Kaabli ristlõike arvutamine võimsuse ja voolu puhul: valemid ja näited

Kas kavatsete seda teha elektrivõrgu uuendamine uue elektrilise ahju ühendamiseks või täiendavalt pingutades elektriliini köögini? See on kasulik minimaalne teadmine juhtme ristlõikest ja selle parameetri mõjust võimsusele ja voolutugevusele.

Nõustuge, et kaabli ristlõike ebaõige arvutamine põhjustab ülekuumenemist ja lühist või tarbetuid kulusid.

Väga oluline on teostada arvutused projekteerimisetapis, sest varjatud juhtmestiku rike ja sellele järgnev asendamine on seotud oluliste kuludega. Aitame teil tegeleda arvutuste keerukusega, et vältida probleeme elektrivõrkude edasises kasutamises.

Et mitte koormata teid keerukate arvutustega, võtsime me selged valemid ja arvutusvõimalused, andsime informatsiooni kättesaadaval kujul, andes seletused valemitele. Artiklile lisati ka temaatilised fotod ja videomaterjalid, mis võimaldavad visuaalselt mõista kõnealuse küsimuse olemust.

Energiatarbijate ristlõike arvutamine

Juhtmete peamine eesmärk - elektrienergia tarnimine tarbijatele vajalikus koguses. Kuna ülijuhtid ei ole normaalsetes töötingimustes kättesaadavad, tuleb arvesse võtta juhtme materjali vastupidavust.

Nõutava osa arvutamine juhtmed ja kaablid sõltuvalt tarbijate koguvõimest, tuginedes pikaajalisele töökogemusele.

Me alustame üldist arvutusmeetodit, tehes kõigepealt arvutused, kasutades valemit:

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

Kus

• P - kõigi tarbijate arv, kes on ühendatud arvutatud filiaaliga vattides.
• P1, P2, PN - esimese tarbija võimsus, teiseks n-ndat, vattides.

Pärast ülaltoodud valemit kasutades saadud tulemuste lõppedes oli see tabeliandmete poole pöördumine.

Nüüd peame valima tabeli 1 vajaliku osa.

1. etapp - reaktiiv- ja aktiivvõimsuse arvutamine

Tarbijate võimalused on loetletud seadme dokumentides. Tavaliselt on seadme pasides märgitud aktiivvõimsus koos reaktiivvõimsusega.

Aktiivse koormusega seadmed muudavad kogu vastuvõetud elektrienergiat, võttes arvesse efektiivsust, kasulikuks tööks: mehaaniliseks, termiliseks või mõneks teiseks.

Aktiivkoormusega seadmed sisaldavad hõõglampe, kütteseadmeid, elektripliide.

Selliste seadmete puhul on võimsuse ja voolu arvutamine:

P = U * I,

Kus

• P - võimsus vattides;
• U - pinge sisse;
• I - praegune A.

Reaktiivse koormusega seadmed võivad koguda energia allikast ja seejärel tagasi. Selline vahetamine toimub sinusoidvoolu ja pinge sinusoidi nihke tõttu.

Reaktiivvõimsusega seadmete hulka kuuluvad elektrimootorid, igas suuruses ja otstarbel kasutatavad elektroonilised seadmed, trafod.

Elektrivõrgud on konstrueeritud selliselt, et nad saavad toota elektrivoolu ühes suunas lähtest kuni koormuseni.

Seetõttu on reaktiivkoormusega tarbija tagastatud energia parasiitne ja seda kasutatakse juhtide ja muude komponentide kuumutamiseks.

Reaktiivvõimsusel on sõltuvus pinge ja voolu sinusoidide faasi nihke nurgast. Faasi nurk on väljendatud cosφ.

Täieliku võimsuse leidmiseks kasutage valemit:

P = P_lk / cosφ,

Kus P_lk - reaktiivvõimsus vattides.

Tavaliselt näitab seadme passi andmed reaktiivvõimsust ja cosφ.

Näide: perforaatori passis näidati reaktiivvõimsust 1200 W ja cosφ = 0,7. Järelikult on kogu energiatarbimine võrdne:

P = 1200 / 0,7 = 1714 W

Kui cosφ-d ei leitud, võib enamiku kodumasinate puhul olla cos 0,7.

2. etapp - otsimuse ja marginaali suhe

K - samaaegsuse samaaegne mõõtmeta koefitsient näitab, kui palju tarbijaid saab võrku samaaegselt ühendada. Harva juhtub, et kõik seadmed tarbivad samaaegselt elektrit.

Televisiooni ja muusikakeskuse üheaegne kasutamine on ebatõenäoline. Väljakujunenud praktikast võib K võtta 0,8. Kui te plaanite kasutada kõiki tarbijaid samal ajal, tuleb K võtta 1.

J - mõõtmeta ohutustegur. See iseloomustab tuleviku tarbijatele energiavaru loomist.

Progress ei seisa, iga aasta leiutas kõik uued hämmastavad ja kasulikud elektriseadmed. Eeldatakse, et 2050. aastaks on elektritarbimise kasv 84%. Tavaliselt eeldatakse, et J on 1,5 kuni 2,0.

3. etapp - arvutamine geomeetrilise meetodi abil

Kõigis elektrilistes arvutustes võetakse juhtme ristlõikepind - südamiku osa. Mõõdetud millimeetrites².

Sageli on vaja õppida, kuidas õigesti arvutada traadi läbimõõt traadi juht.

Sellisel juhul on ümmarguse ristlõikega monoliitsele traadile lihtne geomeetriline valem:

S = π * R² = π * D²/4või vastupidi

D = √ (4 * S / π)

Ristkülikukujuliste juhtide puhul:

S = h * m,

Kus

• S - südamiku pindala millimeetrites²;
• R - südamiku raadius millimeetrites;
• D - südamiku läbimõõt millimeetrites;
• h, m - laius ja kõrgus vastavalt millimeetrites;
• π - pi number, võrdne 3.14.

Kui omandate mitmekordse traadi, milles üks juht koosneb keerutatud ümmarguste juhtmete komplektist, siis arvutatakse see vastavalt valemile:

S = N * D²/1,27,

Kus N - veenide juhtmete arv.

Mitmetest veeni juhtmetest väändunud traadid on üldiselt parima juhtivusega kui monoliit. See on tingitud voolu voolust ümmarguse juhtme kaudu.

Elektrivool on sarnaste laengute liikumine läbi dirigendi. Samasugused laengud tõrjuvad üksteist, seega nihutatakse laetuse jaotumise tihedus juhi pinnale.

Hõõrdetraatide teine ​​eelis on nende paindlikkus ja mehaaniline vastupidavus. Monoliitkaablid on odavamad ja neid kasutatakse peamiselt fikseeritud paigaldamiseks.

4. etapp - arvutage võimsuse osa praktikas

Ülesanne: Köögi tarbijate koguvõimsus on 5000 W (mis tähendab, et kõigi reaktiivsete tarbijate võimsus arvutatakse ümber). Kõik tarbijad on ühendatud ühefaasilise võrguga 220 V ja on toidet ühest harust.

Lahendus:

Samaaegsuse K koefitsient on võrdne 0,8. Köök on pideva innovatsiooni koht, sa ei tea kunagi, ohutustegur on J = 2,0. Hinnanguline koguvõimsus on:

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

Kasutades hinnangulise võimsuse väärtust, otsime tabelis 1 lähima väärtuse.

Juhtme ristlõike lähim sobivus ühefaasilise võrgu jaoks on vaskjuht, mille ristlõige on 4 mm.². Sama suurusega traat alumiiniumist 6 mm².

Ühekordse juhtme puhul on minimaalne läbimõõt vastavalt 2,3 mm ja 2,8 mm. Mitmekordse versiooni puhul summeeritakse üksikute juhtmete ristlõige.

Praegune osa arvutamine

Kaablite ja juhtmete voolu ja võimsuse nõutava ristlõike arvutused annavad täpsemaid tulemusi. Sellised arvutused võimaldavad hinnata erinevate tegurite üldmõju juhtidele, kaasa arvatud soojuskoormus, juhtmete tüüp, paigalduse tüüp, töötingimused jne.

Kogu arvutus tehakse järgmiste etappide käigus:

• kõigi tarbijate valikuvõimalused;
• juhi kaudu voolavate voolude arvutamine;
• sobiva ristlõike valimine vastavalt tabelitele.

Arvutuse selle versiooni puhul võetakse praeguste tarbijate võimsus pingega, võtmata arvesse parandustegureid. Neid võetakse arvesse voolu summeerimisel.

1. etapp - praeguse tugevuse arvutamine valemite abil

Neile, kes on koolikursuse unustanud, pakume graafilise skeemi näol põhivormid visuaalse võrevoodi kujul:

Kirjutame üles voolu tugevuse I sõltuvuse võimsusest P ja liinipinge U:

I = p / u_l,

Kus

• I - voolutugevus amprites;
• P - võimsus vattides;
• U_l - lineaarne pinge voltides.

Liinipinge üldjuhul sõltub toiteallikast, see võib olla ühe- ja kolmefaasiline.

Lineaarse ja faasi pinge suhe:

1. U_l = U * cosφ ühefaasilise pinge korral.
2. U_l = U * √3 * cosφ kolmefaasilise pinge korral.

Kodumajapidamiste tarbijatele võtke cosφ = 1, nii et lineaarset pinget saab ümber kirjutada:

1. U_l = 220 V ühefaasilise pinge jaoks.
2. U_l = 380 V kolmefaasilise pinge jaoks.

Lisaks võtame kokku kõik tarbitud voolud vastavalt valemile:

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

Kus

• I - koguvool amprites;
• I1 - iga tarbija vool amprites;
• K - samaaegsuse koefitsient;
• J - ohutustegur.

Koefitsientidel K ja J on samad väärtused, mida kasutati koguvõimsuse arvutamisel.

Võib juhtuda, et kolmefaasilise võrgu kaudu voolab ebavõrdse võimsuse vool läbi erinevate faasijuhtmete.

See juhtub siis, kui ühefaasilised ja kolmefaasilised tarbijad on samaaegselt ühendatud kolmefaasilise kaabliga. Näiteks kolmefaasiline masin ja ühefaasiline valgustus.

Tekib loomulik küsimus: kuidas sellistel juhtudel arvutatakse ristlõikelõik? Vastus on lihtne - arvutused tehakse kõige koormatud südamikuga.

2. etapp - sobiva jaotise valimine tabelite kaupa

Elektriseadmete käitamiseeskirjades (PES) on mitu tabelit kaabli südamiku soovitud ristlõike valimiseks.

Juhi juhtivus sõltub temperatuurist. Suureneva temperatuuriga metalljuhtmete puhul suurendab vastupanu.

Kui teatud lävi ületatakse, muutub protsess automaatselt toetatuks: mida suurem on vastupanu, mida kõrgem on temperatuur, seda suurem on resistentsus jne. kuni juht ei põle ega põhjusta lühikest sulgemine

Järgmised kaks tabelit (3 ja 4) näitavad juhtide ristlõiget sõltuvalt voolust ja paigaldusmeetodist.

Kaabel erineb traadist selles, et kaablis on kõik isoleeritud isolatsiooniga varustatud juhid, mis on keeratud kimbus ja mis on ümbritsetud ühise isolatsioonikestaga. Lisateavet kaablitoodete erinevuste ja tüüpide kohta kirjutatakse selles artikkel.

Tabelite kasutamisel rakendatakse lubatud pideva voolu suhtes järgmisi tegureid:

• 0,68, kui elanud 5-6;
• 0,63, kui elanud 7-9;
• 0,6, kui elab 10-12

"Avatud" veeru voolude väärtustele rakendatakse vähendustegureid.

Juhtide arv ei sisalda null- ja maandusjuhte.

Vastavalt PESi standarditele tehakse nulljuhi ristlõike valik lubatud pideva voolu järgi vähemalt 50% faasijuhist.

Järgmised kaks tabelit (5 ja 6) näitavad lubatava pideva voolu sõltuvust maapinnale asetamisel.

Voolu koormus, kui see on avatud ja maapinnale süvistatud, erineb. Neid võetakse võrdselt, kui maapinnale asetamine toimub plaatide abil.

Ajutiste toiteallika seadmete jaoks (kandes, kui see on isiklikuks kasutamiseks) kehtib järgmine tabel (7).

Maapinnal kaablite paigaldamisel tuleb lisaks soojuse hajutamise omadustele arvestada ka vastupanuvõimet, nagu on näidatud järgmises tabelis (8):

Vaskjuhtide arvutus ja valik kuni 6 mm² või alumiiniumist kuni 10 mm² Seda juhitakse pideva voolu puhul.

Suurte sektsioonide puhul on võimalik rakendada vähenduskoefitsienti:

0,875 * √Т_pv

kus T_pv - kaasamise kestuse ja tsükli kestuse suhe.

Lisamise kestus võetakse kiirusega kuni 4 minutit. Sellisel juhul ei tohiks tsükkel ületada 10 minutit.

Elektri jaotamiseks kasutatava kaabli valimisel puumaja Erilist tähelepanu pööratakse selle tulekindlusele.

3. etapp - juhtme ristlõike arvutamine voolu abil

Ülesanne: arvutada nõutav osa vaskkaabel ühendamiseks:

• 4000 W kolmefaasiline puidutöötlemisseade;
• 6000 W kolmefaasiline keevitusseade;
• majapidamisseadmed maja kogumahuga 25 000 vatti;

Ühendus toimub viie südamikuga kaabli abil (kolmefaasilised juhtmed, üks null ja üks maandus), mis asetatakse maapinnale.

Otsus.

Samm # 1. Arvutage kolmefaasilise ühenduse lineaarne pinge:

U_l = 220 * √3 = 380 V

Samm # 2. Kodumasinad, masina- ja keevitusseadmed omavad reaktiivvõimsust, seega on masinate ja seadmete võimsus järgmine:

P_neid = 25000 / 0,7 = 35700 W

P_seadmed = 10 000 / 0,7 = 14 300 W

Samm # 3. Kodumasinate ühendamiseks vajalik vool:

I_neid = 35700/220 = 162 A

Samm # 4. Seadmete ühendamiseks vajalik vool:

I_seadmed = 14300/380 = 38 A

Samm # 5. Kodumasinate ühendamiseks vajalik vool arvutatakse ühe faasi kiirusega. Probleemi tingimustes on kolm etappi. Seetõttu võib voolu jaotada faasides. Lihtsuse huvides võtke ühtne jaotus:

I_neid = 162/3 = 54 A

Samm # 6. Igale faasile omistatav vool:

I_f = 38 + 54 = 92 A

Samm # 7. Seadmed ja kodumasinad ei tööta samal ajal, kuid me kehtestame 1,5-tonnise varu. Pärast parandustegurite kohaldamist:

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

Samm # 8. Kuigi kaablil on 5 südamikku, võetakse arvesse ainult kolme faasi juhtmeid. Kolmanda südamiku kaabli maapinnal oleva tabeli 8 kohaselt leiame, et vool 115 a vastab südamiku ristlõikele 16 mm².

Samm # 9. Tabeli 8 kohaselt rakendame korrigeerimistegurit sõltuvalt maa omadustest. Tavalise maa tüübi puhul on koefitsient 1.

Samm # 10. Ei ole kohustuslik, arvutame südamiku läbimõõdu:

D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm

Kui arvutus tehti ainult võimsuse kohta, arvestamata kaabli paigaldamise omadusi, on südamiku ristlõige 25 mm². Voolu tugevuse arvutamine on keerulisem, kuid mõnikord säästab see märkimisväärset raha, eriti siis, kui tegemist on luhtunud toitejuhtmetega.

Pinge ja voolu suhetel võib olla üksikasjalikum siin.

Pinge languse arvutamine

Igale dirigendile, välja arvatud ülijuhtidele, on vastupanu. Seetõttu tekib piisava kaabli või traadi pikkuse korral pingelangus.

PESi standardid nõuavad, et kaablijuhtme ristlõige oleks selline, et pinge langus ei ületaks 5%.

Esiteks puudutab see väikese osa madalpingekaableid.

Pinge languse arvutamine on järgmine:

R = 2 * (ρ * L) / S,

U_padi = I * R,

U_% = (U_padi / U_ling) * 100,

Kus

• 2 - koefitsient tänu sellele, et vool voolab tingimata läbi kahe juhtme;
• R - juhtivtakistus, Ohm;
• ρ - juhi takistus, Ohm * mm²/ m;
• S - juhtme osa, mm²;
• U_padi - pinge langus, V;
• U_% - pinge langus U suhtes_ling,%.

Valemite abil saate iseseisvalt teha vajalikud arvutused.

Tehke arvutusnäide

Ülesanne: arvutada vasktraadi pinge langus ühe südamiku ristlõikega 1,5 mm². Traat on vajalik ühefaasilise elektrilise keevitusseadme ühendamiseks koguvõimsusega 7 kW. Traadi pikkus 20 m.

Lahendus:

Samm # 1. Arvutage vasktraadi vastupidavus, kasutades tabelit 9:

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

Samm # 2. Juhti voolav vool:

I = 7000/220 = 31,8 A

Samm # 3. Pinge langus traadil:

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

Samm # 4. Arvutage pinge languse protsent:

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

Järeldus: keevitusseadme ühendamiseks on vaja suurt ristlõike.

Järeldused ja kasulik video antud teemal

Juhtme ristlõike arvutamine vastavalt valemitele:

Ekspertide soovitused kaablitoodete valimisel:

Ülaltoodud arvutused kehtivad tööstusliku vase ja alumiiniumijuhtmete puhul. Muud tüüpi juhtide jaoks on eelnevalt arvutatud täielik soojusülekanne.

Nende andmete põhjal arvutatakse maksimaalne vool, mis voolab läbi juhi, ilma liigse kuumutamiseta.

Kui teil on küsimusi kaabliosa arvutamise meetodi kohta või soovite isiklikku kogemust jagada, siis palun jätke selle artikli kohta märkused. Ülevaateplokk asub allpool.