Израчунавање пресека кабла по снази и струји: како правилно израчунати ожичење

Да ли планирате да урадите модернизација електроенергетске мреже или додатно проширити далековод на кухињу да бисте повезали нови електрични штедњак? Овде је корисно минимално знање о пресеку проводника и утицају овог параметра на снагу и амперажу.

Слажете се да погрешан израчун пресека кабла доводи до прегревања и кратког споја или до неоправданих трошкова.

Веома је важно извршити прорачуне у фази пројектовања, јер неуспјех скривеног ожичења и накнадне замјене представљају значајне трошкове. Помоћи ћемо вам да се позабавите с детаљима прорачуна како бисте избјегли проблеме током даљњег рада електроенергетске мреже.

Да вас не бисмо оптеретили сложеним прорачунима, одабрали смо разумљиве формуле и опције израчуна, пружили информације у приступачном облику, пруживши формулама објашњења. Такође, чланку су додане тематске фотографије и видео материјали који омогућавају да се јасно схвати суштина проблематике која се разматра.

Прорачун пресека снаге потрошача

Главна сврха проводника је испорука електричне енергије потрошачима у потребној количини. Пошто суперпреводници нису доступни у нормалним радним условима, мора се узети у обзир отпор водљивог материјала.

Прорачун потребног одељка проводници и каблови зависно од укупног капацитета потрошача на основу дугорочног искуства у раду.

Започињемо општи поступак израчунавања прво извршавањем израчуна по формули:

П = (П1 + П2 + .. ПН) * К * Ј,

Где:

• П - снага свих потрошача прикључених на израчунату филијалу у Ваттс-у.
• П1, П2, ПН - снага првог потрошача, другог, н-та, у Ваттс-у.

Након што смо добили резултат на крају израчуна у складу са горњом формулом, дошло је време да се окренемо подацима табеле.

Сада морате одабрати жељени одељак према табели 1.

Табела 1. Пресек жица увек мора бити изабран на најближој већој страни (+)

Фаза бр. 1 - прорачун јалове и активне снаге

Капацитети потрошача наведени су у документима за опрему. Обично, називи опреме показују активну снагу заједно са јалом снагом.

Уређаји са активном врстом оптерећења претварају сву примљену електричну енергију, узимајући у обзир ефикасност, у користан рад: механички, термички или други облик.

Уређаји с активним оптерећењем укључују жаруље са жарном нити, гријалице и електричне пећи.

За такве уређаје прорачун снаге за струју и напон има облик:

П = У * И,

Где:

• П - снага у ватима;
• У - напон у В;
• Ја - јакост струје у А.

Уређаји са реактивном врстом оптерећења могу акумулирати енергију из извора, а затим је вратити. До такве размене долази због померања синусоидне струје и синусоидног напона.

Код нулта фазног помака, снага П = У * Увек имам позитивну вредност. Такав граф фаза струје и напона су уређаји са активном врстом оптерећења (И, и - струја, У, у - напон, π - пи број, једнак 3,14)

Уређаји реактивне снаге укључују електричне моторе, електронске уређаје свих величина и намјена и трансформаторе.

Када постоји фазни помак између синусоидне струје и синусоидног напона, снага П = У * И може бити негативна (И, и је струја, У, у је напон, π је број пи једнак 3,14). Уређај реактивне снаге враћа похрањену енергију назад у извор

Електричне мреже су изграђене на такав начин да могу преносити електричну енергију у једном правцу од извора до оптерећења.

Дакле, повратна енергија потрошача са јаким оптерећењем је паразитска и троши се на проводнике за грејање и друге компоненте.

Реактивна снага зависи од фазног угла између напона и тренутних синусоида. Фазни угао је изражен као цосφ.

Да бисте пронашли пуну снагу, користите формулу:

П = К / цосφ,

Где К - јалова снага у ВА.

Типични подаци о пасошу на уређају показују реактивну снагу и цосφ.

Пример: у пасошу перфоратор показује јалове снаге 1200 ВАР и цосφ = 0,7. Стога ће укупна потрошња енергије бити једнака:

П = 1200 / 0,7 = 1714 В

Ако се цосφ не може наћи, за велику већину електричних уређаја у домаћинству цосφ се може узети једнак 0,7.

Фаза бр. 2 - тражење односа симултаности и марже

К - коефицијент симултаности без димензија, показује колико потрошача може истовремено бити укључено у мрежу. Ретко се дешава да сви уређаји истовремено троше електричну енергију.

Истовремени рад ТВ и музичког центра није вероватан. Из устаљене праксе, К се може узети једнак 0,8. Ако планирате да користите све потрошаче истовремено, К треба узети једнако 1.

Ј - бездимензионални фактор сигурности Карактерише стварање резерве снаге за будуће потрошаче.

Напредак не мирује, сваке године се измишљају нови и изненађујући нови и корисни електрични уређаји. До 2050. године очекује се да ће потрошња електричне енергије достићи 84%. Обично се Ј претпоставља да је од 1,5 до 2,0.

Фаза 3 - извођење геометријског израчуна

У свим електричним прорачунима узима се површина попречног пресека проводника - језгра језгра. Измерјено у мм².

Често је потребно научити како правилно израчунати пречник жице жичани проводник.

У овом случају, постоји једноставна геометријска формула монолитне округле жице:

С = π * Р² = π * Д²/4, или обрнуто

Д = √ (4 * С / π)

За проводнике правоугаоног пресека:

С = х * м,

Где:

• С - површина језгре у мм²;
• Р - полумјер језгре у мм;
• Д - пречник језгре у мм;
• х, м - ширина и висина, у мм;
• π Да ли је број пи једнак 3,14.

Ако купите вишеструку жицу у којој се један проводник састоји од многих уплетених жица кружног пресјека, израчунавање се врши према формули:

С = Н * Д²/1,27,

Где Н - број жица у вени.

Жице које имају уплетене језгре од неколико жица имају генерално бољу проводљивост од монолитних. То је због особитости струје која тече кроз кружни проводник.

Електрична струја је кретање истих наелектрисања дуж проводника. Истоимени набоји се одбијају, па се густина расподјеле набоја помиче на површину проводника.

Још једна предност вишенаменских жица је њихова флексибилност и механичка отпорност. Монолитне жице су јефтиније и користе се углавном за фиксну уградњу.

Фаза бр. 4 - израчунати део снаге у пракси

Задатак: укупна снага потрошача у кухињи је 5000 вата (што значи да се прерачунава снага свих реактивних потрошача). Сви потрошачи су спојени на једнофазну 220 В мрежу и напајају се из једне гране.

Табела 2. Ако планирате да у будућности прикључите додатне потрошаче, табела приказује потребне капацитете уобичајених кућанских апарата (+)

Одлука:

Коефицијент симултаности К претпоставља се да је једнак 0,8. Кухиња је место сталне иновације, немате на уму, фактора сигурности Ј = 2,0. Укупни процењени капацитет биће:

П = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 В = 8 кВ

Користећи вриједност дизајнерске снаге тражимо најближу вриједност у табели 1.

Најближи погодни пресек проводника за једнофазну мрежу је бакарни проводник са пресеком 4 мм². Сличне величине жице са алуминијумским језгром 6 мм².

За једносмерно ожичење минимални пречник ће бити 2,3 мм, односно 2,8 мм. У случају вишебојне опције, додаје се попречни пресек појединих језгара.

Прорачун тренутног пресека

Израчунавање потребног попречног пресека за струју и снагу каблова и жица ће дати тачније резултате. Такви прорачуни омогућавају процену општег утицаја различитих фактора на проводнике, укључујући термичко оптерећење, класу жице, врсту заптивке, радне услове итд.

Цео прорачун се врши током следећих корака:

• избор снаге свих потрошача;
• прорачун струја које пролазе кроз проводник;
• избор одговарајућег пресека према табелама.

За ову верзију израчуна узима се тренутна снага потрошача с напоном без узимања у обзир корекцијских фактора. Они ће се узети у обзир при збрајању тренутне снаге.

Фаза бр. 1 - прорачун тренутне снаге помоћу формула

За оне који су заборавили школски курс физике, нудимо основне формуле у облику графичког дијаграма као визуелне преваре:

„Класични точак“ показује међусобно повезивање формула и међузависност карактеристика електричне струје (И - јачина струје, П - снага, У - напон, радијус Р - језгра)

Запишемо зависност тренутне јачине И од снаге П и линијског напона У:

И = П / У_л,

Где:

• Ја - јачина струје у амперима;
• П - снага у ватима;
• У_л - напонски вод у волтима.

Линеарни напон у општем случају зависи од извора напајања, он је једнофазни и трофазни.

Однос линеарног и фазног напона:

1. У_л = У * цосφ у случају једнофазног напона.
2. У_л = У * √3 * цосφ у случају трофазног напона.

За кућне потрошаче електричне енергије узмите цосφ = 1, тако да линеарни напон може бити преписан:

1. У_л = 220 В за једнофазни напон.
2. У_л = 380 В за трофазни напон.

Даље, сумирамо све струје потрошене формулом:

И = (И1 + И2 + ... ИН) * К * Ј,

Где:

• Ја - укупна струја у амперима;
• И1..ИН - тренутна снага сваког потрошача у амперима;
• К - коефицијент симултаности;
• Ј - фактор безбедности.

Коефицијенти К и Ј имају исте вредности које су кориштене за израчунавање укупне снаге.

Може се догодити случај када у трофазној мрежи струја неједнаке чврстоће тече кроз различите фазне проводнике.

То се дешава када су једнофазни и трофазни потрошачи истовремено повезани на трофазни кабл. На пример, трофазна машина и једнофазно осветљење се напајају.

Поставља се природно питање: како се израчунава пресјек затегнуте жице у таквим случајевима? Одговор је једноставан - прорачуни се раде за најоптерећенији проводник.

Фаза бр. 2 - избор одговарајућег одељка према табелама

У правилима за рад електричних инсталација (ПЕС) дате су бројне табеле за избор потребног одељка језгре кабла.

Проводљивост проводника зависи од температуре. За металне проводнике, отпор расте с порастом температуре.

Када се прекорачи одређени праг, процес постаје самоодржив: већи отпор, већа температура, већи отпор итд. све док проводник не изгоре или не проузрокује кратки спој.

Следеће две табеле (3 и 4) приказују попречни пресек водича у зависности од струје и начина уградње.

Табела 3. Прво морате одабрати начин полагања жица, то зависи од ефикасности хлађења (+)

Кабл се разликује од жице по томе што су све жице са сопственом изолацијом на каблу уплетене у сноп и затворене у заједнички изолациони омотач. Више детаља о разликама и врстама кабловских производа је написано у овоме чланак.

Табела 4. Отворена метода је приказана за све вредности попречног пресека проводника, међутим, у пракси се пресеци испод 3 мм2 не постављају отворено из разлога механичке чврстоће (+)

Када се користе табеле, на дозвољену непрекидну струју примењују се следећи фактори:

• 0,68 ако је живело 5-6;
• 0,63 ако су живели 7-9;
• 0,6 ако живи 10-12.

Смањујући коефицијенти примењују се на тренутне вредности из колоне „отвори“.

Нула и уземљивачи нису укључени у број проводника.

Према ПЕС стандардима, избор пресека нулте језгре према дозвољеној непрекидној струји врши се најмање 50% фазног језгра.

Следеће две табеле (5 и 6) приказују зависност дозвољене непрекидне струје при полагању у земљу.

Табела 5. Дозвољене зависности од непрекидне струје за бакрене каблове при полагању у ваздух или земљу

Тренутно оптерећење при отвореном и дубоком дубоко у земљу је различито. Изједначени су ако се полагање у земљу врши помоћу носача.

Табела 6. Дозвољене непрекидне зависности струје од алуминијумских каблова приликом полагања у ваздуху или земљи

Следећа табела (7) односи се на уређење привремених водова напајања (ношење, ако је за приватну употребу).

Табела 7. Дозвољена континуирана струја при коришћењу преносних црева, преносних црева и каблова мина, рефлектора, флексибилних преносивих жица. Користе се само бакарни проводници

При полагању каблова у земљу, поред својстава уклањања топлоте, потребно је узети у обзир и отпорност, која је приказана у следећој табели (8):

Табела 8. Фактор корекције зависно од врсте и отпорности тла за дозвољену континуирану струју приликом израчунавања пресека кабла (+)

Прорачун и избор бакарних проводника до 6 мм² или алуминијум до 10 мм² спроведено као за непрекидну струју.

У случају великих пресека могуће је применити фактор смањења:

0.875 * √Т_пв

Где Т_пв - однос трајања инклузије и трајања циклуса.

Трајање укључења узима се из израчуна који није већи од 4 минута. У том случају циклус не би требало да пређе 10 минута.

Када бирате кабл за повезивање струје дрвена кућа посебна пажња се посвећује његовој отпорности на ватру.

Фаза 3 - израчунавање пресека струјног водича на примеру

Задатак: израчунати потребни пресек бакарни кабл за повезивање:

• Трофазна машина за обраду дрвета 4000 В;
• Трофазна машина за заваривање од 6000 В;
• кућни апарати у кући укупног капацитета 25.000 вата;

Спајање ће бити изведено помоћу петожног кабла (три фазна водича, један неутрални и један уземљење) постављеног у земљу.

Изолација кабловских производа израчунава се на специфичној вредности радног напона. Треба имати на уму да произвођачки радни напон његовог производа мора бити већи од напона

Одлука.

Корак 1. Израчунавамо линеарни напон трофазне везе:

У_л = 220 * √3 = 380 В

Корак 2. Кућански апарати, алатни стројеви и апарати за заваривање имају јаку снагу, тако да ће снага машина и опреме бити:

П_оне = 25000 / 0,7 = 35700 В

П_рев = 10000 / 0,7 = 14300 В

Корак # 3. Струја потребна за повезивање кућанских апарата:

Ја_оне = 35700/220 = 162 А

Корак бр. 4. Струја потребна за повезивање опреме:

Ја_рев = 14300/380 = 38 А

Корак бр. 5. Потребна струја за повезивање кућанских апарата израчунава се на основу израчуна једне фазе. Условом проблема постоје три фазе. Сходно томе, струја се може распоредити у фазама. Ради једноставности, претпостављамо једнолику дистрибуцију:

Ја_оне = 162/3 = 54 А

Корак бр. 6 Струја по фази:

Ја_ф = 38 + 54 = 92 А

Корак бр. 7 Опрема и кућански уређаји неће радити истовремено, осим што ћемо поставити маржу која је једнака 1,5. Након примене корекционих фактора:

Ја_ф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Корак # 8. Иако кабл садржи 5 језгара, само три фазна језгра се узимају у обзир. Према табели 8, у колони троједног кабла у земљи налазимо да струја од 115 А одговара попречном пресеку језгре од 16 мм².

Корак # 9. Према табели 8, примењујемо корекциони фактор у зависности од карактеристика земље. За нормалну врсту земљишта коефицијент је 1.

Корак # 10. Необавезно, израчунајте пречник језгре:

Д = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 мм

Ако је израчун извршен само снагом, не узимајући у обзир карактеристике кабла, попречни пресјек језгре биће 25 мм². Прорачун јакости струје је компликованији, али понекад штеди значајан новац, посебно када је реч о вишежичним кабловима за напајање.

Можете прочитати више о односу између напона и струје овде.

Израчун пада напона

Сваки проводник, осим суправодича, има отпор. Због тога, с довољном дужином кабла или жице, долази до пада напона.

ПЕС стандарди захтијевају да пресјек језгре кабла буде такав да пад напона није већи од 5%.

Табела 9. Отпорност уобичајених металних проводника (+)

То се пре свега односи на нисконапонске каблове малог пресека.

Прорачун пада напона је сљедећи:

Р = 2 * (ρ * Л) / С,

У_пад = И * Р,

У_% = (У_пад / У_лин) * 100,

Где:

• 2 - коефицијент због чињенице да струја нужно тече у две језгре;
• Р - отпор проводника, Охм;
• ρ - специфични отпор проводника, Охм * мм²/ м;
• С - пресек проводника, мм²;
• У_пад - пад напона, В;
• У_% - пад напона у односу на У_лин,%.

Помоћу формула можете самостално извршити потребне прорачуне.

Изведите пример израчуна

Задатак: израчунајте пад напона за бакарну жицу са пресеком једне језгре од 1,5 мм². Жица је потребна за спајање једнофазне електричне заваривачке машине укупне снаге 7 кВ. Дужина жице 20 м.

Ако желите да прикључите кућански апарат за заваривање на главну подружницу, требало би да узмете у обзир ситуацију за коју је кабл дизајниран. Могуће је да је укупна снага оперативних уређаја већа. Најбоља опција је повезивање потрошача са појединим огранцима

Одлука:

Корак 1. Отпор бакрене жице израчунавамо помоћу табеле 9:

Р = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Охм

Корак 2. Струја која тече дуж проводника:

И = 7000/220 = 31,8 А

Корак # 3. Пад напона на жици:

У_пад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

Корак бр. 4 Израчунавамо проценат пада напона:

У_% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Закључак: за спајање апарата за заваривање потребан је проводник са великим пресеком.

Закључци и корисни видео о овој теми

Израчун попречног пресека проводника према формулама:

Препоруке стручњака о избору кабловских и жичаних производа:

Горња калкулација важи за бакарне и алуминијумске проводнике за индустријску употребу. За остале врсте проводника укупни пренос топлоте се претходно израчунава.

На основу тих података израчунава се максимална струја која може тећи кроз проводник без узроковања прекомјерног загријавања.

Ако имате било каквих питања о методологији израчунавања пресека кабла или желите да делите лично искуство, оставите коментаре на овај чланак. Оквир за повратне информације налази се испод.