Pole przekroju przewodów i kabli, w zależności od natężenia prądu, obliczenie wymaganego przekroju kabla

Aby naprawić stare okablowanie lub ułożyć nowe, musisz wybrać kabel o pożądanym przekroju, aby wytrzymać oczekiwane obciążenie.

Jeśli stare okablowanie jest niesprawne, musisz je wymienić, ale przed zmianą na podobne sprawdź, dlaczego wystąpił problem ze starym. Możliwe, że po prostu nastąpiło uszkodzenie mechaniczne lub izolacja stała się bezużyteczna, a jeszcze bardziej znaczącym problemem jest awaria okablowania z powodu przekroczenia dopuszczalnego obciążenia.

Jaka jest różnica między produktami kablowymi, jakie są główne cechy?

Na początek określa się, jakie napięcie w sieci, w której będą działać kable. W sieciach domowych często stosuje się kable i przewody typu VVG, PUGNP (tylko jest to zabronione przez współczesne wymagania PUE ze względu na duże tolerancje przekroju podczas produkcji do 30%, a dopuszczalna grubość warstwy izolacyjnej wynosi 0,3 mm, w porównaniu z 0,4 w PUE), ШВВП i inne .

Jeśli odejdziesz od definicji, drut od kabla różni się minimalnie, głównie z definicji w GOST lub TU, według którego jest wykonany. W końcu na rynku jest duża liczba drutów z 2-3 drutami i dwiema warstwami izolacji, na przykład tym samym PUGNP lub PUNP.

Dopuszczalne napięcie zależy od izolacji kabla

Aby wybrać kabel, oprócz napięcia, należy wziąć pod uwagę warunki, w których będzie on działał, aby podłączyć ruchome narzędzie i sprzęt, musi on być elastyczny, do łączenia elementów stałych w zasadzie nie ma znaczenia, ale lepiej jest wybrać kabel z rdzeniem monolitycznym.

Decydującym czynnikiem przy zakupie jest pole przekroju rdzenia, mierzone w mm2, od tego zależy zdolność przewodu do wytrzymania dużego obciążenia.

Co wpływa na dopuszczalny prąd przez kabel?

Najpierw przejdźmy do podstaw fizyki. Istnieje takie prawo Joule-Lenza, zostało odkryte niezależnie przez dwóch uczonych, Jamesa Joule'a (w 1841 r.) I Emiliusa Lenza (w 1842 r.), I dlatego otrzymało podwójne imię. To prawo opisuje ilościowo efekt termiczny prądu elektrycznego przepływającego przez przewodnik.

Jeśli wyrażone jako gęstość prądu, otrzymamy następujący wzór:

Interpretacja: w to moc wydzielania ciepła na jednostkę objętości, wektor j to gęstość prądu w przewodniku mierzona w amperach na mm2. W przypadku drutów miedzianych należy przyjąć od 6 do 10 A na milimetr powierzchni, gdzie 6 to gęstość robocza, a 10 to krótkoterminowe. wektor E to siła pola elektrycznego. σ jest przewodnością ośrodka.

Ponieważ przewodnictwo jest odwrotnie proporcjonalne do rezystancji: σ = 1 / R

Jeśli prawo Joule-Lenza wyraża się w kategoriach ilości ciepła w postaci integralnej, wówczas:

Zatem dQ jest ilością ciepła, która zostanie uwolniona w przedziale czasowym dt w obwodzie, w którym prąd I przepływa przez przewodnik o oporności R.

Oznacza to, że ilość ciepła jest wprost proporcjonalna do prądu i rezystancji. Im większy prąd i opór, tym więcej wytwarzanego ciepła. Jest to niebezpieczne, ponieważ w pewnym momencie ilość ciepła osiąga taką wartość, że izolacja topi się na drutach. Być może zauważyłeś, że druty tanich kotłów zauważalnie ciepłe podczas pracy, to jest to.

Jeśli kabel zostanie zwolniony, wówczas również spadnie napięcie na jego końcach podłączonych do obciążenia.

W kalkulatorach do obliczania przekrojów kabli zwykle ustawia się następujące parametry:

• prąd lub moc obciążenia;

• długość linii;

• dopuszczalny spadek napięcia (zwykle w procentach);

Im większa rezystancja, tym bardziej spadnie napięcie i kabel będzie się nagrzewał, ponieważ energia zostanie na nim uwolniona (P = UI, gdzie U to spadek napięcia na kablu, I to przepływający przez niego prąd).

Wszystkie obliczenia zostały zredukowane do prądu i rezystancji. Rezystancja przewodnika jest obliczana według wzoru:

Tutaj: ρ (po) to rezystywność, l to długość kabla, S to pole przekroju.

Rezystywność zależy od struktury metalu, wartości rezystywności można określić z tabeli.

W okablowaniu wykorzystuje się głównie aluminium i miedź. W miedzi rezystancja wynosi 1,68 * 10-8 Ohm * mm2 / m, a w aluminium 1,8 razy większa niż w miedzi - 2,82 * 10-8 Ohm * mm2 / m. Oznacza to, że drut aluminiowy nagrzewa się prawie 2 razy mocniej niż drut miedziany o tym samym przekroju i prądzie. Wynika z tego, że do okablowania będziesz musiał kupić grubszy drut aluminiowy, a ponadto przewody są łatwo uszkodzone.

Dlatego druty miedziane zostały zastąpione drutami miedzianymi z domowego okablowania, a użycie aluminium w okablowaniu jest zabronione, dozwolone jest tylko użycie kabli aluminiowych do instalacji bardzo mocnych instalacji elektrycznych, które zużywają duży prąd, a następnie użyj drutu aluminiowego o przekroju większym niż 16 mm2 (patrz -Dlaczego kabel aluminiowy nie może być stosowany w okablowaniu?)

Jak określić rezystancję drutu na podstawie średnicy rdzenia?

Zdarzają się przypadki, gdy pole przekroju rdzenia nie jest znane, więc można go obliczyć na podstawie średnicy. Aby określić średnicę monolitycznej żyły, możesz użyć suwmiarki, jeśli nie jest, a następnie weź pręt, taki jak długopis lub gwóźdź, nawinąć ciasno 10 zwojów drutu i zmierzyć długość powstałej spirali za pomocą linijki, dzieląc tę ​​długość przez 10 - otrzymasz średnicę żyły.

Aby określić całkowitą średnicę rdzenia wielodrutowego, zmierz średnicę każdego rdzenia i pomnóż przez ich liczbę.

Następnie rozważ przekrój zgodnie z tym wzorem:

I znowu powracają do tej formuły obliczania rezystancji drutu:

Jak określić wymaganą powierzchnię przekroju drutu?

Najprostszą opcją jest określenie pola przekroju rdzeni zgodnie z tabelą. Jest odpowiedni do obliczania niezbyt długich linii ułożonych w normalnych warunkach (przy normalnej temperaturze otoczenia). Możesz także wybrać przewód dla przedłużacza. Należy pamiętać, że tabela pokazuje przekroje dla określonego prądu i mocy w sieci jednofazowej i trójfazowej dla aluminium i miedzi.

Przy obliczaniu długich linii (ponad 10 metrów) lepiej nie używać takiej tabeli. Konieczne jest wykonanie obliczeń. Najszybszy sposób korzystania z kalkulatora. Algorytm obliczeniowy wygląda następująco:

Pobierają dopuszczalne straty napięcia (nie więcej niż 5%), co oznacza, że ​​przy napięciu 220 V i dopuszczalnej stracie napięcia 5% na kablu spadek napięcia (od końca do końca) nie powinien przekraczać:

5% * 220 = 11 V.

Teraz, znając przepływający prąd, możemy obliczyć rezystancję kabla. W linii dwuprzewodowej rezystancja jest mnożona przez 2, ponieważ prąd przepływa przez dwa przewody o długości linii 10 m, całkowita długość przewodów wynosi 20 m.

Stąd, zgodnie z powyższymi wzorami, obliczany jest wymagany przekrój kabla.

Możesz to zrobić automatycznie ze smartfona, korzystając z aplikacji Mobile Electric i electroDroid. Tylko kalkulator nie określa całkowitej długości przewodów, ale raczej długość linii od źródła zasilania do odbiornika energii elektrycznej.

Wniosek

Prawidłowo obliczone okablowanie jest już 50% gwarancją jego udanego funkcjonowania, druga połowa zależy od prawidłowej instalacji. Należy wziąć pod uwagę wszystkie specyfikacje okablowania, maksymalne zużycie energii przez wszystkich odbiorców. Jednocześnie wprowadź margines dopuszczalnego prądu 20–40% „na wszelki wypadek”.