Kabeļa šķērsgriezuma aprēķins pēc jaudas un strāvas: kā pareizi aprēķināt vadu

Vai jūs plānojat darīt? elektrotīkla modernizācija vai papildus pagarināt elektrības vadu virtuvē, lai pievienotu jaunu elektrisko plīti? Šeit noderīgas ir minimālas zināšanas par diriģenta šķērsgriezumu un šī parametra ietekmi uz jaudu un strāvas stiprumu.

Piekrītiet, ka nepareizs kabeļa šķērsgriezuma aprēķins izraisa pārkaršanu un īssavienojumu vai nepamatotas izmaksas.

Ir ļoti svarīgi veikt aprēķinus projektēšanas stadijā, jo slēptās elektroinstalācijas neveiksme un sekojošā nomaiņa ir saistīta ar ievērojamām izmaksām. Mēs palīdzēsim jums tikt galā ar aprēķinu sarežģītību, lai izvairītos no problēmām turpmākā elektrotīkla darbības laikā.

Lai neapgrūtinātu jūs ar sarežģītiem aprēķiniem, mēs izvēlējāmies saprotamas formulas un aprēķinu iespējas, sniedzām informāciju pieejamā formā, nodrošinot formulas ar skaidrojumiem. Rakstam tika pievienoti arī tematiski foto un video materiāli, kas ļauj skaidri izprast izskatāmā jautājuma būtību.

Šķērsgriezuma aprēķināšana pēc patērētāja jaudas

Galvenais vadu mērķis ir patērētās elektroenerģijas piegāde vajadzīgajā daudzumā. Tā kā normālos ekspluatācijas apstākļos supravadītāji nav pieejami, ir jāņem vērā vadītāja materiāla pretestība.

Nepieciešamās sadaļas aprēķins vadītāji un kabeļi balstoties uz kopējo patērētāju jaudu, pamatojoties uz ilgtermiņa darbības pieredzi.

Mēs sākam vispārīgo aprēķinu procesu, vispirms veicot aprēķinus, izmantojot formulu:

P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,

Kur:

• Lpp - visu to patērētāju jauda, ​​kas pieslēgti aprēķinātajai filiālei vatu vērtībā.
• P1, P2, PN - pirmā patērētāja jauda, ​​attiecīgi, otrā, n-ta, vatos.

Saņemot rezultātu aprēķinu beigās saskaņā ar iepriekšminēto formulu, bija laiks pievērsties tabulas datiem.

Tagad jums jāizvēlas vajadzīgā sadaļa saskaņā ar 1. tabulu.

1. tabula. Stiepļu šķērsgriezums vienmēr jāizvēlas tuvākajā lielākajā pusē (+)

1. posms - reaktīvās un aktīvās jaudas aprēķins

Patērētāju iespējas ir norādītas aprīkojuma dokumentos. Parasti aprīkojuma reitings norāda aktīvo jaudu kopā ar reaktīvo jaudu.

Ierīces ar aktīvu kravas veidu visu saņemto elektrisko enerģiju, ņemot vērā efektivitāti, pārvērš lietderīgā darbā: mehāniskā, termiskajā vai citā veidā.

Pie aktīvās slodzes ierīcēm pieder kvēlspuldzes, sildītāji un elektriskās plītis.

Šādām ierīcēm strāvas un sprieguma jaudas aprēķins ir šāds:

P = U * I,

Kur:

• Lpp - jauda vatos;
• U - spriegums V;
• Es - strāvas stiprums A.

Ierīces ar reaktīvu slodzi var uzkrāt enerģiju no avota un pēc tam to atgriezt. Šāda apmaiņa notiek sinusoidālās strāvas un sinusoidālā sprieguma pārvietojuma dēļ.

Pie nulles fāzes pārvietošanas jaudai P = U * I vienmēr ir pozitīva vērtība. Šāds strāvas un sprieguma fāžu grafiks ir ierīces ar aktīvu slodzes veidu (I, i - strāva, U, u - spriegums, π - pi skaitlis, vienāds ar 3,14)

Pie reaktīvās enerģijas ierīcēm pieder elektromotori, jebkura izmēra un mērķa elektroniskas ierīces un transformatori.

Kad starp sinusoidālo strāvu un sinusoidālo spriegumu notiek fāzes nobīde, jauda P = U * I var būt negatīva (I, i ir strāva, U, u ir spriegums, π ir skaitlis pi, kas vienāds ar 3,14). Reaktīvās enerģijas ierīce atdod uzkrāto enerģiju atpakaļ avotā

Elektriskie tīkli ir būvēti tādā veidā, ka tie var pārvadīt elektrisko enerģiju vienā virzienā no avota līdz slodzei.

Tāpēc patērētāja atgrieztā enerģija ar reaktīvo slodzi ir parazītiska un tiek tērēta sildīšanas vadītājiem un citām sastāvdaļām.

Reaktīvā jauda ir atkarīga no fāzes leņķa starp spriegumu un strāvas sinusoīdiem. Fāzes leņķi izsaka ar cosφ.

Lai atrastu pilnu jaudu, izmantojiet formulu:

P = Q / cosφ,

Kur Q - reaktīvā jauda VA.

Parasti ierīces pases dati norāda reaktīvo jaudu un cosφ.

Piemērs: pasē perforētājs uzrāda reaktīvo jaudu 1200 VAR un cosφ = 0,7. Tāpēc kopējais enerģijas patēriņš būs vienāds ar:

P = 1200 / 0,7 = 1714 W

Ja cosφ nevarēja atrast, lielākajai daļai sadzīves elektrisko ierīču cosφ var pieņemt kā 0,7.

2. posms - meklējiet vienlaicīgumu un starpības koeficientus

K - bezizmēra vienlaicīguma koeficients parāda, cik daudz patērētāju vienlaikus var iekļaut tīklā. Reti gadās, ka visas ierīces vienlaikus patērē elektrību.

Televizora un mūzikas centra vienlaicīga darbība ir maz ticama. No iedibinātās prakses K var pielīdzināt 0,8. Ja plānojat izmantot visus patērētājus vienlaikus, K jāpieņem vienāds ar 1.

Dž - bezizmēra drošības koeficients. Tas raksturo jaudas rezerves izveidošanu nākamajiem patērētājiem.

Progress nestāv uz vietas, katru gadu tiek izgudrotas jaunas un pārsteidzoši jaunas un noderīgas elektroierīces. Paredzams, ka līdz 2050. gadam elektrības patēriņš sasniegs 84%. Parasti tiek pieņemts, ka J ir no 1,5 līdz 2,0.

3. posms - ģeometriskā aprēķina veikšana

Visos elektriskajos aprēķinos tiek ņemts diriģenta šķērsgriezuma laukums - serdes sekcija. Izmēra mm².

Bieži vien ir jāiemācās pareizi aprēķināt stieples diametrs stieples vadītājs.

Šajā gadījumā ir vienkārša ģeometriskā formula monolītam apaļajam vadam:

S = π * R² = π * D²/4vai otrādi

D = √ (4 * S / π)

Taisnstūra šķērsgriezuma vadītājiem:

S = h * m,

Kur:

• S - serdes laukums mm²;
• R - serdes rādiuss mm;
• D - serdes diametrs mm;
• h, m - attiecīgi platums un augstums, mm;
• π Vai skaitlis pi ir vienāds ar 3,14.

Ja jūs iegādājaties stiepļu stiepli, kurā vienu vadītāju veido daudzi savīti stieples ar apaļu šķērsgriezumu, aprēķinu veic pēc formulas:

S = N * D²/1,27,

Kur N - vadu skaits vēnā.

Vadi, kuriem ir savīti vairāku vadu serdeņi, parasti ir labāka vadītspēja nekā monolīti vadi. Tas ir saistīts ar strāvas īpatnībām, kas plūst caur apļveida vadītāju.

Elektriskā strāva ir to pašu lādiņu kustība pa vadītāju. Tā paša nosaukuma lādiņi atgrūž, tāpēc lādiņu sadalījuma blīvums tiek pārvietots uz diriģenta virsmu.

Vēl viena balasta vadu priekšrocība ir to elastība un mehāniskā izturība. Monolīti vadi ir lētāki, un tos galvenokārt izmanto fiksētai uzstādīšanai.

4. posms - aprēķiniet jaudas sadaļu praksē

IzaicinājumsKopējā patērētāju jauda virtuvē ir 5000 vati (tas nozīmē, ka tiek uzskaitīta visu reaktīvo patērētāju jauda). Visi patērētāji ir pieslēgti vienfāzes 220 V tīklam, un viņiem ir jauda no vienas filiāles.

2. tabula. Ja nākotnē plānojat piesaistīt papildu patērētājus, tabulā parādītas vajadzīgās parasto sadzīves tehnikas jaudas (+)

Risinājums:

Tiek pieņemts, ka vienlaicības koeficients K ir vienāds ar 0,8. Virtuve ir pastāvīgu inovāciju vieta, ja jūs paturat prātā, drošības koeficients J = 2,0. Kopējā paredzētā jauda būs:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW

Izmantojot projektētās jaudas vērtību, tuvākā vērtība tiek meklēta 1. tabulā.

Tuvākais piemērotais vienfāzes tīkla vadītāja šķērsgriezums ir vara vadītājs ar 4 mm šķērsgriezumu². Līdzīgs stieples izmērs ar alumīnija serdi 6 mm².

Vienkodolu elektroinstalācijai minimālais diametrs būs attiecīgi 2,3 mm un 2,8 mm. Daudzkodolu opcijas gadījumā tiek summēts atsevišķo serdeņu šķērsgriezums.

Pašreizējā šķērsgriezuma aprēķins

Kabeļu un vadu strāvas un jaudas nepieciešamā šķērsgriezuma aprēķini sniegs precīzākus rezultātus. Šādi aprēķini ļauj novērtēt dažādu faktoru vispārējo ietekmi uz vadītājiem, ieskaitot siltuma slodzi, stieples pakāpi, blīves veidu, darbības apstākļus utt.

Viss aprēķins tiek veikts šādos posmos:

• visu patērētāju enerģijas izvēle;
• caur vadītāju ietošo strāvu aprēķins;
• piemērota tabulas šķērsgriezuma izvēle.

Šajā aprēķina versijā tiek ņemta pašreizējā patērētāju jauda ar spriegumu, neņemot vērā korekcijas koeficientus. Tos ņems vērā, summējot pašreizējo spēku.

1. posms - strāvas stipruma aprēķins pēc formulām

Tiem, kas ir aizmirsuši skolas fizikas kursu, mēs piedāvājam pamata formulas grafiskas diagrammas veidā kā vizuālu apkrāptu lapu:

"Klasiskais ritenis" parāda formulu savstarpējo savienojumu un elektriskās strāvas raksturlielumu savstarpējo atkarību (I - strāvas stiprums, P - jauda, ​​U - spriegums, R - serdes rādiuss).

Uzrakstīsim strāvas stipruma I atkarību no jaudas P un līnijas sprieguma U:

I = P / U_l,

Kur:

• Es - strāvas stiprums, izteikts ampēros;
• Lpp - jauda vatos;
• U_l - līnijas spriegums voltos.

Lineārais spriegums parasti ir atkarīgs no barošanas avota, tas ir vienfāzes un trīsfāžu.

Lineārā un fāzes sprieguma attiecības:

1. U_l = U * cosφ vienfāzes sprieguma gadījumā.
2. U_l = U * √3 * cosφ trīsfāzu sprieguma gadījumā.

Sadzīves elektropreču patērētājam ņemiet cosφ = 1, tāpēc lineāro spriegumu var pārrakstīt:

1. U_l = 220 V vienfāzes spriegumam.
2. U_l = 380 V trīsfāzu spriegumam.

Tālāk mēs apkopojam visas strāvas, kuras patērē formula:

I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J,

Kur:

• Es - kopējā strāva ampēros;
• I1..IN - katra patērētāja pašreizējais stiprums ampēros;
• K - vienlaicības koeficients;
• Dž - drošības koeficients.

Koeficientiem K un J ir tās pašas vērtības, kuras tika izmantotas, aprēķinot kopējo jaudu.

Var būt gadījums, kad trīsfāzu tīklā nevienādas stiprības strāva plūst caur dažādiem fāzes vadītājiem.

Tas notiek, ja vienfāzes patērētāji un trīsfāžu patērētāji vienlaikus ir savienoti ar trīsfāžu kabeli. Piemēram, darbina trīsfāžu mašīna un vienfāzes apgaismojums.

Rodas dabisks jautājums: kā šādos gadījumos tiek aprēķināts savītas stieples šķērsgriezums? Atbilde ir vienkārša - aprēķini tiek veikti visvairāk noslogotajam vadītājam.

2. posms - piemērotas sadaļas izvēle atbilstoši tabulām

Noteikumos par elektrisko instalāciju darbību (PES) ir norādītas vairākas tabulas vajadzīgā kabeļa serdes sadaļas izvēlei.

Diriģenta vadītspēja ir atkarīga no temperatūras. Metāla vadītājiem pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai.

Pārsniedzot noteiktu slieksni, process kļūst pašpietiekams: jo augstāka pretestība, jo augstāka temperatūra, jo augstāka pretestība utt. līdz diriģents izdeg vai rada īssavienojumu.

Nākamajās divās tabulās (3 un 4) parādīts vadītāju šķērsgriezums atkarībā no strāvas un uzstādīšanas metodes.

3. tabula. Vispirms jāizvēlas vadu ieklāšanas metode, tas ir atkarīgs no tā, cik efektīvi notiek dzesēšana (+)

Kabelis atšķiras no stieples ar to, ka visi vadi ar atsevišķu kabeļa izolāciju ir savīti saišķī un ievietoti kopējā izolācijas apvalkā. Sīkāka informācija par kabeļu izstrādājumu atšķirībām un veidiem ir uzrakstīta šajā rakstā raksts.

4. tabula. Visām vadītāju šķērsgriezuma vērtībām ir norādīta atklāta metode, tomēr praksē šķērsgriezumus, kas mazāki par 3 mm2, mehāniskās stiprības dēļ atklāti nenosaka (+)

Izmantojot tabulas, pieļaujamajai nepārtrauktajai strāvai piemēro šādus faktorus:

• 0,68, ja dzīvoja 5-6;
• 0,63, ja dzīvoja 7-9;
• 0,6, ja dzīvoja 10–12.

Samazinošos koeficientus pašreizējām vērtībām piemēro kolonnā “atvērt”.

Nulle un zemējuma vadītāji nav iekļauti vadītāju skaitā.

Saskaņā ar PES standartiem nulles serdes šķērsgriezuma izvēli atbilstoši pieļaujamajai nepārtrauktajai strāvai veic vismaz 50% no fāzes serdes.

Nākamās divas tabulas (5. un 6.) parāda pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarību, to novietojot zemē.

5. tabula. Vara kabeļu pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarības, ieliekot gaisā vai zemē

Pašreizējā slodze, atverot zemi un padziļinoties zemē, ir atšķirīga. Tie tiek uzskatīti par vienādiem, ja ieklāšana zemē tiek veikta, izmantojot paplātes.

6. tabula. Alumīnija kabeļu pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarības gaisā vai zemē

Nākamā tabula (7) attiecas uz pagaidu barošanas līniju sakārtošanu (nēsājiet, ja tā paredzēta privātai lietošanai).

7. tabula. Pieļaujamā nepārtrauktā strāva, lietojot portatīvos šļūteņu auklas, portatīvo šļūteņu un mīnu kabeļus, prožektorus, elastīgus portatīvos vadus. Izmantoti tikai vara vadītāji

Ieklājot kabeļus zemē, papildus siltuma noņemšanas īpašībām ir jāņem vērā arī pretestība, kas atspoguļota šajā tabulā (8):

8. tabula. Aprēķinot kabeļa šķērsgriezumu (korekcijas koeficients) atkarībā no augsnes veida un pretestības pieļaujamajai nepārtrauktajai strāvai

Vara vadītāju līdz 6 mm aprēķins un izvēle² vai alumīnijs līdz 10 mm² vadīts kā pastāvīgai strāvai.

Liela šķērsgriezuma gadījumā ir iespējams piemērot samazināšanas koeficientu:

0,875 * √T_pv

kur T_pv - iekļaušanas ilguma un cikla ilguma attiecība.

Iekļaušanas ilgums tiek aprēķināts, aprēķinot ne vairāk kā 4 minūtes. Šajā gadījumā cikls nedrīkst pārsniegt 10 minūtes.

Izvēloties kabeli elektrības pieslēgšanai koka māja īpaša uzmanība tiek pievērsta tā ugunsizturībai.

3. posms - strāvas vadītāja šķērsgriezuma aprēķins, izmantojot piemēru

Izaicinājums: aprēķiniet nepieciešamo šķērsgriezumu vara kabelis savienošanai:

• 4000 W trīsfāžu kokapstrādes mašīna;
• 6000 W trīsfāžu metināšanas iekārta;
• sadzīves tehnika mājā ar kopējo jaudu 25 000 vati;

Savienojumu veiks ar piecu dzīslu kabeli (trīs fāžu vadītāji, viens neitrāls un viens iezemēts), kas atrodas zemē.

Kabeļu izstrādājumu izolācija tiek aprēķināta, pamatojoties uz noteiktu darba sprieguma vērtību. Jāpatur prātā, ka ražotāja izstrādājuma darba spriegumam jābūt lielākam par spriegumu tīklā

Risinājums.

1. darbība. Mēs aprēķinām trīsfāzu savienojuma lineāro spriegumu:

U_l = 220 * √3 = 380 V

2. darbība. Sadzīves tehnikai, darbgaldiem un metināšanas mašīnām ir reaktīvā jauda, ​​tāpēc mašīnu un iekārtu jauda būs:

Lpp_{no tiem} = 25000 / 0,7 = 35700 W

Lpp_rev = 10000 / 0,7 = 14300 W

3. solis. Sadzīves tehnikas pieslēgšanai nepieciešamā strāva:

Es_{no tiem} = 35700/220 = 162 A

4. solis. Iekārtas pieslēgšanai nepieciešamā strāva:

Es_rev = 14300/380 = 38 A

5. darbība. Sadzīves tehnikas savienošanai nepieciešamā strāva tiek aprēķināta, pamatojoties uz vienas fāzes aprēķinu. Pēc problēmas stāvokļa ir trīs fāzes. Līdz ar to strāvu var sadalīt pa fāzēm. Vienkāršības labad mēs pieņemam vienmērīgu sadalījumu:

Es_{no tiem} = 162/3 = 54 A

6. solis. Strāva vienā fāzē:

Es_f = 38 + 54 = 92 A

7. solis Iekārtas un sadzīves tehnika nedarbosies vienlaikus, izņemot to, mēs uzliksim rezervi, kas vienāda ar 1,5. Pēc korekcijas koeficientu piemērošanas:

Es_f = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A

8. solis. Lai arī kabelī ir 5 serdeņi, tiek ņemti vērā tikai trīs fāžu serdeņi. Saskaņā ar 8. tabulu zemē esošo trīsdzīslu kabeļa kolonnā mēs atklājam, ka strāva 115 A atbilst serdes šķērsgriezumam 16 mm².

9. solis. Saskaņā ar 8. tabulu, mēs izmantojam korekcijas koeficientu atkarībā no zemes īpašībām. Parastam zemes tipam koeficients ir 1.

10. solis. Pēc izvēles aprēķiniet serdes diametru:

D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm

Ja aprēķins tika veikts tikai ar jaudu, neņemot vērā kabeļa īpašības, serdes šķērsgriezums būs 25 mm². Pašreizējās stiprības aprēķināšana ir sarežģītāka, taču dažreiz tas ietaupa ievērojamu naudu, it īpaši, ja runa ir par daudzkodolu strāvas kabeļiem.

Jūs varat lasīt vairāk par attiecībām starp spriegumu un strāvu šeit.

Sprieguma krituma aprēķins

Jebkuram vadītājam, izņemot supravadītājus, ir pretestība. Tāpēc ar pietiekamu kabeļa vai stieples garumu notiek sprieguma kritums.

PES standarti pieprasa, lai kabeļa serdes šķērsgriezums būtu tāds, lai sprieguma kritums nepārsniegtu 5%.

9. tabula. Parasto metāla vadītāju pretestība (+)

Tas galvenokārt attiecas uz zema sprieguma kabeļiem ar mazu šķērsgriezumu.

Sprieguma krituma aprēķins ir šāds:

R = 2 * (ρ * L) / S,

U_{spilventiņš} = I * R,

U_% = (U_{spilventiņš} / U_lin) * 100,

Kur:

• 2 - koeficients sakarā ar to, ka strāva vienmēr plūst divās serdēs;
• R - vadītāja pretestība, Ohm;
• ρ - vadītāja īpatnējā pretestība, Ohm * mm²/ m;
• S - vadītāja šķērsgriezums, mm²;
• U_{spilventiņš} - sprieguma kritums, V;
• U_% - sprieguma kritums attiecībā pret U_lin,%.

Izmantojot formulas, jūs varat patstāvīgi veikt nepieciešamos aprēķinus.

Veikt aprēķina piemēru

Izaicinājums: aprēķiniet sprieguma kritumu vara stieplēm ar vienas serdes šķērsgriezumu 1,5 mm². Vads ir nepieciešams, lai savienotu vienfāzes elektrisko metināšanas mašīnu ar kopējo jaudu 7 kW. Stieples garums 20 m.

Ja vēlaties savienot sadzīves metināšanas mašīnu ar tīkla filiāli, jums jāņem vērā situācija, kurai kabelis ir paredzēts. Iespējams, ka operēto ierīču kopējā jauda var būt lielāka. Labākais risinājums ir patērētāju piesaiste atsevišķām filiālēm

Risinājums:

1. darbība. Mēs aprēķinām vara stieples pretestību, izmantojot 9. tabulu:

R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 omi

2. darbība. Strāva, kas plūst gar vadītāju:

I = 7000/220 = 31,8 A

3. solis. Sprieguma kritums uz vada:

U_{spilventiņš} = 31,8 * 0,47 = 14,95 V

4. solis. Mēs aprēķinām sprieguma krituma procentus:

U_% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Secinājums: lai savienotu metināšanas mašīnu, ir nepieciešams diriģents ar lielu šķērsgriezumu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Diriģenta šķērsgriezuma aprēķins pēc formulām:

Speciālistu ieteikumi kabeļu un stiepļu izstrādājumu izvēlei:

Iepriekš minētie aprēķini attiecas uz vara un alumīnija vadītājiem rūpnieciskiem nolūkiem. Citiem vadītāju veidiem kopējais siltuma pārnesums ir iepriekš aprēķināts.

Balstoties uz šiem datiem, tiek aprēķināta maksimālā strāva, kas var plūst caur vadītāju, neizraisot pārmērīgu sildīšanu.

Ja jums ir kādi jautājumi par kabeļa šķērsgriezuma aprēķināšanas metodiku vai ja vēlaties dalīties ar personīgo pieredzi, lūdzu, atstājiet komentārus par šo rakstu. Atgriezeniskās saites lodziņš atrodas zemāk.