Dwarsdoorsnede-oppervlak van draden en kabels, afhankelijk van de huidige sterkte, berekening van de vereiste kabeldoorsnede

Om de oude bedrading te repareren of een nieuwe te leggen, moet u de kabel met de gewenste doorsnede selecteren om de verwachte belasting te weerstaan.

Als de oude bedrading defect is, moet u deze vervangen, maar voordat u deze naar een vergelijkbare vervangt, moet u ontdekken waarom er een probleem was met de oude. Het is mogelijk dat er gewoon mechanische schade was, of de isolatie onbruikbaar werd, en een nog belangrijker probleem is het falen van de bedrading door het overschrijden van de toelaatbare belasting.

Wat is het verschil tussen kabelproducten, wat zijn de belangrijkste kenmerken?

Om te beginnen wordt bepaald welke spanning in het netwerk waarin de kabels werken. Voor huishoudelijke netwerken, worden kabels en draden van het VVG-type PUGNP vaak gebruikt (alleen is dit verboden door moderne PUE-eisen vanwege de grote toleranties voor de doorsnede tijdens productie, tot 30%, en de toegestane isolatielaagdikte is 0,3 mm, tegen 0,4 in PUE), ШВВП en anderen .

Als u zich van de definities verwijdert, verschilt de draad van de kabel minimaal, voornamelijk per definitie in GOST of TU waarmee deze is gemaakt. Er is immers een groot aantal draden op de markt met 2-3 draden en twee lagen isolatie, bijvoorbeeld dezelfde PUGNP of PUNP.

Toegestane spanning wordt bepaald door kabelisolatie

Om een ​​kabel te selecteren, naast spanning, wordt rekening gehouden met de omstandigheden waaronder deze zal werken, voor het aansluiten van een bewegend gereedschap en apparatuur moet deze flexibel zijn, voor het aansluiten van vaste elementen maakt het in principe niet uit, maar het is beter om een ​​kabel met een monolithische kern te verkiezen.

De beslissende factor bij het kopen is het dwarsdoorsnedeoppervlak van de kern, het wordt gemeten in mm2 en het vermogen van de geleider om een ​​lange belasting te weerstaan, hangt ervan af.

Wat beïnvloedt de toelaatbare stroom door de kabel?

Laten we eerst naar de basis van de natuurkunde gaan. Er is zo'n Joule-Lenz-wet, deze werd onafhankelijk ontdekt door twee geleerden, James Joule (in 1841) en Emilius Lenz (in 1842), en kreeg daarom een ​​dubbele naam. Deze wet beschrijft dus kwantitatief het thermische effect van de elektrische stroom die door de geleider stroomt.

Indien uitgedrukt in termen van stroomdichtheid, krijgen we de volgende formule:

Interpretatie: w is het warmteafgifte-vermogen per volume-eenheid, vector j is de stroomdichtheid door de geleider gemeten in Ampère per mm2. Neem voor koperdraad 6 tot 10 A per millimeter oppervlak, waarbij 6 de werkdichtheid is en 10 kortstondig. vector E is de sterkte van het elektrische veld. σ is de geleidbaarheid van het medium.

Omdat de geleidbaarheid omgekeerd evenredig is met de weerstand: σ = 1 / R

Als de wet Joule-Lenz wordt uitgedrukt in termen van de hoeveelheid warmte in integrale vorm, dan:

Aldus is dQ de hoeveelheid warmte die vrijkomt tijdens het tijdsinterval dt in het circuit waar stroom I door een geleider met weerstand R stroomt.

Dat wil zeggen dat de hoeveelheid warmte recht evenredig is met de stroom en weerstand. Hoe groter de stroom en weerstand, hoe meer warmte wordt gegenereerd. Dit is gevaarlijk omdat op een bepaald moment de hoeveelheid warmte een zodanige waarde bereikt dat de isolatie op de draden smelt. Je hebt misschien gemerkt dat de draden van goedkope ketels merkbaar warm zijn tijdens het gebruik, dit is het.

Als er stroom op de kabel vrijkomt, daalt ook de spanning aan de uiteinden die op de belasting zijn aangesloten.

In rekenmachines voor het berekenen van kabeldoorsneden worden meestal de volgende parameters ingesteld:

• stroom of laadvermogen;

• lijn lengte;

• toelaatbare spanningsval (meestal in procenten);

Hoe groter de weerstand, hoe meer de spanning zal dalen en de kabel zal opwarmen, omdat er stroom op wordt losgelaten (P = UI, waarbij U de spanningsval over de kabel is, I is de stroom die erdoorheen stroomt).

Alle berekeningen werden gereduceerd tot stroom en weerstand. De weerstand van de geleider wordt berekend met de formule:

Hier: ρ (po) is de weerstand, l is de kabellengte, S is het dwarsdoorsnede-oppervlak.

De soortelijke weerstand is afhankelijk van de structuur van het metaal, de waarden van de soortelijke weerstanden kunnen worden bepaald aan de hand van de tabel.

De bedrading gebruikt hoofdzakelijk aluminium en koper. In koper is de weerstand 1,68 * 10-8 Ohm * mm2 / m en in aluminium 1,8 keer groter dan in koper is deze 2,82 * 10-8 Ohm * mm2 / m. Dit betekent dat de aluminiumdraad bijna 2 keer sterker wordt dan de koperdraad met dezelfde doorsnede en stroom. Hieruit volgt dat u voor bedrading een dikkere aluminiumdraad moet kopen, bovendien kunnen de draden gemakkelijk worden beschadigd.

Daarom werden koperdraden vervangen door koperdraden van thuisbedrading en het gebruik van aluminium in de bedrading is verboden, alleen het gebruik van aluminiumkabels voor de installatie van zeer krachtige elektrische installaties die hoge stroom verbruiken is toegestaan, gebruik vervolgens een aluminiumdraad met een doorsnede van meer dan 16 mm2 (zie -Waarom aluminium kabel niet kan worden gebruikt in bedrading)

Hoe de weerstand van de draad bepalen door de diameter van de kern?

Er zijn gevallen waarin het dwarsdoorsnedegebied van de kern niet bekend is, zodat het kan worden berekend op basis van diameter. Om de diameter van een monolithische ader te bepalen, kunt u een remklauw gebruiken, als dit niet het geval is, neem dan een staaf, zoals een balpen of spijker, wikkel 10 omwentelingen draad er strak omheen en meet de lengte van de resulterende spiraal met een liniaal, deel deze lengte door 10 - u krijgt de diameter van de ader.

Om de totale diameter van een meeraderige kern te bepalen, meet u de diameter van elke kern en vermenigvuldigt u deze met hun aantal.

Overweeg vervolgens de doorsnede volgens deze formule:

En opnieuw keren ze terug naar deze formule voor het berekenen van de weerstand van een draad:

Hoe de vereiste dwarsdoorsnede van de draad bepalen?

De eenvoudigste optie is om het dwarsdoorsnedegebied van de kernen te bepalen volgens de tabel. Het is geschikt voor het berekenen van niet te lange lijnen die onder normale omstandigheden (met normale omgevingstemperatuur) zijn gelegd. U kunt ook een draad kiezen voor het verlengsnoer. Houd er rekening mee dat de tabel de dwarsdoorsneden toont voor een bepaalde stroom en vermogen in een enkelfasig en driefasig netwerk voor aluminium en koper.

Bij het berekenen van lange lijnen (meer dan 10 meter) is het beter om een ​​dergelijke tabel niet te gebruiken. Het is noodzakelijk om berekeningen uit te voeren. De snelste manier om de calculator te gebruiken. Het berekeningsalgoritme is als volgt:

Ze nemen toegestane spanningsverliezen op (niet meer dan 5%), dit betekent dat bij een spanning van 220 V en een acceptabel spanningsverlies van 5% op de kabel, de spanningsval (van eind tot eind) niet groter mag zijn dan:

5% * 220 = 11 V.

Nu we de huidige stroom kennen, kunnen we de kabelweerstand berekenen. In een tweedraadslijn wordt de weerstand vermenigvuldigd met 2, omdat de stroom door twee draden vloeit, met een lijnlengte van 10 m, is de totale lengte van de geleiders 20 m.

Van hieruit wordt volgens de bovenstaande formules de vereiste kabeldoorsnede berekend.

U kunt dit automatisch doen vanaf uw smartphone, met behulp van de Mobile Electric- en electroDroid-applicaties. Alleen de calculator geeft niet de totale lengte van de draden aan, maar eerder de lengte van de lijn van de stroombron naar de elektriciteitsontvanger.

conclusie

Correct berekende bedrading is al een garantie van 50% voor een succesvolle werking, de tweede helft hangt af van de juiste installatie. Alle bedradingsspecificaties, het maximale stroomverbruik door alle consumenten moet worden overwogen. Voer tegelijkertijd een marge van toelaatbare stroom in van 20-40% "voor het geval dat".