Jotta kaapelipalvelu olisi pitkä ja luotettava, se on valittava ja laskettava oikein. Sähköasentajat johdotusta asentaessaan valitsevat johtojen poikkileikkauksen pääosin kokemuksen perusteella. Joskus tämä johtaa virheisiin. Kaapelin poikkileikkauksen laskeminen on välttämätöntä ennen kaikkea sähköturvallisuuden kann alta. On väärin, jos johtimen halkaisija on pienempi tai suurempi kuin vaaditaan.
Kaapeliosuus liian alhainen
Tämä tapaus on vaarallisin, koska johtimet ylikuumenevat suuresta virrantiheydestä, samalla kun eristys sulaa ja syntyy oikosulku. Tämä voi myös tuhota sähkölaitteita, aiheuttaa tulipalon ja työntekijät voivat saada jännitteitä. Jos asennat kaapeliin katkaisijan, se toimii liian usein, mikä aiheuttaa epämukavuutta.
Kaapeliosuus on vaadittua korkeampi
Tässä tärkein tekijä on taloudellinen. Mitä suurempi langan poikkileikkaus, sitä kalliimpi se on. Jos teet koko asunnon johdotuksen suurella marginaalilla, se maksaa suuren summan. Joskus on suositeltavaa tehdä pääsyöttö suuremmasta poikkileikkauksesta, jos kotiverkon kuormituksen odotetaan kasvavan edelleen.
Jos asetat kaapelille oikean katkaisijan, seuraavat rivit ylikuormitetaan, kun jokin niistä ei laukea katkaisijaansa.
Kuinka lasketaan kaapelin koko?
Ennen asennusta on suositeltavaa laskea kaapelin poikkipinta-ala kuormituksen mukaan. Jokaisella johtimella on tietty teho, joka ei saa olla pienempi kuin kytkettyjen sähkölaitteiden teho.
Tehonlaskenta
Helpoin tapa on laskea tulojohdon kokonaiskuorma. Kaapelin poikkileikkauksen laskenta kuormituksen mukaan rajoittuu kuluttajien kokonaistehon määrittämiseen. Jokaisella heistä on oma nimensä, joka on merkitty koteloon tai passiin. Sitten kokonaisteho kerrotaan kertoimella 0,75. Tämä johtuu siitä, että kaikkia laitteita ei voida kytkeä päälle samanaikaisesti. Tarvittavan koon lopulliseen määrittämiseen käytetään kaapelin poikkileikkauksen laskentataulukkoa.
Kaapelin poikkileikkauksen laskenta virralla
Tarkempi menetelmä on nykyinen kuormituslaskenta. Kaapelin poikkileikkaus lasketaan määrittämällä sen läpi kulkeva virta. Yksivaiheisessa verkossa käytetään kaavaa:
Ilask.=P/(Unom∙cosφ),
jossa P - kuormitusteho, Unom. - verkkojännite (220 V).
Jos talon aktiivisten kuormien kokonaisteho on 10kW, niin nimellisvirta Ilask.=10000/220 ≈ 46 A. Kun kaapelin poikkipinta lasketaan virralla, tehdään korjaus johdon asennusolosuhteisiin (joissakin erikoistaulukoissa), sekä ylikuormitukseen, kun sähkölaitteita käynnistetään noin 5 A:n yläpuolella. Tämän seurauksena Ilask.=46 + 5=51 A.
Ytimen paksuus määräytyy hakuteoksen mukaan. Kaapelin poikkileikkauksen laskeminen taulukoiden avulla helpottaa oikean koon löytämistä jatkuvalle virralle. Ilman kautta taloon vedetylle kolmijohtimiselle kaapelille on valittava arvo suuremman vakioosan suunnassa. Se on 10mm2. Itselaskennan oikeellisuuden voi tarkistaa käyttämällä online-laskinta - kaapeliosuuslaskelma, joka löytyy joistakin lähteistä.
Kaapelilämmitys virran aikana
Kuorman ollessa käynnissä kaapelissa syntyy lämpöä:
Q=I2Rn w/cm, jossa I on virta, R on sähkövastus, n on ytimien lukumäärä.
Laukeesta seuraa, että vapautuvan tehon määrä on verrannollinen johdon läpi kulkevan virran neliöön.
Sallitun virran laskenta johtimen lämmityslämpötilan mukaan
Kaapeli ei voi kuumentua loputtomiin, koska lämpöä haihtuu ympäristöön. Lopulta syntyy tasapaino ja johtimien vakiolämpötila muodostuu.
Jotta prosessi on tasainen, suhde on totta:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
jossa ∆t=tw-tav - väliaineen ja ytimen lämpötilan ero, ∑S - lämpötilan kestävyys.
Kaapelin läpi kulkeva pitkäaikainen sallittu virta saadaan lausekkeesta:
Ilisää=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
jossa tlisä - sallittu sydämen lämmityslämpötila (riippuu kaapelin tyypistä ja asennustavasta). Yleensä se on 70 astetta normaalitilassa ja 80 hätätilassa.
Lämmönpoistoolosuhteet kaapelin ollessa käynnissä
Kun kaapeli vedetään ympäristöön, lämmönpoisto määräytyy sen koostumuksen ja kosteuden mukaan. Maaperän laskennalliseksi ominaisvastukseksi oletetaan yleensä 120 Ohm∙°C/W (savi ja hiekka, jonka kosteuspitoisuus on 12-14%). Selvyyden vuoksi sinun tulee tietää väliaineen koostumus, jonka jälkeen voit löytää materiaalin kestävyyden taulukoiden mukaan. Lämmönjohtavuuden lisäämiseksi kaivanto peitetään savella. Rakennusjätteen ja kivien esiintyminen siinä ei ole sallittua.
Lämmönsiirto kaapelista ilman kautta on erittäin vähäistä. Se pahenee entisestään asennettaessa kaapelikanavaan, jossa ilmakerroksia tulee lisää. Tässä nykyistä kuormaa tulee pienentää laskettuun verrattuna. Kaapeleiden ja johtojen teknisissä ominaisuuksissa on annettu sallittu oikosulkulämpötila, joka on 120 ° C PVC-eristeelle. Maaperän kestävyys on 70 % kokonaismäärästä ja se on laskelmissa tärkein. Ajan myötä eristeen johtavuus kasvaa sen kuivuessa. Tämä on otettava huomioon laskelmissa.
Kaapelin jännitehäviö
Jos johtimissa on sähkövastus, osa jännitteestä kuluu niiden lämmittämiseen ja kuluttajalle tulee vähemmän kuin johdon alussa. Tämän seurauksena potentiaalia menetetään johtimen pituudella lämpöhäviöiden vuoksi.
Kaapelia ei tule valita vain poikkileikkauksen mukaan sen suorituskyvyn varmistamiseksi, vaan myös energian siirron etäisyys on otettava huomioon. Kuorman lisääntyminen johtaa virran kasvuun johtimen läpi. Samaan aikaan tappiot kasvavat.
Kohtelijoihin syötetään pieni jännite. Jos se pienenee hieman, se on heti havaittavissa. Jos valitset väärät johdot, virtalähteestä kauempana olevat polttimot näyttävät himmeiltä. Jännite pienenee merkittävästi jokaisessa seuraavassa osassa, ja tämä heijastuu valaistuksen kirkkaudessa. Siksi on tarpeen laskea kaapelin poikkileikkaus pitkin pituutta.
Kaapelin tärkein osa on kauimpana muusta sijaitseva kuluttaja. Tappiot huomioidaan pääasiassa tälle kuormalle.
Johtimen osassa L jännitehäviö on:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
jossa P ja Q ovat pätö- ja loisteho, r ja x ovat osan L aktiivinen ja reaktanssi ja Un - nimellisjännite, jolla kuorma toimii normaalisti.
Sallittu ∆U virtalähteistä päätuloihin ei ylitä ±5 % asuinrakennusten ja virtapiirien valaistuksessa. Syöttöstä kuormaan häviöt eivät saa olla yli 4 %. Pitkillä linjoilla on otettava huomioon kaapelin induktiivinen reaktanssi, joka riippuu vierekkäisten johtimien välisestä etäisyydestä.
Tapoja yhdistää kuluttajat
Kuormat voidaan kytkeä eri tavoin. Yleisimmät ovat seuraavat tavat:
- verkon lopussa;
- kuluttajat jakautuvat tasaisesti;
- linja, jossa kuormitukset jakautuvat tasaisesti, on yhdistetty laajennettuun osaan.
Esimerkki 1
Laitteen teho on 4 kW. Kaapelin pituus on 20 m, ominaisvastus ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Virta määritetään suhteesta: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Sitten otetaan kaapelin poikkileikkauksen laskentataulukko ja valitaan sopiva koko. Kuparilangalla se on S=1,5 mm2.
Kaapeliosuuden laskentakaava: S=2ρl/R. Sen avulla voit määrittää kaapelin sähkövastuksen: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
R:n tunnetusta arvosta voimme määrittää ∆U=IR/U∙100 %=18,2100∙0,46/220∙100=3,8 %.
Laskelman tulos ei ylitä 5 %, mikä tarkoittaa, että häviöt ovat hyväksyttäviä. Suurten häviöiden sattuessa kaapelin johtimien poikkileikkausta joutuisi kasvattamaan valitsemalla viereinen, suurempi koko vakiovalikoimasta - 2,5 mm2.
Esimerkki 2
Kolme valaistuspiiriä on kytketty rinnan toistensa kanssa yhteen vaiheeseen kuormitettuun kolmivaiheiseen linjaan, joka koostuu nelijohtimisesta 70 mm2 50 m pitkä ja kantavat 150 A:n virran. Jokaiselle20 m pitkät valaistuslinjat kuljettavat 20 A:n virran.
Vaiheiden väliset häviöt todellisella kuormituksella ovat: ∆Uvaihe=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Nyt sinun on määritettävä häviö nollan välillä ja vaihe, koska valaistus on kytketty 220 V:n jännitteeseen: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Yhdessä kytketyssä valaistuspiirissä jännitehäviö on: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Kokonaishäviöt määritetään summalla Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2 %. Laskettu arvo on alle sallitun tappion, joka on 6%.
Johtopäätös
Josjohtimien suojaamiseksi ylikuumenemiselta pitkäaikaisen kuormituksen aikana kaapelin poikkipinta lasketaan taulukoiden avulla pitkän aikavälin sallitun virran mukaan. Lisäksi on tarpeen laskea johdot ja kaapelit oikein, jotta jännitehäviö niissä ei ole normaalia suurempi. Samalla niiden kanssa summataan tehopiirin häviöt.
