Jak vypočítat průřez drátu na základě síly proudu?

Elektroinstalace je jedním z nejsložitějších inženýrských systémů v domácnosti. A je velmi důležité vybrat správnou část elektrického kabelu.

Výpočet průřezu kabelu lze provést jednou z metod:

• podle výkonu zařízení – zahrnuje výpočet celkového výkonu všech elektrických zařízení a porovnání získané hodnoty s vypočtenou hodnotou převzatou ze speciální tabulky;
• podle délky – vypočítá se velikost ztráty napětí, která závisí na délce kabelového vedení, po které se porovná se základní hodnotou 5%;
• proudem – určuje se proudová síla každého zařízení, sečte se a koreluje s tabulkovou hodnotou. Pomocí tabulky můžete určit, kolik žil a jaký průřez by měl kabel mít.

Správný výběr sekce vás ušetří mnoha problémů. Příliš namáhaný, příliš slabý drát může způsobit samovznícení a zkrat. A drahá žíla, i když bude spolehlivě plnit své funkce, bude stát příliš mnoho. Ušetřit a zároveň získat kvalitní elektrické rozvody pomůže správný výběr průřezu vodiče. Přes zdánlivou složitost si tento postup dokáže poradit i člověk, který není ve spojení s elektrikářem.

Přečtěte si více o každé metodě výpočtu dále v článku.

Volba průřezu kabelu podle výkonu

Kabel se vyznačuje výkonem, který je schopen vydržet při provozu zařízení. Pokud překročí vypočtenou hodnotu vodivého jádra, dojde dříve nebo později k havárii.

Pro výpočet průřezu kabelu podle výkonu je třeba zjistit celkový výkon všech zařízení s přihlédnutím k redukčnímu faktoru 0,8. To znamená, že vzorec bude vypadat takto:

Redukční faktor předpokládá, že ne všechna zařízení v domě budou současně spotřebovávat elektřinu. Výsledný výpočet průřezu kabelu podle výkonu se porovná s údaji v tabulce – bude to vhodný průřez.

Například celkový výkon elektrických spotřebičů v bytě je 15 kW. Vynásobíme to 0,8 a dostaneme 12 kW zátěže. V tabulce musíte najít nejvhodnější hodnotu. Je tedy nutné zvolit měděný kabel o průřezu 10 mm pro jednofázovou síť a 6 mm pro třífázovou síť.

Výběr úseku kabelu po délce

Každý vodič má svůj vlastní odpor. S rostoucí délkou vedení dochází ke ztrátě napětí a čím větší je vzdálenost, tím větší je ztráta. Pokud je vypočtená ztráta vyšší než 5 %, je nutné zvolit vodič s většími žilami.

Výpočet délky se skládá ze dvou fází a znamená, že je předem známo, kolik metrů drátu bude zapotřebí pro instalaci elektrického vedení.

1. Nejprve musíte určit jmenovitý proud. Délka vedení se převede na milimetry a vynásobí se 2, protože proud odchází jedním jádrem a druhým se vrací.

Já = (P K_с) / (U cos ϕ) = 8000/220 = 36 A,

kde P je výkon ve W (sečteny všechny spotřebiče v domě), U je 220 V, K_с – koeficient současného zahrnutí (0,75), cos φ – 1 pro domácí spotřebiče.

1. Musíte znát průřez vodiče. Pomůže vzorec: R = ρ · L/S. S vědomím, že ztráty napětí by měly být maximálně 5 %, vypočítáme:

dU = 0,05 220 V = 11 V.

Dále zjistíme ztrátu napětí podle vzorce:

dU = I · R. R u11d dU / I u36d 0,31/XNUMX uXNUMXd XNUMX Ohm.

Požadovaný průřez vodiče tedy:

S u0,0175d ρ L / R u40d 0,31 2,25 / 2 uXNUMXd XNUMX mm XNUMX.

V případě třížilového kabelu by měl být jeho průřez (jedno jádro) 0,75 mm2. Průměr jádra tedy musí být alespoň (√S/ π) · 2 = 0,98 mm. Tuto podmínku splňuje kabel BBGng 3 × 1,5 mm.

Volba průřezu kabelu podle proudu

Tato metoda, známá také jako výpočet průřezu drátu podle zatížení, je považována za nejpřesnější. Nejprve musíte zjistit aktuální sílu každého zařízení.

V případě jednofázové sítě je nutné pro výpočet použít následující vzorec

I = (P Kc) / (U cos ϕ).

Součet vypočtených proudů musí korelovat s tabulkovými hodnotami.

V příkladu s jednofázovou uzavřenou sítí a výkonem zařízení 5 kW:

I u5000d (P Ks) / (U cos ϕ) u0,75d (220 1) / (17,05 18) uXNUMXd XNUMX A, zaokrouhlení XNUMX A.

BBGng 3×1,5 je třížilový měděný kabel. V tabulce je hodnota nejbližší současné síle 18 A 19 A (v případě pokládky na vzduchu). Průřez jeho jádra by tedy měl být alespoň 1,5 mm2. Průřez jádra BBGng 3 × 1,5 je S = π r2 = 3,14 (1,5/2) 2 = 1,8 mm 2, resp. splňuje zadaný požadavek.

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.

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 z domácí elektroinstalace a použití hliníku v elektroinstalaci je zakázáno, povoleno je pouze použití hliníkových kabelů pro instalaci velmi výkonných elektroinstalací, které spotřebovávají vysoký proud, pak hliníkový drát s křížem -je použit průřez větší než 16 mm2 (viz – Proč nelze hliníkový kabel použít v elektrickém vedení)

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.

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“.