30.11.2019      18      0
 

Как рассчитать токовую нагрузку


Оглавление

Расчет тока для однофазной сети

Измерение силы тока производится в амперах. Для расчета мощности и напряжения используется формула I = P/U, в которой P является мощностью или полной электрической нагрузкой, измеряемой в ваттах. Данный параметр обязательно заносится в технический паспорт устройства. U – представляет собой напряжение рассчитываемой сети, измеряемое в вольтах.

Электрические приборы и оборудование

Потребляемая мощность (кВт)

Сила тока (А)

Стиральные машины

2,0 – 2,5

9,0 – 11,4

Электрические плиты стационарные

4,5 – 8,5

20,5 – 38,6

Микроволновые печи

0,9 – 1,3

4,1 – 5,9

Посудомоечные машины

2,0 – 2,5

9,0 – 11,4

Холодильники, морозильные камеры

0,14 – 0,3

0,6 – 1,4

Электрический подогрев полов

0,8 – 1,4

3,6 – 6,4

Мясорубка электрическая

1,1 – 1,2

5,0 – 5,5

Чайник электрический

1,8 – 2,0

8,4 – 9,0

Таким образом, взаимосвязь мощности и силы тока дает возможность выполнить предварительные расчеты нагрузок в однофазной сети. Таблица расчета поможет подобрать необходимое сечение провода, в зависимости от параметров.

Диаметры жил проводников (мм)

Сечение жил проводников (мм2)

Медные жилы

Алюминиевые жилы

Сила тока (А)

Мощность (кВт)

Сила (А)

Мощность (кВт)

0,8

0,5

6

1,3

0,98

0,75

10

2,2

1,13

1,0

14

3,1

1,38

1,5

15

3,3

10

2,2

1,6

2,0

19

4,2

14

3,1

1,78

2,5

21

4.6

16

3,5

2,26

4,0

27

5,9

21

4,6

2,76

6,0

34

7,5

26

5,7

3,57

10,0

50

11,0

38

8,4

4,51

16,0

80

17,6

55

12,1

5,64

25,0

100

22,0

65

14,3

В случае использования трехфазного электроснабжения вычисление силы тока производится по формуле: I = P/1,73U, в которой P означает потребляемую мощность, а U – напряжение в трехфазной сети. 1,73 является специальным коэффициентом, применяемым для трехфазных сетей.

Так как напряжение в этом случае составляет 380 вольт, то вся формула будет иметь вид: I = P/657,4.

Точно так же, как и в однофазной сети, диаметр и сечение проводников можно определить с помощью таблицы, отражающей зависимости этих параметров от различных нагрузок.

Диаметры жил проводников (мм)

Сечение жил проводников (мм2)

Медные жилы

Алюминиевые жилы

Сила тока (А)

Мощность (кВт)

Сила (А)

Мощность (кВт)

0,8

0,5

6

2,25

0,98

0,75

10

3,8

1,13

1,0

14

5,3

1,38

1,5

15

5,7

10

3,8

1,6

2,0

19

7,2

14

5,3

1,78

2,5

21

7,9

16

6,0

2,26

4,0

27

10,0

21

7,9

2,76

6,0

34

12,0

26

9,8

3,57

10,0

50

19,0

38

14,0

4,51

16,0

80

30,0

55

20,0

5,64

25,0

100

38,0

65

24,0

В некоторых случаях расчет тока по напряжению и мощности следует проводить с учетом полной реактивной мощности, присутствующей в электродвигателях, сварочном и другом оборудовании. Для таких устройств коэффициент мощности будет равен 0,8.

Pобщ = (P1 P2 P3 … Pn)*0.8 , где: P1..Pn–мощность каждого электроприбора, кВт

Каждый кабель имеет номинальную мощность, которую при работе электроприборов он способен выдержать. Когда мощность всех электроприборов в квартире будет превышать расчетный показатель проводника, то аварии в скором времени не избежать.

Рассчитать мощность электроприборов в квартире или доме можно самостоятельно, для этого необходимо выписать на лист бумаги характеристики каждого прибора отдельно (телевизора, пылесоса, плиты, светильников). Затем все полученные значения суммируются, а готовое число используется для выбора оптимального диаметра.

Стоит обратить внимание на то, что число, которое получилось нужно умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Обозначает этот коэффициент то, что одновременно будет работать только 80% из всех электроприборов. Такой расчет будет более логичным, потому что, пылесос или фен, точно не будет находиться в использовании длительное время без перерыва.

Как рассчитать сечение кабеля по току и мощности — таблицы, фото и видео инструкции как правильно определить необходимое сечение провода

Всезнающая статистика констатирует факт возникновения множества пожаров из-за повреждений электропроводки. Ее неисправности дают о себе знать, как правило, в двух случаях: несвоевременная замена проводов или же неграмотный расчет нужного сечения кабеля для обеспечения потребляемой мощности электропотребления.

Что касается замены проводов, то здесь все ясно – сообразно сроку их службы необходимо своевременно осуществлять новую прокладку.

А проведение квалифицированного расчета нагрузки надо начинать с выбора материала кабелей.

В настоящее время используются два типа проводов – это алюминий и медь. Еще 20-25 лет назад основным материалом для изготовления кабелей был алюминий. Кабеля из этого материала были популярны и неприхотливы.

Дальнейший прогресс, коснувшись бытовых приборов, потребовал значительного увеличения их мощности, которое алюминиевые жилы обеспечить не могли. На смену алюминию пришла медь.

Сравнение свойств медных кабелей с алюминиевыми:

  • обратно пропорциональная зависимость между силой тока и сечением проводов значительно выше у меди;
  • пластичность меди больше, увеличивается возможность перегибов материала кабеля, что говорит об увеличении срока его службы;
  • медь обеспечивает гораздо более высокую надежность контакта благодаря сравнительно большей устойчивости к окислению;
  • значительная стоимость медных проводов, но ее вышеперечисленные преимущества очевидны.

Как рассчитать токовую нагрузку

Калькуляция суммарной мощности электроприборов. Для этого желательно выполнить схему размещения электрооборудования в помещении. Пример такой схемы есть в интернете.

Согласно плану расположения потребителей электроэнергии и мощности каждого прибора по паспортным данным рассчитывается их суммарная мощность. Для примера учитывается среднее значение нагрузок в размере 11 кВт.

I = W х K/U, где I – сила тока; W – мощность; K – коэффициент использования (принимается в расчетах К = 0,75 и учитывает одновременное использование аппаратов); U – напряжение сети и принимается равным 220 В или 380 В. В процессе подсчета I = 37,5 А, т.е. кабель должен выдержать ток 38 А.

Расчет сечения кабеля по нагрузке производится с помощью таблиц, которые можно найти в интернете. Эти таблицы составляются на основании формулы расчета сечения кабеля для медных и алюминиевых жил.

Согласно табличным данным основной медный кабель от щита до распределительной коробки имеет сечение 4 кв. мм. Алюминиевый кабель с такими характеристиками выдержит ток лишь 28 А при мощности 6,1 кВт.

Таким образом, при применении его в сетях, аналогичных по мощности, сечение кабеля будет значительно больше медного, что не всегда оправдано.

Пример расчета сечения кабеля.

Необходимая длина кабеля рассчитывается также с помощью готовых таблиц в интернете.

В инструкции для расчета сечения кабеля приводятся следующие рекомендации: разводка на освещение берется от 1,5 кв. мм, на простые розетки до 16 А – не менее 2,5 кв. мм.

Примером расчета служит кухня частного строения, где находятся 6-ти киловатная плита, нагревательный котел мощностью 2,5 кВт и стиральная машина на 1,6 кВт.

Сумма этих мощностей составит 10.1 кВт, что соответствует в таблице для правильного расчета сечений проводов медному кабелю на 6 кв. мм.

Алюминиевый кабель с такими характеристиками потребует сечения в 16 кв. мм.

Применение кабеля такой толщины непрактично. Запрещается соединять алюминиевые и медные провода, т.к. место их стыковки нагревается и приводит к короткому замыканию.

Как рассчитать токовую нагрузку

Кабели, используемые для подключения силовых установок, требуют гораздо большей пропускной способности.

Но их сечение в однофазной сети напряжением 220 В будет несоразмерно большим. Исходя из этого, при больших нагрузках имеет смысл подключать их к трехфазной сети напряжением 380 В.

Выполнив соответствующие расчеты, можно заняться приобретением необходимых материалов. При покупке следует выбрать товар, зная марку необходимой продукции.

Таблица нагрузок по сечению кабеля – выбираем нужный показатель

Расчеты, выполненные самостоятельно вручную, не всегда являются точными для правильного определения длительно допустимых нагрузок на электрическую сеть.

Таблица нагрузок по сечению кабеля относится к категории уточненных расчетов, и позволяет грамотно определиться с выбором наружной или внешней проводки.

Сечение жилы

Жила кабельного изделия представляет собой токопроводящую медную или алюминиевую сердцевину провода, защищенную изолирующим материалом.

Номинальные показатели сечения жилы являются площадью поперечного сечения в токопроводящей части кабельного изделия, и указываются в маркировке на изоляции.

Самостоятельный расчет фактического сечения жилы актуален в нескольких ситуациях:

  • проверка кабельного изделия на соответствие фактических показателей сечения заявленным производителем;
  • оценка качественных и технических характеристик немаркированного кабельного изделия.

S= πD2/4

  • π — число «Пи», равное 3,14;
  • D — результаты замеров диаметра жилы в мм;
  • S — искомые показатели сечения кабельной жилы в мм2.

В многопроволочных кабельных изделиях замеряется сечение одной жилки, после чего результат умножается на количество всех элементов. Расчет сегментных кабелей является более сложным.

Расчет сечения однопроволочной проводной жилы осуществляется чаще всего посредством штангенциркуля, а многопроволочного кабельного изделия — микрометром.

Электрические кабельные изделия могут быть представлены проводами с алюминиевой или медной жилой. Второй вариант является более предпочтительным, что обусловлено меньшим сопротивлением и долговечностью. Однако именно алюминиевый кабель является более доступным по стоимости.

Кабель силовой алюминиевый 4-х жильный сечение 38 кв мм

Кабельное изделие состоит из нескольких основных элементов:

  • жилы — части, отвечающей за проведение электрического тока;
  • изоляции — защитной кабельной поверхности диэлектрического типа.

Как рассчитать токовую нагрузку

Монолитные жилы представлены одной проволокой, а составные — несколькими скрученными в пучок, что положительно сказывается на показателях их гибкости. Соединение основных элементов электрической проводки чаще всего осуществляется специальными зажимами — клеммами.

Медный тип

Неоспоримыми преимуществами кабельного изделия с жилой медного типа являются:

  • незначительные показатели электрического сопротивления;
  • высокий уровень гибкости;
  • механическая устойчивость;
  • пригодность для пайки и лужения;
  • легкость сварки и скручивания.

Окисленная поверхность на контактах обладает незначительными показателями переходного сопротивления, а в процессе монтажа и опрессовки нет необходимости смазывать поверхности, что облегчает работу с материалом. Самые популярные марки:

  • ПВ — одножильный провод с сечением 0,5-95 мм2;
  • ППВ — двух- или трёхжильный провод с сечением 0,75-4,0 мм2;
  • ПР — одножильный с сечением 0,75-120 мм2.

Самым главным недостатком проводки с медной жилой является высокая стоимость исходного материала, и соответственно всей кабельной продукции, содержащей медь.

Алюминиевый тип

Основные достоинства кабельного изделия с жилой алюминиевого типа представлены:

  • более низким весом монтируемой электрической проводки;
  • широким выбором и доступной стоимостью.

Следует отметить, что электрическая проводимость алюминия в полтора раза ниже, чем у медного кабеля, а аморфный по своим характеристикам материал в процессе длительной эксплуатации способен «вытекать» из обжимов.

Алюминиевый кабель в изоляции

Со временем, алюминиевая поверхность окисляется, а результатом такого естественного процесса становится ощутимая потеря токовой проводимости. Самые популярные марки:

  • АПВ — одножильный провод с сечением 2,5-120 мм2;
  • АППВ — двух- или трёхжильный провод с сечением 2,5-6,0 мм2;
  • АПР — одножильный провод с сечением 2,5-120 мм2;
  • ПРН — одножильный провод с сечением 2,5-120 мм2.

Некоторые сложности возникают при монтаже алюминиевых кабельных изделий, что объясняется необходимостью применения газовой сварки и пайки с использованием флюсов и припоев.

Нагрузка

Проектирование и монтаж любой электрической схемы предполагает правильный выбор кабельного сечения с обязательным учетом величины максимального энергопотребления или нагрузки.

Измеряемое в мм2 или «квадратах» проводное сечение обладает разной наивысшей пропускной способностью в течение длительного времени, а также отличается периодом нагрева:

  • с алюминиевой жилой — 4,0 А;
  • с медной жилой — 10 А.

Например, энергозависимый потребитель, использующий 4 кВт или 4000 Вт в условиях однофазной сети 220 В, нуждается в силе тока, равной 4000 / 220 = 18,18 А 15% , что обеспечивается проводом с медной жилой 2,0 мм2.

При использовании алюминиевого проводника, жила монтируемого кабельного изделия должна иметь толщину не менее 4,5-5,0 мм2.

Значения токовой нагрузки чаще всего определяются в соответствии с заявленной в паспорте изделия мощностью энергозависимых потребителей, а также согласно формуле: I = Р/220.

Предлагаем ознакомиться:  Как рассчитать размер двери по проему

Медный кабель для прокладки.

Наиболее востребованными и распространенными проводными показателями сечения, применяемыми в настоящее время на практике, являются площади кабельной жилы 0.75, 1.5, 2.5 и 4.0 мм2. При выборе сечения в зависимости от параметров нагрузки, целесообразно использовать стандартные табличные данные.

Сечение Открытая проводка Закрытая проводка
Алюминиевая жила Медная жила Алюминиевая жила Медная жила
Ток Мощность Ток Мощность Ток Мощность Ток Мощность
380 220 380 220 380 220 380 220
0,5мм2 11А 2,4В
0,75 мм2 15А 3,3В
1,0 мм2 17А 6,4В 3,7В 14А 5,3В 3,0В
1,5 мм2 23А 8,7В 5,0В 15А 5,7В 3,3В
2,0 мм2 21А 7,9В 4,6В 26А 9,8В 5,7В 14А 5,3В 3,0В 19А 7,2В 4,1В
2,5 мм2 24А 9,1В 5,2В 30А 11В 6,6В 16А 6,0В 3,5В 21А 7,9В 4,6В
4,0 мм2 32А 12В 7,0В 41А 15В 9,0В 21А 7,9В 4,6В 27А 10В 5,9В
6,0 мм2 39В 14В 8,5В 50А 19В 11В 26А 9,8В 5,7В 34А 12В 7,4В
10,0 мм2 60В 22В 13В 80А 30В 17В 38А 14В 8,3В 50А 19В 11В
16,0 мм2 75В 28В 16В 100А 38В 22В 55А 20В 12В 80А 30В 17В
25,0 мм2 105В 39В 23В 140А 53В 30В 65А 24В 14В 100А 38В 22В
35,0 мм2 130В 49В 28В 170А 64В 37В 75А 28В 16В 135А 51В 29В

Обязательным условием правильного выбора сечения жилы в силовых кабельных изделиях является учет величины максимально потребляемого в нагрузке тока.

Только качественные провода способны выдерживать достаточную нагрузку, поэтому при выборе нужно придавать значение маркировке, в которой содержится информация о ГОСТ и ТУ, заводе-изготовителе и типе кабельного изделия.

По всей длине кабельного изделия, непосредственно на изоляционном слое, производителем обязательно указываются марка провода и его сечение. При отсутствии информации даже об одном из перечисленных параметров от приобретения кабельного изделия рекомендуется отказаться.

Для проводника с алюминиевыми жилами.

Для проводника с медными жилами.

Как видно из таблиц, свои данные имеют значения для каждого определенного вида кабеля, потребуется лишь найти ближайшее из значений мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.

Допустим, что в квартире суммарная мощность всех приборов составляет 13 кВт. Необходимо полученное значение умножить на коэффициент 0,8, в результате это даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Затем подходящее значение нужно найти в колонке таблицы. Ближайшая цифра 10,1 при однофазной сети (220В напряжение) и при трехфазной сети цифра 10,5. Значит останавливаем выбор сечения при однофазной сети на 6-милимметровом проводнике или при трехфазной на 1,5-милимметровом.

1 Общие положения

Настоящий стандарт рассматривает условия установившегося режима работы кабелей при любом переменном напряжении и постоянном напряжении до 5 кВ, проложенных непосредственно в земле, в каналах, лотках или стальных трубах, с частичным осушением почвы или без, а также кабелей, проложенных на воздухе. Термин “установившийся режим” обозначает ток постоянной величины при непрерывном режиме работы (100%-ный коэффициент нагрузки), достаточный для того, чтобы асимптотически создать максимальную температуру жилы при постоянных условиях окружающей среды.

Настоящий стандарт содержит формулы для расчета номинальных токовых нагрузок и потерь.Формулы настоящего стандарта являются достаточно точными и в то же время позволяют варьировать некоторые важные параметры. Эти параметры можно разделить на три группы:- параметры, относящиеся к конструкции кабеля (например, тепловое удельное сопротивление изоляционного материала), для которых были выбраны характерные значения, основанные на опубликованных работах;

– параметры, относящиеся к условиям окружающей среды, которые могут быть очень разнообразны, выбор этих параметров зависит от страны, в которой используются или должны использоваться кабели;- параметры, которые принимаются по соглашению между изготовителем и потребителем и касаются запаса надежности работы кабеля (например, максимальная температура жилы).

Мощность идеальной активной нагрузки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты:МЭК 60028:1925 Международные нормы на электрическое сопротивление медиМЭК 60141 (все части) Испытания маслонаполненных кабелей и кабелей с газом под давлением и арматуры к нимМЭК 60228 Токопроводящие жилы изолированных кабелейМЭК 60287-2-1 Кабели электрические.

Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 2-1. Тепловое сопротивление. Расчет теплового сопротивленияМЭК 60502-1 Силовые кабели с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 кВ (1,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ). Часть 1. Кабели на номинальное напряжение 1 кВ (1,2 кВ) и 3 кВ (3,6 кВ)МЭК 60502-2 Силовые кабели с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 1 кВ (1,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ). Часть 2.

Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (7,2 кВ) до 30 кВ (36 кВ)МЭК 60889 Твердотянутая алюминиевая проволока для проводов воздушных линий передачиПримечание – Для датированных ссылок используют только указанное в ссылке издание. Для недатированных ссылок используют самое последнее издание (включая изменения).

1.3 Обозначения

– площадь поперечного сечения брони, мм;

– коэффициенты (см. 2.4.2);

– емкость изолированной жилы, Ф/м;

– наружный диаметр кабеля, м;

– диаметр по изоляции, мм;

– наружный диаметр металлической оболочки, мм;

– диаметр воображаемого соосного цилиндра, касающегося выступов гофрированной оболочки, мм;

– диаметр воображаемого цилиндра, касающегося внутренней поверхности впадин гофрированной оболочки, мм;

– коэффициент, определенный в 2.3.5;

– интенсивность солнечного излучения, Вт/м;

– намагничивающая сила (см. 2.4.2), ампер-витки/м;

– индуктивность оболочки, Гн/м;


– компоненты индуктивности, определяемые стальными проволоками (см. 2.4.2), Гн/м;

– ток в одной жиле (среднеквадратичное значение), А;

– коэффициенты, определенные в 2.3.5;

– коэффициенты, определенные в 2.3.3, Ом/м;

– сопротивление жилы переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

– сопротивление брони переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

– сопротивление брони переменному току при 20 °С, Ом/м;

– эквивалентное сопротивление переменному току оболочки и брони, соединенных параллельно, Ом/м;

– сопротивление оболочки или экрана кабеля переменному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

– сопротивление оболочки или экрана кабеля переменному току при 20 °С, Ом/м;

– сопротивление жилы постоянному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м;

– сопротивление жилы постоянному току при 20 °С, Ом/м;

– тепловое сопротивление на фазу между жилой и оболочкой, К·м/Вт;

– тепловое сопротивление между оболочкой и броней, К·м/Вт;

– тепловое сопротивление наружного защитного покрытия, К·м/Вт;

– тепловое сопротивление окружающей среды (отношение превышения температуры поверхности кабеля над температурой окружающей среды к потерям на единицу длины), К·м/Вт;

– тепловое сопротивление окружающей среды при прокладке кабеля на воздухе с поправкой на солнечное излучение, К·м/Вт;

– напряжение между жилой и экраном или оболочкой, В;

– потери в броне на единицу длины, Вт/м;

– потери в жиле на единицу длины, Вт/м;

– диэлектрические потери на единицу длины на фазу, Вт/м;

– потери в оболочке на единицу длины, Вт/м;

– общие потери в оболочке и броне на единицу длины, Вт/м;

– реактивное сопротивление оболочки (двухжильные кабели и трехжильные кабели, расположенные треугольником), Ом/м;

– реактивное сопротивление оболочки (при расположении кабелей в одной плоскости), Ом/м;

– взаимное реактивное сопротивление между оболочкой одного кабеля и жилами двух других при расположении кабелей в одной плоскости, Ом/м;

– наиболее короткая малая длина в перекрестно-соединенной электрической секции с неравными малыми длинами, мм;

– расстояние между осями жил и осью кабеля для трехжильных кабелей ( – для секторных жил), мм;

– средний диаметр оболочки или экрана, мм;

– средний диаметр оболочки и усиливающего покрытия, мм;

– средний диаметр усиливающего покрытия, мм;

– средний диаметр брони, мм;

– наружный диаметр жилы, мм;

– наружный диаметр полой жилы, мм;

– внутренний диаметр трубы, мм;

– диаметр стальной проволоки, мм;

– внутренний диаметр полой жилы, мм;

– максимальный диаметр экрана или оболочки при овальной жиле, мм;

– минимальный диаметр экрана или оболочки при овальной жиле, мм;

– диаметр эквивалентной круглой жилы с такой же площадью поперечного сечения и такой же степенью уплотнения, что и фасонная жила, мм;

– частота системы, Гц;

– коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

– коэффициент, используемый при расчете потерь на гистерезис в броне или усиливающем покрытии (см. 2.4.2.4);

– коэффициент, используемый при расчете (эффекта близости);

– коэффициент, используемый при расчете (поверхностного эффекта);

– длина кабельной секции (общее обозначение, см. 2.3 и 2.3.4), м;

– натуральный логарифм (логарифм по основанию );

– ;

– число жил в кабеле;

– число стальных проволок в кабеле (см. 2.4.2);

– длина шага наложения стальной проволоки вдоль кабеля (см. 2.4.2), мм;

– коэффициенты, используемые в 2.3.6.2;

– радиус окружности, описанной вокруг двух или трех фасонных жил, мм;

– расстояние между осями жил, мм;

– расстояние между осями двух соседних кабелей, расположенных в группе из трех, не соприкасающихся друг с другом кабелей, проложенных горизонтально, мм;

– расстояние между осями кабелей (см. 2.4.2), мм;

– толщина изоляции между жилами, мм;

– толщина защитного покрытия, мм;

– толщина оболочки, мм;

– отношение тепловых удельных сопротивлений сухой и влажной почвы ();

– аргумент функции Бесселя, используемый при расчете эффекта близости;

– аргумент функции Бесселя, используемый при расчете поверхностного эффекта;

– коэффициент эффекта близости (см. 2.1);

– коэффициент поверхностного эффекта (см. 2.1);

– температурный коэффициент удельного электрического сопротивления при 20 °С, 1/К;

– угол между осью проволок брони и осью кабеля (см. 2.4.2);

– коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

– угловая временная задержка (см. 2.4.2);

– коэффициенты, используемые в 2.3.6.1;

– эквивалентная толщина брони или усиливающего покрытия, мм;

– коэффициент потерь для изоляции;

– относительная диэлектрическая проницаемость изоляции;

– максимальная рабочая температура жилы, °С;

– температура окружающей среды, °С;

– максимальная температура брони, °С;

– максимальная температура экрана или оболочки кабеля, °С;

– критическая температура почвы – это температура на границе между сухой и влажной зонами, °С;

– допустимое превышение температуры жилы над температурой окружающей среды, К;

– превышение критической температуры почвы – это превышение температуры на границе между сухой и влажной зонами по сравнению с температурой окружающей почвы, К;

– коэффициент, используемый в 2.3.6.1;

,

– соответственно, отношение общих потерь в металлических оболочках и отношение общих потерь в броне к общим потерям в жилах (или потерь в одной оболочке или броне к потерям в одной жиле);

– отношение потерь в одной оболочке, обусловленных циркулирующими токами в оболочке, к потерям в одной жиле;

– отношение потерь в одной оболочке, обусловленных вихревыми токами, к потерям в одной жиле;

– коэффициент потерь для среднего кабеля;

– коэффициент потерь для внешнего кабеля с наибольшими потерями;

– коэффициент потерь для внешнего кабеля с наименьшими потерями;



Три кабеля, расположенные в одной плоскости без траснпозиции, с оболочками, соединенными на обоих концах

– относительная магнитная проницаемость материала брони;

– продольная относительная магнитная проницаемость;

– поперечная относительная магнитная проницаемость;

– удельное электрическое сопротивление материала жилы при 20 °С, Ом·м;

– удельное тепловое сопротивление сухой почвы, К·м/Вт;

– удельное тепловое сопротивление влажной почвы, К·м/Вт;

– удельное электрическое сопротивление оболочки при 20 °С, Ом·м;

– коэффициент поглощения солнечного излучения поверхностью кабеля;

– угловая частота системы ().

При расчете допустимой токовой нагрузки в условиях частичного высыхания почвы необходимо также рассчитать токовую нагрузку для условий, когда высыхание почвы не происходит. Используют меньшую из двух полученных нагрузок.

1.4.1 Кабели, проложенные в почве, когда высыхание почвы не происходит, или на воздухе

1.4.1.1 Кабели на переменное напряжениеДопустимая токовая нагрузка кабелей на переменное напряжение может быть получена из формулы превышения температуры жилы над температурой окружающей среды

где – ток, проходящий по одной жиле, А; – превышение температуры жилы над температурой окружающей среды, К;Примечание – Имеется в виду средняя температура окружающей среды при нормальных условиях в случае, когда кабели прокладываются или будут проложены с учетом влияния любого местного источника тепла, но без учета повышения температуры от кабелей, расположенных в непосредственной близости, вследствие выделяющейся в них теплоты.

Предлагаем ознакомиться:  Как рассчитать объем бруса

– сопротивление жилы переменному току на единицу длины при максимальной рабочей температуре, Ом/м; – диэлектрические потери изоляции жилы на единицу длины, Вт/м; – тепловое сопротивление между жилой и оболочкой на единицу длины, К·м/Вт; – тепловое сопротивление подушки между оболочкой и броней на единицу длины, К·м/Вт;

– тепловое сопротивление наружного защитного покрытия кабеля на единицу длины, К·м/Вт; – тепловое сопротивление между поверхностью кабеля и окружающей средой, полученное по МЭК 60287-2-1 (подраздел 2.2), на единицу длины, К·м/Вт; – число несущих нагрузку жил в кабеле (жилы одинакового размера и несущие одну и ту же нагрузку);

Расчет сечения кабеля по токовой нагрузке.

Если электрический ток будет протекать по проводнику в течение длительного времени, в этом случае установится определенная стабильная температура данного проводника, при условии неизменной внешней среды.

Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки.

Большое значение имеет материал и сечение кабельно-проводниковой продукции, а также режим и условия эксплуатации.

Причины нагрева кабеля

Причины повышения температуры проводников тесно связаны с самой природой электрического тока. Всем известно, что по проводнику под действием электрического поля упорядоченно перемещаются заряженные частицы – электроны. Однако для кристаллической решетки металлов характерны высокие внутренние молекулярные связи, которые электроны вынуждены преодолевать в процессе движения. Это приводит к высвобождению большого количества теплоты, то есть, электрическая энергия преобразуется в тепловую.

Данное явление похоже на выделение теплоты под действием трения, с той разницей, что в рассматриваемом варианте электроны соприкасаются с кристаллической решеткой металла. В результате, происходит выделение тепла.

Такое свойство металлических проводников имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Эффект нагрева используется на производстве и в быту, как основное качество различных устройств, например, электрических печей или электрочайников, утюгов и другой техники.

Отрицательными качествами являются возможные разрушения изоляции при перегреве, что может привести к возгоранию, а также выходу из строя электротехники и оборудования. Это означает, что длительные токовые нагрузки для проводов и кабелей превысили установленную норму.

Существует множество причин чрезмерного нагрева проводников:

  • Основной причиной часто становится неправильно выбранное сечение кабеля. Каждый проводник обладает собственной максимальной пропускной способностью тока, измеряемого в амперах. Прежде чем подключать тот или иной прибор, необходимо установить его мощность и только потом выбирать сечение. Выбор следует делать с запасом мощности от 30 до 40%.
  • Другой, не менее распространенной причиной, считаются слабые контакты в местах соединений – в распределительных коробках, щитках, автоматических выключателях и т.д. При плохом контакте провода будут нагреваться, вплоть до их полного перегорания. Во многих случаях достаточно проверить и подтянуть контакты, и чрезмерный нагрев исчезнет.
  • Довольно часто контакт нарушается из-за неправильного соединения медных и алюминиевых проводов. Чтобы избежать окисления в местах соединений этих металлов, необходимо использовать клеммники.

Для правильного расчета сечения кабеля нужно вначале определить максимальные токовые нагрузки. С этой целью сумма всех номинальных мощностей у используемых потребителей, должна быть поделена на значение напряжения. Затем, с помощью таблиц можно легко подобрать нужное сечение кабеля.

Расчет допустимой силы тока по нагреву жил

Правильно выбранное сечение проводника не допускает падений напряжения, а также излишних перегревов под воздействием проходящего электротока. То есть, сечение должно обеспечивать наиболее оптимальный режим работы, экономичность и минимальный расход цветных металлов.

Сечение проводника выбирается по двум основным критериям, как допустимый нагрев и допустимая потеря напряжения. Из двух значений сечения, полученных при расчетах, выбирается большая величина, округляемая до стандартного уровня. Потеря напряжения оказывает серьезное влияние преимущественно на состояние воздушных линий, а величина допустимого нагрева оказывает серьезное влияние на переносные шланговые и подземные кабельные линии. Поэтому сечение для каждого вида проводников определяется в соответствии с этими факторами.

Понятие допустимой силы тока по нагреву (Iд) представляет собой протекающую по проводнику силу тока в течение длительного времени, в процессе которого появляется значение длительно допустимой температуры нагрева.

При выборе сечения необходимо соблюдение обязательного условия, чтобы расчетная сила тока Iр соответствовала допустимой силе тока по нагреву Iд.

Значение Iр определяется по следующей формуле: Iр, в которой Рн является номинальной мощностью в кВт; Кз – коэффициент загрузки устройства, составляющий 0,8-0,9; Uн – номинальное напряжение устройства; hд – КПД устройства; cos j – коэффициент мощности устройства 0,8-0,9.

Таким образом, любому току, протекающему через проводник в течение длительного времени, будет соответствовать определенное значение установившейся температуры проводника. При этом, внешние условия, окружающие проводник, остаются неизменными. Величина тока, при которой температура данного кабеля считается максимально допустимой, известна в электротехнике, как длительно допустимый ток кабеля. Этот параметр зависит от материала изоляции и способа прокладки кабеля, его сечения и материала жил.

Когда рассчитываются длительно допустимые токи кабелей, обязательно используется значение максимальной положительной температуры окружающей среды. Это связано с тем, что при одинаковых токах теплоотдача происходит значительно эффективнее в условиях низких температур.

В разных регионах страны и в разное время года температурные показатели будут отличаться. Поэтому в ПУЭ имеются таблицы с допустимыми токовыми нагрузками для расчетных температур. Если же температурные условия значительно отличаются от расчетных, существуют поправки с помощью коэффициентов, позволяющих рассчитать нагрузку для конкретных условий. Базовое значение температуры воздуха внутри и вне помещений устанавливается в пределах 250С, а для кабелей, проложенных в земле на глубине 70-80 см – 150С.

Расчеты с помощью формул достаточно сложные, поэтому на практике чаще всего используется таблица допустимых значений тока для кабелей и проводов. Это позволяет быстро определить, способен ли данный кабель выдержать нагрузку на данном участке при существующих условиях.

Условия теплоотдачи

Наиболее эффективными условиями для теплоотдачи является нахождение кабеля во влажной среде. В случае прокладки в грунте, отведение тепла зависит от структуры и состава грунта и количества влаги, содержащейся в нем.

Для того чтобы получить более точные данные, необходимо определить состав почвы, влияющий на изменение сопротивления. Далее с помощью таблиц находится удельное сопротивление конкретного грунта. Данный параметр может быть уменьшен, если выполнить тщательную трамбовку, а также изменить состав засыпки траншеи. Например, теплопроводность пористого песка и гравия ниже, чем у глины, поэтому кабель рекомендуется засыпать глиной или суглинком, в которых отсутствуют шлаки, камни и строительный мусор.

Воздушные кабельные линии обладают плохой теплоотдачей. Она ухудшается еще больше, когда проводники прокладываются в кабель-каналах с дополнительными воздушными прослойками. Кроме того, кабели, расположенные рядом, подогревают друг друга. В таких ситуациях выбираются минимальные значения нагрузок по току.

Чтобы обеспечить благоприятные условия эксплуатации кабелей, значение допустимых токов рассчитывается в двух вариантах: для работы в аварийном и длительном режиме. Отдельно рассчитывается допустимая температура на случай короткого замыкания. Для кабелей в бумажной изоляции она составит 2000С, а для ПВХ – 1200С.

Значение длительно допустимого тока и допустимая нагрузка на кабель представляет собой обратно пропорциональную зависимость температурного сопротивления кабеля и теплоемкости внешней среды. Необходимо учитывать, что охлаждение изолированных и неизолированных проводов происходит в совершенно разных условиях. Тепловые потоки, исходящие от кабельных жил, должны преодолеть дополнительное тепловое сопротивление изоляции. На кабели и провода, проложенные в земле и трубах, существенно влияет теплопроводность окружающей среды.

Если в одной траншее прокладывается сразу несколько кабелей, в этом случае условия их охлаждения значительно ухудшаются. В связи с этим длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели снижаются на каждой отдельной линии. Данный фактор нужно обязательно учитывать при расчетах. На определенное количество рабочих кабелей, проложенных рядом, существуют специальные поправочные коэффициенты, сведенные в общую таблицу.

Таблица нагрузок по сечению кабеля

Передача и распределение электрической энергии совершенно невозможно без проводов и кабелей. Именно с их помощью электрический ток подводится к потребителям. В этих условиях большое значение приобретает токовая нагрузка по сечению кабеля, рассчитываемая по формулам или определяемая с помощью таблиц. В связи с этим, сечения кабелей подбираются в соответствии с нагрузкой, создаваемой всеми электроприборами.

Предварительные расчеты и выбор сечения обеспечивают бесперебойное прохождение электрического тока. Для этих целей существуют таблицы с широким спектром взаимных связей сечения с мощностью и силой тока. Они используются еще на стадии разработки и проектирования электрических сетей, что позволяет в дальнейшем исключить аварийные ситуации, влекущие за собой значительные затраты на ремонт и восстановление кабелей, проводов и оборудования.

Существующая таблица токовых нагрузок кабелей, приведенная в ПУЭ показывает, что постепенный рост сечения проводника вызывает снижение плотности тока (А/мм2). В некоторых случаях вместо одного кабеля с большой площадью сечения, более рациональным будет использование нескольких кабелей с меньшим сечением. Однако, данный вариант требует экономических расчетов, поскольку при заметной экономии цветного металла жил, возрастают затраты на устройство дополнительных кабельных линий.

Выбирая наиболее оптимальное сечение проводников с помощью таблицы, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во время проверки на нагрев, токовые нагрузки на провода и кабели принимаются из расчета их получасового максимума. То есть, учитывается средняя максимальная получасовая токовая нагрузка для конкретного элемента сети – трансформатора, электродвигателя, магистралей и т.д.

Кабели, рассчитанные на напряжение до 10 кВ, имеющие пропитанную бумажную изоляцию и работающие с нагрузкой, не превышающей 80% от номинала, допускается краткосрочная перегрузка в пределах 130% на максимальный период 5 суток, не более 6 часов в сутки.

Когда нагрузка кабеля по сечению определяется для линий, проложенных в коробах и лотках, ее допустимое значение принимается как для проводов, уложенных открытым способом в лотке в одном горизонтальном ряду. Если провода прокладываются в трубах, то это значение рассчитывается, как для проводов, уложенных пучками в коробах и лотках.

Если в коробах, лотках и трубах прокладываются пучки проводов в количестве более четырех, в этом случае допустимая токовая нагрузка определяется следующим образом:

  • Для 5-6 проводов, нагруженных одновременно, считается как при открытой прокладке с коэффициентом поправки 0,68.
  • Для 7-9 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,63.
  • Для 10-12 проводников при одновременной нагрузке – так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,6.

Таблица для определения допустимого тока

Расчеты, выполняемые вручную, не всегда позволяют определить длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. В ПУЭ содержится множество разных таблиц, в том числе и таблица токовых нагрузок, содержащая готовые значения, применительно к различным условиям эксплуатации.

Характеристики проводов и кабелей, приведенные в таблицах, дают возможность нормальной передачи и распределения электроэнергии в сетях с постоянным и переменным напряжением. Технические параметры кабельно-проводниковой продукции находятся в очень широком диапазоне. Они различаются собственной маркировкой, количеством жил и другими показателями.

Таким образом, перегрев проводников при постоянной нагрузке можно исключить путем правильного подбора длительно допустимого тока и расчетов отведения тепла в окружающую среду.

Какие потери возникают при прохождении электрического тока?

, (10)

где – сопротивление жилы постоянному току при максимальной рабочей температуре, Ом/м; – коэффициент поверхностного эффекта; – коэффициент эффекта близости.

, (11)

где – сопротивление жилы постоянному току при 20 °С, Ом/м. Значение указано в МЭК 60228. Если жила не соответствует МЭК 60228, то значение может быть установлено по соглашению между изготовителем и потребителем. Сопротивление жилы определяют, используя значения удельного сопротивления, приведенные в таблице 1;

– температурный коэффициент при 20 °С на Кельвин (см. стандартные значения в таблице1); – максимальная рабочая температура в градусах Цельсия (определяется типом используемой изоляции), установленная в стандарте или технических условиях на кабель конкретного типа.Таблица 1 – Электрическое удельное сопротивление и температурные коэффициенты используемых металлов

Предлагаем ознакомиться:  Как рассчитать длину дымохода для котла

Материал

Удельное сопротивление при 20 °С , Ом·м

Температурный коэффициент при 20 °С , 1/К

а) Жилы

Медь

1,7241·10

3,93·10

Алюминий

2,8264·10

4,03·10

b) Оболочка и броня

Свинец или свинцовые сплавы

21,4·10

4,0·10

Сталь

13,8·10

4,5·10

Бронза

3,5·10

3,0·10

Нержавеющая сталь

70·10

Можно пренебречь

Алюминий

2,84·10

4,03·10

Примечание – Значения для медных токопроводящих жил взяты из МЭК 60028. Значения для алюминиевых токопроводящих жил взяты из МЭК 60889.

2.1.2 Коэффициент поверхностного эффектаКоэффициент поверхностного эффекта определяют по формуле

, (12)

где ; – частота, Гц.Значения приведены в таблице 2.Формула (12) точна, если не превышает 2,8, и поэтому в большинстве случаев применима на практике.При отсутствии соответствующей формулы для жил секторного и овального сечения рекомендуется использовать формулу (12).

2.1.3 Коэффициент эффекта близостидля двухжильных кабелей и двух одножильных кабелейКоэффициент эффекта близости определяют по формуле

2,9, (13)

где ; – диаметр жилы, мм; – расстояние между осями жил, мм.Значения приведены в таблице 2.Формула (13) точна, если не превышает 2,8, и поэтому в большинстве случаев применима на практике.Таблица 2 – Поверхностный эффект и эффект близости. Экспериментальные значения коэффициентов и

Тип жилы

Пропитанная или нет

Медная:

– круглая, многопроволочная;

Да

1

0,8

– круглая, многопроволочная;

Нет

1

1

– круглая сегментная;

0,435

0,37

– полая, скрученная по спирали;

Да

0,8

– секторная;

Да

1

0,8

– секторная;

Нет

1

1

Алюминиевая:

– круглая, многопроволочная;

Да, нет

1

– круглая, 4-сегментная;

Да, нет

0,28

– круглая, 5-сегментная;

Да, нет

0,19

– круглая, 6-сегментная;

Да, нет

0,12

– сегментная с повивами стренг по периферии;

Да, нет

Приведенные значения относятся к жилам, состоящим из четырех сегментов (с центральным каналом или без него), площадь каждого из которых составляет до 1600 мм. Эти значения применимы к тем жилам кабелей, в которых все повивы проволок имеют одинаковое направление скрутки. Эти значения окончательно не утверждены, т.к. сам вопрос находится в стадии рассмотрения.

Для определения следует использовать следующую формулу:

, (14)

где – внутренний диаметр полой жилы (центрального канала), мм;

– наружный диаметр полой жилы, мм.

Для кабелей, имеющих токопроводящую жилу, которая состоит из центральной сегментной части и одного или нескольких повивов стренг, при определении следует использовать следующую формулу:

, (15)

где – отношение общего сечения периферийных стренг к общему сечению готовой жилы;

– отношение общего сечения сегментной части жилы к общему сечению готовой жилы, .

, ,

где – число сегментов.

Формула (15) применима для алюминиевых токопроводящих жил сечением до 1600 мм.

Если общее сечение периферийных стренг составляет более 30% общего сечения жилы, тогда значение принимают равным 1.

Несмотря на то, что в настоящее время нет утвержденных данных, относящихся непосредственно к коэффициенту для алюминиевых жил, рекомендуется использовать для многопроволочных алюминиевых жил те же значения, которые приведены для медных жил аналогичной конструкции.

2.1.4 Коэффициент эффекта близостидля трехжильных кабелей и трех одножильных кабелей

2.1.4.1 Кабели с круглыми жиламиКоэффициент эффекта близости определяют по формуле

График идеальной емкостной нагрузки

, (16)

где ; – диаметр жилы, мм; – расстояние между осями жил, мм.Примечание – Для кабелей, расположенных в одной плоскости, – расстояние между соседними фазами. Если расстояния между соседними фазами не одинаковые, то .Значения приведены в таблице 2.Формула (16) точна, если не превышает 2,8, и поэтому в большинстве случаев применима на практике.

2.1.4.2 Кабели с фасонными жиламиДля многожильных кабелей с фасонными жилами значение должно составлять 2/3 значения, определенного в соответствии с 2.1.4.1.При этом – диаметр эквивалентной круглой жилы с такой же площадью поперечного сечения и такой же степенью уплотнения, мм.

где – толщина изоляции между жилами, мм.Значения приведены в таблице 2.Приведенная выше формула точна, если не превышает 2,8, и поэтому в большинстве случаев применима на практике.

. (17)

Диэлектрические потери зависят от напряжения и становятся значительными при определенных уровнях напряжения, соответствующих применяемому изоляционному материалу. В таблице 3 указаны значения для общепринятых изоляционных материалов, при которых необходимо учитывать диэлектрические потери для трехжильных экранированных или одножильных кабелей.

График идеальной емкостной нагрузки

, (18)

где ; – емкость на единицу длины, Ф/м; – напряжение на землю, В.Значения , коэффициента диэлектрических потерь изоляции при промышленной частоте и рабочей температуре, приведены в таблице 3.Таблица 3 – Значения относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь для изоляции кабелей на среднее и высокое напряжение промышленной частоты

Тип кабеля

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией

С вязкой пропиткой, полностью пропитанные, с предварительной пропиткой или с пропиткой нестекающим составом

4

0,01

Кабели маслонаполненные, автономные:

на номинальное напряжение до 36 кВ;

3,6

0,0035

на номинальное напряжение до 87 кВ;

3,6

0,0033

на номинальное напряжение до 160 кВ;

3,5

0,0030

на номинальное напряжение до 220 кВ

3,5

0,0028

Маслонаполненные кабели в трубах под давлением

3,7

0,0045

Газонаполненные кабели с внешним давлением газа

3,6

0,0040

Газонаполненные кабели с внутренним давлением газа

3,4

0,0045

Кабели с другими видами изоляции

Бутилкаучук

4

0,050

Этиленпропиленовая резина (EPR):

для кабелей на номинальное напряжение до 18/30 (36) кВ включ.;

3

0,020

для кабелей на номинальное напряжение св. 18/30 (36) кВ

3

0,005

Поливинилхлоридный пластикат (PVC)

8

0,1

Полиэтилен (РЕ) высокой (HD) или низкой (LD) плотности

2,3

0,001

Сшитый полиэтилен (XLPE):

для кабелей на номинальное напряжение до 18/30 (36) кВ включ. (без наполнителей);

2,5

0,004

для кабелей на номинальное напряжение св. 18/30 (36) кВ (без наполнителей);

2,5

0,001

для кабелей на номинальное напряжение св. 18/30 (36) кВ (с наполнителем)

3,0

0,005

Полипропилен (PPL):

для кабелей на номинальное напряжение, равное или св. 63/110 кВ

2,8

0,0014

Обычно для каждого типа кабелей указывают допустимые значения при максимально допустимых температурах, возникающих при самых высоких напряжениях.

См. МЭК 60141-1.

См. МЭК 60141-4.

См. МЭК 60141-3.

См. МЭК 60141-2.

См. МЭК 60502-1 и МЭК 60502-2.

Примечание – Если значения равны значениям, приведенным ниже или более, то в этом случае следует учитывать значение диэлектрических потерь:

Тип кабеля

, кВ

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией:

– с вязкой пропиткой;

38

– маслонаполненные кабели и кабели с газом под давлением

63,5

Кабели с изоляцией других видов:

Бутилкаучук

18

Этиленпропиленовая резина (EPR)

63,5

Поливинилхлоридный пластикат (PVC)

6

Полиэтилен (РЕ) высокой (HD) или низкой (LD) плотности

127

Сшитый полиэтилен (XLPE) (без наполнителей)

127

Сшитый полиэтилен (XLPE) (с наполнителем)

63,5

, (19)

где – относительная диэлектрическая проницаемость изоляции; – наружный диаметр по изоляции (исключая экран), мм; – диаметр жилы, включая экран, если он имеется, мм.Формулу (19) можно использовать для овальных жил, подставив вместо и среднегеометрические значения соответствующих максимальных и минимальных диаметров.Значения приведены в таблице 3.

. (20)

Формулы (23)-(51) выражают потери в оболочке через общие потери в жиле (жилах), причем в каждом отдельном случае указано, какой вид потерь должен быть рассмотрен. Формулы для одножильных кабелей применимы только к однофазным цепям, влияние токов утечки на землю не учитывается. Приводятся методы для гладких и гофрированных оболочек.

Для одножильных кабелей с оболочками, соединенными с обоих концов электрической секции, следует учитывать только потери вследствие циркулирующих токов в оболочках (см. 2.3.1, 2.3.2 и 2.3.3). Электрической секцией считается часть трассы между точками, в которых соединены оболочки или экраны всех кабелей.

Обычно принимают в расчет увеличение расстояния между кабелями в определенных точках трассы (см. 2.3.4).Для кабелей с сегментными жилами больших сечений коэффициент потерь должен быть увеличен, чтобы учесть потери, вызываемые вихревыми токами в оболочках (см. 2.3.5).Для систем с перекрестным соединением оболочек не следует полагать, что малые секции электрически идентичны, и потери вследствие циркуляции токов в оболочках незначительны. В 2.3.

6 даны рекомендации по расчету увеличения потерь в оболочках, чтобы был учтен этот электрический дисбаланс.Удельные электрические сопротивления и температурные коэффициенты свинца и алюминия, необходимые для расчета сопротивления оболочки , приведены в таблице 1.В формулах (23)-(27), (29), (30), (44)-(48), (50), (51) используется значение сопротивления оболочки или экрана при максимальной температуре. Максимальную температуру оболочки или экрана определяют по формуле

Какие потери возникают при прохождении электрического тока?

  • U – фактическое напряжение в сети, В;
  • cosφ – коэффициент мощности.

Далее суммируются все токи и нужно выбрать сечение кабеля по току по табличным значениям.

Следует учесть, что значения табличных величин будут зависеть от условий прокладки проводника. Мощность и токовые нагрузки будут значительно большими при монтаже открытой электропроводки, чем если прокладка проводки будет в трубе.

Полученное суммарное значение токов для запаса рекомендуется умножить в 1,5 раза, ведь со временем в квартиру могут приобретаться более мощные электроприборы.

Перемещение электричества от генератора тока к приемникам (бытовой технике, электрооборудованию, осветительным приборам) сопровождается высвобождением тепловой энергии. Этот физический процесс не приносит пользы. Выделяющееся тепло нагревает изоляционные оболочки, что приводит к сокращению срока их службы.

Ј = I/S а/мм2

  • I – сила тока;
  • S – поперечное сечение провода.

При монтаже внутренней электропроводки плотность тока должна быть не выше 6 А/мм2. Для других работ расчет сечения кабеля по току производится на основании таблиц, содержащихся в Правилах устройства и технической эксплуатации электроустановок (ПУЭ и ПТЭЭП).

Если рассчитанное значение плотности больше рекомендованного необходимо купить кабель с большим сечением провода. Несмотря на увеличение стоимости проводки, такое решение оправдано с экономической точки зрения. Выбор кабеля для проводки с оптимальным размером сечения в несколько раз увеличит ее срок безопасной эксплуатации и сократит потери электричества при прохождении по проводам.

Сопротивление материалов, возникающее в процессе передачи электрического тока, приводит не только к выделению тепловой энергии и нагреву проводов. Также происходят потеря напряжения, что негативно сказывается на работе электрооборудования, бытовой техники и осветительных приборов.

Потребляемая мощность прибора указывается на тыльной стороне

Rл = ρ(l/S)

  • ρ – удельное сопротивление материала, из которого изготовлен провод;
  • l – длина линии;
  • S – поперечное сечение провода.

Падение напряжения определяется как ΔUл = IRл, и его величина должна составлять не более 5% от исходного, а для осветительных нагрузок – не более 3%. Если же она больше, необходимо выбрать кабель с большим сечением или изготовленный из другого материала, с меньшим удельным сопротивлением.
В большинстве случаев и с технической, и с экономической точки зрения целесообразно увеличить площадь сечения кабеля.

Библиография

[1]

МЭК 60287-3-1:1995

Электрические кабели. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 3-1. Разделы, касающиеся условий эксплуатации. Стандартные условия эксплуатации и выбор типа кабеля

(IEC 60287-3-1:1995)

(Electric cables – Calculation of the current rating – Part 3-1: Sections on operating conditions – Reference operating conditions and selection of cable type)

[2]

“Current ratings of cables buried in partially dried-out soil, Part 1”, Electra N 104, стр.11, январь 1966

Электронный текст документаподготовлен ЗАО “Кодекс” и сверен по:официальное изданиеМ.: Стандартинформ, 2009

Расчет сечения кабеля по длине.

Также можно по длине рассчитать сечение кабеля. Суть таких вычислений заключается в том, каждый из проводников имеет свое сопротивление, которое способствует потерям тока с увеличением протяженности линии. Необходимо выбирать проводник с жилами покрупнее, если величина потерь превысит 5%.

Вычисления происходят следующим образом:

  • Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов и сила тока.
  • Затем рассчитывается сопротивление электропроводки по формуле : удельное сопротивление проводника (p) * длину (в метрах).
  • Необходимо разделить получившееся значение на выбранное поперечное сечение кабеля:

R=(p*L)/S, где p — табличная величина

Следует обратить внимание на то, что должна длина прохождения тока умножаться в 2 раза, так как изначально ток идет по одной жиле, а назад возвращается по другой.

  • Производится расчет потери напряжения: сила тока умножается на рассчитанное сопротивление.
  • Далее определяется величина потерь: потери напряжения делятся на напряжение в сети и умножаются на 100%.
  • Анализируется итоговое число. Если полученное значение меньше 5%, то выбранное сечение жилы можно оставить, но если больше, то необходимо выбрать проводник более “толстый”.

Таблица значений средней потребляемой мощности

Таблица удельных сопротивлений.

Обязательно нужно производить расчет с учетом потерь по длине, если протягивается линия на довольно протяженное расстояние, иначе существует высокая вероятность выбрать сечение кабеля неправильно.


Adblock detector