Tvärsnittsarea hos ledningar och kablar beroende på strömstyrka, beräkning av önskat kabeltvärsnitt

För att reparera den gamla ledningen eller lägga en ny måste du välja kabeln i önskat tvärsnitt för att motstå den förväntade belastningen.

Om de gamla ledningarna inte är i ordning måste du byta ut den, men innan du ändrar den till en liknande, ta reda på varför det var ett problem med den gamla. Det är möjligt att det helt enkelt skedde mekanisk skada, eller att isoleringen blev oanvändbar, och ett ännu viktigare problem är att kablarna misslyckades på grund av överskridande av den tillåtna belastningen.

Vad är skillnaden mellan kabelprodukter, vilka är de viktigaste egenskaperna?

Till att börja med bestäms det vilken spänning i nätverket där kablarna fungerar. För hushållsnät, kablar och ledningar av VVG, PUGNP-typ används ofta (endast det är förbjudet av moderna PUE-krav på grund av de stora toleranserna för tvärsnittet under produktionen, upp till 30%, och den tillåtna isolerande skikttjockleken är 0,3 mm, mot 0,4 i PUE), ШВВП och andra .

Om du flyttar bort från definitionerna skiljer sig ledningen från kabeln minimalt, huvudsakligen per definition i GOST eller TU genom vilken den är gjord. När allt kommer omkring finns det ett stort antal trådar på marknaden med 2-3 trådar och två lager av isolering, till exempel samma PUGNP eller PUNP.

Tillåten spänning bestäms av kabelisolering

För att välja en kabel, förutom spänning, beaktas förhållandena under vilka den fungerar, för att ansluta ett rörligt verktyg och utrustning måste det vara flexibelt, för att ansluta fasta element, i princip spelar det ingen roll, men det är bättre att föredra en kabel med en monolitisk kärna.

Den avgörande faktorn vid köp är kärnans tvärsnittsarea, den mäts i mm2, ledarens förmåga att motstå en lång belastning beror på den.

Vad påverkar den tillåtna strömmen genom kabeln?

Låt oss först vända oss till grunderna i fysik. Det finns en sådan Joule-Lenz-lag, den upptäcktes oberoende av två forskare, James Joule (1841) och Emilius Lenz (1842), och fick därför ett dubbelnamn. Så denna lag beskriver kvantitativt den termiska effekten av den elektriska strömmen som strömmar genom ledaren.

Om uttryckt i termer av strömtäthet får vi följande formel:

Tolkning: w är värmeavgivningseffekten per enhetsvolym, vektor j är strömtätheten genom ledaren mäts i Amperes per mm2. För koppartråd, ta från 6 till 10 A per millimeter av området, där 6 är arbetstätheten och 10 är på kort sikt. vektor E är det elektriska fältstyrkan. σ är ledningsförmågan hos mediet.

Eftersom konduktiviteten är omvänt proportionell mot motståndet: σ = 1 / R

Om Joule-Lenz-lagen uttrycks i termer av värmemängden i integrerad form, då:

DQ är således mängden värme som kommer att släppas under tidsintervallet dt i kretsen där strömmen I strömmar genom en ledare med motstånd R.

Det vill säga värmemängden är direkt proportionell mot strömmen och motståndet. Ju större ström och motstånd, desto mer värme genereras. Detta är farligt eftersom värmemängden vid ett visst ögonblick når ett sådant värde att isoleringen smälter på ledningarna. Du kanske har lagt märke till att ledningarna till billiga pannor är märkbart varma under drift, det här är det.

Om strömmen släpps på kabeln, sjunker också spänningen i dess ändar anslutna till lasten.

I kalkylatorer för beräkning av kabeltvärsnitt ställs vanligtvis följande parametrar in:

• ström- eller lastkraft;

• linjelängd;

• tillåtet spänningsfall (vanligtvis i procent);

Ju större motstånd, desto mer kommer spänningen att sjunka och kabeln värms upp, eftersom ström kommer att släppas på den (P = UI, där U är spänningsfallet över kabeln, jag är strömmen som strömmar genom den).

Alla beräkningar reducerades till ström och motstånd. Ledarens motstånd beräknas med formeln:

Här: ρ (po) är resistiviteten, l är kabellängden, S är tvärsnittsområdet.

Resistiviteten beror på metallens struktur, värdena på resistiviteter kan bestämmas från tabellen.

Ledningarna använder främst aluminium och koppar. I koppar är motståndet 1,68 * 10-8 Ohm * mm2 / m, och i aluminium 1,8 gånger större än i koppar är det 2,82 * 10-8 Ohm * mm2 / m. Detta betyder att aluminiumtråden värms upp nästan två gånger starkare än koppartråden med samma tvärsnitt och ström. Det följer att för ledningar måste du köpa en tjockare aluminiumtråd, dessutom kan ledningarna lätt skadas.

Därför ersattes kopparkablar av kopparkablar från hemledningar, och användningen av aluminium i ledningarna är förbjuden, endast användning av aluminiumkablar för installation av mycket kraftfulla elektriska installationer som förbrukar hög ström är tillåtet, använd sedan en aluminiumtråd med ett tvärsnitt på mer än 16 mm2 (se -Varför aluminiumkabel inte kan användas i ledningar)

Hur bestämmer man trådens motstånd med kärnans diameter?

Det finns fall då kärns tvärsnittsarea inte är känt, så det kan beräknas med diameter. För att bestämma diametern på en monolitisk ven, kan du använda en bromsok, om den inte är det, ta en stav, till exempel en kulspetspenna eller spik, vinda 10 varv tråd tätt runt den, och mäta längden på den resulterande spiralen med en linjal, dela denna längd med 10 - du får venens diameter.

För att bestämma den totala diametern för en multirådskärna, mät diametern på varje kärna och multiplicera med deras antal.

Tänk sedan på tvärsnittet enligt denna formel:

Och återigen återgår de till denna formel för att beräkna motståndet hos en tråd:

Hur bestämmer du den trådlösa tvärsnittsarean?

Det enklaste alternativet är att bestämma kärnans tvärsnittsarea enligt tabellen. Den är lämplig för att beräkna inte för långa linjer som läggs under normala förhållanden (med normal omgivningstemperatur). Du kan också välja en tråd för förlängningssladden. Observera att tabellen visar tvärsektionerna för en viss ström och effekt i ett enfas- och trefasnät för aluminium och koppar.

Vid beräkning av långa rader (mer än 10 meter) är det bättre att inte använda en sådan tabell. Det är nödvändigt att göra beräkningar. Det snabbaste sättet att använda kalkylatorn. Beräkningsalgoritmen är som följer:

De tar tillåtna spänningsförluster (högst 5%), detta betyder att med en spänning på 220V och en acceptabel spänningsförlust på 5% på kabeln, bör spänningsfallet (från ände till slut) inte överstiga:

5% * 220 = 11V.

Nu när vi vet strömmen som kommer att flyta kan vi beräkna kabelmotståndet. I en tvåtrådslinje multipliceras motståndet med 2, eftersom strömmen flyter genom två ledningar, med en linjelängd på 10 m, är ledarnas totala längd 20 m.

Härifrån, enligt ovanstående formler, beräknas det erforderliga kabeltvärsnittet.

Du kan göra detta automatiskt från din smartphone med hjälp av applikationerna Mobile Electric och elektroDroid. Endast kalkylatorn anger inte ledningens totala längd utan linjens längd från strömkällan till elmottagaren.

slutsats

Korrekt beräknade ledningar är redan en 50% garanti för att den lyckas fungera, den andra halvan beror på rätt installation. Alla kabelfunktioner, maximal konsumtion av alla konsumenter bör beaktas. Ange samtidigt en marginal för tillåten ström på 20-40% "för fall".