Vai plānojat uzlabot elektrotīklu vai papildus pagarināt elektrības vadu virtuvē, lai pievienotu jaunu elektrisko plīti? Šeit ir noderīgas minimālās zināšanas par diriģenta šķērsgriezumu un šī parametra ietekmi uz jaudu un strāvas stiprumu.
Piekrītiet, ka nepareizs kabeļa šķērsgriezuma aprēķins izraisa pārkaršanu un īssavienojumu vai nepamatotas izmaksas.
Ir ļoti svarīgi veikt aprēķinus projektēšanas stadijā, jo slēptās elektroinstalācijas neveiksme un sekojošā nomaiņa ir saistīta ar ievērojamām izmaksām. Mēs palīdzēsim jums tikt galā ar aprēķinu sarežģītību, lai izvairītos no problēmām ar turpmāku elektrotīkla darbību.
Lai neapgrūtinātu jūs ar sarežģītiem aprēķiniem, mēs izvēlējāmies saprotamas formulas un aprēķinu iespējas, sniedzām informāciju pieejamā formā, nodrošinot formulas ar skaidrojumiem. Rakstam tika pievienoti arī tematiski foto un video materiāli, kas ļauj skaidri izprast apskatītā jautājuma būtību.
Šķērsgriezuma aprēķins atbilstoši patērētāju spējām
Galvenais vadu mērķis ir patērētās elektroenerģijas piegāde vajadzīgajā daudzumā. Tā kā normālos ekspluatācijas apstākļos supravadītāji nav pieejami, ir jāņem vērā vadītāja materiāla pretestība.
Nepieciešamā vadītāju un kabeļu šķērsgriezuma aprēķins atkarībā no patērētāja kopējās jaudas balstās uz ilgtermiņa darba pieredzi.
Attēlu galerija
Foto no
Dažāda veida vadi elektroinstalācijas ierīcei
Dažādu biezumu vadītājiem sadzīves vajadzībām
Serdeņu skaits dažādos kabeļu zīmolos
Balasta kabeļa iespējas
Mēs sākam vispārīgo aprēķinu procesu, vispirms veicot aprēķinus, izmantojot formulu:
P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,
Kur:
- Lpp - visu to patērētāju jauda, kas pieslēgti aprēķinātajai filiālei vatu vērtībā.
- P1, P2, PN - pirmā patērētāja jauda, attiecīgi, otrā, n-ta, vatos.
Saņemot rezultātu aprēķinu beigās saskaņā ar iepriekšminēto formulu, bija laiks pievērsties tabulas datiem.
Tagad jums jāizvēlas vajadzīgā sadaļa saskaņā ar 1. tabulu.
1. tabula. Stieples vadītāju šķērsgriezums vienmēr jāizvēlas tuvākajā lielākajā pusē (+)
1. posms - reaktīvās un aktīvās jaudas aprēķins
Patērētāju iespējas ir norādītas aprīkojuma dokumentos. Parasti aprīkojuma sertifikāti norāda aktīvo jaudu kopā ar reaktīvo jaudu.
Ierīces ar aktīvu kravas veidu visu saņemto elektrisko enerģiju, ņemot vērā efektivitāti, pārvērš lietderīgā darbā: mehāniskā, termiskajā vai citā veidā.
Ierīcēs ar aktīvu slodzi ietilpst kvēlspuldzes, sildītāji, elektriskās krāsnis.
Šādām ierīcēm strāvas un sprieguma jaudas aprēķins ir šāds:
P = U * I,
Kur:
- Lpp - jauda vatos;
- U - spriegums V;
- Es - strāvas stiprums A.
Ierīces ar reaktīvo slodzi spēj uzkrāt enerģiju no avota un pēc tam to atgriezt atpakaļ. Šāda apmaiņa notiek sinusoidālās strāvas un sinusoidālā sprieguma pārvietojuma dēļ.
Pie nulles fāzes pārvietošanas jaudai P = U * I vienmēr ir pozitīva vērtība. Šāds strāvas un sprieguma fāžu grafiks ir pieejams ierīcēm ar aktīvu slodzes veidu (I, i ir strāvas stiprums, U, u ir spriegums, π ir skaitlis pi, kas vienāds ar 3,14)
Pie reaktīvās enerģijas ierīcēm pieder elektromotori, jebkura izmēra un mērķa elektroniskas ierīces un transformatori.
Kad starp sinusoidālo strāvu un sinusoidālo spriegumu notiek fāzes nobīde, jauda P = U * I var būt negatīva (I, i ir strāva, U, u ir spriegums, π ir skaitlis pi, kas vienāds ar 3,14). Reaktīvās enerģijas ierīce atdod uzkrāto enerģiju atpakaļ avotā
Elektriskie tīkli ir konstruēti tādā veidā, ka tie var pārvadīt elektrisko enerģiju vienā virzienā no avota līdz slodzei.
Tāpēc patērētāja atgrieztā enerģija ar reaktīvo slodzi ir parazītiska un tiek tērēta sildīšanas vadītājiem un citām sastāvdaļām.
Reaktīvā jauda ir atkarīga no fāzes leņķa starp spriegumu un strāvas sinusoīdiem. Fāzes leņķi izsaka ar cosφ.
Lai atrastu pilnu jaudu, izmantojiet formulu:
P = Q / cosφ,
Kur Q - reaktīvā jauda VA.
Parasti ierīces pases dati norāda reaktīvo jaudu un cosφ.
Piemērs: pasē perforētājs uzrāda reaktīvo jaudu 1200 VAR un cosφ = 0,7. Tāpēc kopējais enerģijas patēriņš būs vienāds ar:
P = 1200 / 0,7 = 1714 W
Ja cosφ nevarēja atrast, lielākajai daļai sadzīves elektrisko ierīču cosφ var pieņemt kā 0,7.
2. posms - vienlaicības un robežas koeficientu meklēšana
K - bezizmēra vienlaicīguma koeficients parāda, cik daudz patērētāju vienlaikus var iekļaut tīklā. Reti gadās, ka visas ierīces vienlaikus patērē elektrību.
Televizora un mūzikas centra vienlaicīga darbība ir maz ticama. No iedibinātās prakses K var pielīdzināt 0,8. Ja plānojat izmantot visus patērētājus vienlaikus, K jāpieņem vienāds ar 1.
Dž - bezizmēra drošības koeficients. Tas raksturo jaudas rezerves izveidošanu nākamajiem patērētājiem.
Progress nestāv uz vietas, katru gadu tiek izgudrotas jaunas un pārsteidzoši jaunas un noderīgas elektroierīces. Paredzams, ka līdz 2050. gadam elektrības patēriņa pieaugums sasniegs 84%. Parasti tiek pieņemts, ka J ir no 1,5 līdz 2,0.
3. posms - ģeometriskā aprēķina veikšana
Visos elektriskajos aprēķinos tiek ņemts diriģenta šķērsgriezuma laukums - serdes sekcija. Izmēra mm2.
Bieži vien ir jāapgūst, kā pareizi aprēķināt stieples šķērsgriezumu atbilstoši diriģenta stieples diametram.
Šajā gadījumā ir vienkārša ģeometriskā formula monolītam apaļajam vadam:
S = π * R2 = π * D2/4, vai otrādi
D = √ (4 * S / π)
Taisnstūra šķērsgriezuma vadītājiem:
S = h * m,
Kur:
- S - serdes laukums mm2;
- R - serdes rādiuss mm;
- D - serdes diametrs mm;
- h, m - attiecīgi platums un augstums, mm;
- π Vai skaitlis pi ir vienāds ar 3,14.
Ja jūs iegādājaties stiepļu stiepli, kurā vienu vadītāju veido daudzi savīti stieples ar apaļu šķērsgriezumu, aprēķinu veic pēc formulas:
S = N * D2/1,27,
Kur N - vadu skaits vēnā.
Vadi, kas savīti no vairākiem vadiem, parasti ir labāka vadītspēja nekā monolīti. Tas ir saistīts ar strāvas īpatnībām, kas plūst caur apļveida vadītāju.
Elektriskā strāva ir to pašu lādiņu kustība pa vadītāju. Tā paša nosaukuma lādiņi atgrūž, tāpēc lādiņu sadalījuma blīvums tiek pārvietots uz diriģenta virsmu.
Vēl viena balasta vadu priekšrocība ir to elastība un mehāniskā izturība. Monolīti vadi ir lētāki, un tos galvenokārt izmanto fiksētai uzstādīšanai.
4. posms - aprēķiniet jaudas sadaļu praksē
UzdevumsKopējā patērētāju jauda virtuvē ir 5000 vati (tas nozīmē, ka tiek uzskaitīta visu reaktīvo patērētāju jauda). Visi patērētāji ir pieslēgti vienfāzes 220 V tīklam, un viņiem ir jauda no vienas filiāles.
2. tabula. Ja nākotnē plānojat piesaistīt papildu patērētājus, tabulā parādītas vajadzīgās parasto sadzīves tehnikas jaudas (+)
Lēmums:
Tiek pieņemts, ka vienlaicības koeficients K ir vienāds ar 0,8. Virtuve ir pastāvīgu inovāciju vieta, ja jūs paturat prātā, drošības koeficients J = 2,0. Kopējā paredzētā jauda būs:
P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW
Izmantojot projektētās jaudas vērtību, tuvākā vērtība tiek meklēta 1. tabulā.
Tuvākais piemērotais vienfāzes tīkla vadītāja šķērsgriezums ir vara vadītājs ar 4 mm šķērsgriezumu2. Līdzīgs stieples izmērs ar alumīnija serdi 6 mm2.
Vienkodolu elektroinstalācijai minimālais diametrs būs attiecīgi 2,3 mm un 2,8 mm. Daudzkodolu opcijas gadījumā tiek summēts atsevišķo serdeņu šķērsgriezums.
Attēlu galerija
Foto no
Istaba ar maksimālo sadzīves tehnikas skaitu
Vannas istabu un apvienoto vannas istabu tehniskais aprīkojums
Enerģijas patērētāju pieslēgšana
Bloķēt izeju mazjaudas iekārtām
Plīts virsmai ir nepieciešams pareizs savienojums
Elektrības līnija veļas mazgājamai mašīnai
Atsevišķi ledusskapju barošanas atzari
Spēcīgi enerģijas patērētāji vannas istabās un vannas istabās
Pašreizējā šķērsgriezuma aprēķins
Kabeļu un vadu strāvas un jaudas nepieciešamā šķērsgriezuma aprēķini sniegs precīzākus rezultātus. Šādi aprēķini ļauj novērtēt dažādu faktoru vispārējo ietekmi uz vadītājiem, ieskaitot siltuma slodzi, stieples pakāpi, blīves veidu, darbības apstākļus utt.
Viss aprēķins tiek veikts šādos posmos:
- visu patērētāju enerģijas izvēle;
- caur vadītāju ietošo strāvu aprēķins;
- piemērota tabulas šķērsgriezuma izvēle.
Šajā aprēķina versijā tiek ņemta pašreizējā patērētāju jauda ar spriegumu, neņemot vērā korekcijas koeficientus. Tos ņems vērā, summējot pašreizējo spēku.
1. posms - strāvas stipruma aprēķins pēc formulām
Tiem, kas ir aizmirsuši skolas fizikas kursu, mēs piedāvājam pamata formulas grafiskas diagrammas veidā kā vizuālu apkrāptu lapu:
"Klasiskais ritenis" parāda formulu savstarpējo savienojamību un elektriskās strāvas raksturlielumu savstarpējo atkarību (I - strāvas stiprums, P - jauda, U - spriegums, R - serdes rādiuss).
Uzrakstīsim strāvas stipruma I atkarību no jaudas P un līnijas sprieguma U:
I = P / Ul,
Kur:
- Es - strāvas stiprums, izteikts ampēros;
- Lpp - jauda vatos;
- Ul - līnijas spriegums voltos.
Lineārais spriegums parasti ir atkarīgs no barošanas avota, tas ir vienfāzes un trīsfāžu.
Lineārā un fāzes sprieguma attiecības:
- Ul = U * cosφ vienfāzes sprieguma gadījumā.
- Ul = U * √3 * cosφ trīsfāzu sprieguma gadījumā.
Mājsaimniecības elektriskajiem patērētājiem tiek ņemts cosφ = 1, tāpēc lineāro spriegumu var pārrakstīt:
- Ul = 220 V vienfāzes spriegumam.
- Ul = 380 V trīsfāzu spriegumam.
Tālāk mēs apkopojam visas strāvas, kuras patērē formula:
I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J,
Kur:
- Es - kopējais strāvas stiprums ampēros;
- I1..IN - katra patērētāja pašreizējais stiprums ampēros;
- K - vienlaicības koeficients;
- Dž - drošības koeficients.
Koeficientiem K un J ir tās pašas vērtības, kuras tika izmantotas, aprēķinot kopējo jaudu.
Var būt gadījums, kad trīsfāzu tīklā nevienādas stiprības strāva plūst caur dažādiem fāzes vadītājiem.
Tas notiek, ja vienfāzes patērētāji un trīsfāžu patērētāji vienlaikus ir savienoti ar trīsfāžu kabeli. Piemēram, darbina trīsfāžu mašīna un vienfāzes apgaismojums.
Rodas dabisks jautājums: kā šādos gadījumos tiek aprēķināts savītas stieples šķērsgriezums? Atbilde ir vienkārša - aprēķini tiek veikti visvairāk noslogotajai serdenei.
2. posms - piemērotas sadaļas izvēle atbilstoši tabulām
Noteikumos par elektrisko instalāciju darbību (PES) ir norādītas vairākas tabulas vajadzīgā kabeļa serdes sadaļas izvēlei.
Diriģenta vadītspēja ir atkarīga no temperatūras. Metāla vadītājiem pretestība palielinās, palielinoties temperatūrai.
Ja tiek pārsniegts noteikts slieksnis, process kļūst pašpietiekams: jo augstāka pretestība, jo augstāka temperatūra, jo augstāka pretestība utt. līdz diriģents izdeg vai rada īssavienojumu.
Nākamajās divās tabulās (3 un 4) parādīts vadītāju šķērsgriezums atkarībā no strāvas un uzstādīšanas metodes.
3. tabula. Vispirms jāizvēlas vadu ieklāšanas metode, tas ir atkarīgs no tā, cik efektīvi notiek dzesēšana (+)
Kabelis atšķiras no stieples ar to, ka visi vadi ar atsevišķu kabeļa izolāciju ir savīti saišķī un ievietoti kopējā izolācijas apvalkā. Sīkāka informācija par kabeļu izstrādājumu atšķirībām un veidiem ir rakstīta šajā rakstā.
4. tabula.Visām vadītāju šķērsgriezuma vērtībām ir norādīta atklāta metode, tomēr praksē šķērsgriezumus, kas mazāki par 3 mm2, mehāniskās stiprības dēļ (+) atklāti neuzliek.
Izmantojot tabulas, pieļaujamajai nepārtrauktajai strāvai piemēro šādus faktorus:
- 0,68, ja dzīvoja 5-6;
- 0,63, ja dzīvoja 7-9;
- 0,6, ja dzīvoja 10–12.
Samazinošos koeficientus pašreizējām vērtībām piemēro kolonnā “atvērt”.
Nulle un zemējuma vadītāji nav iekļauti vadītāju skaitā.
Saskaņā ar PES standartiem nulles serdes šķērsgriezuma izvēle pieļaujamai nepārtrauktai strāvai tiek veikta vismaz 50% no fāzes serdes.
Nākamās divas tabulas (5. un 6.) parāda pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarību, to novietojot zemē.
5. tabula. Vara kabeļu pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarības, ieliekot gaisā vai zemē
Pašreizējā slodze, atverot zemi un padziļinoties zemē, ir atšķirīga. Tie tiek uzskatīti par vienādiem, ja ieklāšana zemē tiek veikta, izmantojot paplātes.
6. tabula. Alumīnija kabeļu pieļaujamās nepārtrauktās strāvas atkarības gaisā vai zemē
Nākamā tabula (7) attiecas uz pagaidu barošanas līniju sakārtošanu (nēsājiet, ja tā paredzēta privātai lietošanai).
7. tabula. Pieļaujamā nepārtrauktā strāva, lietojot portatīvos šļūteņu auklas, portatīvo šļūteņu un mīnu kabeļus, prožektorus, elastīgus portatīvos vadus. Izmantoti tikai vara vadītāji
Ieklājot kabeļus zemē, papildus siltuma noņemšanas īpašībām ir jāņem vērā arī pretestība, kas atspoguļota šajā tabulā (8):
8. tabula. Aprēķinot kabeļa šķērsgriezumu (korekcijas koeficients) atkarībā no augsnes veida un pretestības pieļaujamajai nepārtrauktajai strāvai
Vara vadītāju līdz 6 mm aprēķins un izvēle2 vai alumīnijs līdz 10 mm2 vadīts kā pastāvīgai strāvai.
Liela šķērsgriezuma gadījumā ir iespējams piemērot samazināšanas koeficientu:
0,875 * √Tpv
Kur Tpv - iekļaušanas ilguma un cikla ilguma attiecība.
Iekļaušanas ilgums tiek aprēķināts, aprēķinot ne vairāk kā 4 minūtes. Šajā gadījumā cikls nedrīkst pārsniegt 10 minūtes.
Izvēloties kabeli elektrības vadīšanai koka mājā, īpaša uzmanība tiek pievērsta tā ugunsizturībai.
3. posms - strāvas vadītāja šķērsgriezuma aprēķins, izmantojot piemēru
Uzdevums: aprēķiniet savienošanai nepieciešamo vara kabeļa šķērsgriezumu:
- 4000 W trīsfāžu kokapstrādes mašīna;
- 6000 W trīsfāžu metināšanas iekārta;
- sadzīves tehnika mājā ar kopējo jaudu 25 000 vati;
Savienojumu izveidos ar piecu kodolu kabeli (trīs fāžu vadītāji, viens nulle un viens), kas ievietots zemē.
Kabeļu izstrādājumu izolācija tiek aprēķināta, pamatojoties uz noteiktu darba sprieguma vērtību. Jāatzīmē, ka ražotāja izstrādātā produkta darba spriegumam jābūt lielākam par spriegumu tīklā
Lēmums.
1. solis. Mēs aprēķinām trīsfāzu savienojuma lineāro spriegumu:
Ul = 220 * √3 = 380 V
2. darbība. Sadzīves tehnikai, darbgaldiem un metināšanas mašīnām ir reaktīvā jauda, tāpēc mašīnu un iekārtu jauda būs:
Lpptiem = 25000 / 0,7 = 35700 W
Lpprev = 10000 / 0,7 = 14300 W
3. solis. Sadzīves tehnikas pieslēgšanai nepieciešamā strāva:
Estiem = 35700/220 = 162 A
4. solis. Iekārtas pieslēgšanai nepieciešamā strāva:
Esrev = 14300/380 = 38 A
5. darbība. Sadzīves tehnikas savienošanai nepieciešamā strāva tiek aprēķināta, pamatojoties uz vienas fāzes aprēķinu. Pēc problēmas stāvokļa ir trīs fāzes. Līdz ar to strāvu var sadalīt pa fāzēm. Vienkāršības labad mēs pieņemam vienmērīgu sadalījumu:
Estiem = 162/3 = 54 A
6. solis. Strāva vienā fāzē:
Esf = 38 + 54 = 92 A
7. solis. Iekārtas un sadzīves tehnika nedarbosies vienlaikus, izņemot to, mēs uzliksim rezervi, kas vienāda ar 1,5. Pēc korekcijas koeficientu piemērošanas:
Esf = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A
8. solis Lai arī kabelī ir 5 serdeņi, tiek ņemti vērā tikai trīs fāžu serdeņi.Saskaņā ar 8. tabulu kolonnā par trīsdzīslu kabeli zemē, mēs secinām, ka strāva 115 A atbilst serdes šķērsgriezumam 16 mm2.
9. solis. Saskaņā ar 8. tabulu, mēs izmantojam korekcijas koeficientu atkarībā no zemes īpašībām. Parastam zemes tipam koeficients ir 1.
10. solis. Pēc izvēles aprēķiniet serdes diametru:
D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm
Ja aprēķins tika veikts tikai ar jaudu, neņemot vērā kabeļa īpašības, serdes šķērsgriezums būs 25 mm2. Pašreizējā stipruma aprēķināšana ir sarežģītāka, taču dažreiz tas ļauj ietaupīt ievērojamu naudu, it īpaši, ja runa ir par daudzkodolu strāvas kabeļiem.
Attiecības starp spriegumu un strāvu sīkāk atrodamas šeit.
Sprieguma krituma aprēķins
Jebkuram vadītājam, izņemot supravadītājus, ir pretestība. Tāpēc ar pietiekamu kabeļa vai stieples garumu notiek sprieguma kritums.
PES standarti pieprasa, lai kabeļa serdes šķērsgriezums būtu tāds, lai sprieguma kritums nepārsniegtu 5%.
9. tabula. Parasto metāla vadītāju pretestība (+)
Tas galvenokārt attiecas uz zema sprieguma kabeļiem ar mazu šķērsgriezumu.
Sprieguma krituma aprēķins ir šāds:
R = 2 * (ρ * L) / S,
Upakete = I * R,
U% = (Upakete / Ulin) * 100,
Kur:
- 2 - koeficients sakarā ar to, ka strāva vienmēr plūst divās serdēs;
- R - vadītāja pretestība, Ohm;
- ρ - vadītāja īpatnējā pretestība, Ohm * mm2/ m;
- S - vadītāja sekcija, mm2;
- Upakete - sprieguma kritums, V;
- U% - sprieguma kritums attiecībā pret Ulin,%.
Izmantojot formulas, jūs varat patstāvīgi veikt nepieciešamos aprēķinus.
Veikt aprēķina piemēru
Uzdevums: aprēķiniet sprieguma kritumu vara stieplēm ar vienas serdes šķērsgriezumu 1,5 mm2. Vads ir nepieciešams, lai savienotu vienfāzes elektrisko metināšanas mašīnu ar kopējo jaudu 7 kW. Stieples garums 20 m.
Ja vēlaties savienot sadzīves metināšanas mašīnu ar tīkla filiāli, jums jāņem vērā situācija, kurai kabelis ir paredzēts. Iespējams, ka operēto ierīču kopējā jauda var būt lielāka. Labākais risinājums ir patērētāju piesaiste atsevišķām filiālēm
Lēmums:
1. solis. Mēs aprēķinām vara stieples pretestību, izmantojot 9. tabulu:
R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 omi
2. darbība. Strāva, kas plūst gar vadītāju:
I = 7000/220 = 31,8 A
3. solis. Sprieguma kritums uz vada:
Upakete = 31,8 * 0,47 = 14,95 V
4. solis. Mēs aprēķinām sprieguma krituma procentus:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Secinājums: lai savienotu metināšanas mašīnu, ir nepieciešams diriģents ar lielu šķērsgriezumu.
Diriģenta šķērsgriezuma aprēķins pēc formulām:
Speciālistu ieteikumi kabeļu un stiepļu izstrādājumu izvēlei:
Iepriekš minētie aprēķini attiecas uz vara un alumīnija vadītājiem rūpnieciskiem nolūkiem. Citiem vadītāju veidiem kopējais siltuma pārnesums ir iepriekš aprēķināts.
Balstoties uz šiem datiem, tiek aprēķināta maksimālā strāva, kas var plūst caur vadītāju, neizraisot pārmērīgu sildīšanu.
Ja jums ir kādi jautājumi par kabeļa šķērsgriezuma aprēķināšanas metodiku vai ir vēlme dalīties ar personīgo pieredzi, lūdzu, atstājiet komentārus par šo rakstu. Atgriezeniskās saites lodziņš atrodas zemāk.