Per a un servei de cable llarg i fiable, s'ha de seleccionar i calcular correctament. Els electricistes, quan instal·len el cablejat, trien principalment la secció transversal dels cables, basant-se principalment en l'experiència. De vegades això porta a errors. El càlcul de la secció del cable és necessari, en primer lloc, pel que fa a la seguretat elèctrica. Serà incorrecte si el diàmetre del conductor és més petit o més gran del necessari.
Secció del cable massa baixa
Aquest cas és el més perillós, perquè els conductors es sobreescalfen per l' alta densitat de corrent, mentre l'aïllament es fon i es produeix un curtcircuit. Això també pot destruir l'equip elèctric, provocar un incendi i els treballadors poden tenir energia. Si instal·leu un disjuntor per al cable, funcionarà massa sovint, cosa que generarà una certa incomoditat.
La secció del cable és més alta que la necessària
Aquí el principal factor és econòmic. Com més gran sigui la secció transversal del cable, més car és. Si feu el cablejat de tot l'apartament amb un gran marge, costarà una gran quantitat. De vegades s'aconsella fer que l'entrada principal d'una secció transversal més gran, si s'espera un nou augment de la càrrega a la xarxa domèstica.
Si configureu l'interruptor de circuit adequat per al cable, les línies següents es sobrecarregaran quan cap d'elles no dispara el seu interruptor automàtic.
Com calcular la mida del cable?
Abans de la instal·lació, s'aconsella calcular la secció del cable segons la càrrega. Cada conductor té una potència determinada, que no ha de ser inferior a la dels aparells elèctrics connectats.
Càlcul de potència
La manera més senzilla és calcular la càrrega total del cable d'entrada. El càlcul de la secció transversal del cable segons la càrrega es redueix a determinar la potència total dels consumidors. Cadascun d'ells té la seva pròpia denominació, indicada a l'estoig o al passaport. Aleshores, la potència total es multiplica per un factor de 0, 75. Això es deu al fet que no es poden encendre tots els dispositius al mateix temps. Per a la determinació final de la mida requerida, s'utilitza la taula de càlcul de la secció del cable.
Càlcul de la secció del cable pel corrent
Un mètode més precís és el càlcul de càrrega actual. La secció del cable es calcula determinant el corrent que hi passa. Per a una xarxa monofàsica, s'aplica la fórmula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
on P - potència de càrrega, Unom. - tensió de xarxa (220 V).
Si la potència total de les càrregues actives a la casa és 10kW, aleshores el corrent nominal Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Quan la secció del cable es calcula per corrent, es corregeix les condicions de col·locació del cable (indicat en algunes taules especials), així com per sobrecarregar en encendre aparells elèctrics aproximadament per sobre de 5 A. Com a resultat, Icalc.=46 + 5=51 A.
El gruix dels nuclis està determinat pel llibre de referència. El càlcul de la secció del cable mitjançant taules fa que sigui fàcil trobar la mida adequada per al corrent continu. Per a un cable de tres nuclis col·locat a la casa a través de l'aire, heu de seleccionar un valor en la direcció d'una secció estàndard més gran. Fa 10 mm2. La correcció de l'autocàlcul es pot comprovar mitjançant una calculadora en línia - càlcul de la secció del cable, que es pot trobar en alguns recursos.
Escalfament per cable durant el flux actual
Quan la càrrega està en marxa, es genera calor al cable:
Q=I2Rn amb cm, on I és el corrent, R és la resistència elèctrica, n és el nombre de nuclis.
De l'expressió es desprèn que la quantitat de potència alliberada és proporcional al quadrat del corrent que circula pel cable.
Càlcul del corrent admissible segons la temperatura d'escalfament del conductor
El cable no pot escalfar-se indefinidament, ja que la calor es dissipa a l'entorn. Al final, es produeix l'equilibri i s'estableix una temperatura constant dels conductors.
Per a un procés constant, la proporció és certa:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
on ∆t=tw-tav - la diferència entre la temperatura del medi i el nucli, ∑S - resistència a la temperatura.
El corrent admissible a llarg termini que passa pel cable es troba a partir de l'expressió:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
on taddicional - temperatura de calefacció central admissible (depèn del tipus de cable i del mètode d'instal·lació). Normalment és de 70 graus en mode normal i de 80 en cas d'emergència.
Condicions de dissipació de calor amb el cable en marxa
Quan es col·loca un cable en un ambient, la dissipació de calor ve determinada per la seva composició i humitat. Normalment s'assumeix que la resistivitat calculada del sòl és de 120 Ohm∙°C/W (argila amb sorra amb un contingut d'humitat del 12-14%). Per aclarir, hauríeu de conèixer la composició del medi, després de la qual podeu trobar la resistència del material segons les taules. Per augmentar la conductivitat tèrmica, la rasa es cobreix d'argila. No es permet la presència de restes de construcció i pedres.
La transferència de calor del cable a través de l'aire és molt baixa. Agreuja encara més quan es col·loca en un canal de cable, on apareixen capes d'aire addicionals. Aquí, la càrrega actual s'ha de reduir en comparació amb la calculada. A les característiques tècniques de cables i cables, s'indica la temperatura de curtcircuit admissible, que és de 120 ° C per a l'aïllament de PVC. La resistència del sòl és del 70% del total i és la principal en els càlculs. Amb el temps, la conductivitat de l'aïllament augmenta a mesura que s'asseca. Això s'ha de tenir en compte en els càlculs.
Caiguda de tensió del cable
A causa del fet que els conductors tenen resistència elèctrica, part de la tensió es gasta en escalfar-los, i arriba al consumidor menys que al principi de la línia. Com a resultat, es perd potencial al llarg del cable a causa de les pèrdues de calor.
El cable no només s'ha de seleccionar segons la secció transversal per garantir el seu rendiment, sinó també tenir en compte la distància a la qual es transmet l'energia. Un augment de la càrrega comporta un augment del corrent a través del conductor. Al mateix temps, les pèrdues augmenten.
S'aplica una petita tensió als focus. Si disminueix lleugerament, es nota immediatament. Si trieu els cables incorrectes, les bombetes situades més lluny de la font d'alimentació es veuen tènues. La tensió es redueix significativament en cada secció posterior, i això es reflecteix en la brillantor de la il·luminació. Per tant, cal calcular la secció transversal del cable al llarg de la longitud.
La secció més important del cable és el consumidor situat més allunyat de la resta. Les pèrdues es consideren principalment per a aquesta càrrega.
A la secció L del conductor, la caiguda de tensió serà:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
on P i Q són la potència activa i reactiva, r i x són l'activa i la reactància de la secció L, i Un - tensió nominal a la qual funciona normalment la càrrega.
La ∆U permesa de les fonts d'alimentació a les entrades principals no superi el ±5% per il·luminar edificis residencials i circuits elèctrics. Des de l'entrada a la càrrega, les pèrdues no han de ser superiors al 4%. Per a línies llargues, s'ha de tenir en compte la reactància inductiva del cable, que depèn de la distància entre conductors adjacents.
Mètodes per connectar els consumidors
Les càrregues es poden connectar de diferents maneres. Les més habituals són les següents:
- al final de la xarxa;
- consumidors es distribueixen uniformement al llarg de la línia;
- una línia amb càrregues distribuïdes uniformement està connectada a una secció estesa.
Exemple 1
La potència de l'aparell és de 4 kW. La longitud del cable és de 20 m, la resistivitat ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
El corrent es determina a partir de la relació: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
A continuació, es pren la taula de càlcul de la secció del cable i es selecciona la mida adequada. Per a un cable de coure, serà S=1,5 mm2.
Fórmula de càlcul de la secció del cable: S=2ρl/R. A través d'ell, podeu determinar la resistència elèctrica del cable: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
A partir del valor conegut de R, podem determinar ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
El resultat del càlcul no supera el 5%, la qual cosa significa que les pèrdues seran acceptables. En cas de pèrdues grans, caldria augmentar la secció transversal dels nuclis del cable escollint la mida més gran adjacent de la gamma estàndard - 2,5 mm2.
Exemple 2
Tres circuits d'il·luminació estan connectats en paral·lel entre si en una fase d'una línia trifàsica equilibrada de càrrega, que consta d'un cable de quatre fils de 70 mm2 50 m llarg i que porta un corrent de 150 A. Per a cadascunles línies d'il·luminació de 20 m de llarg transporten un corrent de 20 A.
Les pèrdues fase a fase sota la càrrega real són: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Ara cal determinar la pèrdua entre neutre i fase, ja que la il·luminació està connectada a una tensió de 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
En un circuit d'il·luminació connectat, la caiguda de tensió serà: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Les pèrdues totals es determinen per la suma de Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. El valor calculat està per sota de la pèrdua permesa, que és del 6%.
Conclusió
Per protegir els conductors del sobreescalfament durant una càrrega a llarg termini, utilitzant taules, la secció transversal del cable es calcula segons el corrent admissible a llarg termini. A més, cal calcular correctament els cables i cables perquè la pèrdua de tensió en ells no sigui més del normal. Al mateix temps, les pèrdues en el circuit de potència es resumeixen amb elles.
