Za dugu i pouzdanu kablovsku uslugu, ona mora biti pravilno odabrana i izračunata. Električari, prilikom postavljanja ožičenja, uglavnom biraju presjek žica, uglavnom na osnovu iskustva. Ponekad to dovodi do grešaka. Proračun poprečnog presjeka kabla je neophodan, prije svega, u smislu električne sigurnosti. Biće pogrešno ako je prečnik provodnika manji ili veći od zahtevanog.
Sekcija kabla je preniska
Ovaj slučaj je najopasniji, jer se provodnici pregrevaju od velike gustine struje, dok se izolacija topi i dolazi do kratkog spoja. Ovo također može uništiti električnu opremu, uzrokovati požar, a radnici mogu ostati pod naponom. Ako ugradite prekidač za kabel, on će raditi prečesto, što će stvoriti određenu nelagodu.
Sekcija kablova je veća nego što je potrebno
Ovdje je glavni faktor ekonomski. Što je veći poprečni presjek žice, to je skuplja. Ako izvršite ožičenje cijelog stana s velikom maržom, to će koštati veliku količinu. Ponekad je preporučljivo napraviti glavni ulaz većeg poprečnog presjeka, ako se očekuje dalje povećanje opterećenja na kućnoj mreži.
Ako postavite odgovarajući prekidač za kabel, sljedeće linije će biti preopterećene kada bilo koja od njih ne isključi svoj prekidač.
Kako izračunati veličinu kabla?
Prije ugradnje, preporučljivo je izračunati poprečni presjek kabla prema opterećenju. Svaki provodnik ima određenu snagu, koja ne bi trebala biti manja od one priključenih električnih uređaja.
Izračun snage
Najlakši način je izračunati ukupno opterećenje na ulaznoj žici. Proračun poprečnog presjeka kabela prema opterećenju svodi se na određivanje ukupne snage potrošača. Svaki od njih ima svoju denominaciju, naznačenu na kućištu ili u pasošu. Tada se ukupna snaga množi sa faktorom 0,75. To je zbog činjenice da se svi uređaji ne mogu uključiti u isto vrijeme. Za konačno određivanje potrebne veličine koristi se tabela za proračun presjeka kabla.
Proračun presjeka kabla po struji
Tačnija metoda je proračun trenutnog opterećenja. Poprečni presjek kabla se izračunava određivanjem struje koja prolazi kroz njega. Za jednofaznu mrežu primjenjuje se formula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
gdje P - snaga opterećenja, Unom. - mrežni napon (220 V).
Ako je ukupna snaga aktivnih opterećenja u kući 10kW, tada nazivna struja Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Kada se presjek kabla izračuna strujom, vrši se korekcija uslova za polaganje kabla (naznačeno u nekim posebnim tabelama), kao i do preopterećenja pri uključivanju električnih uređaja približno više od 5 A. Kao rezultat, Ikalc.=46 + 5=51 A.
Debljina jezgara je određena referentnom knjigom. Proračun poprečnog presjeka kabela pomoću tabela olakšava pronalaženje prave veličine za kontinuiranu struju. Za trožilni kabel položen u kuću kroz zrak, morate odabrati vrijednost u smjeru većeg standardnog presjeka. To je 10mm2. Ispravnost samostalnog obračuna može se provjeriti korištenjem online kalkulatora - proračun presjeka kabla, koji se može naći na nekim resursima.
Grijanje kabla tokom strujnog toka
Kada opterećenje radi, toplota se stvara u kablu:
Q=I2Rn w/cm, gdje je I struja, R je električni otpor, n je broj jezgara.
Iz izraza slijedi da je količina oslobođene snage proporcionalna kvadratu struje koja teče kroz žicu.
Proračun dozvoljene struje prema temperaturi grijanja provodnika
Kabl se ne može zagrevati beskonačno, jer se toplota raspršuje u okolinu. Na kraju dolazi do ravnoteže i uspostavlja se konstantna temperatura provodnika.
Za stalan proces, odnos je tačan:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
gdje je ∆t=tw-tav - razlika između temperature medija i jezgre, ∑S - temperaturna otpornost.
Dugotrajna dozvoljena struja koja prolazi kroz kabl nalazi se iz izraza:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
gdje tdodatni - dozvoljena temperatura grijanja jezgra (ovisno o vrsti kabla i načinu instalacije). Obično je 70 stepeni u normalnom režimu i 80 u hitnim slučajevima.
Uslovi odvođenja toplote sa kablom
Kada se kabl polaže u okruženju, rasipanje toplote je određeno njegovim sastavom i vlažnošću. Izračunata otpornost tla obično se pretpostavlja 120 Ohm∙°C/W (glina sa pijeskom sa sadržajem vlage 12-14%). Da biste razjasnili, trebali biste znati sastav medija, nakon čega možete pronaći otpor materijala prema tabelama. Da bi se povećala toplinska provodljivost, rov je prekriven glinom. Prisustvo građevinskog otpada i kamenja u njemu nije dozvoljeno.
Prenos toplote iz kabla kroz vazduh je veoma nizak. Još više se pogoršava pri polaganju u kabelski kanal, gdje se pojavljuju dodatni slojevi zraka. Ovdje treba smanjiti trenutno opterećenje u odnosu na izračunato. U tehničkim karakteristikama kablova i žica data je dozvoljena temperatura kratkog spoja, koja za PVC izolaciju iznosi 120°C. Otpornost tla iznosi 70% ukupne i glavna je u proračunima. Vremenom se provodljivost izolacije povećava kako se suši. Ovo se mora uzeti u obzir u proračunima.
Pad napona kabla
Zbog činjenice da provodnici imaju električni otpor, dio napona se troši na njihovo zagrijavanje, a manje dolazi do potrošača nego što je bilo na početku linije. Kao rezultat, potencijal se gubi duž dužine žice zbog gubitaka topline.
Kabl mora biti odabran ne samo prema poprečnom presjeku kako bi se osigurale njegove performanse, već i uzeti u obzir udaljenost na kojoj se energija prenosi. Povećanje opterećenja dovodi do povećanja struje kroz provodnik. Istovremeno se povećavaju gubici.
Mali napon se primjenjuje na reflektore. Ako se blago smanji, to je odmah primjetno. Ako odaberete pogrešne žice, sijalice koje se nalaze dalje od izvora napajanja izgledaju slabo. Napon se značajno smanjuje u svakoj narednoj sekciji, a to se odražava i na jačinu osvetljenja. Stoga je potrebno izračunati poprečni presjek kabla po dužini.
Najvažniji dio kabla je potrošač koji se nalazi najudaljeniji od ostalih. Gubici se uglavnom smatraju za ovo opterećenje.
Na dijelu L provodnika, pad napona će biti:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
gde su P i Q aktivna i reaktivna snaga, r i x su aktivna i reaktansa sekcije L, i Un - nazivni napon na kojem opterećenje normalno radi.
Dozvoljeno ∆U od izvora napajanja do glavnih ulaza ne prelazi ±5% za rasvjetu stambenih zgrada i strujnih krugova. Od ulaza do opterećenja, gubici ne bi trebali biti veći od 4%. Za dugačke vodove, mora se uzeti u obzir induktivna reaktancija kabla, koja zavisi od udaljenosti između susjednih provodnika.
Metode povezivanja potrošača
Teret se može povezati na različite načine. Najčešći su sljedeći načini:
- na kraju mreže;
- potrošači su ravnomjerno raspoređeni duž linije;
- vod sa ravnomjerno raspoređenim opterećenjem je povezan na produženi dio.
Primjer 1
Snaga aparata je 4 kW. Dužina kabla je 20 m, otpornost ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Struja se određuje iz odnosa: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Potom se uzima tabela za proračun presjeka kabla i odabire odgovarajuća veličina. Za bakarnu žicu, to će biti S=1,5 mm2.
Formula za proračun presjeka kabla: S=2ρl/R. Preko njega možete odrediti električni otpor kabla: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
Iz poznate vrijednosti R, možemo odrediti ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Rezultat obračuna ne prelazi 5%, što znači da će gubici biti prihvatljivi. U slučaju velikih gubitaka, bilo bi potrebno povećati poprečni presjek žila kabela odabirom susjedne, veće veličine iz standardnog raspona - 2,5 mm2.
Primjer 2
Tri kruga rasvjete su spojena paralelno jedno s drugim na jednu fazu balansirane trofazne linije, koja se sastoji od četverožilnog kabla 70 mm2 50 m dug i nosi struju od 150 A. Za svakuRasvjetni vodovi dužine 20 m nose struju od 20 A.
Gubici između faze pod stvarnim opterećenjem su: ∆Uphase=150∙0.05∙0.55=4.1 V. Sada morate odrediti gubitak između neutralnog i faza, pošto je osvetljenje povezano na napon od 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Na jednom spojenom krugu rasvjete, pad napona će biti: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Ukupni gubici su određeni zbirom Uukupno=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Izračunata vrijednost je ispod dozvoljenog gubitka, koji iznosi 6%.
Zaključak
Za zaštitu provodnika od pregrijavanja tokom dugotrajnog opterećenja, pomoću tabela, poprečni presjek kabla se izračunava prema dugotrajnoj dozvoljenoj struji. Osim toga, potrebno je pravilno izračunati žice i kablove tako da gubitak napona u njima ne bude veći od normalnog. U isto vrijeme, gubici u strujnom kolu se zbrajaju sa njima.
