Pentru un serviciu de cablu lung și de încredere, acesta trebuie selectat și calculat corect. Electricienii, atunci când instalează cablurile, aleg în mare parte secțiunea transversală a firelor, pe baza în principal pe experiență. Uneori, acest lucru duce la erori. Calculul secțiunii cablului este necesar, în primul rând, din punct de vedere al siguranței electrice. Va fi greșit dacă diametrul conductorului este mai mic sau mai mare decât este necesar.
Secțiunea cablului prea scăzută
Acest caz este cel mai periculos, deoarece conductorii se supraîncălzesc din cauza densității mari de curent, în timp ce izolația se topește și are loc un scurtcircuit. Acest lucru poate distruge, de asemenea, echipamentele electrice, poate provoca un incendiu și lucrătorii pot deveni energizați. Dacă instalați un întrerupător pentru cablu, acesta va funcționa prea des, ceea ce va crea un anumit disconfort.
Secțiunea cablului este mai mare decât este necesar
Aici principalul factor este economic. Cu cât secțiunea transversală a firului este mai mare, cu atât este mai scump. Dacă faceți cablarea întregului apartament cu o marjă mare, va costa o sumă mare. Uneori este recomandabil să faceți intrarea principală a unei secțiuni transversale mai mari, dacă este de așteptat o creștere suplimentară a sarcinii în rețeaua de domiciliu.
Dacă setați întrerupătorul corespunzător pentru cablu, următoarele linii vor fi supraîncărcate atunci când oricare dintre ele nu declanșează întrerupătorul.
Cum se calculează dimensiunea cablului?
Înainte de instalare, este recomandabil să calculați secțiunea transversală a cablului în funcție de sarcină. Fiecare conductor are o anumită putere, care nu trebuie să fie mai mică decât cea a aparatelor electrice conectate.
Calcul puterii
Cel mai simplu mod este de a calcula sarcina totală pe firul de intrare. Calculul secțiunii transversale a cablului în funcție de sarcină se reduce la determinarea puterii totale a consumatorilor. Fiecare dintre ele are propria denumire, indicată pe carcasă sau în pașaport. Apoi puterea totală este înmulțită cu un factor de 0, 75. Acest lucru se datorează faptului că toate dispozitivele nu pot fi pornite în același timp. Pentru determinarea finală a dimensiunii necesare, se utilizează tabelul de calcul al secțiunii cablului.
Calculul secțiunii cablului în funcție de curent
O metodă mai precisă este calculul sarcinii curente. Secțiunea transversală a cablului se calculează determinând curentul care trece prin acesta. Pentru o rețea monofazată se aplică formula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
unde P - puterea de sarcină, Unom. - tensiune de rețea (220 V).
Dacă puterea totală a sarcinilor active din casă este 10kW, apoi curentul nominal Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Atunci când secțiunea cablului este calculată prin curent, se face o corecție pentru condițiile de pozare a cablului (indicat în unele tabele speciale), precum și la supraîncărcare la pornirea aparatelor electrice cu aproximativ 5 A. Ca urmare, Icalc.=46 + 5=51 A.
Grosimea miezurilor este determinată de cartea de referință. Calculul secțiunii transversale a cablului folosind tabele facilitează găsirea dimensiunii potrivite pentru curent continuu. Pentru un cablu cu trei fire așezat în casă prin aer, trebuie să selectați o valoare în direcția unei secțiuni standard mai mari. Are 10 mm2. Corectitudinea autocalculării poate fi verificată utilizând un calculator online - calcul secțiune cablu, care poate fi găsit pe unele resurse.
Încălzire prin cablu în timpul fluxului de curent
Când sarcina rulează, se generează căldură în cablu:
Q=I2Rn cu cm, unde I este curentul, R este rezistența electrică, n este numărul de nuclee.
Din expresie rezultă că puterea eliberată este proporțională cu pătratul curentului care curge prin fir.
Calculul curentului admisibil în funcție de temperatura de încălzire a conductorului
Cablul nu se poate încălzi la infinit, deoarece căldura este disipată în mediu. În final, apare echilibrul și se stabilește o temperatură constantă a conductorilor.
Pentru un proces constant, raportul este adevărat:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
unde ∆t=tw-tav - diferența dintre temperatura mediului și miez, ∑S - rezistență la temperatură.
Curentul admis pe termen lung care trece prin cablu se găsește din expresia:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
unde tsuplimentar - temperatura de încălzire admisibilă (în funcție de tipul cablului și de metoda de instalare). De obicei, sunt 70 de grade în modul normal și 80 în caz de urgență.
Condiții de disipare a căldurii cu cablul în funcțiune
Când un cablu este așezat într-un mediu, disiparea căldurii este determinată de compoziția și umiditatea acestuia. Rezistivitatea calculată a solului este de obicei considerată a fi de 120 Ohm∙°C/W (argilă cu nisip la un conținut de umiditate de 12-14%). Pentru a clarifica, ar trebui să cunoașteți compoziția mediului, după care puteți găsi rezistența materialului conform tabelelor. Pentru a crește conductibilitatea termică, șanțul este acoperit cu lut. Prezența resturilor de construcții și a pietrelor în el nu este permisă.
Transferul de căldură de la cablu prin aer este foarte scăzut. Se agravează și mai mult atunci când se așează într-un canal de cablu, unde apar straturi suplimentare de aer. Aici, sarcina curentă ar trebui redusă în comparație cu cea calculată. În caracteristicile tehnice ale cablurilor și firelor, este dată temperatura admisă de scurtcircuit, care este de 120 ° C pentru izolația din PVC. Rezistenta solului este de 70% din total si este principala in calcule. În timp, conductivitatea izolației crește pe măsură ce se usucă. Acest lucru trebuie luat în considerare în calcule.
Căderea tensiunii cablului
Datorita faptului ca conductorii au rezistenta electrica, o parte din tensiune este cheltuita pentru incalzirea lor, iar consumatorului ajunge mai putin decat era la inceputul liniei. Ca urmare, potențialul se pierde pe lungimea firului din cauza pierderilor de căldură.
Cablul nu trebuie selectat numai în funcție de secțiunea transversală pentru a-i asigura performanța, ci și de distanța pe care este transmisă energia. O creștere a sarcinii duce la o creștere a curentului prin conductor. În același timp, pierderile cresc.
La spoturi se aplică o tensiune mică. Dacă scade ușor, se observă imediat. Dacă alegeți firele greșite, becurile situate mai departe de sursa de alimentare arată slabe. Tensiunea este redusă semnificativ în fiecare secțiune ulterioară, iar acest lucru se reflectă în luminozitatea luminii. Prin urmare, este necesar să se calculeze secțiunea transversală a cablului de-a lungul lungimii.
Secțiunea cea mai importantă a cablului este consumatorul situat cel mai departe de restul. Pierderile sunt luate în considerare în principal pentru această sarcină.
Pe secțiunea L a conductorului, căderea de tensiune va fi:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
unde P și Q sunt puterea activă și reactivă, r și x sunt active și reactanța secțiunii L și Un - tensiunea nominală la care sarcina funcționează în mod normal.
∆U permis de la sursele de alimentare la intrările principale nu depășește ±5% pentru iluminarea clădirilor rezidențiale și a circuitelor de alimentare. De la intrare la sarcină, pierderile nu trebuie să fie mai mari de 4%. Pentru linii lungi trebuie luată în considerare reactanța inductivă a cablului, care depinde de distanța dintre conductorii adiacenți.
Metode de conectare a consumatorilor
Încărcările pot fi conectate în diferite moduri. Cele mai comune sunt următoarele moduri:
- la sfârșitul rețelei;
- consumatori sunt distribuiti uniform de-a lungul liniei;
- o linie cu sarcini distribuite uniform este conectată la o secțiune extinsă.
Exemplu 1
Puterea aparatului este de 4 kW. Lungimea cablului este de 20 m, rezistivitatea ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Curentul este determinat din relația: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Apoi, se ia tabelul de calcul al secțiunii cablului și se selectează dimensiunea corespunzătoare. Pentru un fir de cupru, acesta va fi S=1,5 mm2.
Formula de calcul al secțiunii cablului: S=2ρl/R. Prin intermediul acestuia, puteți determina rezistența electrică a cablului: R=2∙0.0175∙20/1, 5=0.46 Ohm.
Din valoarea cunoscută a lui R, putem determina ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Rezultatul calculului nu depășește 5%, ceea ce înseamnă că pierderile vor fi acceptabile. În cazul pierderilor mari, ar fi necesară creșterea secțiunii transversale a miezurilor cablului alegând dimensiunea adiacentă, mai mare, din gama standard - 2,5 mm2.
Exemplu 2
Trei circuite de iluminat sunt conectate în paralel între ele pe o fază a unei linii trifazate echilibrate la sarcină, constând dintr-un cablu cu patru fire de 70 mm2 50 m lungă şi purtând un curent de 150 A. Pentru fiecareLiniile de iluminat lungi de 20 m transportă un curent de 20 A.
Pierderile de la fază la fază sub sarcina reală sunt: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Acum trebuie să determinați pierderea între neutru și fază, deoarece iluminatul este conectat la o tensiune de 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Pe un circuit de iluminat conectat, căderea de tensiune va fi: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Pierderile totale sunt determinate de suma Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Valoarea calculată este sub pierderea permisă, care este de 6%.
Concluzie
Pentru a proteja conductoarele de supraîncălzire în timpul unei sarcini de lungă durată, folosind tabele, secțiunea cablului este calculată în funcție de curentul admisibil pe termen lung. În plus, este necesar să se calculeze corect firele și cablurile, astfel încât pierderea de tensiune din ele să nu fie mai mare decât cea normală. În același timp, pierderile din circuitul de alimentare sunt însumate cu acestea.
