Да ли планирате надоградити електричну мрежу или додатно продужити далековод до кухиње 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. Ми ћемо вам помоћи да се бавите ситницама прорачуна како бисте избегли проблеме са даљим радом 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 снимци који омогућавају јасно разумевање суштине 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 материјала проводника.
Прорачун потребног пресјека водича и каблова у зависности од укупне снаге потрошача заснован је на дугорочном искуству у раду.
Галерија слика
Пхото фром
Различите врсте каблова за ожичење уређаја
Различите дебљине проводника за кућну употребу
Број језгара у разним маркама каблова
Опције каблова са више навоја
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 жичних проводника 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 цертификати 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, 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 синусне 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 - потрага за коефицијентима симултаности и маргине
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 раст потрошње 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 пресек жице према пречнику жице проводника.
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 испреплетене из више жица жица, генерално, имају 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.
Галерија слика
Пхото фром
Соба са максималним бројем кућанских апарата
Техничка опрема купатила и комбинованих купатила
Повезивање потрошача струје
Блок утичница за опрему мале снаге
Плоча захтева правилно повезивање
Линија за прање веша
Посебне гране напајања за фрижидере
Снажни потрошачи енергије у купатилима и купаоницама
Прорачун тренутног пресека
Израчунавање потребног попречног пресека за струју и снагу каблова и жица ће дати тачније резултате. Такве калкулације омогућују процену општег утицаја различитих фактора на проводнике, укључујући термичко оптерећење, марку 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 / Ул,
Где:
- Ја - јачина струје у амперима;
- П - снага у ватима;
- Ул - напонски вод у волтима.
Линеарни напон у општем случају зависи од извора напајања, то је једнофазно и трофазно.
Однос линеарног и фазног напона:
- Ул = У * цосφ у случају једнофазног напона.
- Ул = У * √3 * цосφ у случају трофазног напона.
За кућне потрошаче електричне енергије узима се цосφ = 1, тако да линеарни напон може бити преписан:
- Ул = 220 В за једнофазни напон.
- Ул = 380 В за трофазни напон.
Даље, сумирамо све струје потрошене формулом:
И = (И1 + И2 + ... ИН) * К * Ј,
Где:
- Ја - укупна јачина струје 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 најоптерећенију језгру.
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.
Ако се прекорачи одређени праг, процес постаје самоодржив: што је већи отпор, већа је температура, већи је 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 написано је у овом чланку.
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 за дозвољену непрекидну струју 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 за напајање електричном енергијом (носе их, 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 * √Тпв
Где Тпв - 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.
Приликом одабира кабла за ожичење електричне енергије у дрвеној кући, посебна пажња се посвећује његовој отпорности на ватру.
Фаза 3 - израчунавање пресека струјног водича на примеру
Задатак: израчунајте потребни пресек бакреног кабла 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;
Веза ће бити извршена помоћу петожног кабла (три фазна водича, једна нула 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 у мрежи
Одлука.
Корак 1. Израчунавамо линеарни напон трофазне везе:
Ул = 220 * √3 = 380 В
Корак 2. Кућански апарати, алатни стројеви и апарати за заваривање имају јалове снаге, тако да ће снага машина и опреме бити:
Поне = 25000 / 0,7 = 35700 В
Прев = 10000 / 0,7 = 14300 В
Корак # 3. Струја потребна за повезивање кућанских апарата:
Јаоне = 35700/220 = 162 А
Корак бр. 4. Струја потребна за повезивање опреме:
Јарев = 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:
Јаоне = 162/3 = 54 А
Корак бр. 6 Струја по фази:
Јаф = 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:
Јаф = 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 прорачун направљен само снагом, не узимајући у обзир карактеристике кабла, попречни пресјек језгре биће 25 мм2. Прорачун јакости струје је компликованији, али понекад вам омогућава да уштедите значајан новац, посебно када је реч о вишежичним кабловима за напајање.
Однос напона и струје можете детаљније пронаћи 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,
Упад = И * Р,
У% = (Упад / Улин) * 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;
- Упад - пад напона, В;
- У% - пад напона у односу на Улин,%.
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:
Упад = 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.
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 поделите лично искуство, оставите коментаре на овај чланак. Оквир за повратне информације налази се испод.