A hosszú és megbízható kábelszolgáltatás érdekében helyesen kell kiválasztani és kiszámítani. A villanyszerelők a vezetékezésnél többnyire a vezetékek keresztmetszetét választják, elsősorban tapasztalatok alapján. Néha ez hibákhoz vezet. A kábelkeresztmetszet kiszámítása mindenekelőtt az elektromos biztonság szempontjából szükséges. Rossz lesz, ha a vezeték átmérője kisebb vagy nagyobb a szükségesnél.
A kábelszakasz túl alacsony
Ez az eset a legveszélyesebb, mert a vezetők túlmelegednek a nagy áramsűrűségtől, miközben a szigetelés megolvad és rövidzárlat lép fel. Ez elektromos berendezéseket is tönkretehet, tüzet okozhat, és a dolgozók áram alá kerülhetnek. Ha megszakítót szerel fel a kábelhez, az túl gyakran fog működni, ami némi kényelmetlenséget okoz.
A kábelszakasz magasabb a szükségesnél
Itt a fő tényező a gazdaságosság. Minél nagyobb a vezeték keresztmetszete, annál drágább. Ha az egész lakás bekötését nagy árréssel végzi, az nagy összegbe fog kerülni. Időnként célszerű nagyobb keresztmetszet fő bemenetét megadni, ha az otthoni hálózat terhelésének további növekedése várható.
Ha beállítja a megfelelő megszakítót a kábelhez, a következő sorok túlterhelődnek, ha egyikük sem kapcsol ki a megszakítója.
Hogyan kell kiszámítani a kábelméretet?
Beépítés előtt célszerű a kábelkeresztmetszetet a terhelésnek megfelelően kiszámítani. Mindegyik vezetőnek van egy bizonyos teljesítménye, amely nem lehet kisebb, mint a csatlakoztatott elektromos készülékeké.
Teljesítményszámítás
A legegyszerűbb módja a bemeneti vezeték teljes terhelésének kiszámítása. A kábelkeresztmetszet terhelés szerinti számítása a fogyasztók összteljesítményének meghatározására redukálódik. Mindegyiknek megvan a saját megnevezése, amelyet a tokon vagy az útlevélben tüntetnek fel. Ezután a teljes teljesítményt megszorozzuk egy 0,75-ös tényezővel. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy az összes eszközt nem lehet egyszerre bekapcsolni. A szükséges méret végleges meghatározásához a kábelszakasz számítási táblázatot használjuk.
Kábelszakasz számítása áram alapján
Egy pontosabb módszer az aktuális terhelés számítása. A kábel keresztmetszetét a rajta áthaladó áram meghatározásával számítjuk ki. Egyfázisú hálózat esetén a következő képletet alkalmazzuk:
Ikalc.=P/(Unom∙cosφ),
ahol P - terhelési teljesítmény, Unom. - hálózati feszültség (220 V).
Ha a házban az aktív terhelések összteljesítménye 10kW, akkor a névleges áramerősség Ikalc.=10000/220 ≈ 46 A. Ha a kábel keresztmetszetét áram alapján számítjuk ki, akkor a kábel lefektetésének körülményeit korrigáljuk (egyes speciális táblázatokban feltüntetett), valamint az elektromos készülékek körülbelül 5 A feletti bekapcsolásakor jelentkező túlterhelés. Ennek eredményeként Ikalc.=46 + 5=51 A.
A magok vastagságát a referenciakönyv határozza meg. A kábelkeresztmetszet táblázatok segítségével történő kiszámítása megkönnyíti a megfelelő méretű folyamatos áramellátást. A levegőn keresztül a házba fektetett háromeres kábelnél egy nagyobb szabványos szakasz irányába kell értéket választani. Ez 10mm2. Az önszámítás helyességét egy online számológép - kábelszakasz számítás segítségével ellenőrizheti, amely néhány forráson megtalálható.
Kábelfűtés az áram áramlása közben
A terhelés működése közben hő termelődik a kábelben:
Q=I2Rn w/cm, ahol I az áramerősség, R az elektromos ellenállás, n a magok száma.
A kifejezésből az következik, hogy a felszabaduló teljesítmény mennyisége arányos a vezetéken átfolyó áram négyzetével.
A megengedett áramerősség kiszámítása a vezető fűtési hőmérséklete szerint
A kábel nem melegedhet fel a végtelenségig, mivel a hő a környezetbe kerül. Végül beáll az egyensúly és a vezetők állandó hőmérséklete jön létre.
A folyamatos folyamat érdekében az arány igaz:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
ahol ∆t=tw-tav - a közeg és a mag hőmérséklete közötti különbség, ∑S - hőmérsékletállóság.
A kábelen áthaladó hosszú távú megengedett áramerősség a következő kifejezésből adódik:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
hol tkiegészítő - megengedett magfűtési hőmérséklet (a kábel típusától és a telepítési módtól függően). Általában 70 fok normál üzemmódban és 80 vészhelyzetben.
Hőelvezetési feltételek a kábelnél
Ha egy kábelt környezetben fektetnek le, a hőleadást a kábel összetétele és páratartalma határozza meg. A talaj számított ellenállása általában 120 Ohm∙°C/W (agyag homokkal 12-14%-os nedvességtartalmú). A pontosítás érdekében ismerni kell a közeg összetételét, amely után a táblázatok alapján meg lehet találni az anyag ellenállását. A hővezető képesség növelése érdekében az árkot agyaggal borítják. Építési törmelék és kövek jelenléte nem megengedett.
A kábel hőátadása a levegőn keresztül nagyon alacsony. Még tovább romlik, ha kábelcsatornába fektetik, ahol további légrétegek jelennek meg. Itt az aktuális terhelést csökkenteni kell a számítotthoz képest. A kábelek és vezetékek műszaki jellemzőiben megadják a megengedett rövidzárlati hőmérsékletet, amely 120 ° C PVC szigetelés esetén. A talajellenállás a teljes érték 70%-a, és ez a fő tényező a számításokban. Idővel a szigetelés vezetőképessége nő, ahogy kiszárad. Ezt figyelembe kell venni a számításoknál.
Kábelfeszültségesés
A vezetékek elektromos ellenállása miatt a feszültség egy része a fűtésükre megy el, és kevesebb érkezik a fogyasztóhoz, mint a vezeték elején. Ennek eredményeként a hőveszteség miatt a potenciál elveszik a vezeték hossza mentén.
A kábelt nem csak a keresztmetszete szerint kell kiválasztani a teljesítmény biztosítása érdekében, hanem figyelembe kell venni az energia átviteli távolságát is. A terhelés növekedése a vezetőn keresztüli áram növekedéséhez vezet. Ugyanakkor a veszteségek nőnek.
Kis feszültséget kapnak a spotlámpák. Ha kissé csökken, azonnal észrevehető. Ha rossz vezetéket választ, a tápegységtől távolabb lévő izzók halványan néznek ki. A feszültség minden következő szakaszban jelentősen csökken, és ez tükröződik a világítás fényerejében. Ezért ki kell számítani a kábel keresztmetszetét a hossz mentén.
A kábel legfontosabb része a többitől legtávolabb található fogyasztó. A veszteségeket túlnyomórészt ehhez a terheléshez vesszük figyelembe.
A vezető L szakaszán a feszültségesés a következő lesz:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
ahol P és Q aktív és meddő teljesítmény, r és x az L szakasz aktív és reaktanciája, és Un - névleges feszültség, amelyen a terhelés normálisan működik.
Az áramforrások és a fő bemenetek közötti megengedett ∆U nem haladja meg a ±5%-ot lakóépületek és áramkörök megvilágítása esetén. A bemenettől a terhelésig a veszteségek nem haladhatják meg a 4%-ot. Hosszú vezetékeknél figyelembe kell venni a kábel induktív reaktanciáját, ami a szomszédos vezetékek távolságától függ.
A fogyasztók összekapcsolásának módjai
A terhelések különböző módon csatlakoztathatók. A leggyakoribb módszerek a következők:
- a hálózat végén;
- a fogyasztók egyenletesen oszlanak el a vonal mentén;
- egyenletesen elosztott terhelésű vezeték csatlakozik egy kiterjesztett szakaszhoz.
1. példa
A készülék teljesítménye 4 kW. A kábel hossza 20 m, ellenállás ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Az áramerősséget a következő összefüggés határozza meg: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Ezután elkészítjük a kábelszakasz számítási táblázatát, és kiválasztjuk a megfelelő méretet. Rézhuzal esetén S=1,5 mm2.
Kábelszakasz számítási képlete: S=2ρl/R. Ezen keresztül meghatározhatja a kábel elektromos ellenállását: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
R ismert értékéből meghatározhatjuk, hogy ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
A számítás eredménye nem haladja meg az 5%-ot, ami azt jelenti, hogy a veszteségek elfogadhatóak lesznek. Nagy veszteségek esetén szükséges lenne a kábelerek keresztmetszetének növelése a szomszédos, nagyobb méret kiválasztásával a szabványos tartományból - 2,5 mm2.
2. példa
Három világítási áramkör van egymással párhuzamosan csatlakoztatva egy terheléselosztó háromfázisú vezeték egyik fázisán, amely egy négyeres kábelből áll, 70 mm2 50 m hosszú és 150 A áramot visz. MindegyikhezA 20 m hosszú világítóvezetékek 20 A áramot vezetnek.
A fázisok közötti veszteségek a tényleges terhelés mellett a következők: ∆Ufázis=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Most meg kell határoznia a nulla közötti veszteséget. és fázis, mivel a világítás 220 V feszültségre van csatlakoztatva: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Egy csatlakoztatott világítási áramkörön a feszültségesés a következő lesz: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. A teljes veszteséget az Uösszesen összege határozza meg.=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. A számított érték a megengedett veszteség alatt van, ami 6%.
Következtetés
A vezetékek hosszú távú terhelés alatti túlmelegedés elleni védelme érdekében táblázatok segítségével a kábel keresztmetszetét a hosszú távon megengedett áramerősség alapján számítjuk ki. Ezenkívül helyesen kell kiszámítani a vezetékeket és kábeleket, hogy a feszültségveszteség ne haladja meg a normált. Ugyanakkor a tápáramkör veszteségei is összeadódnak velük.
