Za dugu i pouzdanu kabelsku uslugu, ona mora biti ispravno odabrana i izračunata. Električari, prilikom postavljanja ožičenja, uglavnom biraju presjek žica, uglavnom na temelju iskustva. Ponekad to dovodi do grešaka. Proračun poprečnog presjeka kabela neophodan je, prije svega, u smislu električne sigurnosti. Bit će pogrešno ako je promjer vodiča manji ili veći od potrebnog.
Osječak kabela prenizak
Ovaj slučaj je najopasniji, jer se provodnici pregrijavaju od velike gustoće struje, dok se izolacija topi i dolazi do kratkog spoja. To 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.
Presjek kabela je veći od potrebnog
Ovdje je glavni faktor ekonomski. Što je veći presjek žice, to je skuplje. Ako napravite ožičenje cijelog stana s velikom maržom, to će koštati veliki iznos. Ponekad je preporučljivo napraviti glavni unos većeg presjeka, ako se očekuje daljnje povećanje opterećenja na kućnoj mreži.
Ako postavite odgovarajući prekidač za kabel, sljedeće linije će biti preopterećene kada bilo koji od njih ne isključi svoj prekidač.
Kako izračunati veličinu kabela?
Prije ugradnje, preporučljivo je izračunati presjek kabela prema opterećenju. Svaki vodič ima određenu snagu, koja ne smije biti manja od one priključenih električnih uređaja.
Izračun snage
Najlakši način je izračunati ukupno opterećenje na ulaznoj žici. Proračun presjeka kabela prema opterećenju svodi se na određivanje ukupne snage potrošača. Svaki od njih ima svoju denominaciju, naznačenu na kućištu ili u putovnici. Tada se ukupna snaga množi s faktorom 0,75. To je zbog činjenice da se svi uređaji ne mogu uključiti u isto vrijeme. Za konačno određivanje potrebne veličine koristi se tablica proračuna presjeka kabela.
Proračun presjeka kabela po struji
Točnija metoda je izračun trenutnog opterećenja. Poprečni presjek kabela izračunava se 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 kabela izračuna strujom, vrši se korekcija uvjeta za polaganje kabela (naznačeno u nekim posebnim tablicama), kao i do preopterećenja pri uključivanju električnih uređaja približno više od 5 A. Kao rezultat toga, Icalc.=46 + 5=51 A.
Debljina jezgri određena je referentnom knjigom. Proračun poprečnog presjeka kabela pomoću tablica 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 10 mm2. Ispravnost vlastitog proračuna može se provjeriti korištenjem online kalkulatora - proračun presjeka kabela, koji se može pronaći na nekim resursima.
Grijavanje kabela tijekom strujnog toka
Kada opterećenje radi, toplina se stvara u kabelu:
Q=I2Rn w/cm, gdje je I struja, R je električni otpor, n je broj jezgri.
Iz izraza slijedi da je količina oslobođene snage proporcionalna kvadratu struje koja teče kroz žicu.
Proračun dopuštene struje prema temperaturi grijanja vodiča
Kabel se ne može zagrijavati beskonačno, jer se toplina raspršuje u okolinu. Na kraju dolazi do ravnoteže i uspostavlja se stalna temperatura vodiča.
Za stalan proces, omjer je istinit:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
gdje je ∆t=tw-tav - razlika između temperature medija i jezgre, ∑S - temperaturna otpornost.
Dugotrajna dopuštena struja koja prolazi kroz kabel nalazi se iz izraza:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
gdje je tdodatni - dopuštena temperatura grijanja jezgre (ovisno o vrsti kabela i načinu ugradnje). Obično je 70 stupnjeva u normalnom načinu rada i 80 u nuždi.
Uvjeti odvođenja topline s kablom
Kada je kabel položen u okolišu, rasipanje topline je određeno njegovim sastavom i vlagom. Izračunata otpornost tla obično se pretpostavlja 120 Ohm∙°C/W (glina s pijeskom pri udjelu vlage 12-14%). Da biste pojasnili, trebali biste znati sastav medija, nakon čega možete pronaći otpor materijala prema tablicama. Za povećanje toplinske vodljivosti, rov je prekriven glinom. Prisutnost građevinskog otpada i kamenja u njemu nije dopuštena.
Prijenos topline iz kabela kroz zrak je vrlo 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 kabela i žica navedena je dopuštena temperatura kratkog spoja, koja za PVC izolaciju iznosi 120 °C. Otpor tla iznosi 70% ukupne i glavni je u proračunima. S vremenom se vodljivost izolacije povećava kako se suši. To se mora uzeti u obzir u izračunima.
Pad napona kabela
Zbog činjenice da vodiči 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 duljine žice zbog gubitaka topline.
Kabel mora biti odabran ne samo prema poprečnom presjeku kako bi se osigurala njegova izvedba, već i uzeti u obzir udaljenost na kojoj se energija prenosi. Povećanje opterećenja dovodi do povećanja struje kroz vodič. Istovremeno se povećavaju gubici.
Mali napon se primjenjuje na reflektore. Ako se malo smanji, to se odmah primijeti. Ako odaberete pogrešne žice, žarulje koje se nalaze dalje od napajanja izgledaju slabo. Napon se značajno smanjuje u svakom sljedećem dijelu, a to se odražava i na svjetlinu osvjetljenja. Stoga je potrebno izračunati presjek kabela po dužini.
Najvažniji dio kabela je potrošač koji se nalazi najudaljeniji od ostalih. Gubici se uglavnom smatraju za ovo opterećenje.
Na dijelu L vodiča, pad napona će biti:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
gdje su P i Q aktivna i jalova snaga, r i x su aktivna i reaktancija dijela L, a Un - nazivni napon pri kojem opterećenje normalno radi.
Dopušteni ∆U od izvora napajanja do glavnih ulaza ne prelaze ±5% za rasvjetu stambenih zgrada i strujnih krugova. Od ulaza do opterećenja gubici ne bi trebali biti veći od 4%. Za duge vodove mora se uzeti u obzir induktivna reaktancija kabela, koja ovisi o udaljenosti između susjednih vodiča.
Metode povezivanja potrošača
Teret se može povezati na različite načine. Najčešći su sljedeći načini:
- na kraju mreže;
- potrošači su ravnomjerno raspoređeni duž linije;
- vod s ravnomjerno raspoređenim opterećenjem spojen je na prošireni dio.
Primjer 1
Snaga aparata je 4 kW. Duljina kabela 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 tablica proračuna presjeka kabela i odabire odgovarajuća veličina. Za bakrenu žicu, to će biti S=1,5 mm2.
Formula za proračun presjeka kabela: S=2ρl/R. Preko njega možete odrediti električni otpor kabela: 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 izračuna ne prelazi 5%, što znači da će gubici biti prihvatljivi. U slučaju velikih gubitaka, bilo bi potrebno povećati poprečni presjek jezgri kabela odabirom susjedne, veće veličine iz standardnog raspona - 2,5 mm2.
Primjer 2
Tri kruga rasvjete su spojena paralelno jedan s drugim na jednu fazu trofaznog voda uravnoteženog opterećenja, koji se sastoji od četverožičnog kabela 70 mm2 50 m duga i koja nosi struju od 150 A. Za svakuRasvjetni vodovi dugi 20 m nose struju od 20 A.
Gubici od faze do faze pod stvarnim opterećenjem su: ∆Ufaza=150∙0.05∙0.55=4.1 V. Sada morate odrediti gubitak između neutralnog i faza, budući da je rasvjeta spojena 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 određeni su zbrojem Uukupno=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Izračunata vrijednost je ispod dopuštenog gubitka, koji iznosi 6%.
Zaključak
Za zaštitu vodiča od pregrijavanja tijekom dugotrajnog opterećenja, pomoću tablica, presjek kabela se izračunava prema dugotrajno dopuštenoj struji. Osim toga, potrebno je pravilno izračunati žice i kabele tako da gubitak napona u njima ne bude veći od normalnog. U isto vrijeme, gubici u strujnom krugu se zbrajaju s njima.
