Beregning av kabel-tverrsnitt for strøm og strøm: formler og eksempler

Planlegger du å gjøre strømnettet oppgradering eller strekk strømledningen til kjøkkenet for å koble til en ny elektrisk komfyr? Dette vil være nyttig minimumskunnskap om lederens tverrsnitt og effekten av denne parameteren på strøm og strømstyrke.

Godta at feil beregnelse av kabeltverrsnittet fører til overoppheting og kortslutning eller til unødvendige kostnader.

Det er svært viktig å utføre beregninger i designfasen, siden feilen i skjulte ledninger og den etterfølgende utskiftningen er forbundet med betydelige kostnader. Vi vil hjelpe deg med å håndtere de vanskelige beregningene, for å unngå problemer i videre drift av elektriske nettverk.

For ikke å belaste deg med komplekse beregninger, plukket vi opp klare formler og beregningsalternativer, ga informasjon i en tilgjengelig form, og ga forklaringer til formlene. Også, tematiske bilder og videomaterialer ble lagt til artikkelen, slik at du visuelt forstår essensen av problemet under behandling.

Beregning av tverrsnittet av strømforbrukerne

Hovedformålet med ledere - levering av elektrisk energi til forbrukerne i ønsket mengde. Siden supraledere ikke er tilgjengelige under normale driftsforhold, er det nødvendig å ta hensyn til motstanden til ledermaterialet.

Beregning av ønsket del ledere og kabler avhengig av forbrukernes totale strøm, basert på en lang driftserfaring.

Vi starter det generelle kurset av beregninger ved å utføre beregningene ved å bruke formelen:

P = (P1 + P2 +.. PN) * K * J,

der:

• P - Kraften til alle forbrukere som er koblet til den beregnede grenen i Watts.
• P1, P2, PN - Kraften til den første forbrukeren, andre, n-th, henholdsvis i watt.

Etter å ha oppnådd resultatet ved slutten av beregningene ved hjelp av formelen ovenfor, var det svingen å vende seg til tabelldataene.

Nå må vi velge den nødvendige delen i tabell 1.

Fase # 1 - Beregning av reaktiv og aktiv kraft

Kapasiteter av forbrukere er oppført i dokumentene for utstyret. Vanligvis vises i passet på utstyret aktiv kraft, sammen med reaktiv kraft.

Enheter med en aktiv type last transformerer all mottatt elektrisk energi, med tanke på effektiviteten, til nyttig arbeid: mekanisk, termisk eller en annen form for det.

Enheter med aktiv belastning inkluderer glødelamper, varmeovner, elektriske ovner.

For slike enheter er beregningen av strøm ved strøm og spenning:

P = U * I,

der:

• P - kraft i watt;
• U - spenning i;
• jeg - nåværende i A.

Enheter med en reaktiv type last kan akkumulere energi fra kilden, og deretter returnere. En slik utveksling finner sted på grunn av forskyvning av sinusformet strøm og spennings sinusoid.

Enheter med reaktiv effekt inkluderer elektriske motorer, elektroniske enheter av alle størrelser og formål, transformatorer.

Elektriske nettverk er konstruert på en slik måte at de kan produsere elektrisk kraftoverføring i en retning fra kilde til last.

Derfor er den returnerte energien til forbrukeren med reaktiv belastning parasittisk og blir brukt på varmeledere og andre komponenter.

Reaktiv effekt har en avhengighet av vinkelen av faseforskyvning mellom spenning og nåværende sinusoider. Fasevinkelen uttrykkes som cosφ.

For å finne full effekt må du bruke formelen:

P = P_r / cosφ,

hvor P_r - Reaktiv effekt i watt.

Vanligvis i passdataene på enheten angitt reaktiv effekt og cosφ.

eksempel: I passet til perforatoren angitt reaktiv effekt på 1200 W og cosφ = 0,7. Følgelig er det totale strømforbruket lik:

P = 1200 / 0,7 = 1714 W

Hvis cosφ ikke kunne bli funnet, for de aller fleste husholdningsapparater, kan cosφ tas som 0,7.

Stage # 2 - søk etter samtidighet og marginforhold

K - Den dimensjonelle koeffisienten for samtidighet, viser hvor mange forbrukere samtidig kan kobles til nettverket. Det skjer sjelden at alle enheter samtidig bruker strøm.

Samtidig drift av en tv og et musikk senter er usannsynlig. Fra den etablerte praksis kan K tas lik 0,8. Hvis du planlegger å bruke alle forbrukere samtidig, bør K tas lik 1.

J - Dimensjonsløs sikkerhetsfaktor. Det karakteriserer etableringen av en kraftreserve for fremtidige forbrukere.

Fremgangen står ikke stille, hvert år oppfunnet alle de nye fantastiske og nyttige elektriske apparatene. Det forventes at veksten i elektrisitetsforbruket innen 2050 vil være 84%. Vanligvis antas J å være fra 1,5 til 2,0.

Stage # 3 - utfør beregningen med den geometriske metoden

I alle elektriske beregninger er lederens tverrsnittsareal tatt - kjerneavsnittet. Målt i mm².

Det er ofte nødvendig å lære å beregne riktig tråddiameter ledertråd.

I dette tilfellet er det en enkel geometrisk formel for en monolitisk ledning med sirkelformet tverrsnitt:

S = π * R² = π * D²/4eller omvendt

D = √ (4 * S / π)

For rektangulære ledere:

S = h * m,

der:

• S - kjerneområde i mm²;
• R - kjerneradius i mm;
• D - kjerne diameter i mm;
• h, m - Bredde og høyde, henholdsvis i mm;
• π - pi tall, lik 3,14.

Hvis du kjøper en flerkjernetråd, i hvilken en leder består av et sett med snoede runde ledninger, utføres beregningen i henhold til formelen:

S = N * D²/1,27,

hvor N - Antall ledninger i venen.

Ledningene har vridd fra flere ledninger i en ven, generelt har den beste ledningsevnen, enn monolitisk. Dette skyldes egenartene av strømmen av strøm gjennom en sirkulær leder.

Elektrisk strøm er bevegelsen av lignende ladninger langs en leder. Som ladninger avstøter hverandre, blir ladningsfordelings-tettheten forskjøvet til lederens overflate.

En annen fordel med strengede ledninger er deres fleksibilitet og mekanisk motstand. Monolitiske ledninger er billigere og brukes hovedsakelig for fast installasjon.

Stage # 4 - beregne kraftdelen i praksis

oppgave: Den totale strømforbrukeren på kjøkkenet er 5000 W (noe som betyr at kraften til alle reaktive forbrukere omregnes). Alle forbrukere er koblet til et enkeltfaset nettverk på 220 V og drives av en gren.

beslutning:

Koeffisienten til samtidighet K er tatt lik 0,8. Kjøkkenet er et sted for konstant innovasjon, du vet aldri, sikkerhetsfaktoren er J = 2.0. Den totale estimerte effekten vil være:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW

Ved å bruke verdien av estimert effekt, ser vi etter nærmeste verdi i tabell 1.

Den nærmeste egnede verdien av lederens tverrsnitt for et enkeltfaset nettverk er en kobberleder med et tverrsnitt på 4 mm². Samme størrelse på ledning med aluminiumkjerne 6 mm².

For ledninger med enkel leder er minimumsdiameteren henholdsvis 2,3 mm og 2,8 mm. I tilfelle multicore-versjonen er tverrsnittet av de enkelte lederne oppsummert.

Beregning av gjeldende del

Beregninger av det nødvendige tverrsnittet for strøm og strøm av kabler og ledninger vil gi mer nøyaktige resultater. Slike beregninger gjør det mulig å estimere den samlede effekten av ulike faktorer på lederne, inkludert termisk belastning, typen av ledninger, typen av installasjon, driftsforholdene etc.

Hele beregningen utføres i løpet av følgende faser:

• kraftvalg av alle forbrukere;
• beregning av strømmen som passerer gjennom lederen;
• Valg av passende tverrsnitt i henhold til tabellene.

For denne versjonen av beregningen blir strømmen til nåværende forbrukere med spenning tatt uten å ta hensyn til korreksjonsfaktorene. De vil bli tatt i betraktning ved oppsummering av dagens.

Stage # 1 - beregning av nåværende styrke ved bruk av formler

For de som har glemt skolens kurs i fysikk, tilbyr vi de grunnleggende formlene i form av en grafikk som en visuell krybbe:

Vi skriver ned avhengigheten av den nåværende styrken jeg på kraften P og linjespenningen U:

I = p / u_l,

der:

• jeg - Nåværende styrke, tatt i ampere;
• P - kraft i watt;
• U_l - lineær spenning i volt.

Linjespenning er generelt avhengig av strømforsyningskilden, det kan være enkelt- og trefaset.

Forholdet mellom lineær og fasespenning:

1. U_l = U * cosφ i tilfelle enfasespenning.
2. U_l = U * √3 * cosφ i tilfelle av trefasespenning.

For husholdningenes elektriske forbrukere ta cosφ = 1, slik at den lineære spenningen kan skrives om:

1. U_l = 220 V for enfasespenning.
2. U_l = 380 V for trefasespenning.

Videre oppsummerer vi alle forbrukte strømmer i henhold til formelen:

I = (I1 + I2 +... IN) * K * J,

der:

• jeg - Sum strøm i ampere;
• I1..IN - Nåværende for hver forbruker i amperes;
• K - samtidighetskoeffisient
• J - Sikkerhetsfaktor.

Koeffisientene K og J har de samme verdiene som ble brukt i beregningen av total effekt.

Det kan være tilfelle når en strøm av ulik strøm strømmer gjennom et trefaset nettverk gjennom forskjellige faseledere.

Dette skjer når enfasede og trefasede forbrukere er koblet til trefasekabelen samtidig. For eksempel, drevet trefasemaskin og enkeltfase belysning.

Et naturlig spørsmål oppstår: hvordan i slike tilfeller beregnes tverrsnittstrådsdelen? Svaret er enkelt - beregninger er gjort på den mest lastede kjerne.

Stage # 2 - velg riktig seksjon ved bord

I driftsregler for elektriske installasjoner (PES) er et antall tabeller for å velge ønsket tverrsnitt av kabelkjernen.

Ledningsevnen til lederen avhenger av temperaturen. For metallledere med økende temperatur øker motstanden.

Når en bestemt terskel overskrides, blir prosessen automatisk støttet: jo høyere motstand, den Jo høyere temperaturen er, jo høyere motstand, etc. til lederen brenner ut eller forårsaker en kortslutning slutningen.

De følgende to tabellene (3 og 4) viser lederens tverrsnitt avhengig av strøm og installasjonsmetode.

Kabelen er forskjellig fra ledningen ved at kabelen alle ledere, utstyrt med egen isolasjon, er strandet i en bunt og innelukket i en felles isolerende skjede. Flere detaljer om forskjellene og typene av kabelprodukter er skrevet i dette artikkel.

Når du bruker tabeller, brukes følgende faktorer til den tillatte kontinuerlige strømmen:

• 0,68 hvis 5-6 bodde;
• 0,63 hvis 7-9 levde;
• 0,6 hvis 10-12 bodde

Reduksjonsfaktorer blir brukt på strømmenes verdier fra "åpen" kolonnen.

Nul- og jordingsledere inngår ikke i antall ledere.

I henhold til standardene til PES, er valget av tverrsnittet av nullleder ifølge den tillatte kontinuerlige strømmen gjort som minst 50% av faselederen.

De følgende to tabellene (5 og 6) viser avhengig av den tillatte kontinuerlige strømmen når den legges i bakken.

Strømbelastning når den legges åpen og når den er innfelt i bakken, er forskjellig. De blir tatt like hvis legging i bakken utføres ved hjelp av skuffer.

For enheten av midlertidige strømforsyningslinjer (bærer, hvis for privat bruk), gjelder følgende tabell (7).

Ved legging av kabler i bakken, i tillegg til varmeavledningsegenskapene, må resistivitet tas i betraktning, som reflektert i følgende tabell (8):

Beregning og valg av kobberledere opp til 6 mm² eller aluminium opp til 10 mm² Det utføres som for en kontinuerlig strøm.

Ved store deler er det mulig å bruke en reduksjonsfaktor:

0,875 * √Т_ns

hvor T_ns - forholdet mellom varigheten av inkluderingen i løpet av syklusen.

Varigheten av inkluderingen er tatt med en hastighet på ikke mer enn 4 minutter. I dette tilfellet bør syklusen ikke overstige 10 minutter.

Når du velger en kabel for distribusjon av elektrisitet i trehus Spesiell oppmerksomhet er gitt mot brannmotstanden.

Stage # 3 - beregning av lederens tverrsnitt med strøm på et eksempel

oppgave: Beregn den nødvendige delen kobberledning for tilkobling:

• 4000 W trefaset trebearbeiding maskin;
• 6000 W trefas sveise maskin;
• Husholdningsapparater i huset med en total kapasitet på 25.000 watt;

Tilkoblingen vil bli laget av en fem-kjerne kabel (trefaseledere, en null og en bakke), lagt i bakken.

Avgjørelsen.

Trinn # 1. Beregn den lineære spenningen til trefasetilkoblingen:

U_l = 220 * √3 = 380 V

Trinn # 2. Husholdningsapparater, maskin og sveisemaskin har reaktiv effekt, så kraften til maskiner og utstyr vil være:

P_de = 25000 / 0,7 = 35700 W

P_Equi = 10.000 / 0.7 = 14.300 W

Trinn # 3. Strøm kreves for tilkobling av husholdningsapparater:

jeg_de = 35700/220 = 162 A

Trinn # 4. Strøm kreves for tilkobling av utstyr:

jeg_Equi = 14300/380 = 38 A

Trinn # 5. Den nødvendige strømmen for tilkobling av husholdningsapparater beregnes med en fases hastighet. Ved tilstanden av problemet er det tre faser. Derfor kan strømmen distribueres i faser. For enkelhet, anta en jevn fordeling:

jeg_de = 162/3 = 54 A

Trinn # 6 Strømmen tilskrives hver fase:

jeg_f = 38 + 54 = 92 A

Trinn # 7. Utstyr og husholdningsapparater vil ikke fungere samtidig, men vi legger ned et lager på 1,5. Etter å ha brukt korreksjonsfaktorene:

jeg_f = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A

Trinn # 8. Selv om kabelen har 5 kjerner, tas det bare tre faseledere i betraktning. Ifølge tabell 8 i kolonne trekjernekabel i bakken finner vi at strømmen på 115 A tilsvarer tverrsnittet av kjernen 16 mm².

Trinn # 9. I henhold til tabell 8 bruker vi korreksjonsfaktoren avhengig av egenskapene til landet. For en vanlig type land er koeffisienten 1.

Trinn # 10. Ikke obligatorisk, vi beregner kjernediameteren:

D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm

Hvis beregningen kun ble gjort for kraft, uten å ta hensyn til egenskapene til kabellengning, vil korsets tverrsnitt være 25 mm². Beregningen av styrken til strømmen er mer komplisert, men det sparer noen ganger betydelige penger, spesielt når det kommer til strengede strømkabler.

På forholdet mellom spenning og strøm kan det være mer detaljert her.

Spenningsfall beregning

Enhver leder, unntatt superledere, har motstand. Derfor, med tilstrekkelig kabel eller ledningslengde, oppstår en spenningsfall.

PES-standarder krever at kabelledertverrsnittet er slik at spenningsfallet ikke overstiger 5%.

Først av alt handler det om lavspente kabler av liten seksjon.

Beregningen av spenningsfallet er som følger:

R = 2 * (ρ * L) / S,

U_pad = Jeg * R,

U_% = (U_pad / U_ling) * 100,

der:

• 2 - koeffisient på grunn av at strømmen nødvendigvis strømmer gjennom to ledere;
• R - ledermotstand, Ohm;
• ρ - Resistivitet av lederen, Ohm * mm²/ m;
• S - lederseksjon, mm²;
• U_pad - spenningsfall, V;
• U_% - spenningsfall i forhold til U_ling,%.

Ved hjelp av formler kan du selvstendig utføre de nødvendige beregningene.

Bære beregningseksempel

oppgave: Beregn spenningsfallet for kobbertråd med et tverrsnitt av en enkelt kjerne på 1,5 mm². Ledningen er nødvendig for tilkobling av enfaset elektrisk sveiseapparat med en total effekt på 7 kW. Ledningslengde 20 m.

løsning:

Trinn # 1. Beregn motstanden til kobbertråden ved hjelp av tabell 9:

R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ohm

Trinn # 2. Strømmen strømmer gjennom lederen:

I = 7000/220 = 31,8 A

Trinn # 3. Spenningsfallet på ledningen:

U_pad = 31,8 * 0,47 = 14,95 V

Trinn # 4 Beregn prosentandelen av spenningsfall:

U_% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Konklusjon: Det kreves en leder med stor tverrsnitt for å koble til sveisemaskinen.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Beregning av lederens tverrsnitt i henhold til formlene

Anbefalinger fra eksperter om valg av kabelprodukter:

Ovennevnte beregninger gjelder for kobber- og aluminiumledere av industriell karakter. For andre typer ledere er full varmeoverføring forberegnet.

På grunnlag av disse dataene beregnes maksimal strøm som kan strømme gjennom lederen uten å forårsake overdreven oppvarming.

Hvis du har spørsmål om metoden for beregning av kabeldelen eller har lyst til å dele personlig erfaring, vennligst legg igjen kommentarer på denne artikkelen. Blokk for anmeldelser er plassert nedenfor.