För en lång och pålitlig kabeltjänst måste den vara korrekt vald och beräknad. Elektriker, när de installerar ledningar, väljer för det mesta tvärsnittet av ledningarna, huvudsakligen baserat på erfarenhet. Ibland leder detta till fel. Beräkningen av kabeltvärsnittet är först och främst nödvändigt när det gäller elektrisk säkerhet. Det blir fel om ledardiametern är mindre eller större än vad som krävs.
Kabelsektion för låg
Det här fallet är det farligaste eftersom ledarna överhettas på grund av den höga strömtätheten, medan isoleringen smälter och en kortslutning uppstår. Detta kan också förstöra elektrisk utrustning, orsaka brand och arbetare kan bli strömförande. Om du installerar en strömbrytare för kabeln kommer den att fungera för ofta, vilket kommer att skapa en del obehag.
Kabelsektionen är högre än vad som krävs
Här är den viktigaste faktorn ekonomisk. Ju större tvärsnittet på tråden är, desto dyrare är det. Om du gör kabeldragningen av hela lägenheten med stor marginal kommer det att kosta en stor summa. Ibland är det lämpligt att göra huvudinmatningen av ett större tvärsnitt, om en ytterligare ökning av belastningen på hemnätverket förväntas.
Om du ställer in rätt strömbrytare för kabeln, kommer följande ledningar att överbelastas när någon av dem inte löser ut sin strömbrytare.
Hur beräknar man kabelstorlek?
Innan installationen är det lämpligt att beräkna kabeltvärsnittet efter belastningen. Varje ledare har en viss effekt, som inte bör vara mindre än den för de anslutna elektriska apparaterna.
Strömberäkning
Det enklaste sättet är att beräkna den totala belastningen på ingångsledningen. Beräkningen av kabeltvärsnittet enligt belastningen reduceras till att bestämma konsumenternas totala effekt. Var och en av dem har sin egen valör, angiven på fallet eller i passet. Då multipliceras den totala effekten med en faktor 0,75. Detta beror på att alla enheter inte kan slås på samtidigt. För den slutliga bestämning av den erforderliga storleken används kabelsektionsberäkningstabellen.
Beräkning av kabelsektionen efter ström
En mer exakt metod är den aktuella lastberäkningen. Kabeltvärsnittet beräknas genom att bestämma strömmen som passerar genom den. För ett enfasnät används formeln:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
där P - ladda ström, Unom. - nätspänning (220 V).
Om den totala effekten av aktiva laster i huset är 10kW, sedan märkströmmen Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. När kabeltvärsnittet beräknas med ström, görs en korrigering för förutsättningarna för att lägga sladden (indikeras i vissa speciella tabeller), samt överbelastning när man slår på elektriska apparater ungefär uppåt 5 A. Som ett resultat, Icalc.=46 + 5=51 A.
Tjockleken på kärnorna bestäms av referensboken. Beräkning av kabeltvärsnittet med hjälp av tabeller gör det enkelt att hitta rätt storlek för kontinuerlig ström. För en treledarkabel som läggs in i huset genom luften måste du välja ett värde i riktning mot en större standardsektion. Den är 10 mm2. Självberäkningens riktighet kan kontrolleras genom att använda en online-kalkylator - kabelsektionsberäkning, som finns på vissa resurser.
Kabelvärme under strömflöde
När lasten är igång genereras värme i kabeln:
Q=I2Rn w/cm, där I är strömmen, R är det elektriska motståndet, n är antalet kärnor.
Av uttrycket följer att mängden ström som frigörs är proportionell mot kvadraten på strömmen som flyter genom tråden.
Beräkning av tillåten ström enligt ledarens värmetemperatur
Kabeln kan inte värmas upp på obestämd tid, eftersom värmen avleds till omgivningen. Till slut uppstår jämvikt och en konstant temperatur på ledarna etableras.
För en stadig process är förhållandet sant:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
där ∆t=tw-tav - skillnaden mellan temperaturen på mediet och kärnan, ∑S - temperaturmotstånd.
Den långvariga tillåtna strömmen som passerar genom kabeln hittas från uttrycket:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
där textra - tillåten kärnvärmetemperatur (beror på kabeltyp och installationsmetod). Vanligtvis är det 70 grader i norm alt läge och 80 i nödläge.
Värmeavledningsförhållanden med kabeln igång
När en kabel läggs i en miljö bestäms värmeavledningen av dess sammansättning och luftfuktighet. Jordens beräknade resistivitet antas vanligtvis vara 120 Ohm∙°C/W (lera med sand med en fukth alt på 12-14%). För att förtydliga bör du känna till mediets sammansättning, varefter du kan hitta materialets motståndskraft enligt tabellerna. För att öka värmeledningsförmågan är diket täckt med lera. Det är inte tillåtet att ha byggrester och stenar i den.
Värmeöverföringen från kabeln genom luften är mycket låg. Det förvärras ännu mer när man lägger i en kabelkanal, där ytterligare luftlager dyker upp. Här bör strömbelastningen minskas jämfört med den beräknade. I de tekniska egenskaperna för kablar och ledningar anges den tillåtna kortslutningstemperaturen, vilket är 120 ° C för PVC-isolering. Markmotståndet är 70 % av det totala och är den viktigaste i beräkningarna. Med tiden ökar isoleringens ledningsförmåga när den torkar ut. Detta måste beaktas i beräkningarna.
Kabelspänningsfall
På grund av att ledarna har elektriskt motstånd går en del av spänningen åt att värma upp dem, och mindre kommer till konsumenten än vad det var i början av linjen. Som ett resultat förloras potential längs trådens längd på grund av värmeförluster.
Kabeln måste inte bara väljas efter tvärsnittet för att säkerställa dess prestanda, utan även ta hänsyn till det avstånd över vilket energi överförs. En ökning av belastningen leder till en ökning av strömmen genom ledaren. Samtidigt ökar förlusterna.
Liten spänning läggs på spotlights. Om det minskar något märks det direkt. Om du väljer fel kablar ser glödlamporna som sitter längre från strömförsörjningen svaga ut. Spänningen reduceras avsevärt i varje efterföljande sektion, och detta återspeglas i ljusstyrkan på belysningen. Därför är det nödvändigt att beräkna kabeltvärsnittet längs längden.
Den viktigaste delen av kabeln är den förbrukare som är längst bort från resten. Förluster anses främst för denna last.
På sektion L av ledaren kommer spänningsfallet att vara:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
där P och Q är aktiv och reaktiv effekt, r och x är aktiv och reaktans för sektion L, och Un - märkspänning som lasten norm alt arbetar med.
Tillåten ∆U från strömkällor till huvudingångar överstiger inte ±5 % för belysning av bostadshus och strömkretsar. Från ingången till lasten bör förlusterna inte vara mer än 4 %. För långa ledningar måste kabelns induktiva reaktans beaktas, vilket beror på avståndet mellan intilliggande ledare.
Metoder för att ansluta konsumenter
Belastningar kan anslutas på olika sätt. De vanligaste är följande sätt:
- i slutet av nätverket;
- konsumenter är jämnt fördelade längs linjen;
- en linje med jämnt fördelade laster är ansluten till en utökad sektion.
Exempel 1
Apparatens effekt är 4 kW. Kabellängd är 20 m, resistivitet ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Strömmen bestäms utifrån förhållandet: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Då tas beräkningstabellen för kabelsektionen och lämplig storlek väljs. För en koppartråd blir det S=1,5 mm2.
Kabelsektionsberäkningsformel: S=2ρl/R. Genom den kan du bestämma kabelns elektriska resistans: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
Från det kända värdet på R kan vi bestämma ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Resultatet av beräkningen överstiger inte 5 %, vilket betyder att förlusterna kommer att vara acceptabla. Vid stora förluster skulle det vara nödvändigt att öka kabelkärnornas tvärsnitt genom att välja den intilliggande, större storleken från standardintervallet - 2,5 mm2.
Exempel 2
Tre belysningskretsar är kopplade parallellt med varandra på en fas av en lastbalanserad trefasledning, bestående av en fyrtrådig kabel 70 mm2 50 m lång och bär en ström av 150 A. För varjebelysningsledningar 20 m långa bär en ström på 20 A.
Fas-till-fas-förlusterna under den faktiska belastningen är: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Nu måste du bestämma förlusten mellan neutral och fas, eftersom belysningen är ansluten till en spänning på 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
På en ansluten belysningskrets blir spänningsfallet: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Totala förluster bestäms av summan av Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2 %. Det beräknade värdet är under den tillåtna förlusten, vilket är 6%.
Slutsats
För att skydda ledarna från överhettning under långvarig belastning, med hjälp av tabeller, beräknas kabeltvärsnittet enligt den långsiktigt tillåtna strömmen. Dessutom är det nödvändigt att korrekt beräkna ledningarna och kablarna så att spänningsförlusten i dem inte är mer än norm alt. Samtidigt summeras förlusterna i strömkretsen med dem.
