siltumvadītspēju, tranšeju pārklāj ar māliem. Būvgružu un akmeņu klātbūtne tajā nav pieļaujama.
Siltuma pārnese no kabeļa pa gaisu ir ļoti zema. Tas vēl vairāk pasliktinās, ieliekot kabeļu kanālā, kur parādās papildu gaisa slāņi. Šeit pašreizējā slodze jāsamazina, salīdzinot ar aprēķināto. Kabeļu un vadu tehniskajos parametros ir norādīta pieļaujamā īssavienojuma temperatūra, kas ir 120 ° C PVC izolācijai. Augsnes pretestība ir 70% no kopējās un aprēķinos ir galvenā. Laika gaitā izolācijas vadītspēja palielinās, jo tā izžūst. Tas jāņem vērā aprēķinos.
Kabeļa sprieguma kritums
Sakarā ar to, ka vadītājiem ir elektriskā pretestība, daļa sprieguma tiek tērēta to sildīšanai, un patērētājam nonāk mazāk, nekā tas bija līnijas sākumā. Tā rezultātā siltuma zudumu dēļ tiek zaudēts potenciāls visā stieples garumā.
Kabelis ir jāizvēlas ne tikai atbilstoši šķērsgriezumam, lai nodrošinātu tā veiktspēju, bet arī jāņem vērā attālums, kādā tiek pārraidīta enerģija. Slodzes palielināšanās izraisa strāvas palielināšanos caur vadītāju. Tajā pašā laikā palielinās zaudējumi.
Prožektoriem tiek pievienots neliels spriegums. Ja tas nedaudz samazinās, tas ir uzreiz pamanāms. Ja izvēlaties nepareizus vadus, spuldzes, kas atrodas tālāk no barošanas avota, izskatās blāvi. Katrā nākamajā sadaļā spriegums ir ievērojami samazināts, un tas atspoguļojas apgaismojuma spilgtumā. Tāpēc ir nepieciešams aprēķināt kabeļa šķērsgriezumu visā garumā.
Svarīgākā kabeļa daļa ir patērētājs, kas atrodas vistālāk no pārējiem. Zaudējumi tiek ņemti vērā galvenokārt šai slodzei.
Vadītāja L sadaļā sprieguma kritums būs:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
kur P un Q ir aktīvā un reaktīvā jauda, r un x ir L sadaļas aktīvā un pretestība, un Un - nominālais spriegums, pie kura parasti darbojas slodze.
Pieļaujamā ∆U no strāvas avotiem uz galvenajām ieejām nepārsniedz ±5% dzīvojamo ēku apgaismojumam un strāvas ķēdēm. No ievades līdz slodzei zudumi nedrīkst būt lielāki par 4%. Garām līnijām ir jāņem vērā kabeļa induktīvā pretestība, kas ir atkarīga no attāluma starp blakus esošajiem vadītājiem.
Patērētāju savienošanas metodes
Slodzes var savienot dažādos veidos. Visizplatītākie ir šādi veidi:
- tīkla beigās;
- patērētāji ir vienmērīgi sadalīti pa līniju;
- līnija ar vienmērīgi sadalītu slodzi ir savienota ar pagarinātu posmu.
1. piemērs
Ierīces jauda ir 4 kW. Kabeļa garums ir 20 m, pretestība ρ=0,0175 omi∙mm2.
Strāvu nosaka pēc attiecības: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Pēc tam tiek ņemta kabeļa sekcijas aprēķinu tabula un atlasīts atbilstošais izmērs. Vara stieplei tas būs S=1,5 mm2.
Kabeļa posma aprēķina formula: S=2ρl/R. Izmantojot to, jūs varat noteikt kabeļa elektrisko pretestību: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 omi.
Pēc zināmās R vērtības mēs varam noteikt ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Aprēķina rezultāts nepārsniedz 5%, kas nozīmē, ka zaudējumi būs pieņemami. Lielu zudumu gadījumā būtu nepieciešams palielināt kabeļu dzīslu šķērsgriezumu, izvēloties blakus esošo, lielāku izmēru no standarta diapazona - 2,5 mm2.
2. piemērs
Trīs apgaismojuma ķēdes ir savienotas paralēli viena otrai vienā slodzes līdzsvarotās trīsfāzu līnijas fāzē, kas sastāv no četru vadu kabeļa 70 mm2 50 m garš un ar strāvu 150 A. Katraiapgaismojuma līnijām 20 m garumā ir 20 A strāva.
Fāzu zudumi pie faktiskās slodzes ir: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Tagad jums ir jānosaka zudumi starp neitrāli un fāze, jo apgaismojums ir pievienots 220 V spriegumam: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Vienā pievienotā apgaismojuma ķēdē sprieguma kritums būs: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Kopējos zudumus nosaka summa Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Aprēķinātā vērtība ir zemāka par pieļaujamo zaudējumu, kas ir 6%.
Secinājums
Lai pasargātu vadus no pārkaršanas ilgstošas slodzes laikā, izmantojot tabulas, kabeļa šķērsgriezums tiek aprēķināts pēc ilgstoši pieļaujamās strāvas. Turklāt ir pareizi jāaprēķina vadi un kabeļi, lai sprieguma zudums tajos nebūtu lielāks par normālu. Tajā pašā laikā ar tiem tiek summēti zudumi strāvas ķēdē.
