Como escolher uma seção de cabo - dicas de designer

O artigo considera os principais critérios para a escolha de uma seção de cabos, fornece exemplos de cálculos.

Nos mercados, muitas vezes você pode ver sinais escritos à mão indicando quais cabo deve ser adquirido pelo comprador, dependendo da carga esperada atual. Não acredite nesses sinais, pois eles o enganam. A seção transversal do cabo é selecionada não apenas pela corrente de operação, mas também por vários parâmetros.

Antes de tudo, deve-se ter em mente que, ao usar um cabo no limite de suas capacidades, os núcleos dos cabos aquecem várias dezenas de graus. Os valores atuais mostrados na Figura 1 sugerem aquecimento dos núcleos dos cabos a 65 graus a uma temperatura ambiente de 25 graus. Se vários cabos forem colocados em um tubo ou bandeja, devido ao aquecimento mútuo (cada cabo aquece todos os outros cabos), a corrente máxima permitida é reduzida de 10 a 30%.

Além disso, a corrente máxima possível diminui a temperaturas ambientes elevadas. Portanto, em uma rede de grupo (uma rede de blindagens a acessórios, tomadas e outros receptores elétricos), os cabos são geralmente usados ​​em correntes que não excedem 0,6 - 0,7 dos valores mostrados na Figura 1.

Fig. 1. Corrente contínua permitida de cabos com condutores de cobre

Nesta base, o uso generalizado de disjuntores com corrente nominal de 25A para proteger as redes de tomadas instaladas com cabos com condutores de cobre com seção transversal de 2,5 mm2 é um perigo. Tabelas de coeficientes decrescentes, dependendo da temperatura e do número de cabos em uma bandeja, podem ser encontradas nas Regras de Instalação Elétrica (PUE).

Restrições adicionais surgem quando o cabo é comprido. Ao mesmo tempo, as perdas de tensão no cabo podem atingir valores inaceitáveis. Como regra, ao calcular os cabos, as perdas máximas na linha não passam de 5%. As perdas não são difíceis de calcular se você souber o valor da resistência dos núcleos dos cabos e a corrente de carga estimada. Mas geralmente para o cálculo de perdas são utilizadas tabelas de dependência de perdas no momento do carregamento. O momento da carga é calculado como o produto do comprimento do cabo em metros e da potência em quilowatts.

Os dados para o cálculo de perdas em uma tensão monofásica de 220 V são mostrados na tabela1. Por exemplo, para um cabo com condutores de cobre com uma seção transversal de 2,5 mm2 com um comprimento de cabo de 30 metros e uma potência de carga de 3 kW, o momento da carga é 30x3 = 90 e a perda será de 3%. Se o valor calculado das perdas exceder 5%, será necessário escolher um cabo com uma seção transversal maior.

Tabela 1. O momento da carga, kW x m, para condutores de cobre em uma linha de dois fios a uma tensão de 220 V para uma determinada seção do condutor

De acordo com a tabela 2, você pode determinar a perda em uma linha trifásica. Comparando as tabelas 1 e 2, pode-se notar que em uma linha trifásica com condutores de cobre com seção transversal de 2,5 mm2, uma perda de 3% corresponde a um momento de carga seis vezes maior.

Um aumento triplo no momento da carga ocorre devido à distribuição da potência de carga em três fases e um aumento duplo devido ao fato de que a corrente no condutor neutro é zero em uma rede trifásica com uma carga simétrica (correntes idênticas nos condutores de fase). Com uma carga desequilibrada, as perdas no cabo aumentam, o que deve ser levado em consideração na escolha da seção do cabo.

Tabela 2. O momento da carga, kW x m, para condutores de cobre em uma linha trifásica de quatro fios com tensão zero de 380/220 V para uma determinada seção do condutor (para ampliar a tabela, clique na figura)

As perdas no cabo são fortemente afetadas ao usar lâmpadas de baixa tensão, por exemplo, halógenas. Isso é compreensível: se uma queda de 3 Volts nos condutores de fase e neutro, a uma tensão de 220 V, provavelmente não perceberemos isso, e a uma tensão de 12 V, a tensão na lâmpada cairá pela metade para 6 V.É por isso que os transformadores para alimentar lâmpadas halógenas devem ser trazidos o mais próximo possível das lâmpadas. Por exemplo, com um comprimento de cabo de 4,5 metros com uma seção transversal de 2,5 mm2 e uma carga de 0,1 kW (duas lâmpadas de 50 W cada), o momento da carga é de 0,45, o que corresponde a uma perda de 5% (Tabela 3).

Tabela 3. O momento da carga, kW x m, para condutores de cobre em uma linha de dois fios a uma tensão de 12 V para uma determinada seção do condutor

As tabelas acima não levam em consideração o aumento da resistência dos condutores ao aquecimento devido ao fluxo de corrente através deles. Portanto, se o cabo for usado com correntes de 0,5 ou mais da corrente máxima permitida para o cabo de uma determinada seção, uma alteração deverá ser feita. No caso mais simples, se você espera receber perdas não superiores a 5%, calcule a seção transversal com base nas perdas de 4%. Além disso, as perdas podem aumentar com um grande número de conexões de condutores de cabos.

Cabos com condutores de alumínio têm uma resistência 1,7 vezes maior em comparação com cabos com condutores de cobre, respectivamente, e as perdas neles são 1,7 vezes maiores.

O segundo fator limitante para grandes comprimentos de cabo é o excesso do valor permitido da resistência do circuito de fase zero. Para proteger os cabos contra sobrecargas e curtos-circuitos, como regra, use disjuntores com uma liberação combinada. Tais interruptores possuem liberações térmicas e eletromagnéticas.

A liberação eletromagnética fornece desligamento instantâneo (décimos e centésimos de segundo) da seção de emergência da rede durante um curto-circuito. Por exemplo, um disjuntor rotulado C25 possui uma liberação térmica de 25 A e uma liberação eletromagnética de 250A. Os disjuntores do grupo "C" têm uma multiplicidade de corrente de interrupção da liberação eletromagnética em térmica de 5 a 10. Mas, em cálculo da linha para corrente de curto-circuito o valor máximo é obtido.

A resistência geral do circuito de fase zero inclui: a resistência do transformador de subida da subestação de transformador, a resistência do cabo da subestação ao dispositivo de distribuição de entrada (ASU) do edifício, a resistência do cabo colocado da ASU ao equipamento de manobra (RU) e a resistência do cabo da própria linha de grupo, cuja seção transversal é necessária para determinar.

Se a linha possui um grande número de conexões de condutores de cabo, por exemplo, uma linha de grupo de um grande número de acessórios conectados por um loop, a resistência das conexões de contato também deve ser levada em consideração. Para cálculos muito precisos, a resistência do arco no local da falha é levada em consideração.

A impedância do circuito de fase zero para cabos de quatro fios é mostrada na Tabela 4. A tabela leva em consideração as resistências dos condutores de fase e neutro. Os valores de resistência são dados a uma temperatura central do cabo de 65 graus. A tabela também é válida para linhas de dois fios.

Tabela 4. A resistência total do circuito de fase zero para cabos de 4 núcleos, Ohm / km a uma temperatura central de 65^sobreCom

Nas subestações de transformadores urbanos, em geral, são instalados transformadores com capacidade de 630 kV. E mais, com uma impedância de saída Rtp inferior a 0,1 Ohm. Nas áreas rurais, podem ser usados ​​transformadores de 160 - 250 kV. E com uma resistência de saída da ordem de 0,15 Ohms e até transformadores de 40 - 100 kV. E com uma impedância de saída de 0,65 - 0,25 Ohms.

Os cabos de alimentação das subestações de transformadores urbanos ao ASG das casas são geralmente usados ​​com condutores de alumínio com uma seção transversal de condutores de fase de pelo menos 70 - 120 mm2. Quando o comprimento dessas linhas é inferior a 200 metros, a resistência do circuito de fase zero do cabo de alimentação (Rpc) pode ser tomada igual a 0,3 Ohm. Para um cálculo mais preciso, você precisa conhecer o comprimento e a seção transversal do cabo ou medir essa resistência. Um dos instrumentos para essas medições (o instrumento Vector) é mostrado na Fig. 2)

Fig. 2. O dispositivo para medir a resistência do circuito de fase zero "Vector"

A resistência da linha deve ser tal que, com um curto-circuito, a corrente no circuito ultrapasse a corrente de operação da liberação eletromagnética.Portanto, para o disjuntor C25, a corrente de curto-circuito na linha deve exceder 1,15 × 10 × 25 = 287 A, aqui 1,15 é o fator de segurança. Portanto, a resistência do circuito de fase zero para o disjuntor C25 não deve ser superior a 220V / 287A = 0,76 Ohm. Assim, para um disjuntor C16, a resistência do circuito não deve exceder 220V / 1.15x160A = 1,19 Ohms e para um disjuntor C10 - não mais que 220V / 1,15x100 = 1,91 Ohms.

Assim, para um prédio urbano, tomando Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm ao usar um cabo com condutores de cobre com uma seção transversal de 2,5 mm2 protegida por um disjuntor C16 na rede de tomadas, a resistência do cabo Rgr (condutores de fase e neutro) não deve exceder Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohms. De acordo com a tabela 4, encontramos seu comprimento - 0,79 / 17,46 = 0,045 km ou 45 metros. Para a maioria dos apartamentos esse comprimento é suficiente.

Ao usar um disjuntor C25 para proteger um cabo com seção transversal de 2,5 mm2, a resistência do circuito deve ser menor que 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, o que corresponde a um comprimento máximo de cabo de 0,36 / 17,46 = 0,02 km, ou 20 metros.

Ao usar um disjuntor C10 para proteger uma linha de iluminação de grupo feita com um cabo com condutores de cobre de 1,5 mm2, obtemos a resistência máxima permitida de 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohms, o que corresponde a um comprimento máximo de 1,51 / 29, 1 = 0,052 km ou 52 metros. Se você proteger essa linha com um disjuntor C16, o comprimento máximo da linha será 0,79 / 29,1 = 0,027 km ou 27 metros.

Veja também:Por que as medições de resistência de loop de fase zero são realizadas por profissionais e não por hackers

Victor Ch