Cum să alegeți o secțiune de cablu - sfaturi pentru designer

Articolul are în vedere principalele criterii pentru alegerea unei secțiuni de cablu, oferă exemple de calcule.

În piețe, puteți vedea adesea semne scrise manual care indică care cablu trebuie să fie achiziționat de cumpărător în funcție de curentul de încărcare preconizat. Nu crede aceste semne, deoarece te induc în eroare. Secțiunea transversală a cablurilor este selectată nu numai prin curentul de funcționare, ci și prin mai mulți parametri.

În primul rând, trebuie avut în vedere faptul că atunci când utilizați un cablu la limita capacităților sale, miezurile de cablu se încălzesc câteva zeci de grade. Valorile actuale prezentate în figura 1 sugerează încălzirea miezurilor de cablu la 65 de grade la o temperatură ambiantă de 25 de grade. Dacă mai multe cabluri sunt așezate într-o conductă sau tavă, datorită încălzirii reciproce (fiecare cablu încălzește toate celelalte cabluri), curentul maxim admis este redus cu 10 - 30%.

De asemenea, curentul maxim posibil scade la temperaturi ambiante ridicate. Prin urmare, într-o rețea de grup (o rețea de la scuturi la corpuri de iluminat, prize de priză și alte receptoare electrice), cablurile sunt de obicei utilizate la curenți care nu depășesc 0,6 - 0,7 din valorile prezentate în figura 1.

Fig. 1. Curent continuu admisibil al cablurilor cu conductoare de cupru

Pe această bază, utilizarea pe scară largă a întreruptoarelor cu un curent nominal de 25A pentru a proteja rețelele de ieșire prevăzute cu cabluri cu conductoare de cupru cu secțiune transversală de 2,5 mm2 este un pericol. Tabelele cu coeficienții descrescători în funcție de temperatură și numărul de cabluri dintr-o tavă pot fi găsite în Regulile de instalare electrică (PUE).

Restricții suplimentare apar atunci când cablul este lung. În același timp, pierderile de tensiune din cablu pot atinge valori inacceptabile. De regulă, la calcularea cablurilor, pierderile maxime din linie nu depășesc 5%. Pierderile nu sunt dificil de calculat dacă cunoașteți valoarea rezistenței miezurilor de cablu și curentul de încărcare estimat. Dar, de obicei, pentru calculul pierderilor sunt utilizate tabele de dependență a pierderilor de momentul încărcării. Momentul de încărcare este calculat ca produs al lungimii cablului în metri și a puterii în kilowati.

Datele pentru calculul pierderilor la o tensiune monofazată de 220 V sunt prezentate în tabelul1. De exemplu, pentru un cablu cu conductoare de cupru cu o secțiune transversală de 2,5 mm2 cu lungimea cablului de 30 de metri și o putere de încărcare de 3 kW, momentul de încărcare este de 30x3 = 90, iar pierderea va fi de 3%. Dacă valoarea pierderii calculate depășește 5%, atunci este necesar să alegeți un cablu cu o secțiune transversală mai mare.

Tabelul 1. Momentul de încărcare, kW x m, pentru conductoarele de cupru dintr-o linie cu două fire la o tensiune de 220 V pentru o secțiune dată a conductorului

Conform tabelului 2, puteți determina pierderea într-o linie trifazată. Comparând tabelele 1 și 2, se poate observa că într-o linie trifazată cu conductoare de cupru cu secțiune transversală de 2,5 mm2, o pierdere de 3% corespunde unui moment de încărcare de șase ori mai mare.

O triplă creștere a momentului de încărcare se datorează distribuției puterii de încărcare în trei faze și o dublă creștere datorită faptului că într-o rețea trifazată cu sarcină simetrică (curenți identici în conductoarele de fază), curentul în conductorul neutru este zero. Cu o sarcină dezechilibrată, pierderile din cablu cresc, care trebuie luate în considerare la alegerea secțiunii de cablu.

Tabelul 2. Momentul de încărcare, kW x m, pentru conductoarele de cupru dintr-o linie trifazată cu patru fire cu tensiunea zero de 380/220 V pentru o secțiune dată a conductorului (pentru a mări tabelul, faceți clic pe figură)

Pierderile din cablu sunt puternic afectate atunci când se utilizează joase tensiuni, de exemplu, lămpi cu halogen. Acest lucru este de înțeles: dacă 3 Volți scad pe conductoarele de fază și neutre, atunci la o tensiune de 220 V, cel mai probabil nu vom observa acest lucru, iar la o tensiune de 12 V, tensiunea pe lampă va scădea la jumătate la 6 V.De aceea, transformatoarele pentru alimentarea lămpilor cu halogen trebuie să fie aduse cât mai aproape de lămpi. De exemplu, cu o lungime a cablului de 4,5 metri cu o secțiune transversală de 2,5 mm2 și o sarcină de 0,1 kW (două lămpi de 50 W fiecare), momentul de încărcare este de 0,45, ceea ce corespunde unei pierderi de 5% (tabelul 3).

Tabelul 3. Momentul de încărcare, kW x m, pentru conductoarele de cupru pe o linie cu două fire la o tensiune de 12 V pentru o secțiune dată a conductorului

Tabelele de mai sus nu iau în considerare creșterea rezistenței conductoarelor la încălzire datorită fluxului de curent prin ele. Prin urmare, dacă cablul este utilizat la curenți de 0,5 sau mai mult din curentul maxim de cablu admis al unei anumite secțiuni, atunci trebuie făcută o modificare. În cel mai simplu caz, dacă așteptați să primiți pierderi de cel mult 5%, calculați secțiunea pe baza pierderilor de 4%. De asemenea, pierderile pot crește cu un număr mare de conexiuni ale conductorilor de cablu.

Cablurile cu conductoare din aluminiu au o rezistență de 1,7 ori mai mare în comparație cu cablurile cu conductoare de cupru, respectiv, iar pierderile din acestea sunt de 1,7 ori mai mari.

Al doilea factor limitant pentru lungimi mari de cablu este excesul de valoare admisibilă a rezistenței circuitului faza-zero. Pentru a proteja cablurile de suprasarcini și scurtcircuite, de regulă, utilizați întrerupătoare cu o eliberare combinată. Astfel de întrerupătoare au degajări termice și electromagnetice.

Eliberarea electromagnetică asigură oprirea instantanee (a zecea și chiar a suta a doua) a secțiunii de urgență a rețelei în timpul unui scurtcircuit. De exemplu, un întreruptor etichetat C25 are o eliberare termică de 25 A și o eliberare electromagnetică de 250A. Întrerupătoarele din grupa "C" au o multiplicitate a curentului de rupere al eliberării electromagnetice la termic de la 5 la 10. Dar la calculul liniei pentru curentul de scurtcircuit se ia valoarea maximă.

Rezistența generală a circuitului faza-zero include: rezistența transformatorului de coborâre a stației de transformare, rezistența cablului de la sub-stație la dispozitivul de distribuție a intrării (ASU) al clădirii, rezistența cablului pus de la ASU la aparatul de comandă (RU) și rezistența cablului liniei de grup în sine, a cărei secțiune transversală este necesară a determina.

Dacă linia are un număr mare de conexiuni ale conductorului de cablu, de exemplu, o linie de grup a unui număr mare de dispozitive conectate de o buclă, atunci trebuie luată în considerare și rezistența conexiunilor de contact. Pentru calcule foarte precise, se ține cont de rezistența arcului la locul defectului.

Impedanța circuitului de fază zero pentru cablurile cu patru fire este prezentată în tabelul 4. Tabelul ține cont de rezistențele atât ale conductoarelor de fază cât și ale celor neutre. Valorile rezistenței sunt date la o temperatură a miezului de cablu de 65 de grade. Tabelul este valabil și pentru liniile cu două fire.

Tabelul 4. Rezistența totală a circuitului faza zero pentru cabluri cu 4 nuclee, Ohm / km la temperatura de miez de 65^despreC

În stațiile de transformare urbane, de regulă, sunt instalate transformatoare cu o capacitate de 630 kV. Și mai mult, având o impedanță de ieșire Rtp mai mică de 0,1 Ohm. În zonele rurale, pot fi utilizate transformatoare de 160 - 250 kV. Și având o rezistență la ieșire de ordinul 0,15 Ohms, și chiar transformatoare la 40 - 100 kV. Și având o impedanță de ieșire de 0,65 - 0,25 Ohmi.

Cablurile de alimentare de la stațiile de transformare urbane la ASG ale caselor sunt de obicei utilizate cu conductoare de aluminiu cu o secțiune transversală a conductoarelor de fază de cel puțin 70 - 120 mm2. Atunci când lungimea acestor linii este mai mică de 200 de metri, rezistența circuitului faza-zero a cablului de alimentare (Rpc) poate fi luată egală cu 0,3 Ohm. Pentru un calcul mai precis, trebuie să cunoașteți lungimea și secțiunea transversală a cablului sau să măsurați această rezistență. Unul dintre instrumentele pentru astfel de măsurători (instrumentul Vector) este prezentat în Fig. 2.

Fig. 2. Dispozitiv pentru măsurarea rezistenței circuitului de fază zero „Vector”

Rezistența liniei trebuie să fie astfel încât, cu un scurtcircuit, curentul din circuit să fie garantat să depășească curentul de funcționare al eliberării electromagnetice.În consecință, pentru întrerupătorul C25, curentul de scurtcircuit în linie ar trebui să depășească 1,15 × 10 × 25 = 287 A, aici 1,15 este factorul de siguranță. Prin urmare, rezistența la faza zero a întrerupătorului C25 nu trebuie să fie mai mare de 220V / 287A = 0,76 Ohm. În consecință, pentru întrerupătorul C16, rezistența circuitului nu trebuie să depășească 220V / 1.15x160A = 1.19 Ohms, iar pentru întrerupătorul C10 nu mai mult de 220V / 1.15x100 = 1.91 Ohms.

Astfel, pentru o clădire de apartamente urbane, luând Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm atunci când utilizați un cablu cu conductoare de cupru cu secțiune transversală de 2,5 mm2 protejat de un întreruptor C16 în rețeaua de ieșire, rezistența cablului Rgr (conductoare de fază și neutre) nu trebuie să depășească Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohmi. Conform tabelului 4 găsim lungimea acestuia - 0,79 / 17,46 = 0,045 km sau 45 de metri. Pentru majoritatea apartamentelor această lungime este suficientă.

Când utilizați un întrerupător C25 pentru a proteja un cablu cu secțiunea transversală de 2,5 mm2, rezistența circuitului ar trebui să fie mai mică de 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, ceea ce corespunde unei lungimi maxime a cablului de 0,36 / 17,46 = 0,02 km, sau 20 de metri.

Când utilizăm un întreruptor C10 pentru a proteja o linie de iluminare în grup realizată cu un cablu cu conductoare de cupru de 1,5 mm2, obținem rezistența maximă admisă a cablului de 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohmi, care corespunde unei lungimi maxime a cablului de 1,51 / 29, 1 = 0,052 km sau 52 de metri. Dacă protejați o astfel de linie cu un întreruptor C16, atunci lungimea maximă a liniei va fi de 0,79 / 29,1 = 0,027 km sau 27 de metri.

Vezi și:De ce măsurile de rezistență în buclă zero sunt făcute de profesioniști și nu de hackeri

Victor Ch