Hai intenzione di fare aggiornamento della rete elettrica o allungare ulteriormente la linea elettrica in cucina per collegare una nuova stufa elettrica? Questa sarà una conoscenza minima utile della sezione trasversale del conduttore e l'effetto di questo parametro sulla potenza e la forza corrente.
Accetto che il calcolo errato della sezione trasversale del cavo porti a surriscaldamento e cortocircuito oa costi inutili.
È molto importante eseguire i calcoli in fase di progettazione, poiché il guasto del cablaggio nascosto e la successiva sostituzione sono associati a costi significativi. Ti aiuteremo ad affrontare le complessità dei calcoli, per evitare problemi nell'ulteriore funzionamento delle reti elettriche.
Per non sovraccaricarti di calcoli complessi, abbiamo raccolto chiare formule e opzioni computazionali, fornito informazioni in forma accessibile, fornendo spiegazioni sulle formule. Inoltre, le foto tematiche e i materiali video sono stati aggiunti all'articolo, consentendo di comprendere visivamente l'essenza del problema in esame.
Contenuto dell'articolo:
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Calcolo della sezione trasversale dei consumatori di energia
- Fase 1: calcolo della potenza reattiva e attiva
- Fase 2: ricerca della simultaneità e dei margini
- Fase 3: eseguire il calcolo con il metodo geometrico
- Fase 4: calcola la sezione di potenza nella pratica
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Calcolo della sezione corrente
- Fase 1: calcolo della forza corrente utilizzando le formule
- Fase 2: scegliere la sezione appropriata in base alle tabelle
- Fase 3: calcolo della sezione trasversale del conduttore per corrente su un esempio
- Calcolo della caduta di tensione
- Porta un esempio di calcolo
- Conclusioni e video utili sull'argomento
Calcolo della sezione trasversale dei consumatori di energia
Lo scopo principale dei conduttori - la fornitura di energia elettrica ai consumatori nella quantità richiesta. Poiché i superconduttori non sono disponibili in condizioni operative normali, è necessario tenere conto della resistenza del materiale del conduttore.
Calcolo della sezione richiesta conduttori e cavi a seconda del potere totale dei consumatori in base all'esperienza operativa a lungo termine.
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La sezione trasversale del cavo è uno dei valori di base nella sua selezione per un dispositivo di cablaggio.
La sezione trasversale determina quale corrente di alimentazione è in grado di condurre il cavo senza surriscaldamento a causa della potenza in eccesso
La base del cavo è un conduttore di rame a filo singolo o multifilo, che nella sezione trasversale può essere rotondo, triangolare o rettangolare
Se ci sono più di due vene nel conduttore, allora sono più spesso contorte. La sezione trasversale nominale dei prodotti multicore è la somma delle sezioni trasversali di tutte le vene esistenti.
Diversi tipi di cavo per il dispositivo di cablaggio
Spessore diverso ai conduttori per uso domestico
Il numero di vissuto in diverse marche di cavo
Opzioni del cavo a trefolo
Iniziamo il corso generale dei calcoli eseguendo prima i calcoli usando la formula:
P = (P1 + P2 +.. PN) * K * J,
dove:
- P - potenza di tutti gli utenti connessi al ramo calcolato in Watts.
- P1, P2, PN - potenza del primo consumatore, secondo, n-esimo, rispettivamente, in watt.
Avendo ottenuto il risultato alla fine dei calcoli usando la formula sopra, è stato il turno di passare ai dati tabulari.
Ora dobbiamo scegliere la sezione necessaria nella tabella 1.
Tabella 1. La sezione trasversale dei fili è sempre necessaria per scegliere il lato maggiore più vicino (+)
Fase 1: calcolo della potenza reattiva e attiva
Le capacità dei consumatori sono elencate nei documenti per l'attrezzatura. Di solito nei passaporti delle apparecchiature indicavano la potenza attiva, insieme alla potenza reattiva.
I dispositivi con un tipo di carico attivo trasformano tutta l'energia elettrica ricevuta, tenendo conto dell'efficienza, in un lavoro utile: meccanico, termico o un altro tipo di esso.
I dispositivi con carico attivo includono lampade ad incandescenza, riscaldatori, stufe elettriche.
Per tali dispositivi, il calcolo della potenza per corrente e tensione è:
P = U * I,
dove:
- P - potenza in watt;
- U - tensione in ingresso;
- io - corrente in A.
I dispositivi con un tipo di carico reattivo possono accumulare energia dalla sorgente e quindi tornare. Tale scambio avviene a causa dello spostamento della sinusoide sinusoide e della tensione sinusoidale.
A spostamento di fase zero, la potenza P = U * I ha sempre un valore positivo. Tale grafico delle fasi di corrente e tensione ha dispositivi con un tipo di carico attivo (I, i è la corrente, U, u è la tensione, π è il numero pi, uguale a 3.14)
I dispositivi con potenza reattiva includono motori elettrici, dispositivi elettronici di qualsiasi dimensione e scopo, trasformatori.
Quando c'è uno sfasamento tra una sinusoide di corrente e una sinusoide di tensione, la potenza P = U * I può essere negativa (I, i è la corrente, U, u è la tensione, π è il numero pi, uguale a 3,14). Un dispositivo con potenza reattiva restituisce l'energia immagazzinata alla sorgente
Le reti elettriche sono costruite in modo tale da poter produrre la trasmissione di energia elettrica in una direzione dalla sorgente al carico.
Pertanto, l'energia restituita dal consumatore con carico reattivo è parassita e viene spesa per il riscaldamento di conduttori e altri componenti.
La potenza reattiva dipende dall'angolo di sfasamento tra sinusoide di tensione e corrente. L'angolo di fase è espresso in termini di cosφ.
Per trovare la massima potenza, applica la formula:
P = Pr / cosφ,
dove Pr - potenza reattiva in watt.
Di solito nel passaporto i dati sul dispositivo indicano potenza reattiva e cosφ.
esempio: nel passaporto del perforatore indicato potenza reattiva di 1200 W e cosφ = 0,7. Di conseguenza, il consumo energetico totale sarà pari a:
P = 1200 / 0,7 = 1714 W
Se cosφ non è stato trovato, per la stragrande maggioranza degli elettrodomestici, il cosφ può essere preso come 0.7.
Fase 2: ricerca della simultaneità e dei margini
K - il coefficiente adimensionale della simultaneità, mostra quanti utenti possono essere connessi contemporaneamente alla rete. Accade raramente che tutti i dispositivi consumino contemporaneamente elettricità.
L'operazione simultanea di un televisore e di un centro musicale è improbabile. Dalla pratica consolidata, K può essere preso uguale a 0.8. Se prevedi di utilizzare tutti i consumatori allo stesso tempo, K dovrebbe essere considerato pari a 1.
J - fattore di sicurezza adimensionale. Caratterizza la creazione di una riserva di carica per i futuri consumatori.
Il progresso non si ferma, ogni anno ha inventato tutti i nuovi e fantastici e utili apparecchi elettrici. Si prevede che entro il 2050 la crescita del consumo di elettricità sarà dell'84%. Solitamente si assume che J sia compreso tra 1,5 e 2,0.
Fase 3: eseguire il calcolo con il metodo geometrico
In tutti i calcoli elettrici, viene presa l'area della sezione trasversale del conduttore, la sezione centrale. Misurato in mm2.
Spesso è necessario imparare come calcolare correttamente diametro del filo filo conduttore.
In questo caso, esiste una semplice formula geometrica per un filo monolitico a sezione circolare:
S = π * R2 = π * D2/4o viceversa
D = √ (4 * S / π)
Per conduttori rettangolari:
S = h * m,
dove:
- S - area del nucleo in mm2;
- R - raggio del nucleo in mm;
- D - diametro del nucleo in mm;
- h, m - larghezza e altezza, rispettivamente, in mm;
- π - numero pi greco, uguale a 3,14.
Se si acquista un cavo multipolare, in cui un conduttore è costituito da una serie di fili tondi ritorti, il calcolo viene eseguito secondo la formula:
S = N * D2/1,27,
dove N - il numero di fili nella vena.
I fili che si torcono da diversi fili di una vena, in generale hanno la conduttività migliore, che monolitici. Ciò è dovuto alle peculiarità del flusso di corrente attraverso un conduttore circolare.
La corrente elettrica è il movimento di cariche simili lungo un conduttore. Come le cariche si respingono a vicenda, quindi la densità di distribuzione della carica viene spostata sulla superficie del conduttore.
Un altro vantaggio dei fili a trefoli è la loro flessibilità e resistenza meccanica. I fili monolitici sono più economici e vengono utilizzati principalmente per l'installazione fissa.
Fase 4: calcola la sezione di potenza nella pratica
compito: Il potere totale dei consumatori in cucina è di 5000 W (il che significa che la potenza di tutti i consumatori reattivi viene ricalcolata). Tutti i consumatori sono collegati a una rete monofase di 220 V e sono alimentati da un ramo.
Tabella 2. Se stai progettando in futuro di connettere ulteriori utenti, la tabella mostra la potenza necessaria degli elettrodomestici comuni (+)
decisione:
Il coefficiente di simultaneità K è pari a 0,8. La cucina è un luogo di costante innovazione, non si sa mai, il fattore di sicurezza è J = 2.0. La potenza totale stimata sarà:
P = 5000 * 0.8 * 2 = 8000 W = 8 kW
Usando il valore della potenza stimata, cerchiamo il valore più vicino nella tabella 1.
Il valore adatto più vicino della sezione trasversale del conduttore per una rete monofase è un conduttore di rame con una sezione trasversale di 4 mm2. Le stesse dimensioni del filo con anima in alluminio 6 mm2.
Per il cablaggio a conduttore singolo, il diametro minimo è di 2,3 mm e 2,8 mm, rispettivamente. Nel caso della versione multicore, viene sommata la sezione trasversale dei singoli conduttori.
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Le cucine di solito hanno i consumatori più potenti e meno elettrodomestici "voraci".
I bagni e i bagni combinati possono anche avere una quantità impressionante di materiale elettrico.
A seconda della potenza dell'unità tecnica, è alimentato da una linea elettrica comune o separata. I calcoli sono fatti per un gruppo di prese, per i consumatori di singole linee sono selezionati in base alla potenza
Al blocco socket, alimentato da una linea elettrica, è possibile collegare solo dispositivi a bassa potenza: mixer, asciugacapelli, macinacaffè, ecc.
Il collegamento a una linea elettrica separata richiede microonde, fornelli e forni elettrici.
Il normale funzionamento di una lavatrice standard dovrebbe essere fornito da una linea elettrica separata.
La posa obbligatoria di un ramo di potenza separato richiede frigoriferi e stufe elettriche
Nei locali igienici, sono previste linee separate per la vasca idromassaggio, i coperchi dei bidet elettronici, i box doccia.
Stanza con il numero massimo di elettrodomestici
Attrezzatura tecnica di bagni e bagni combinati
Collegamento di utenti ad alta potenza
Unità presa per apparecchiature a bassa potenza
Il piano di cottura richiede una connessione adeguata.
Linea elettrica per lavatrice
Linee elettriche separate per i frigoriferi
Potenti utenti di energia nei bagni e nei bagni
Calcolo della sezione corrente
I calcoli della sezione trasversale richiesta per la corrente e la potenza di cavi e fili forniranno risultati più accurati. Tali calcoli consentono di stimare l'effetto complessivo di vari fattori sui conduttori, incluso il carico termico, il tipo di fili, il tipo di installazione, le condizioni operative, ecc.
L'intero calcolo viene eseguito nel corso delle seguenti fasi:
- scelta energetica di tutti i consumatori;
- calcolo delle correnti che passano attraverso il conduttore;
- selezione di una sezione adeguata secondo le tabelle.
Per questa versione del calcolo, viene presa la potenza dei consumatori attuali con la tensione senza tener conto dei fattori di correzione. Saranno presi in considerazione quando si sommerà la corrente.
Fase 1: calcolo della forza corrente utilizzando le formule
Per coloro che hanno dimenticato il corso di fisica della scuola, offriamo le formule di base sotto forma di schema grafico come presepe visivo:
"Classic wheel" dimostra chiaramente la relazione tra le formule e l'interdipendenza delle caratteristiche della corrente elettrica (I - corrente, potenza P, U - voltage, R - core radius)
Annotiamo la dipendenza dell'intensità corrente I sulla potenza P e la tensione di linea U:
I = p / ul,
dove:
- io - forza attuale, presa in ampere;
- P - potenza in watt;
- Ul - tensione lineare in volt.
La tensione di linea nel caso generale dipende dalla fonte di alimentazione, può essere monofase e trifase.
Il rapporto tra tensione lineare e fase:
- Ul = U * cosφ nel caso di tensione monofase.
- Ul = U * √3 * cosφ nel caso di tensione trifase.
Per i consumatori elettrici domestici si prende cosφ = 1, quindi la tensione lineare può essere riscritta:
- Ul = 220 V per tensione monofase.
- Ul = 380 V per tensione trifase.
Inoltre riassumiamo tutte le correnti consumate secondo la formula:
I = (I1 + I2 +... IN) * K * J,
dove:
- io - corrente totale in ampere;
- I1..IN - corrente di ciascun consumatore in ampere;
- K - coefficiente di simultaneità;
- J - fattore di sicurezza.
I coefficienti K e J hanno gli stessi valori usati nel calcolo della potenza totale.
Ci può essere un caso in cui una corrente di potenza disuguale attraversa una rete trifase attraverso diversi conduttori di fase.
Questo accade quando i consumatori monofase e trifase sono collegati simultaneamente al cavo trifase. Ad esempio, alimentazione trifase a macchina e illuminazione monofase.
Una domanda naturale sorge spontanea: come in questi casi viene calcolata la sezione del filo trasversale? La risposta è semplice: i calcoli vengono eseguiti sul core più caricato.
Fase 2: scegliere la sezione appropriata in base alle tabelle
Nelle regole di funzionamento degli impianti elettrici (PES) ci sono un certo numero di tabelle per la selezione della sezione trasversale desiderata dell'anima del cavo.
La conduttività del conduttore dipende dalla temperatura. Per i conduttori metallici con temperature crescenti aumenta la resistenza.
Quando una certa soglia viene superata, il processo diventa auto-supportato: maggiore è la resistenza, il maggiore è la temperatura, maggiore è la resistenza, ecc. fino a quando il conduttore non brucia o causa un cortocircuito circuito.
Le seguenti due tabelle (3 e 4) mostrano la sezione trasversale dei conduttori in base alle correnti e al metodo di installazione.
Tabella 3. Innanzitutto, è necessario scegliere il modo di posa dei fili, dipende dall'efficienza del raffreddamento (+)
Il cavo è diverso dal filo in quanto il cavo di tutti i conduttori, dotati di un proprio isolamento, sono incagliati in un fascio e racchiusi in una guaina isolante comune. Maggiori dettagli sulle differenze e tipi di prodotti via cavo sono scritti in questo articolo.
Tabella 4. Il metodo aperto è indicato per tutti i valori della sezione trasversale del conduttore, tuttavia, in pratica, le sezioni inferiori a 3 mm2 non sono esposte apertamente per ragioni di resistenza meccanica (+)
Quando si utilizzano le tabelle, i seguenti fattori vengono applicati alla corrente continua consentita:
- 0,68 se 5-6 vissuto;
- 0,63 se vivesse 7-9;
- 0,6 se 10-12 vissuto
I fattori di riduzione vengono applicati ai valori delle correnti dalla colonna "aperta".
I conduttori di zero e di messa a terra non sono inclusi nel numero di conduttori.
Secondo gli standard del PES, la scelta della sezione trasversale del conduttore zero in base alla corrente continua ammissibile viene effettuata come almeno il 50% del conduttore di fase.
Le seguenti due tabelle (5 e 6) mostrano la dipendenza della corrente continua ammissibile durante la posa nel terreno.
Tabella 5. A seconda della corrente continua consentita per i cavi in rame durante la posa in aria o a terra
Il carico di corrente quando si apre e quando incassato nel terreno differiscono. Sono considerati uguali se la posa nel terreno viene effettuata utilizzando i vassoi.
Tabella 6. A seconda della corrente continua consentita per i cavi in alluminio durante la posa in aria o a terra
Per il dispositivo di linee di alimentazione temporanea (che trasportano, se per uso privato), si applica la seguente tabella (7).
Tabella 7. Corrente continua ammissibile quando si utilizzano cavi flessibili portatili, tubi portatili e cavi di miniera, cavi di allagamento, cavi portatili flessibili. Viene utilizzato solo conduttore in rame.
Quando si posano cavi nel terreno, oltre alle proprietà di dissipazione del calore, deve essere presa in considerazione la resistività, come indicato nella seguente tabella (8):
Tabella 8. Coefficiente di correzione in base al tipo e resistenza specifica del terreno alla corrente continua ammissibile, nel calcolo della sezione trasversale del cavo (+)
Calcolo e selezione di conduttori di rame fino a 6 mm2 o alluminio fino a 10 mm2 È condotto come per una corrente continua.
Nel caso di sezioni grandi, è possibile applicare un fattore di riduzione:
0,875 * √Тns
dove Tns - il rapporto tra la durata dell'inclusione e la durata del ciclo.
La durata dell'inclusione è presa al ritmo di non più di 4 minuti. In questo caso, il ciclo non dovrebbe superare i 10 minuti.
Quando si sceglie un cavo per la distribuzione di energia elettrica in casa di legno Particolare attenzione è rivolta alla sua resistenza al fuoco.
Fase 3: calcolo della sezione trasversale del conduttore per corrente su un esempio
compito: calcola la sezione richiesta cavo di rame per la connessione:
- Macchina per la lavorazione del legno trifase da 4000 W;
- Saldatrice trifase 6000 W;
- elettrodomestici in casa con una capacità totale di 25.000 watt;
Il collegamento sarà effettuato da un cavo a cinque conduttori (conduttori trifase, uno zero e uno a terra), posato nel terreno.
L'isolamento del cavo viene calcolato per un valore specifico della tensione operativa. Va notato che la tensione operativa specificata dal produttore per il suo prodotto deve essere superiore alla tensione di linea
La decisione
Passo 1. Calcola la tensione lineare della connessione trifase:
Ul = 220 * √3 = 380 V
Passo 2. Gli elettrodomestici, la macchina e la saldatrice hanno potenza reattiva, quindi la potenza di macchinari e attrezzature sarà:
Pquelli = 25000 / 0,7 = 35700 W
PEqui = 10.000 / 0,7 = 14.300 W
Passaggio 3. Corrente necessaria per collegare gli elettrodomestici:
ioquelli = 35700/220 = 162 A
Passaggio 4. Corrente necessaria per collegare l'apparecchiatura:
ioEqui = 14300/380 = 38 A
Passaggio n. 5. La corrente richiesta per il collegamento degli elettrodomestici è calcolata al ritmo di una fase. Dalla condizione del problema ci sono tre fasi. Pertanto, la corrente può essere distribuita in fasi. Per semplicità, assumere una distribuzione uniforme:
ioquelli = 162/3 = 54 A
Passaggio n. 6. L'attuale attribuibile a ciascuna fase:
iof = 38 + 54 = 92 A
Passaggio n. 7. Apparecchiature ed elettrodomestici non funzioneranno allo stesso tempo, ma stabiliremo uno stock di 1,5. Dopo aver applicato i fattori di correzione:
iof = 92 * 1,5 * 0.8 = 110 A
Passaggio n. 8. Sebbene il cavo abbia 5 core, vengono presi in considerazione solo tre conduttori di fase. Secondo la tabella 8 nella colonna cavo a tre fili nel terreno troviamo che la corrente di 115 A corrisponde alla sezione trasversale del nucleo 16 mm2.
Passo n. 9. Secondo la tabella 8, applichiamo il fattore di correzione in base alle caratteristiche del terreno. Per un tipo di terreno normale, il coefficiente è 1.
Passo n. 10. Non obbligatorio, calcoliamo il diametro del nucleo:
D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm
Se il calcolo è stato effettuato solo per la potenza, senza tener conto delle caratteristiche della posa dei cavi, la sezione trasversale del nucleo sarà di 25 mm2. Il calcolo della forza della corrente è più complicato, ma a volte consente di risparmiare denaro considerevolmente, soprattutto quando si tratta di cavi elettrici incagliati.
Sulla relazione tra tensione e corrente può essere più dettagliato qui.
Calcolo della caduta di tensione
Qualsiasi conduttore, eccetto i superconduttori, ha resistenza. Pertanto, con una lunghezza sufficiente del cavo o del cavo, si verifica una caduta di tensione.
Gli standard PES richiedono che la sezione del conduttore del cavo sia tale che la caduta di tensione non sia superiore al 5%.
Tabella 9. Resistenza specifica dei conduttori metallici comuni (+)
Prima di tutto si tratta di cavi a bassa tensione di piccola sezione.
Il calcolo della caduta di tensione è il seguente:
R = 2 * (ρ * L) / S,
Utampone = I * R,
U% = (Utampone / Uling) * 100,
dove:
- 2 - coefficiente dovuto al fatto che la corrente scorre necessariamente attraverso due conduttori;
- R - resistenza del conduttore, Ohm;
- ρ - resistività del conduttore, Ohm * mm2/ m;
- S - sezione conduttore, mm2;
- Utampone - caduta di tensione, V;
- U% - caduta di tensione relativa a Uling,%.
Utilizzando le formule, è possibile eseguire autonomamente i calcoli necessari.
Porta un esempio di calcolo
compito: calcola la caduta di tensione per il filo di rame con una sezione trasversale di un singolo nucleo di 1,5 mm2. Il cavo è necessario per collegare un apparecchio di saldatura elettrica monofase con una potenza totale di 7 kW. Lunghezza del cavo 20 m.
Coloro che desiderano collegare una macchina per la saldatura domestica al ramo di alimentazione dovrebbero tenere conto della situazione attuale per cui è progettato il cavo utilizzato. È possibile che la potenza totale dei dispositivi funzionanti possa essere più elevata. L'opzione migliore è connettere i consumatori alle singole filiali.
soluzione:
Passo 1. Calcolare la resistenza del filo di rame, usando la tabella 9:
R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ohm
Passo 2. La corrente che scorre attraverso il conduttore:
I = 7000/220 = 31,8 A
Passaggio 3. La caduta di tensione sul filo:
Utampone = 31,8 * 0,47 = 14,95 V
Passaggio 4. Calcola la percentuale di caduta di tensione:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Conclusione: per collegare la saldatrice è necessario un conduttore con una grande sezione trasversale.
Conclusioni e video utili sull'argomento
Calcolo della sezione trasversale del conduttore secondo le formule:
Raccomandazioni di esperti sulla selezione di prodotti via cavo:
I calcoli di cui sopra sono validi per conduttori di rame e alluminio industriali. Per altri tipi di conduttori, il trasferimento di calore completo viene calcolato in anticipo.
Sulla base di questi dati, viene calcolata la corrente massima in grado di scorrere attraverso il conduttore senza causare un riscaldamento eccessivo.
Se hai domande sul metodo di calcolo della sezione via cavo o desideri condividere un'esperienza personale, lascia commenti su questo articolo. Il blocco per le recensioni si trova sotto.
