Ali nameravate posodobiti električno omrežje ali dodatno razširiti električno napeljavo v kuhinjo in priključiti novo električno peč? To bo koristno minimalno poznavanje preseka vodnika in vpliv tega parametra na moč in jakost toka.
Strinjate se, da napačen izračun preseka kabla vodi do pregrevanja in kratkega stika ali do nepotrebnih stroškov.
Zelo pomembno je, da izvedemo izračune v fazi projektiranja, saj je odpoved skritega ožičenja in kasnejša zamenjava povezana s pomembnimi stroški. Pomagali vam bomo pri obravnavanju zapletenosti izračunov, da bi se izognili težavam pri nadaljnjem delovanju električnih omrežij.
Da ne bi vas obremenjevali s kompleksnimi izračuni, smo izbrali jasne formule in računalniške možnosti, zagotovili informacije v dostopni obliki in podali pojasnila formul. Članku smo dodali tudi tematske fotografije in video materiale, ki omogočajo vizualno razumevanje bistva obravnavanega vprašanja.
Izračun porabnikov električne energije
Glavni namen prevodnikov - dostava električne energije potrošnikom v zahtevani količini. Ker superprevodniki pri normalnih obratovalnih pogojih niso na voljo, je treba upoštevati upornost prevodnega materiala.
Izračun potrebnega prereza vodnikov in kablov glede na skupno moč porabnikov temelji na dolgih obratovalnih izkušnjah.
Prerez kabla je ena izmed osnovnih vrednosti pri izbiri za ožičenje naprave. 
Prerez določa, kateri močnostni tok je sposoben voditi kabel brez pregrevanja zaradi presežne moči 
Osnova kabla je enožični ali večžični bakreni vodnik, ki je lahko v prerezu okrogel, trikoten ali pravokoten 
Če sta v prevodniku več kot dve žili, sta najpogosteje zviti. Nominalni presek večjedrnih izdelkov je vsota presekov vseh obstoječih žil.
Splošni potek izračunov začnemo tako, da najprej izvedemo izračune po formuli:
P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,
Kje?
- P je moč vseh potrošnikov, priključenih na izračunano vejo v vatih.
- P1, P2, PN - moč prvega potrošnika, drugi, n-ti, v vatih.
Ko smo dobili rezultat na koncu izračunov z uporabo zgornje formule, smo se obrnili k tabelarnim podatkom.
Sedaj moramo izbrati potreben del v tabeli 1.
Tabela 1. Prerez žic je vedno potreben za izbiro najbližje velike strani (+)
Stopnja # 1 - izračun reaktivne in aktivne moči
Zmogljivosti potrošnikov so navedene v dokumentih za opremo. Običajno je v potnih listih opreme navedena aktivna moč, skupaj z jalovo močjo.
Naprave z aktivno vrsto obremenitve pretvorijo vso pridobljeno električno energijo, upoštevajoč učinkovitost, v koristno delo: mehansko, toplotno ali drugo vrsto.
Naprave z aktivnim tovorom vključujejo žarnice, grelnike, električne peči.
Za takšne naprave je izračun moči po tok in napetost:
P = U * I,
Kje?
- P - moč v W;
- U je napetost v V;
- I - tok v A.
Naprave z reaktivnim tipom bremena lahko nabirajo energijo iz vira in se nato vrnejo. Takšna izmenjava poteka zaradi premika sinusoidnega sinusoidnega toka in napetosti.
Pri ničelni premiki je moč P = U * I vedno pozitivna. Takšen diagram faz in tokov ima naprave z aktivnim tipom obremenitve (I, i je tok, U, u je napetost, π je število pi, ki je enako 3, 14)
Naprave z jalovo močjo vključujejo elektromotorje, elektronske naprave vseh velikosti in namenov, transformatorje.
Ko je fazni premik med sinusoidom toka in sinusoidom napetosti, je moč P = U * I lahko negativna (I, i je tok, U, u je napetost, π je število pi, enako 3, 14). Naprava z jalovo močjo vrne shranjeno energijo nazaj v vir
Električna omrežja so zgrajena tako, da lahko proizvajajo prenos električne energije v eni smeri od vira do tovora.
Zato je vrnjena energija potrošnika z jalovo obremenitvijo parazitska in se porabi za ogrevalne vodnike in druge komponente.
Reaktivna moč je odvisna od kota faznega premika med sinusoidi napetosti in toka. Fazni kot je izražen kot cosφ.
Za iskanje polne moči uporabite formulo:
P = P p / cosφ,
Kjer je P p - jalova moč v vatih.
Običajno so v podatkih o potnih listih na napravi navedeni reaktivna moč in cosφ.
Primer : v potnem listu perforatorja je jalova moč 1200 W in cosφ = 0, 7. Posledično bo skupna poraba energije enaka:
P = 1200 / 0, 7 = 1714 W
Če cosφ ni bilo mogoče najti, se lahko velika večina gospodinjskih aparatov upošteva kot 0, 7.
Faza # 2 - iskanje sočasnosti in razmerij meja
K - brezrazsežni koeficient istočasnosti, prikazuje, koliko potrošnikov je mogoče istočasno priključiti na omrežje. Redko se zgodi, da vse naprave hkrati porabijo elektriko.
Hkratno delovanje televizije in glasbenega centra je malo verjetno. Iz uveljavljene prakse lahko K vzamemo enako 0, 8. Če nameravate uporabljati vse potrošnike hkrati, je treba K vzeti enako 1.
J - brezrazsežni varnostni faktor. Značilen je za oblikovanje rezerve moči za prihodnje potrošnike.
Napredek ne stoji mirno, vsako leto je izumil vse nove neverjetne in uporabne električne naprave. Pričakuje se, da bo do leta 2050 rast porabe električne energije znašala 84%. Običajno je J predpostavljeno, da je od 1, 5 do 2, 0.
Faza # 3 - izračunajte po geometrijski metodi
Pri vseh električnih izračunih se upošteva prečni prerez vodnika - osrednji del. Izmerjeno v mm 2 .
Pogosto se je treba naučiti, kako pravilno izračunati prečni prerez žice na premeru prevodne žice.
V tem primeru obstaja preprosta geometrijska formula za monolitno žico krožnega prereza:
S = π * R 2 = π * D 2/4 ali obratno
D = √ (4 * S / π)
Za pravokotne vodnike:
S = h * m,
Kje?
- S je površina jedra v mm 2 ;
- R je polmer jedra v mm;
- D je premer sredice v mm;
- h, m - širina in višina v mm;
- π je pi, enako 3, 14.
Če pridobite večžično žico, v kateri je en vodnik sestavljen iz niza zvitih okroglih žic, se izračun izvede po formuli:
S = N * D 2 / 1, 27,
Kjer je N število žic v veni.
Žice, ki so zvite iz več žic v veni, v splošnem imajo najboljšo prevodnost, kot monolitne. To je posledica posebnosti toka skozi krožni vodnik.
Električni tok je gibanje podobnih nabojev vzdolž prevodnika. Podobno kot se stroški med seboj odbijajo, se gostota porazdelitve naboja premakne na površino prevodnika.
Druga prednost nasedlih žic je njihova fleksibilnost in mehanska odpornost. Monolitne žice so cenejše in se uporabljajo predvsem za fiksne instalacije.
Faza # 4 - v praksi izračunajte močnostni del
Naloga : skupna moč porabnikov v kuhinji je 5000 W (kar pomeni, da se preračuna moč vseh reaktivnih porabnikov). Vsi porabniki so priključeni na enofazno omrežje 220 V in se napajajo iz ene veje.
Tabela 2. Če v prihodnje načrtujete priključitev dodatnih odjemalcev, tabela prikazuje potrebno moč skupnih gospodinjskih aparatov (+)
Rešitev :
Koeficient istočasnosti K je enak 0, 8. Kuhinja je mesto stalnih inovacij, nikoli ne veš, varnostni faktor je J = 2, 0. Skupna ocenjena moč bo:
P = 5000 * 0, 8 * 2 = 8000 W = 8 kW
Z vrednostjo ocenjene moči iščemo najbližjo vrednost v tabeli 1.
Najbližja ustrezna vrednost preseka prevodnika za enofazno omrežje je bakren vodnik s presekom 4 mm 2 . Enaka velikost žice z aluminijastim jedrom 6 mm 2 .
Pri ožičenju z enim vodnikom je minimalni premer 2, 3 mm oziroma 2, 8 mm. V primeru večjedrne različice se sešteje prečni prerez posameznih vodnikov.
Kuhinje imajo običajno najmočnejše porabnike električne energije in manj »pohlepne« gospodinjske aparate. 
Kopalnice in kopalnice imajo lahko tudi impresivno električno opremo. 
Odvisno od moči tehnične enote se napaja iz skupnega ali ločenega električnega voda. Izračuni so narejeni za skupino vtičnic, za potrošnike posameznih linij so izbrani glede na moč 
Na vtičnico, ki jo napaja en električni vod, lahko priključite le naprave z nizko porabo: mešalniki, sušilniki za lase, mlinčki za kavo itd. 
Priključitev na ločen električni vod zahteva mikrovalovne pečice, kuhalne plošče in električne pečice. 
Normalno delovanje standardnega pralnega stroja mora biti zagotovljeno z ločenim daljnovodom. 
Za obvezno polaganje ločene elektroenergetske panoge so potrebni hladilniki in električni štedilniki 
V higienskih prostorih so postavljene ločene linije za jacuzzi, elektronske bideje, tuš kabine.
Izračun trenutnega dela
Izračuni potrebnega preseka za tok in moč kablov in žic zagotavljajo natančnejše rezultate. Taki izračuni omogočajo oceno celotnega učinka različnih dejavnikov na vodnike, vključno s toplotno obremenitvijo, vrsto žic, vrsto napeljave, delovnimi pogoji itd.
Celoten izračun se izvede v naslednjih fazah:
- izbiro moči vseh potrošnikov;
- izračun tokov, ki potekajo skozi vodnik;
- izbor ustreznega prereza v skladu s tabelami.
Pri tej različici izračuna je moč električnih odjemalcev z napetostjo sprejeta brez upoštevanja korekcijskih faktorjev. Upoštevali jih bomo pri seštevanju toka.
Stopnja # 1 - izračun trenutne moči z uporabo formul
Za tiste, ki so pozabili šolski tečaj fizike, nudimo osnovne formule v obliki grafične sheme kot vizualne jaslice:
"Klasično kolo" jasno kaže razmerje formul in soodvisnost lastnosti električnega toka (jakost toka, P - moč, U - napetost, R - polmer jedra). \ T
Zapišemo odvisnost jakosti toka I od moči P in napetosti U:
I = p / u l,
Kje?
- I - jakost toka, vzeta v amperih;
- P - moč v vatih;
- U l - linearna napetost v voltih.
Linijska napetost v splošnem primeru je odvisna od napajalnega vira, lahko je enofazni in trifazni.
Razmerje med linearno in fazno napetostjo:
- U l = U * cosφ v primeru enofazne napetosti.
- U l = U * √3 * cosφ v primeru trifazne napetosti.
Za gospodinjske električne odjemalce vzemite cosφ = 1, tako da lahko linearno napetost napišete:
- U l = 220 V za enofazno napetost.
- L l = 380 V za trifazno napetost.
Nadalje povzemamo vse porabljene tokove po formuli:
I = (I1 + I2 + … IN) * K * J,
Kje?
- I - skupni tok v amperih;
- I1..IN - trenutna jakost vsakega potrošnika v amperih;
- K je koeficient istočasnosti;
- J je varnostni faktor.
Koeficienti K in J imata enake vrednosti kot pri izračunu skupne moči.
Lahko pride do primera, ko tok neenakomerne moči teče skozi trifazno omrežje skozi različne fazne vodnike.
To se zgodi, če so enofazni in trifazni odjemalci hkrati priključeni na trifazni kabel. Na primer napajalni trifazni stroj in enofazna razsvetljava.
Postavlja se naravno vprašanje: kako se v takih primerih izračuna prečni prerez žice? Odgovor je preprost - izračuni so narejeni na najbolj obremenjenem jedru.
Faza # 2 - izbira ustreznega razdelka po tabelah
V pravilih delovanja električnih instalacij (PES) so številne tabele za izbiro želenega preseka kabelskega jedra.
Prevodnost prevodnika je odvisna od temperature. Pri kovinskih vodnikih s povišanjem temperature se poveča upornost.
Če je določen prag presežen, se postopek samodejno podpre: višji kot je upor, višja je temperatura, višja je upornost itd. dokler vodnik ne zadene ali povzroči kratek stik.
Naslednji tabeli (3 in 4) prikazujeta prerez vodnikov, odvisno od tokov in načina vgradnje.
Tabela 3. Najprej je treba izbrati način polaganja žic, odvisno od tega, kako učinkovito se izvaja hlajenje (+)
Kabel je drugačen od žice v tem, da so vsi vodniki, opremljeni z lastno izolacijo, nasedli v snopu in zaprti v skupni izolacijski ovoj. Več podrobnosti o razlikah in vrstah kabelskih izdelkov je zapisanih v tem članku.
Tabela 4. Odprta metoda je prikazana za vse vrednosti prečnega prereza prevodnikov, vendar v praksi odseki pod 3 mm2 niso odkriti zaradi mehanske trdnosti (+).
Pri uporabi tabel se za dovoljeni zvezni tok uporabljajo naslednji dejavniki:
- 0, 68, če je živelo 5-6;
- 0, 63, če je preživelo 7-9 let;
- 0, 6, če je živelo 10-12
Faktorji zmanjšanja se uporabljajo za vrednosti tokov iz "odprtega" stolpca.
Ničelni in ozemljitveni vodniki niso vključeni v število prevodnikov.
V skladu s standardi PES je izbira prereza ničelnega vodnika glede na dovoljeni neprekinjen tok vsaj 50% faznega prevodnika.
Naslednji tabeli (5 in 6) prikazujeta odvisnost dopustnega stalnega toka pri polaganju v tla.
Tabela 5. Odvisnost dopustnega neprekinjenega toka za bakrene kable pri polaganju na zraku ali zemlji
Tekoča obremenitev pri odpiranju in pri vgradnji v tla se razlikuje. Če se polaganje v zemljo izvede s pomočjo pladnjev, so enaki.
Tabela 6. Odvisnost dovoljenega neprekinjenega toka za aluminijaste kable pri polaganju na zraku ali zemlji
Za napravo začasnih napajalnih vodov (prenašanje, če je za zasebno uporabo) velja naslednja tabela (7).
Tabela 7. Dovoljen neprekinjen tok pri uporabi prenosnih cevnih kablov, prenosnih cevnih in rudniških kablov, kablov za reflektorje, prilagodljivih prenosnih žic. Uporablja se samo bakreni vodnik.
Pri polaganju kablov v zemljo je treba poleg lastnosti odvajanja toplote upoštevati tudi upornost, kot je prikazano v naslednji tabeli (8): \ t
Tabela 8. Korekcijski koeficient, ki je odvisen od vrste in specifične upornosti tal do dopustnega stalnega toka, pri izračunu preseka kabla (+)
Izračun in izbor bakrenih vodnikov do 6 mm 2 ali aluminija do 10 mm 2 se izvede kot za stalen tok.
V primeru velikih odsekov je mogoče uporabiti faktor zmanjšanja:
0.875 * пТ пв
kjer je T pv - razmerje med trajanjem vključitve in trajanjem cikla.
Trajanje vključitve se izvede v višini največ 4 minut. V tem primeru cikel ne sme presegati 10 minut.
Pri izbiri kabla za distribucijo električne energije v leseni hiši je posebna pozornost posvečena požarni odpornosti.
Faza # 3 - izračun preseka vodnika s tokom na primeru
Naloga : izračunati potreben prerez bakrenega kabla za povezavo:
- 4000 W trifazni lesnoobdelovalni stroj;
- 6000 W trifazni varilni stroj;
- gospodinjski aparati v hiši s skupno zmogljivostjo 25.000 vatov;
Povezava bo izvedena s petžilnim kablom (trifazni vodniki, enim ničelnim in enim tlem), položenimi v tla.
Izolacija kabla se izračuna za določeno vrednost delovne napetosti. Upoštevati je treba, da mora biti obratovalna napetost, ki jo je določil proizvajalec za svoj proizvod, višja od napetosti.
Odločitev.
Korak # 1. Izračunajte trifazno omrežno napetost:
U l = 220 * =3 = 380 V
Korak # 2. Gospodinjski aparati, stroji in varilni aparati imajo reaktivno moč, zato bo moč opreme in opreme:
P = 25000 / 0, 7 = 35.700 W
P oprema = 10000 / 0, 7 = 14300 W
Korak # 3 . Tok, potreben za priključitev gospodinjskih aparatov:
I tech = 35700/220 = 162 A
Korak # 4 . Tok, potreben za priključitev opreme:
= 14300/380 = 38 A
Korak # 5 . Potreben tok za priključitev gospodinjskih aparatov se izračuna po stopnji ene faze. S pogojem problema obstajajo tri faze. Zato se lahko tok porazdeli v fazah. Zaradi poenostavitve predpostavimo enakomerno porazdelitev:
Tehnično = 162/3 = 54 A
Korak # 6. Trenutna faza:
I f = 38 + 54 = 92 A
Korak # 7. Oprema in gospodinjski aparati ne bodo delovali hkrati, razen da bomo postavili zalogo, ki je enaka 1, 5. Po uporabi korekcijskih faktorjev:
I f = 92 * 1, 5 * 0, 8 = 110 A
Korak # 8. Čeprav ima kabel 5 jeder, se upoštevajo samo tri fazna jedra. V skladu s tabelo 8 v tri-žilnem kablu v tleh ugotovimo, da tok 115 A ustreza preseku jedra 16 mm 2 .
Korak # 9 . V skladu s tabelo 8 uporabimo korekcijski faktor glede na značilnosti zemljišča. Za normalno vrsto zemljišča je koeficient 1.
Korak # 10 . Ni obvezno, izračunamo premer jedra:
D = √ (4 * 16 / 3, 14) = 4, 5 mm
Če je bil izračun narejen samo za moč, brez upoštevanja značilnosti polaganja kablov, bo presek jedra 25 mm2. Izračun moči toka je bolj zapleten, vendar včasih prihrani veliko denarja, zlasti ko gre za nasedle električne kable.
O razmerju napetosti in toka lahko tukaj podrobneje.
Izračun padca napetosti
Vsak prevodnik, razen superprevodnikov, je odporen. Zato pri zadostni dolžini kabla ali žice pride do padca napetosti.
Standardi PES zahtevajo, da je prerez kabelskega vodnika takšen, da padec napetosti ne presega 5%.
Tabela 9. Specifična upornost navadnih kovinskih prevodnikov (+)
Najprej gre za nizkonapetostne kable majhnega prereza.
Izračun padca napetosti je naslednji:
R = 2 * (ρ * L) / S,
U pad = I * R,
U % = (U pad / U lin ) * 100,
Kje?
- 2 - koeficient zaradi dejstva, da tok poteka nujno skozi dva prevodnika;
- R - upornost prevodnika, Ohm;
- ρ je upornost prevodnika, Ohm * mm 2 / m;
- S - prevodni del, mm 2 ;
- U pad - padec napetosti, V;
- U % - padec napetosti glede na U lin, %.
Z uporabo formul lahko samostojno opravite potrebne izračune.
Primer izračunavanja
Naloga : izračunati padec napetosti za bakreno žico s prečnim prerezom enega vodnika 1, 5 mm2. Žica je potrebna za priključitev enofaznega električnega varilnega aparata s skupno močjo 7 kW. Dolžina žice 20 m.
Tisti, ki želijo priključiti gospodinjski aparat za varjenje na električno omrežje, morajo upoštevati trenutne razmere, za katere je bil oblikovan uporabljeni kabel. Možno je, da je skupna moč delovnih naprav višja. Najboljša možnost je povezati potrošnike s posameznimi panogami.
Rešitev:
Korak # 1. Izračunajte upornost bakrene žice s tabelo 9:
R = 2 * (0, 0175 * 20) / 1, 5 = 0, 47 Ohm
Korak # 2. Tok, ki teče skozi prevodnik:
I = 7000/220 = 31, 8 A
Korak # 3. Padec napetosti na žici:
U pad = 31, 8 * 0, 47 = 14, 95 V
Korak # 4. Izračunajte odstotek padca napetosti:
U % = (14, 95 / 220) * 100 = 6, 8%
Zaključek: za povezavo varilnega stroja je potreben vodnik z velikim prerezom.
Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi
Izračun preseka vodnika po formulah:
Priporočila strokovnjakov za izbiro kabelskih izdelkov:
Zgornji izračuni veljajo za bakrene in aluminijaste vodnike industrijske kakovosti. Pri drugih vrstah prevodnikov je vnaprej izračunan celoten prenos toplote.
Na podlagi teh podatkov se izračuna maksimalni tok, ki lahko teče skozi vodnik, ne da bi povzročil prekomerno segrevanje.
Če imate kakršna koli vprašanja o načinu izračuna kabla ali imate željo po izmenjavi osebnih izkušenj, pustite komentar na ta članek. Blok za preglede se nahaja spodaj.