Průřez vodičů a kabelů v závislosti na síle proudu, výpočet požadovaného průřezu kabelu » Informace pro elektrikáře

Správný výběr průřezu vodičů a kabelů je důležitým aspektem při návrhu napájecích systémů. Nesprávně zvolená velikost vodiče může vést k přetížení systému, přehřátí vodičů a dokonce i k požáru. Jedním z klíčových faktorů, které je třeba při výběru průřezu vodiče zvážit, je síla proudu.

V tomto článku se budeme zabývat závislostí průřezu vodičů a kabelů na síle proudu a procesem výpočtu požadovaného průřezu kabelu pro zajištění bezpečného a efektivního provozu napájecích systémů.

Chcete-li opravit starou elektroinstalaci nebo nainstalovat novou elektroinstalaci, musíte vybrat kabel požadovaného průřezu, aby vydržel očekávané zatížení.

Pokud je stará kabeláž vadná, musíte ji vyměnit, ale než ji vyměníte za podobnou, zjistěte, proč k problému došlo u starého. Je možné, že došlo pouze k mechanickému poškození, nebo se izolace stala nepoužitelnou a ještě závažnějším problémem je porucha elektroinstalace z důvodu překročení povolené zátěže.

Obsah článku

• Jaký je rozdíl mezi kabelovými produkty a jaké jsou hlavní vlastnosti?
• Přípustné napětí je určeno izolací kabelu
• Co ovlivňuje přípustný proud procházející kabelem?
• Jak určit odpor drátu podle průměru jádra?
• Jak určit požadovanou plochu průřezu drátu?

Jaký je rozdíl mezi kabelovými produkty a jaké jsou hlavní vlastnosti?

Začněme tím, že určíme, jaké napětí je v síti, ve které budou kabely fungovat. Pro domácí sítě se často používají kabely a vodiče typu VVG, PUGNP (pouze je to zakázáno moderními požadavky PUE kvůli velkým tolerancím průřezu při výrobě až 30% a přípustné tloušťce izolační vrstvy je 0.3 mm oproti 0.4 u PUE), ShVVP a další.

Pokud se vzdálíme od definic, rozdíl mezi drátem a kabelem je minimální, hlavně podle definice v GOST nebo specifikací, podle kterých se vyrábí. Koneckonců, na trhu je velké množství drátů s 2-3 žilami a dvěma vrstvami izolace, například stejný PUGNP nebo PUNP.

Přípustné napětí je určeno izolací kabelu.

Pro výběr kabelu se kromě napětí zohledňují i ​​podmínky, ve kterých bude pracovat pro připojení pohyblivých nástrojů a zařízení, musí být flexibilní pro připojení stacionárních prvků, je to v zásadě jedno; ale je lepší dát přednost kabelu s monolitickým jádrem.

Rozhodujícím faktorem při nákupu je průřez jádra, měří se v mm2 a závisí na něm schopnost vodiče odolat dlouhodobé zátěži.

Co ovlivňuje přípustný proud procházející kabelem?

Nejprve se podívejme na základy fyziky. Existuje takový Joule-Lenzův zákon, objevili ho nezávisle na sobě dva vědci James Joule (v roce 1841) a Emilius Lenz (v roce 1842), proto dostal dvojí jméno. Tento zákon tedy kvantitativně popisuje tepelný účinek elektrického proudu protékajícího vodičem.

Pokud to vyjádříme pomocí proudové hustoty, dostaneme následující vzorec:

Vysvětlení: w je výkon generovaného tepla na jednotku objemu, vektor j je proudová hustota vodičem měřená v ampérech na mm2. U měděného drátu odeberte 6 až 10 A na milimetr plochy, kde 6 je pracovní hustota a 10 je krátkodobá. vektor E – intenzita elektrického pole. σ je vodivost média.

Protože vodivost je nepřímo úměrná odporu: σ=1/R

Pokud vyjádříme Joule-Lenzův zákon jako množství tepla v integrálním tvaru, pak:

dQ je tedy množství tepla, které se uvolní za dobu dt v obvodu, kde proud I protéká vodičem s odporem R.

To znamená, že množství tepla je přímo úměrné proudu a odporu. Čím větší je proud a odpor, tím více tepla vzniká. To je nebezpečné, protože v určitém okamžiku dosáhne množství tepla takové hodnoty, že se izolace vodičů roztaví. Možná jste si všimli, že dráty levných kotlů se během provozu znatelně zahřívají, to je ono.

Pokud se na kabelu uvolní napájení, klesne také napětí na jeho koncích připojených k zátěži.

V kalkulátorech pro výpočet průřezů kabelů se obvykle nastavují následující parametry:

• zátěžový proud nebo výkon;
• délka čáry;
• přípustný pokles napětí (obvykle v procentech);

Čím větší odpor, tím více bude klesat napětí a kabel se bude zahřívat, protože se na něm bude uvolňovat energie (P=UI, kde U je úbytek napětí na kabelu, I je proud, který jím protéká).

Všechny výpočty vycházely z proudu a odporu. Odpor vodiče se vypočítá podle vzorce:

Zde: ρ (ro) – rezistivita, l – délka kabelu, S – plocha průřezu.

Odpor závisí na struktuře kovu; hodnoty odporu lze určit z tabulky.

Elektroinstalace využívá především hliník a měď. Měď má odpor 1.68*10-8 Ohm*mm2/m a hliník má odpor 1.8krát větší než měď, tedy 2.82*10-8 Ohm*mm2/m. To znamená, že hliníkový drát se zahřeje téměř 2x více než měděný drát se stejným průřezem a proudem. Z toho vyplývá, že pro položení kabeláže budete muset koupit silnější hliníkový drát a dráty se snadno poškodí.

Proto měděné dráty nahradily měděné dráty v domácím rozvodu a použití hliníku v rozvodu je zakázáno, pro instalaci velmi výkonných elektrických instalací, které spotřebovávají velké proudy, je povoleno pouze použití hliníkových kabelů, poté se používá hliníkový drát s průřezem větším než 16 mm2 (viz – Proč nelze hliníkový kabel použít v elektrickém rozvodu)

Jak určit odpor drátu podle průměru jádra?

Existují případy, kdy není známa plocha průřezu jádra, takže ji lze vypočítat podle průměru. Chcete-li určit průměr monolitického jádra, můžete použít posuvné měřítko, pokud jej nemáte, pak vezměte tyč, například kuličkové pero nebo hřebík, pevně naviňte 10 závitů drátu a změřte délku; výsledné spirály s pravítkem, vydělením této délky 10 – získáte průměr jádra.

Chcete-li určit celkový průměr pramene, změřte průměr každého pramene a vynásobte ho počtem pramenů.

Dále vypočítejte průřez pomocí tohoto vzorce:

A znovu se vrátíme k tomuto vzorci pro výpočet odporu drátu:

Jak určit požadovanou plochu průřezu drátu?

Nejjednodušší možností je určit plochu průřezu jader pomocí tabulky. Je vhodný pro výpočet nepříliš dlouhých vedení položených za normálních podmínek (s normální okolní teplotou). Takto si také můžete vybrat drát pro prodlužovací kabel. Upozorňujeme, že tabulka ukazuje průřezy při určitém proudu a výkonu v jednofázové a třífázové síti pro hliník a měď.

Při počítání dlouhých řad (více než 10 metrů) je lepší takovou tabulku nepoužívat. Musíme provést výpočty. Nejrychlejší způsob je použít kalkulačku. Algoritmus výpočtu je následující:

Berou přípustnou ztrátu napětí (ne více než 5 %), to znamená, že při síťovém napětí 220 V a přípustné ztrátě napětí 5 % na kabelu by úbytek napětí (od konce ke konci) neměl překročit:

Nyní, když známe proud, který poteče, můžeme vypočítat odpor kabelu. U dvouvodičového vedení se odpor násobí 2, protože proud protéká dvěma vodiči, při délce 10 m je celková délka vodičů 20 m.

Odtud se pomocí výše uvedených vzorců vypočítá požadovaný průřez kabelu.

Můžete to udělat automaticky ze svého smartphonu pomocí aplikací Mobile Electrician a electroDroid. Pouze v kalkulačce není uvedena celková délka vodičů, ale délka vedení od zdroje energie k přijímači elektřiny.

Výběr článků o tom, jak vybrat správný kabel pro váš byt nebo dům:

Závěr

Správně vypočítaná elektroinstalace je již 50% zárukou jejího úspěšného fungování, druhá polovina závisí na správné instalaci. Je třeba vzít v úvahu všechny vlastnosti zapojení a maximální spotřebu energie všech spotřebitelů. Současně zadejte rezervu pro přípustný proud 20-40% „pro každý případ“.

• Jak vybrat správný elektrický rozvaděč pro váš byt nebo dům
• Jak vybrat stabilizátor napětí do bytu
• Typy rozvaděčů: stručná charakteristika a účel

Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma i v práci » Elektřina v domě

Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity

Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata

Sdílejte tento článek se svými přáteli:

Průřez vodičů má přímý vliv na jejich schopnost odolávat zatížení elektrickým proudem. Je to jako s vozovkou – čím více pruhů, tím vyšší je její propustnost. Takže v případě vodičů platí, že čím jsou silnější, tím větší zatížení jim lze vystavit.

Ve skutečnosti však není všechno tak jednoduché, protože značný význam mají i materiály použité k výrobě drátů. Měď propustí podstatně více proudu než hliník, což je dáno elektrickou vodivostí těchto materiálů.

Důležitá je také síť, může být jednofázová nebo třífázová. A pokud v jednofázové síti vodič vydrží jedno zatížení, pak v třífázové síti vydrží téměř přesně třikrát více. Zde je každá hodnota rozdělena do tří fází. To znamená, že zjednodušeně řečeno, stejný vodič vydrží větší zatížení, pokud mluvíme o třífázové síti.

Zatížení vodiče – jak zjistit, kolik vydrží kabel 1,5-2,5-4 mm²

Je velmi důležité být schopen vypočítat zatížení kabelu, které může vydržet, protože na tom v první řadě závisí bezpečnost elektrické sítě. Představte si situaci, kdy je jistič vybrán správně, ale průřez drátu je podhodnocený.

Zatížení vodiče – jak zjistit, kolik vydrží kabel 1,5-2,5-4 mm²

Pokud pak dojde ke zkratu nebo přetížení, jistič nestihne zareagovat dříve, než se vodič začne tavit a hořet. V takovém případě dojde ke zkratu a požáru. Proto je velmi důležité umět vypočítat zatížení vodičů.

Ale i zde existuje zlaté pravidlo, které elektrikáři používají, i když často porušují elektroinstalační předpisySpočívá ve výpočtech podle této hodnoty: 1 mm² kabelu vydrží proud přibližně 10 ampérů.

Zatížení vodiče – jak zjistit, kolik vydrží kabel 1,5-2,5-4 mm²

A zde je třeba znát dvě vlastnosti. Mluvíme konkrétně o měděném kabelu, protože hliník, jak již bylo zmíněno na webových stránkách https://krasdacha.ru/, snese menší zátěž. Také je třeba vědět, že 10 ampérů proudu je asi 2 kW zátěže.

Je tedy snadné vypočítat, že měděný drát s průřezem 1,5 mm² schopný snést přibližně 3,5 kW.

Zatížení vodiče – jak zjistit, kolik vydrží kabel 1,5-2,5-4 mm²

S touto představou je snadné pochopit, že elektrické spotřebiče s celkovým výkonem vyšším než 16 kW by neměly být zapojovány do 3,5ampérové domácí zásuvky. Jinak to vše může vést k jejímu roztavení a poruše, a možná i ke zkratu.

Jaké průřezy vodičů a kde je elektrikáři nejčastěji používají?

Navzdory všem existujícím výpočtům a zlatým pravidlům mají dnes elektrikáři jasně vytvořené přesvědčení o tom, jaké dráty a co připojit k elektrické síti. Mluvíme o zásuvkách, osvětlení a dalších spotřebičích energie.

Jaké průřezy vodičů a kde je elektrikáři nejčastěji používají?

• Zásuvky jsou připojeny vodičem o průřezu 2,5 mm². Pokud je k dispozici uzemnění, mělo by se jednat o třívodičový vodič, pokud ne, dvouvodičový vodič;
• pro připojení osvětlení potřebujete vodič o průřezu 1,5 mm²;
• pro připojení pračky stačí vodič o průřezu 1,5 mm² a pro troubu vodič o průřezu 2,5 nebo 4 mm²;
• Je lepší připojit varnou desku vodičem o průřezu alespoň 4 mm² nebo 6 mm².

Při výpočtu požadovaného průřezu vodiče je nutné se řídit technickým listem zařízení. To znamená, že je třeba zjistit, kolik elektrického spotřebiče spotřebuje v kW, a teprve poté vypočítat správný průřez kabelu a jmenovitý výkon jističe pro jeho bezpečný provoz.