Problema alegerii unei secțiuni transversale a cablului pentru instalarea cablurilor electrice într-o casă sau un apartament este foarte serioasă. Dacă acest indicator nu corespunde sarcinii din circuit, atunci izolația firului va începe pur și simplu să se supraîncălzească, apoi se va topi și va arde. Rezultatul final este un scurtcircuit. Chestia este că sarcina creează o anumită densitate de curent. Și dacă secțiunea transversală a cablului este mică, atunci densitatea de curent în acesta va fi mare. Prin urmare, înainte de cumpărare, este necesar să se calculeze secțiunea transversală a cablului în funcție de sarcină.
Desigur, nu ar trebui să alegeți la întâmplare un fir cu o secțiune transversală mai mare. Acest lucru vă va afecta în primul rând bugetul. Cu o secțiune transversală mai mică, este posibil ca cablul să nu reziste la sarcină și să cedeze rapid. Prin urmare, cel mai bine este să începeți cu întrebarea cum se calculează sarcina cablului? Și numai atunci, pe baza acestui indicator, selectați firul electric în sine.
Calculul puterii
Cel mai simplu mod este de a calcula puterea totală pe care o va consuma casa sau apartamentul. Acest calcul va fi utilizat pentru a selecta secțiunea transversală a firului de la stâlpul liniei de alimentare la întrerupătorul de circuit de intrare din cabană sau de la tabloul de distribuție de la intrare la apartament la prima cutie de distribuție. Firele în bucle sau camere sunt calculate în același mod. Este clar că cablul de intrare va avea cea mai mare secțiune transversală. Și cu cât sunteți mai departe de prima cutie de distribuție, cu atât acest indicator va scădea mai puțin.
Dar să revenim la calcule. Deci, în primul rând, este necesar să se determine puterea totală a consumatorilor. Fiecare dintre ele (aparatele de uz casnic și lămpile de iluminat) are acest indicator marcat pe corp. Dacă nu îl puteți găsi, căutați în pașaport sau în instrucțiuni.
După care trebuie adunate toate puterile. Aceasta este puterea totală a casei sau apartamentului. Exact același calcul trebuie făcut pentru contururi. Dar există un punct controversat. Unii experți recomandă înmulțirea indicatorului total cu un factor de reducere de 0,8, respectând regula că nu toate dispozitivele vor fi conectate la circuit în același timp. Alții, dimpotrivă, sugerează înmulțirea cu un factor crescător de 1,2, creând astfel o anumită rezervă pentru viitor, datorită faptului că există o probabilitate mare de apariție a aparatelor electrocasnice suplimentare în casă sau apartament. În opinia noastră, a doua opțiune este cea optimă.
Alegerea cablului
Acum, cunoscând indicatorul de putere totală, puteți selecta secțiunea transversală a cablurilor. PUE conține tabele care facilitează efectuarea acestei alegeri. Să dăm câteva exemple pentru o linie electrică care rulează la 220 de volți.
- Dacă puterea totală este de 4 kW, atunci secțiunea transversală a firului va fi de 1,5 mm².
- Putere 6 kW, secțiune transversală 2,5 mm².
- Putere 10 kW – secțiune transversală 6 mm².
Există exact același tabel pentru o rețea electrică cu o tensiune de 380 volți.
Calculul sarcinii curente
Aceasta este cea mai precisă valoare a calculului efectuat pe sarcina curentă. Formula folosită pentru aceasta este:
I=P/U cos φ, unde
- I este puterea curentă;
- P – puterea totală;
- U – tensiunea rețelei (în acest caz 220 V);
- cos φ – factor de putere.
Există o formulă pentru o rețea electrică trifazată:
I=P/(U cos φ)*√3.
Prin indicatorul curent se determină secțiunea cablului conform acelorași tabele din PUE. Din nou, să dăm câteva exemple.
- Curent 19 A – secțiunea cablului 1,5 mm².
- 27 A – 2,5 mm².
- 46 A – 6 mm².
Ca și în cazul determinării secțiunii transversale de putere, aici este, de asemenea, cel mai bine să înmulțiți indicatorul de curent cu un factor de multiplicare de 1,5.
Cote
Există anumite condiții în care curentul din interiorul cablajului poate crește sau scădea. De exemplu, în cablarea electrică deschisă, când firele sunt așezate de-a lungul pereților sau tavanelor, puterea curentului va fi mai mare decât într-un circuit închis. Aceasta este direct legată de temperatura ambiantă. Cu cât este mai mare, cu atât acest cablu poate transporta mai mult curent.
Atenţie! Toate tabelele PUE enumerate mai sus sunt calculate cu condiția ca firele să fie operate la o temperatură de +25C, cu temperatura cablurilor în sine să nu depășească +65C.
Adică, se dovedește că, dacă mai multe fire sunt așezate simultan într-o tavă, ondulare sau țeavă, atunci temperatura din interiorul cablajului va crește din cauza încălzirii cablurilor în sine. Acest lucru duce la faptul că sarcina de curent admisibilă este redusă cu 10-30 la sută. Același lucru este valabil și pentru cablarea deschisă din camerele încălzite. Prin urmare, putem concluziona: atunci când se calculează secțiunea transversală a cablului în funcție de sarcina curentă la temperaturi de funcționare ridicate, puteți alege fire de o suprafață mai mică. Aceasta este, desigur, o economie bună. Apropo, există și tabele de coeficienți reducători în PUE.
Mai este un punct care se referă la lungimea cablului electric utilizat. Cu cât este mai lungă cablarea, cu atât este mai mare pierderea de tensiune în secțiuni. Orice calcul folosește o pierdere de 5%. Adică acesta este maximul. Dacă pierderile sunt mai mari decât această valoare, atunci secțiunea transversală a cablului va trebui mărită. Apropo, nu este dificil să calculați în mod independent pierderile de curent dacă cunoașteți rezistența cablajului și sarcina curentă. Deși cea mai bună opțiune este utilizarea tabelului PUE, care stabilește relația dintre cuplul de sarcină și pierderi. În acest caz, cuplul de sarcină este produsul dintre consumul de energie în kilowați și lungimea cablului în sine în metri.
Să ne uităm la un exemplu în care un cablu instalat de 30 mm lungime într-o rețea de curent alternativ cu o tensiune de 220 volți poate rezista la o sarcină de 3 kW. În acest caz, momentul de încărcare va fi egal cu 3*30=90. Ne uităm la tabelul PUE, care arată că pierderile de 3% corespund acestui moment. Adică este mai mică decât valoarea nominală de 5%. Ce este acceptabil. După cum sa menționat mai sus, dacă pierderile calculate au depășit bariera de cinci procente, atunci ar fi necesar să achiziționați și să instalați un cablu cu o secțiune transversală mai mare.
Atenţie! Aceste pierderi afectează foarte mult iluminarea cu lămpi de joasă tensiune. Pentru că la 220 volți 1-2 V nu se reflectă mult, dar la 12 V se vede imediat.
În prezent, firele de aluminiu sunt rareori folosite în cablare. Dar trebuie să știți că rezistența lor este de 1,7 ori mai mare decât cea a celor din cupru. Și asta înseamnă că pierderile lor sunt de atâtea ori mai mari.
În ceea ce privește rețelele trifazate, cuplul de sarcină aici este de șase ori mai mare. Acest lucru depinde de faptul că sarcina în sine este distribuită în trei faze și aceasta este o creștere exponențială corespunzătoare a cuplului. Plus o creștere dublă datorită distribuției simetrice a consumului de energie între faze. În acest caz, curentul din circuitul zero trebuie să fie zero. Dacă distribuția fazelor este asimetrică, iar acest lucru duce la o creștere a pierderilor, atunci va trebui să calculați separat secțiunea cablului pentru sarcinile din fiecare fir și să o selectați în funcție de dimensiunea maximă calculată.
Concluzie asupra subiectului
După cum puteți vedea, pentru a calcula secțiunea transversală a cablului pentru sarcini, trebuie să luați în considerare diferiți coeficienți (reducător și crescător). Nu este ușor să faci asta pe cont propriu, dacă înțelegi ingineria electrică la nivelul unui maestru amator sau începător. Prin urmare, sfatul meu este să invitați un specialist înalt calificat, să-l lăsați să facă singur toate calculele și să întocmească o schemă de cablare competentă. Dar instalarea o poți face singur.
Secțiunile transversale ale firelor și miezurilor de cablu sunt selectate în funcție de o serie de factori tehnici și economici. Factorii tehnici care influențează selecția secțiunilor sunt următorii:
a) Pentru liniile de cablu (CL), secțiunea transversală este selectată conform tabelelor PUE, care iau în considerare temperatura miezului cablului care încălzește izolația conductorilor.
b) Pentru liniile aeriene (OHL), secțiunea transversală este selectată conform tabelelor PUE, care iau în considerare temperatura admisă de încălzire a firelor, deoarece Rezistența mecanică a conductorilor depinde de aceasta.
Secțiunea transversală selectată ar trebui să fie de obicei mai mare decât cea calculată. Conform tabelelor, luați secțiunea transversală care permite cel mai apropiat curent mai mare sau egal în comparație cu cel calculat.
Încălzire prin degajare de căldură pe termen scurt prin curent de scurtcircuit:
a) CL. Alegerea se face pe baza cantității de căldură generată într-un anumit timp și care provoacă încălzirea miezului cablului.
b) VL. Când trece un curent de scurtcircuit, se eliberează o cantitate mare de căldură, ceea ce reduce rezistența mecanică a firelor.
Se selectează secțiunea care este cea mai apropiată de valoarea calculată.
Pierderile (căderile) de tensiune în linii de la curentul care trece prin acestea în modurile normal și de urgență au aceeași valoare atât pentru liniile de cablu, cât și pentru liniile aeriene și diferă doar prin valorile diferite ale reactanțelor lor inductive și capacitive.
Rezistenta mecanica - rezistenta la sarcina mecanica (greutate proprie, gheata, vant):
a) CL. Rezistența mecanică a miezurilor cablului este determinată de sarcina mecanică asupra miezurilor și a mantalei cablului din greutatea totală a cablului în timpul așezării, tragerii și suspendării acestuia. Sarcina este luată în considerare la proiectarea traseului cablurilor; determină secțiunea transversală minimă admisă a miezurilor de cablu și tipul de proiectare a acestuia (dată în literatura de referință).
b) VL. Secțiunea transversală a firelor aeriene pentru rezistența mecanică este selectată în funcție de propria greutate, precum și de puterea vântului și de masa de gheață posibilă într-o anumită zonă geografică.
Deteriorarea corona este un factor care depinde de tensiunea aplicată, de secțiunea transversală a firului și de mediu. Descărcarea corona are loc într-un câmp puternic neomogen și începe la un electrod cu o rază mică de curbură (cablu sau miez de sârmă) la o intensitate a câmpului egală cu cea critică. Creșterea razei de curbură reduce intensitatea câmpului și previne corona.
a) CL. Descărcarea coroană în izolația cablului duce la descompunerea izolației și, ulterior, la defalcarea acesteia. Prin urmare, secțiunea transversală a miezurilor cablului este aleasă pentru cazul absenței complete a coroanei.
b) VL. Descărcarea corona duce la o creștere a pierderilor de energie electrică din cauza corona. Prin urmare, selecția secțiunii transversale a firelor de linii aeriene se face pe baza stării de absență a coroanei pe vreme bună.
Oportunitatea economică. Secțiunea transversală trebuie selectată pe baza costurilor anuale, în conformitate cu calculul. Atunci când alegeți o secțiune, se ia cea mai apropiată secțiune standard mai mică în raport cu secțiunea de proiectare (non-standard).
Selectarea secțiunii transversale a conductorului standard
Când alegeți o secțiune standard, procedați din următoarele:
1) Atunci când alegeți o secțiune transversală bazată pe rezistența termică 
alege cea mai apropiată secțiune mai mică, pentru că Metoda de calcul conține un procent crescut de eroare în direcția depășirii secțiunilor transversale.
2) Selectarea secțiunii transversale pe baza rezistenței mecanice 
pentru CL se fac fara calcule, deoarece cea mai mică secțiune transversală (inițială din tabel) este stabilă mecanic. Pentru liniile aeriene, alegeți cea mai apropiată secțiune standard mai mare.
3) Selectarea secțiunii în funcție de condițiile corona 
se fac fără calcule; pentru firele de linii aeriene, se alege cea mai apropiată secțiune transversală mai mare; pentru liniile de cabluri se produc cabluri pentru fiecare tensiune standard.
4) Prin pierderea de tensiune 
alegeți cea mai apropiată secțiune mai mare. În unele cazuri, când secțiunea transversală de proiectare este apropiată de cea standard, poate fi acceptată una mai mică (de exemplu, secțiunea transversală de proiectare rezultată este de 36,5 mm2; poate fi acceptată o secțiune transversală de 35 mm2, pe baza datelor specifice privind fiabilitatea sarcinilor electrice utilizate ca bază pentru calcul).
5) La alegerea unei secțiuni de încălzire 
alegeți cea mai apropiată secțiune mai mare. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne străduim să creștem secțiunea transversală fără motive suficiente.
6) După ce secțiunea transversală minimă admisă a firului a fost determinată conform specificațiilor tehnice 
,se compară cu secțiunea fezabilă din punct de vedere economic.
Conform regulilor instalațiilor electrice (PUE), alegerea secțiunii conductorului se face în funcție de densitatea de curent economică:
(4.1)
Unde 
- secțiunea conductorului fezabilă din punct de vedere economic; 
- curent nominal; 
- densitatea curentului economic.
Această metodologie nu ține cont de evaluarea economică a eficienței (vezi Fig. 1), determinată de expresia:
(4.2)
Unde 
- costuri anuale, mii de ruble; 
- costuri anuale de exploatare, mii de ruble: costul total al pierderilor de energie electrică, taxele de amortizare, costul reparațiilor și exploatării; 
- costuri anuale de capital ținând cont de coeficientul standard.
Orez. 1. Dependența funcțională a costurilor anuale de secțiunea conductorilor.
Adesea, înainte de a cumpăra produse prin cablu, este necesar să se măsoare în mod independent secțiunea transversală a acesteia pentru a evita înșelăciunea din partea producătorilor, care, datorită economiilor și stabilirii unui preț competitiv, pot subestima ușor acest parametru.
De asemenea, este necesar să se cunoască modul în care se determină secțiunea transversală a cablului, de exemplu, atunci când se adaugă un nou punct consumator de energie în încăperi cu cablaje electrice vechi care nu au nicio informație tehnică. În consecință, întrebarea cum să aflați secțiunea transversală a conductorilor rămâne întotdeauna relevantă.
Informații generale despre cablu și sârmă
Când lucrați cu conductori, este necesar să înțelegeți desemnarea acestora. Există fire și cabluri care diferă unele de altele prin structura lor internă și caracteristicile tehnice. Cu toate acestea, mulți oameni confundă adesea aceste concepte.
Un fir este un conductor care are în proiectare un fir sau un grup de fire țesute împreună și un strat izolator comun subțire. Un cablu este un miez sau un grup de miezuri care are atât propria sa izolație, cât și un strat izolator comun (înveliș).
Fiecare tip de conductor va avea propriile metode de determinare a secțiunilor transversale, care sunt aproape similare.
Materiale conductoare
Cantitatea de energie pe care o transmite un conductor depinde de o serie de factori, dintre care principalul este materialul conductorilor purtători de curent. Următoarele metale neferoase pot fi utilizate ca material de bază pentru fire și cabluri:
- Aluminiu. Conductoare ieftine și ușoare, care este avantajul lor. Ele se caracterizează prin calități negative precum conductivitate electrică scăzută, tendință de deteriorare mecanică, rezistență electrică tranzitorie ridicată a suprafețelor oxidate;
- Cupru. Cei mai populari conductori, care au un cost ridicat în comparație cu alte opțiuni. Cu toate acestea, ele se caracterizează prin rezistență electrică și de tranziție scăzută la contacte, elasticitate și rezistență destul de ridicate și ușurință de lipit și sudare;
- Cupru aluminiu. Produse de cablu cu miez de aluminiu acoperit cu cupru. Ele sunt caracterizate de o conductivitate electrică puțin mai mică decât omologii lor din cupru. De asemenea, se caracterizează prin ușurință, rezistență medie și relativ ieftinitate.
Important! Unele metode de determinare a secțiunii transversale a cablurilor și firelor vor depinde în mod specific de materialul componentei lor conductor, care afectează direct puterea de trecere și puterea curentului (metoda de determinare a secțiunii transversale a conductorilor prin putere și curent).
Măsurarea secțiunii transversale a conductorilor după diametru
Există mai multe moduri de a determina secțiunea transversală a unui cablu sau a unui fir. Diferența în determinarea ariei secțiunii transversale a firelor și cablurilor va fi aceea că, în produsele de cablu, este necesar să se măsoare fiecare miez separat și să rezumați indicatorii.
Pentru informații. La măsurarea parametrului luat în considerare cu instrumente, este necesar să se măsoare inițial diametrele elementelor conductoare, de preferință îndepărtarea stratului izolator.
Instrumente și proces de măsurare
Instrumentele de măsurare pot fi un șubler sau un micrometru. De obicei se folosesc dispozitive mecanice, dar pot fi folosite și analogi electronici cu ecran digital.
Practic, diametrul firelor și cablurilor este măsurat cu ajutorul unui șubler, deoarece se găsește în aproape fiecare gospodărie. De asemenea, poate măsura diametrul firelor dintr-o rețea de lucru, de exemplu, o priză sau un dispozitiv de panou.
Diametrul secțiunii transversale a firului este determinat folosind următoarea formulă:
S = (3,14/4)*D2, unde D este diametrul firului.
Dacă cablul conține mai mult de un miez, atunci este necesar să măsurați diametrul și să calculați secțiunea transversală folosind formula de mai sus pentru fiecare dintre ele, apoi combinați rezultatul obținut folosind formula:
Stotal= S1 + S2 +…+Sn, unde:
- Stotal – aria totală a secțiunii transversale;
- S1, S2, …, Sn – secțiuni transversale ale fiecărui miez.
Pe o notă. Pentru a asigura acuratețea rezultatelor obținute, se recomandă efectuarea măsurătorilor de cel puțin trei ori, rotind conductorul în direcții diferite. Rezultatul va fi media.
În absența unui șubler sau micrometru, diametrul conductorului poate fi determinat folosind o riglă obișnuită. Pentru a face acest lucru, trebuie să efectuați următoarele manipulări:
- Curățați stratul izolator al miezului;
- Înfășurați în jurul creionului strâns între ele (ar trebui să existe cel puțin 15-17 bucăți);
- Măsurați lungimea înfășurării;
- Împărțiți valoarea rezultată la numărul de spire.
Important! Dacă turele nu sunt așezate uniform pe creionul cu goluri, atunci precizia rezultatelor obținute la măsurarea secțiunii transversale a cablului în funcție de diametru va fi pusă la îndoială. Pentru a crește acuratețea măsurătorilor, se recomandă să luați măsurători din diferite părți. Va fi dificil să înfășurați fire groase pe un creion simplu, așa că este mai bine să apelați la un șubler.
După măsurarea diametrului, aria secțiunii transversale a firului este calculată folosind formula descrisă mai sus sau determinată folosind un tabel special, unde fiecare diametru corespunde ariei secțiunii transversale.
Este mai bine să măsurați diametrul firului, care conține miezuri ultra-subțiri, cu un micrometru, deoarece un șubler îl poate rupe cu ușurință.
Cel mai simplu mod de a determina secțiunea transversală a cablului în funcție de diametru este folosind tabelul de mai jos.
Tabel de corespondență între diametrul firului și secțiunea transversală a firului
| Diametrul elementului conductor, mm | Aria secțiunii transversale a elementului conductor, mm2 |
|---|---|
| 0,8 | 0,5 |
| 0,9 | 0,63 |
| 1 | 0,75 |
| 1,1 | 0,95 |
| 1,2 | 1,13 |
| 1,3 | 1,33 |
| 1,4 | 1,53 |
| 1,5 | 1,77 |
| 1,6 | 2 |
| 1,8 | 2,54 |
| 2 | 3,14 |
| 2,2 | 3,8 |
| 2,3 | 4,15 |
| 2,5 | 4,91 |
| 2,6 | 5,31 |
| 2,8 | 6,15 |
| 3 | 7,06 |
| 3,2 | 7,99 |
| 3,4 | 9,02 |
| 3,6 | 10,11 |
| 4 | 12,48 |
| 4,5 | 15,79 |
Segmentul transversal al cablului
Produsele de cablu cu o secțiune transversală de până la 10 mm2 sunt aproape întotdeauna produse în formă rotundă. Astfel de conductoare sunt destul de suficiente pentru a satisface nevoile casnice ale caselor și apartamentelor. Cu toate acestea, cu o secțiune transversală mai mare a cablului, miezurile de intrare din rețeaua electrică externă pot fi realizate sub formă de segment (sector) și va fi destul de dificil să se determine secțiunea transversală a firului după diametru.
În astfel de cazuri, este necesar să se recurgă la un tabel în care dimensiunea (înălțimea, lățimea) cablului ia valoarea corespunzătoare a ariei secțiunii transversale. Inițial, este necesar să se măsoare înălțimea și lățimea segmentului necesar cu o riglă, după care parametrul necesar poate fi calculat prin corelarea datelor obținute.
Tabel pentru calcularea ariei unui sector de miez de cablu electric
| Tip cablu | Aria secțională a segmentului, mm2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | |
| Segment cu patru nuclee | V | - | 7 | 8,2 | 9,6 | 10,8 | 12 | 13,2 | - |
| w | - | 10 | 12 | 14,1 | 16 | 18 | 18 | - | |
| Segmentar cu trei miezuri, 6(10) | V | 6 | 7 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13,2 | 15,2 |
| w | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | |
| Un singur fir segmentat cu trei fire, 6(10) | V | 5,5 | 6,4 | 7,6 | 9 | 10,1 | 11,3 | 12,5 | 14,4 |
| w | 9,2 | 10,5 | 12,5 | 15 | 16,6 | 18,4 | 20,7 | 23,8 | |
Dependența de curent, putere și secțiune transversală a miezului
Nu este suficient să măsurați și să calculați aria secțiunii transversale a cablului pe baza diametrului miezului. Înainte de instalarea cablajului sau a altor tipuri de rețele electrice, este necesar să se cunoască și capacitatea produselor prin cablu.
Atunci când alegeți un cablu, trebuie să vă ghidați după mai multe criterii:
- puterea curentului electric pe care îl va trece cablul;
- puterea consumată de sursele de energie;
Putere
Cel mai important parametru în timpul lucrărilor de instalare electrică (în special, pozarea cablurilor) este debitul. Puterea maximă a electricității transmise prin acesta depinde de secțiunea transversală a conductorului. Prin urmare, este extrem de important să se cunoască puterea totală a surselor de consum de energie care vor fi conectate la fir.
De obicei, producătorii de aparate electrocasnice, electrocasnice și alte produse electrice indică pe etichetă și în documentația care le însoțește consumul maxim și mediu de energie. De exemplu, o mașină de spălat poate consuma energie electrică variind de la zeci de W/h în timpul modului de clătire până la 2,7 kW/h la încălzirea apei. În consecință, trebuie conectat la acesta un fir cu o secțiune transversală suficientă pentru a transmite energie electrică de putere maximă. Dacă doi sau mai mulți consumatori sunt conectați la cablu, atunci puterea totală este determinată prin adăugarea valorilor limită ale fiecăruia dintre ei.
Puterea medie a tuturor aparatelor electrice și a dispozitivelor de iluminat dintr-un apartament depășește rar 7500 W pentru o rețea monofazată. În consecință, secțiunile transversale ale cablurilor din cablajul electric trebuie selectate la această valoare.
Deci, pentru o putere totală de 7,5 kW, este necesar să folosiți un cablu de cupru cu o secțiune transversală a miezului de 4 mm2, care este capabil să transmită aproximativ 8,3 kW. Secțiunea transversală a conductorului cu miez de aluminiu în acest caz trebuie să fie de cel puțin 6 mm2, trecând o putere de curent de 7,9 kW.
În clădirile rezidențiale individuale, este adesea folosit un sistem de alimentare trifazat de 380 V. Cu toate acestea, majoritatea echipamentelor nu sunt proiectate pentru o astfel de tensiune electrică. O tensiune de 220 V este creată prin conectarea acestora la rețea printr-un cablu neutru cu o distribuție uniformă a sarcinii curente în toate fazele.
Curent electric
Adesea, puterea echipamentelor și echipamentelor electrice poate să nu fie cunoscută de proprietar din cauza absenței acestei caracteristici în documentație sau a documentelor și etichetelor pierdute complet. Există o singură cale de ieșire într-o astfel de situație - să calculați singuri folosind formula.
Puterea este determinată de formula:
P = U*I, unde:
- P – puterea, măsurată în wați (W);
- I – puterea curentului electric, măsurată în amperi (A);
- U este tensiunea electrică aplicată, măsurată în volți (V).
Atunci când puterea curentului electric este necunoscută, aceasta poate fi măsurată cu instrumente de control și măsură: un ampermetru, un multimetru și o clemă.
După ce ați determinat consumul de energie și curentul electric, puteți utiliza tabelul de mai jos pentru a afla secțiunea transversală necesară a cablului.
Calculul secțiunii transversale a produselor de cablu pe baza sarcinii curente trebuie efectuat pentru a le proteja în continuare de supraîncălzire. Când prea mult curent electric trece prin conductori pentru secțiunea lor transversală, poate avea loc distrugerea și topirea stratului izolator.
Sarcina maximă admisă de curent pe termen lung este valoarea cantitativă a curentului electric care poate trece cablul pentru o lungă perioadă de timp fără supraîncălzire. Pentru a determina acest indicator, inițial este necesar să se însumeze puterile tuturor consumatorilor de energie. După aceasta, calculați sarcina folosind formulele:
- I = P∑*Ki/U (rețea monofazată),
- I = P∑*Kи/(√3*U) (rețea trifazată), unde:
- P∑ – puterea totală a consumatorilor de energie;
- Ki – coeficient egal cu 0,75;
- U – tensiunea electrică în rețea.
Tablitz pentru potrivirea ariei secțiunii transversale a conductorilor de cupruproduse conductor curent și putere *
| Secțiunea de produse din cablu și sârmă | Tensiune electrica 220 V | Tensiune electrica 380 V | ||
|---|---|---|---|---|
| Puterea curentă, A | putere, kWt | Puterea curentă, A | putere, kWt | |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 50 | 11 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 90 | 19,8 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 140 | 30,8 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
*Important! Conductoarele cu conductori de aluminiu au valori diferite.
Determinarea secțiunii transversale a unui produs de cablu este un proces deosebit de important în care calculele greșite sunt inacceptabile. Trebuie să țineți cont de toți factorii, parametrii și regulile, având încredere doar în calculele dvs. Măsurătorile efectuate trebuie să coincidă cu tabelele descrise mai sus - dacă nu conțin valori specifice, acestea pot fi găsite în tabelele multor cărți de referință de inginerie electrică.
Video
La instalarea cablurilor electrice, este necesar să se determine în prealabil puterea consumatorilor. Acest lucru va ajuta la alegerea optimă a cablurilor. Această alegere vă va permite să operați cablajul pentru o lungă perioadă de timp și în siguranță, fără reparații.
Produsele de cablu și conductor sunt foarte diverse în ceea ce privește proprietățile și scopul propus și au, de asemenea, o gamă largă de prețuri. Articolul vorbește despre cel mai important parametru de cablare - secțiunea transversală a unui fir sau a unui cablu în ceea ce privește curentul și puterea și modul de determinare a diametrului - calculați-l folosind o formulă sau selectați-l folosind un tabel.
Partea curentă a cablului este realizată din metal. Se numește porțiunea planului care trece în unghi drept pe fir, delimitată de metal secțiunea transversală a firului. Unitatea de măsură este milimetri pătrați.
Secțiune determină curenții admisibili trecând prin fire și cabluri. Acest curent, conform legii Joule-Lenz, duce la degajarea de căldură (proporțională cu rezistența și pătratul curentului), care limitează curentul.
În mod convențional, se pot distinge trei intervale de temperatură:
- izolația rămâne intactă;
- izolația arde, dar metalul rămâne intact;
- metalul se topește la temperaturi ridicate.
Dintre acestea, doar prima este temperatura de funcționare admisă. În plus, cu o scădere a secțiunii transversale rezistența sa electrică crește, ceea ce duce la o creștere a căderii de tensiune în fire.
Cu toate acestea, o creștere a secțiunii transversale duce la o creștere a masei și mai ales a costului sau a cablului.
Materialele utilizate pentru producerea industrială a produselor prin cablu sunt pure cupru sau aluminiu. Aceste metale au proprietăți fizice diferite, în special rezistivitate și, prin urmare, secțiunile transversale selectate pentru un curent dat pot fi diferite.
Aflați din acest videoclip cum să alegeți secțiunea corectă a firului sau a cablului în funcție de puterea cablajului de acasă:
Determinarea și calculul miezurilor folosind formula
Acum să ne dăm seama cum să calculăm corect secțiunea transversală a unui fir pe baza puterii, cunoscând formula. Aici vom rezolva problema determinării secțiunii. Secțiunea transversală este parametrul standard datorită faptului că nomenclatura le include pe ambele opțiuni single-core și multi-core. Avantajul cablurilor cu mai multe fire este flexibilitatea lor mai mare și rezistența la îndoire în timpul instalării. De regulă, firele spiralate sunt fabricate din cupru.
Cel mai simplu mod de a determina secțiunea transversală a unui fir rotund cu un singur conductor este d– diametru, mm; S– aria în milimetri pătrați:
Cele blocate sunt calculate printr-o formulă mai generală: n– numărul de vene, d- diametrul miezului, S- pătrat:
Diametrul miezului poate fi determinat prin îndepărtarea izolației și măsurarea diametrului față de metalul gol cu un șubler sau micrometru.
Densitatea de curent este determinată foarte simplu, așa este numărul de amperi pe secțiune. Există două opțiuni de cablare: deschis și închis. Cel deschis permite o densitate de curent mai mare datorită transferului mai bun de căldură către mediu. Inchis necesita o reglare in jos pentru ca echilibrul termic sa nu conduca la supraincalzire in tava, conducta de cabluri sau ax, ceea ce poate provoca un scurtcircuit sau chiar un incendiu.
Calculele termice precise sunt foarte complexe; în practică, se bazează pe temperatura de funcționare admisă a celui mai critic element din structură, în funcție de care este selectată densitatea de curent.
Astfel, densitatea de curent admisibilă este valoarea la care încălzirea izolației tuturor firelor dintr-un fascicul (conductă de cabluri) rămâne în siguranță, ținând cont de temperatura ambientală maximă.
Tabel cu secțiunea transversală curentă a firului sau cablului de cupru și aluminiu:
Tabelul 1 arată densitatea de curent admisă pentru temperaturi care nu sunt mai mari decât temperatura camerei. Cele mai multe fire moderne au izolație din PVC sau polietilenă, permițând încălzirea în timpul funcționării nu mai mult de 70-90°C. Pentru încăperile „fierbinți”, densitatea de curent trebuie redusă cu un factor de 0,9 la fiecare 10°C la temperaturile de funcționare ale firelor sau cablurilor.
Acum despre ce este considerat deschis și ce . este cablare dacă este realizată cu cleme (anvelope) de-a lungul pereților, tavanului, de-a lungul cablului de susținere sau prin aer. Cel închis este așezat în căsuțe de cabluri, pereți în pereți sub tencuială, realizat în țevi, înveliș sau așezat în pământ. De asemenea, ar trebui să luați în considerare cablarea închisă dacă este în sau. Cel închis se răcește mai rău.
De exemplu, lăsați termometrul din uscător să arate 50°C. La ce valoare ar trebui redusă densitatea de curent a unui cablu de cupru așezat în această încăpere de-a lungul tavanului dacă izolația cablului poate rezista la încălzire până la 90°C? Diferența este de 50-20 = 30 de grade, ceea ce înseamnă trebuie să utilizați coeficientul de trei ori. Răspuns:
Exemplu de calcul al secțiunii cablajului și al sarcinii
Lăsați plafonul suspendat să fie iluminat de șase lămpi cu o putere de 80 W fiecare și sunt deja conectate între ele. Trebuie să le furnizăm energie folosind cablu din aluminiu. Vom presupune că cablurile sunt închise, camera este uscată și temperatura este temperatura camerei. Acum vom afla cum să calculăm puterea cablurilor de cupru și aluminiu; pentru aceasta folosim ecuația care determină puterea (conform noilor standarde, considerăm că tensiunea rețelei este egală cu 230 V):
Folosind densitatea de curent corespunzătoare pentru aluminiu din tabelul 1, găsim secțiunea transversală necesară pentru ca linia să funcționeze fără supraîncălzire:
Dacă trebuie să găsim diametrul firului, folosim formula:
Potrivit ar fi cablu APPV2x1,5 (secțiune 1,5 mm.kv). Acesta este poate cel mai subțire cablu pe care îl puteți găsi pe piață (și unul dintre cele mai ieftine). În cazul de mai sus, oferă o rezervă de putere dublă, adică un consumator cu o putere de sarcină admisă de până la 500 W, de exemplu, un ventilator, uscător sau lămpi suplimentare, poate fi instalat pe această linie.
Este inacceptabil să instalați prize pe această linie, deoarece acestea pot (și cel mai probabil vor) conține un consumator puternic și acest lucru va duce la supraîncărcarea secțiunii de linie.
Selectare rapidă: standarde și rapoarte utile
Pentru a salva timp, calculele sunt de obicei tabulate, mai ales că gama de produse prin cablu este destul de limitată. Următorul tabel arată calculul secțiunii transversale a firelor de cupru și aluminiu în funcție de consumul de energie și puterea curentului, în funcție de scop - pentru cablare deschisă și închisă. Diametrul se obține în funcție de puterea de sarcină, metal și tipul cablajului. Tensiunea de rețea este considerată a fi de 230 V.
Tabelul vă permite să selectați rapid o secțiune sau un diametru, dacă puterea de sarcină este cunoscută. Valoarea găsită este rotunjită la cea mai apropiată valoare din seria nomenclaturii.
Următorul tabel rezumă datele privind curenții admisibili după secțiunea transversală și puterea materialelor cablurilor și firelor pentru calcularea și selectarea rapidă a celor mai potrivite:
Aranjamentul cablajului, printre altele, necesită abilități de proiectare, ceea ce nu o are toți cei care vor să o facă. Nu este suficient să ai abilități bune de instalare electrică. Unii oameni confundă proiectarea cu întocmirea documentației conform unor reguli. Acestea sunt lucruri complet diferite. Un proiect bun poate fi scris pe bucăți de hârtie dintr-un caiet.
În primul rând, desenează un plan al spațiilor taleși marcați viitoarele prize și lămpi. Aflați puterea tuturor consumatorilor dvs.: fiare de călcat, lămpi, dispozitive de încălzire etc. Introduceți apoi puterea sarcinilor cel mai frecvent consumate în diferite încăperi. Acest lucru vă va permite să alegeți cele mai bune opțiuni de cablu.
Vei fi surprins câte posibilități există și care este rezerva pentru economisirea banilor. După ce selectați , numărați lungimea fiecărei linii pe care o desenați. Pune totul împreună și atunci vei obține exact ceea ce ai nevoie și atât cât ai nevoie.
Fiecare linie trebuie să fie protejată de propria sa (), proiectată pentru un curent corespunzător puterii admisibile a liniei (suma puterilor consumatorului). Semnează mașinile, situat în, de exemplu: „bucătărie”, „sufragerie”, etc.
Este indicat sa aveti o linie separata pentru toate iluminatul, apoi puteti repara cu usurinta priza seara fara a folosi chibrituri. Prizele sunt cel mai adesea supraîncărcate. Furnizați prize cu suficientă putere - nu știți dinainte ce va trebui să conectați la ele.
În încăperi umede, utilizați numai cabluri cu izolare dublă! Utilizați prize moderne („Euro”) și cu conductori de împământare și conectați corect împământarea. Îndoiți ușor firele cu un singur conductor, în special cele de cupru, lăsând o rază de câțiva centimetri. Acest lucru le va împiedica să se rupă. Firele trebuie să se afle drept în canale și canale pentru cabluri, dar liber, în niciun caz nu trebuie să le trageți ca pe o sfoară.
Ar trebui să existe o marjă de câțiva centimetri în plus. Când așezați, trebuie să vă asigurați că nu există colțuri ascuțite nicăieri care ar putea tăia izolația. Bornele trebuie strânse bine la conectare., iar pentru firele toronate, această procedură trebuie repetată; acestea au tendința ca miezurile să se micșoreze, drept urmare conexiunea se poate slăbi.
Firele de cupru și firele de aluminiu nu sunt „prietenoase” unele cu altele din motive electrochimice; ele nu pot fi conectate direct. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza blocuri de borne speciale sau șaibe galvanizate. Rosturile trebuie să fie întotdeauna uscate.
Vă aducem în atenție un videoclip interesant și educațional despre cum să calculați corect secțiunea transversală a cablului în funcție de putere și lungime:
Alegerea secțiunii transversale a firului este elementul principal al unui proiect de alimentare cu energie electrică de orice scară, de la o cameră la rețele mari. Curentul care poate fi preluat în sarcină și putere va depinde de aceasta. Alegerea corectă a firelor asigură, de asemenea, siguranța electrică și la incendiu, și oferă un buget economic pentru proiectul dvs.
Este necesar să selectați o secțiune transversală a cablului pentru o tensiune de 10 kV pentru a alimenta o stație de transformare 2TP-3 cu o putere de 2x1000 kVA pentru a alimenta un depozit de plăci la o fabrică metalurgică din orașul Vyksa, regiunea Nijni Novgorod. Schema de alimentare este prezentată în Fig. 1. Lungimea liniei de cablu de la celula nr. 12 este de 800 m iar de la celula nr. 24 este de 650 m. Cablurile vor fi așezate în pământ în țevi.
Tabel pentru calcularea sarcinilor electrice conform 2TP-3
Curentul de scurtcircuit trifazat în modul maxim pe magistralele RU-10 kV este de 8,8 kA. Durata protecției, ținând cont de oprirea completă a întreruptorului, este de 0,345 secunde. Linia de cablu este conectată la tabloul de distribuție printr-un întrerupător de vid de tip VD4 (Siemens).
Secțiunea transversală a unei linii de cablu pentru o tensiune de 6 (10) kV este selectată pe baza încălzirii cu curentul nominal, verificată prin rezistența termică la curenții de scurtcircuit, pierderile de tensiune în mod normal și post-urgență.
Alegem un cablu marca AABlu-10kV, 10 kV, cu trei fire.
1. Determinați curentul calculat în modul normal (ambele transformatoare sunt pornite).
Unde:
n – numărul de cabluri la conexiune;
2. Determinați curentul nominal în modul post-urgență, ținând cont de faptul că un transformator este oprit:
3. Determinăm secțiunea economică, conform PUE secțiunea 1.3.25. Curentul calculat este luat pentru funcționare normală, adică. nu se ia în considerare creșterea curentului în modurile post-urgență și reparații ale rețelei:
Jek =1.2 – valoarea normalizată a densității de curent economic (A/mm2) se selectează conform tabelului PUE 1.3.36, ținând cont că timpul de utilizare a sarcinii maxime Tmax = 6000 ore.
Secțiunea transversală este rotunjită la cel mai apropiat standard de 35 mm2.
Curentul admis continuu pentru un cablu cu o secțiune transversală de 3x35mm2 conform PUE, ed. a 7-a. Tabelul 1.3.16 este Id.t=115A > Icalc.av=64,9 A.
4. Determinăm curentul admisibil efectiv, în acest caz trebuie îndeplinită condiția Iph>Icalc.av.:
Coeficientul k1, care ia în considerare temperatura mediului diferită de cea calculată, se selectează conform tabelului 2.9 [L1. p. 55] și tabelul 1.3.3 PUE. Avand in vedere ca cablul va fi asezat in tevi in pamant. Conform Tabelului 2-9, temperatura ambientală standard este de +25 °C. Temperatura nucleelor cablurilor este de +65°C, în conformitate cu PUE, ed. 7, clauza 1.3.12.
Determinăm, conform SNiP 23/01/99 Tabelul 3, temperatura reală a mediului în care va fi așezat cablul, în cazul meu orașul Vyksa. Temperatura medie anuală este de - +3,8°C.
Conform tabelului PUE 1.3.3, selectăm coeficientul k1 = 1,22.
Coeficientul k2 – ținând cont de rezistivitatea solului (ținând cont de studii geologice), este selectat conform PUE ed. a VII-a. tabelul 1.3.23. În cazul meu, factorul de corecție pentru sol normal cu o rezistivitate de 120 K/W va fi k2=1.
Determinăm coeficientul k3 conform tabelului PUE 1.3.26, ținând cont de reducerea sarcinii curente cu numărul de cabluri de operare într-un șanț (în țevi sau fără țevi), ținând cont de faptul că un cablu este așezat într-un șanț . Acceptăm k3 = 1.
După ce am determinat toți coeficienții, determinăm curentul admisibil real:
5. Verificăm cablul AABlu-10kV cu o secțiune transversală de 3x35mm2 pentru stabilitatea termică în conformitate cu clauza PUE 1.4.17.
- Ik.z. = 8800 A - curent de scurtcircuit trifazat în regim maxim pe magistralele RU-10 kV;
- tl = tз + to.в =0,3 + 0,045 s = 0,345 s - durata protecției ținând cont de oprirea completă a întreruptorului;
- tз = 0,3 s – cel mai lung timp de funcționare a protecției; în acest exemplu, cel mai lung timp de răspuns al protecției este în protecția la supracurent;
- tо.в = 45 ms sau 0,045 s - timpul total de oprire a întreruptorului în vid tip VD4;
- C = 95 - coeficient termic in conditii nominale, determinat din tabel. 2-8, pentru cabluri cu conductori de aluminiu.
Secțiunea transversală este rotunjită la cel mai apropiat standard de 70 mm2.
6. Verificați cablul pentru pierderi de tensiune:
Unde:
r și x - valorile rezistențelor active și reactive sunt determinate conform tabelului 2-5 [L1.s 48].
Pentru un cablu cu conductori de aluminiu cu secțiunea transversală de 3x70mm2, rezistența activă r = 0,447 Ohm/km, reactanța x = 0,086 Ohm/km.
Determinăm sinφ, cunoscând cosφ. Să ne amintim de cursul de geometrie a școlii.
Dacă nu cunoașteți cosφ, îl puteți determina pentru diverse receptoare electrice folosind materialele de referință din tabel. 1,6-1,8 [L3, pp. 13-20].
6.2 În modul post-urgență:
Din calcule este clar că pierderile de tensiune în linie sunt nesemnificative, prin urmare, tensiunea consumatorilor practic nu va diferi de cea nominală.
Astfel, cu datele inițiale specificate, a fost selectat cablul AABlu-10 3x70.
Pentru a ușura selecția cablurilor, puteți descărca în arhivă toată literatura pe care am folosit-o în acest exemplu.
Literatură:
- 1. Proiectarea rețelelor de cabluri și cablare. Hromcenko G.E. 1980
- 2. SNiP 23-01-99 Climatologie constructii. 2003
- 3. Calculul și proiectarea sistemelor de alimentare cu energie electrică pentru dotări și instalații. Kabyshev A.V., Obukhov S.G. 2006
- 4. Reguli de construcție a instalațiilor electrice (PUE). Ediția a șaptea. 2008