Tervezed villamosenergia-hálózat frissítése vagy további tápvezetéket nyújthat a konyhába egy új elektromos tűzhely csatlakoztatásához? Ez hasznos minimális tudás a vezeték keresztmetszetéről és ennek a paraméternek a hatásáról a teljesítményre és az áram erősségére.
Elfogadja, hogy a kábel keresztmetszetének helytelen kiszámítása túlmelegedéshez és rövidzárlathoz, vagy szükségtelen költségekhez vezet.
Nagyon fontos a számítások elvégzése a tervezési szakaszban, mivel a rejtett kábelezés meghibásodása és az azt követő cseréje jelentős költségekkel jár. Segítünk a számítások bonyolultságának kezelésében, hogy elkerüljük az elektromos hálózatok további működésének problémáit.
Annak érdekében, hogy ne terheljük meg komplex számításokkal, egyértelmű képleteket és számítási lehetőségeket vettünk fel, hozzáférhető formában információt szolgáltattunk, amely magyarázatot adott a képletekre. Emellett tematikus fotók és videóanyagok kerültek a cikkbe, így vizuálisan megértették a kérdés lényegét.
A cikk tartalma:
-
A fogyasztók keresztmetszetének kiszámítása
- 1. lépés - a reaktív és aktív teljesítmény kiszámítása
- 2. szakasz - egyidejűség és margó arányok keresése
- 3. lépés - végezze el a számítást a geometriai módszerrel
- # 4. Lépés - kiszámolja a teljesítményszakaszt a gyakorlatban
-
Az aktuális szakasz kiszámítása
- 1. szakasz - az aktuális erősség kiszámítása képletek segítségével
- 2. szakasz - a megfelelő szakasz kiválasztása táblázatok szerint
- 3. lépés - a vezető keresztmetszetének kiszámítása árammal egy példánként
- Feszültségesés számítása
- Számítási példa
- Következtetések és hasznos videó a témáról
A fogyasztók keresztmetszetének kiszámítása
A vezetők fő célja - a szükséges mennyiségű elektromos energia szállítása a fogyasztók számára. Mivel a szupravezetők normál üzemi körülmények között nem állnak rendelkezésre, figyelembe kell venni a vezetőanyag ellenállását.
A szükséges szakasz kiszámítása vezetők és kábelek a fogyasztók teljes teljesítményétől függően, a hosszú távú működési tapasztalatok alapján.
Képgaléria
fénykép a
A kábel keresztmetszete az egyik alapérték a kábelezés kiválasztásához.
A keresztmetszet határozza meg, hogy a túláramlás következtében a tápfeszültség képes túlterhelés nélkül vezetni a kábelt
A kábel alapja egyvezetékes vagy többvezetékes rézvezeték, amely keresztmetszetben kerek, háromszög vagy téglalap alakú lehet.
Ha több mint két vénák vannak a karmesterben, akkor a leggyakrabban csavart. A többmagos termékek névleges keresztmetszete az összes meglévő vénák keresztmetszeteinek összege.
Különböző típusú kábelek a kábelezéshez
Különböző vastagságú a háztartási vezetékeknél
A különböző márkájú kábelek száma élt
Húzott kábel opciók
Elkezdjük a számítások általános lefolyását azáltal, hogy először számításokat végezünk a következő képlettel:
P = (P1 + P2 +.. PN) * K * J,
ahol:
- P - az összes fogyasztó ereje, aki a kiszámított ághoz kapcsolódik Watts-ban.
- P1, P2, PN - az első fogyasztó teljesítménye, második, n.
Miután a fenti képlet alkalmazásával a számítások végén kapott eredményt kaptuk, a forduló a táblázatos adatokra vált.
Most ki kell választanunk az 1. táblázatban a szükséges részt.
1. táblázat. A vezetékek keresztmetszete mindig szükséges a legközelebbi nagy oldal kiválasztásához (+)
1. lépés - a reaktív és aktív teljesítmény kiszámítása
A fogyasztók kapacitásait a berendezés dokumentumai tartalmazzák. Általában a berendezés útlevelében megjelent az aktív teljesítmény, a reaktív teljesítmény mellett.
Az aktív terhelésű készülékek a hatékonyságot figyelembe véve átalakítják az összes vett elektromos energiát hasznos munkaként: mechanikus, termikus vagy másfajta.
Az aktív terhelésű készülékek közé tartoznak az izzólámpák, a fűtők, az elektromos tűzhelyek.
Ilyen eszközök esetében az áram és feszültség alapján számított teljesítmény:
P = U * I,
ahol:
- P - teljesítmény wattban;
- U - feszültség;
- én - áram az A.
A reaktív terhelésű készülékek energiát gyűjthetnek a forrásból, majd visszatérhetnek. Ez a csere a szinuszos áram és a feszültség sinusoid elmozdulása miatt következik be.
Nulla fázisú elmozdulás esetén a P = U * teljesítmény mindig pozitív értékkel bír. Az áram- és feszültségfázisok ilyen gráfja az aktív terhelésű eszközökkel rendelkezik (I, i az áram, U, u a feszültség, π a pi száma, egyenlő 3,14)
A reaktív teljesítményű eszközök közé tartoznak az elektromos motorok, minden méretű és célú elektronikus eszközök, transzformátorok.
Ha a szinuszos áram és a feszültségszinuszoid fáziseltolódása van, a P = U * I teljesítmény negatív lehet (I, i az áram, U, u a feszültség, π a pi száma, egyenlő 3,14). A reaktív teljesítményű készülék visszaadja a tárolt energiát a forrásnak
Az elektromos hálózatok úgy vannak kialakítva, hogy az áramforrástól a terhelésig egy irányban áramot tudnak adni.
Ezért a fogyasztónak a reaktív terheléssel visszaküldött energiája parazita, és fűtővezetőkre és egyéb alkatrészekre kerül.
A reaktív teljesítmény függ a feszültség- és áramszinuszok fáziseltolódásának szögétől. A fázisszög cosφ-ban van kifejezve.
A teljes teljesítmény eléréséhez alkalmazza a képletet:
P = Pr / cosφ,
ahol Pr - reaktív teljesítmény wattban.
Általában az eszköz útlevéladataiban a reaktív teljesítmény és a cosφ jelezte.
példa: a perforátor útlevelében 1200 W reaktív teljesítményt és cosφ = 0,7 volt. Következésképpen a teljes energiafogyasztás egyenlő lesz:
P = 1200 / 0,7 = 1714 W
Ha a cosφ nem található, a háztartási készülékek túlnyomó többségénél a cos φ 0,7 lehet.
2. szakasz - egyidejűség és margó arányok keresése
K - az egyidejűség dimenzió nélküli együtthatója megmutatja, hogy hány fogyasztót lehet egyszerre csatlakoztatni a hálózathoz. Ritkán előfordul, hogy minden eszköz egyszerre villamos energiát fogyaszt.
A televízió és a zenei központ egyidejű működése nem valószínű. A bevált gyakorlatból K-t 0,8-nak lehet tekinteni. Ha az összes fogyasztót egyszerre kívánja használni, akkor K-t 1-nek kell tekinteni.
J - dimenzió nélküli biztonsági tényező. Jellemzője a jövőbeni fogyasztók erőforrás létrehozásának.
A haladás nem áll fenn, minden évben feltalálta az új, csodálatos és hasznos elektromos berendezéseket. Várható, hogy 2050-re a villamosenergia-fogyasztás növekedése 84% lesz. Általában J feltételezhető, hogy 1,5-2,0.
3. lépés - végezze el a számítást a geometriai módszerrel
Minden elektromos számításnál a vezeték keresztmetszetét - a magszakaszt - veszik fel. Mérve mm-ben2.
Gyakran szükséges megtanulni, hogyan kell helyesen kiszámítani vezeték átmérője vezetékvezető.
Ebben az esetben egy egyszerű geometriai képlet van egy kör keresztmetszetű monolit vezetékhez:
S = π * R2 = π * D2/4vagy fordítva
D = √ (4 * S / π)
Téglalap alakú vezetők esetén:
S = h * m,
ahol:
- S - magmagasság mm-ben2;
- R - magsugár mm-ben;
- D - mag átmérője mm-ben;
- h, m - szélesség és magasság mm-ben;
- π - pi szám, egyenlő 3.14.
Ha többszörös vezetéket szerez, amelyben az egyik vezető egy csavart kerek vezetékekből áll, akkor a számítás a következő képlet szerint történik:
S = N * D2/1,27,
ahol N - a vezetékek száma a vénában.
A véna több vezetékéből csavart huzalok általában a legjobb vezetőképességűek, mint a monolitikusak. Ez annak köszönhető, hogy az áram áramlása egy körvezetőn keresztül történik.
Az elektromos áram a hasonló töltések mozgása a vezető mentén. A hasonló töltések egymás ellen hatnak, ezért a töltés eloszlási sűrűsége a vezető felszínére kerül.
A sodrott huzalok másik előnye a rugalmasság és a mechanikai ellenállás. A monolit vezetékek olcsóbbak, és főként rögzített telepítéshez használatosak.
# 4. Lépés - kiszámolja a teljesítményszakaszt a gyakorlatban
feladat: A konyhában a fogyasztók teljes teljesítménye 5000 W (ami azt jelenti, hogy az összes reaktív fogyasztó teljesítményét újraszámítják). Minden fogyasztó 220 V-os egyfázisú hálózathoz csatlakozik, és egy fiókból táplálkozik.
2. táblázat. Ha a jövőben további fogyasztókat kíván összekapcsolni, a táblázat mutatja a közös háztartási készülékek szükséges teljesítményét (+)
döntés:
A szimultán K együttható értéke 0,8. A konyha állandó innovációs hely, soha nem tudja, a biztonsági tényező J = 2,0. A teljes becsült teljesítmény:
P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW
A becsült teljesítmény értékével az 1. táblázatban a legközelebbi értéket keressük.
Az egyfázisú hálózat vezető keresztmetszetének legközelebbi értéke egy 4 mm-es keresztmetszetű rézvezeték.2. Ugyanolyan méretű, 6 mm-es alumínium magú huzal2.
Egyvezetékes vezetékek esetén a minimális átmérő 2,3 mm és 2,8 mm. Többszörös változat esetén az egyes vezetők keresztmetszete összeadódik.
Képgaléria
fénykép a
A konyhák általában a legerősebb fogyasztókkal és kevésbé „fárasztó” háztartási készülékekkel rendelkeznek.
A fürdőszobákban és a kombinált fürdőszobákban lenyűgöző mennyiségű elektromos berendezés is található.
A műszaki egység teljesítményétől függően egy közös vagy külön elektromos vezetékből áll. Számítások készülnek egy csoportos aljzatokra, az egyes vonalak fogyasztói a teljesítmény alapján kerülnek kiválasztásra
Az egyik tápvezeték tápellátását biztosító aljzatblokkhoz csak kis teljesítményű eszközöket csatlakoztathat: keverők, hajszárítók, kávéfőzők, stb.
A külön elektromos vezetékhez való csatlakozáshoz mikrohullámú sütő, főzőlap és elektromos sütő szükséges.
A szokásos mosógép normál működését külön tápvezetékkel kell biztosítani.
A külön villamos ág kötelező feltétele hűtőszekrényeket és elektromos tűzhelyeket igényel
A higiéniai helyiségekben különálló vonalak vannak kialakítva a jakuzzi, az elektronikus bidéfedők, a zuhanykabinok számára.
Szoba a legtöbb háztartási készülékkel
Fürdőszobák és kombinált fürdőszobák műszaki felszerelése
Nagy teljesítményű fogyasztók csatlakoztatása
Aljzat kis teljesítményű berendezésekhez
A főzőlap megfelelő csatlakoztatást igényel.
Elektromos vezeték mosógéphez
Külön hűtőkészülékek
Erős energiafelhasználók a fürdőszobákban és a fürdőszobákban
Az aktuális szakasz kiszámítása
A kábelek és vezetékek áramának és teljesítményének a szükséges keresztmetszetének kiszámítása pontosabb eredményeket ad. Az ilyen számítások lehetővé teszik a különböző tényezők általános hatását a vezetőkre, beleértve a hőterhelést, a vezetékek típusát, a telepítés típusát, a működési feltételeket stb.
A teljes számítás a következő szakaszok során történik:
- valamennyi fogyasztó választási lehetősége;
- a vezetőn áthaladó áramok kiszámítása;
- a táblázat szerinti megfelelő keresztmetszet kiválasztása.
A számítás ezen változata esetében a feszültséggel rendelkező fogyasztók teljesítményét a korrekciós tényezők figyelembevétele nélkül kell elvégezni. Ezeket figyelembe veszik az áram összegzésénél.
1. szakasz - az aktuális erősség kiszámítása képletek segítségével
Azok, akik elfelejtették az iskolai fizikai kurzust, grafikus séma formájában látjuk el az alapvető képleteket:
A "klasszikus kerék" világosan mutatja a képletek és az elektromos áram jellemzői közötti összefüggést (I - áramerősség, P - teljesítmény, U - feszültség, R - magsugár)
Feljegyezzük az I erősség függését a P teljesítménytől és az U feszültségtől:
I = p / ul,
ahol:
- én - áram erőssége amperben;
- P - teljesítmény wattban;
- Ul - lineáris feszültség volt.
Az általános esetben a hálózati feszültség a tápforrástól függ, lehet egy- és háromfázisú.
A lineáris és fázisfeszültség kapcsolat:
- Ul = U * cosφ egyfázisú feszültség esetén.
- Ul = U * √3 * cosφ háromfázisú feszültség esetén.
A háztartási elektromos fogyasztók esetében a cosφ = 1, így a lineáris feszültség átírható:
- Ul = 220 V egyfázisú feszültséghez.
- Ul = 380 V háromfázisú feszültséghez.
Továbbá az összes elfogyasztott áramot a következő képlet alapján összegezzük:
I = (I1 + I2 +... IN) * K * J,
ahol:
- én - teljes áram amperben;
- I1..IN - az egyes fogyasztók árama amperben;
- K - az egyidejűség együtthatója;
- J - biztonsági tényező.
A K és J együtthatók ugyanazokkal az értékekkel rendelkeznek, mint a teljes teljesítmény kiszámításánál.
Előfordulhat, hogy egy egyenlőtlen áram áramlása egy háromfázisú hálózaton keresztül áramlik át különböző fázisvezetőkön keresztül.
Ez akkor történik, ha egyfázisú és háromfázisú fogyasztókat egyidejűleg csatlakoztatnak a háromfázisú kábelhez. Például a háromfázisú gép és az egyfázisú világítás.
Természetes kérdés merül fel: hogyan számítják ki az ilyen esetekben a keresztmetszeti vezetékszakaszt? A válasz egyszerű - a számításokat a leginkább betöltött magon végzik.
2. szakasz - a megfelelő szakasz kiválasztása táblázatok szerint
Az elektromos berendezések üzemeltetési szabályai (PES) számos táblázatot tartalmaznak a kábelmag kívánt keresztmetszetének kiválasztására.
A vezeték vezetőképessége a hőmérséklettől függ. A növekvő hőmérsékletű fémvezetékek esetében növeli az ellenállást.
Ha egy bizonyos küszöbérték túllép, a folyamat automatikusan támogatódik: minél nagyobb az ellenállás, a minél magasabb a hőmérséklet, annál nagyobb az ellenállás stb. addig, amíg a vezető kialszik vagy rövid zárását.
A következő két táblázat (3 és 4) a vezetékek keresztmetszetét mutatja az áramlatoktól és a beépítési módtól függően.
3. táblázat. Először meg kell választani a vezetékek behelyezésének módját, attól függ, hogy mennyire hatékony a hűtés (+)
A kábel eltér a huzaltól, hogy a kábelnek mindegyike saját szigeteléssel van ellátva, egy kötegben csavarva és közös szigetelő köpenyben. A kábeltermékek különbségeit és típusait illetően további részleteket írunk cikk.
4. táblázat. A nyílt módszer a vezető keresztmetszetének minden értékére vonatkozik, azonban a gyakorlatban a 3 mm2 alatti szakaszok mechanikai szilárdsága miatt nem nyíltan vannak feltüntetve (+)
Táblázatok használata esetén a megengedett folyamatos áramra a következő tényezők alkalmazandók:
- 0,68, ha 5-6 él;
- 0,63 ha 7-9 élt;
- 0,6 ha 10-12 él
A "nyitott" oszlopból származó áramok értékére a redukciós tényezőket alkalmazzuk.
A nulla és a földelő vezetékeket nem tartalmazza a vezetők száma.
A PES szabványai szerint a megengedett folyamatos áramnak megfelelően a nulla vezeték keresztmetszete a fázisvezeték legalább 50% -a.
Az alábbi két táblázat (5 és 6) a megengedett folyamatos áram függőségét mutatja a talajba helyezésekor.
5. táblázat. A rézkábelek megengedett folyamatos áramától függően, amikor a levegőbe vagy a földbe kerül
Az áramterhelés nyitott állapotban és a talajba süllyedéskor eltérő. Egyenértékűek, ha a talajba helyezést tálcákkal végzik.
6. táblázat. Az alumínium kábelek megengedett folyamatos áramától függően, amikor a levegőbe vagy a földbe kerül
Ideiglenes tápvezetékek készülékéhez (hordozó, ha személyes használatra) az alábbi táblázat vonatkozik (7).
7. táblázat. Megengedett folyamatos áram hordozható tömlővezetékek, hordozható tömlők és bánya kábelek, árvízkábelek, rugalmas hordozható vezetékek használata esetén. Csak rézvezetéket használnak.
A földön lévő kábelek fektetése mellett a hőelvezetési tulajdonságokon kívül figyelembe kell venni az ellenállást, amint azt az alábbi táblázat is mutatja (8):
8. táblázat. A kábel keresztmetszetének kiszámításakor a talaj típusától és fajlagos ellenállásától függő korrekciós együttható a megengedett folyamatos áramra (+)
A rézvezetők kiszámítása és kiválasztása 6 mm-ig2 vagy alumínium 10 mm-ig2 Ez a folyamat a folyamatos áramhoz hasonlóan történik.
Nagyméretű szakaszok esetén csökkentési tényező alkalmazható:
0,875 * √Тns
ahol Tns - a felvétel időtartamának és a ciklus időtartamának aránya.
A felvétel időtartama legfeljebb 4 perc. Ebben az esetben a ciklus nem haladhatja meg a 10 percet.
A villamos energia elosztó kábel kiválasztásakor faház Különös figyelmet fordítanak annak tűzállóságára.
3. lépés - a vezető keresztmetszetének kiszámítása árammal egy példánként
feladat: számítsa ki a kívánt részt rézkábel csatlakozáshoz:
- 4000 W háromfázisú famegmunkáló gép;
- 6000 W-os háromfázisú hegesztőgép;
- háztartási készülékek a házban, összesen 25 000 wattos kapacitással;
A csatlakozást egy ötmagos kábellel (háromfázisú vezeték, egy nulla és egy föld) készíti el a talajba.
A kábel szigetelését az üzemi feszültség egy meghatározott értékére számítják ki. Meg kell jegyezni, hogy a gyártó által a termékre megadott üzemi feszültségnek magasabbnak kell lennie, mint a hálózati feszültség.
A döntés.
1. lépés. Számítsa ki a háromfázisú csatlakozás lineáris feszültségét:
Ul = 220 * √3 = 380 V
2. lépés. A háztartási készülékek, a gép és a hegesztőgép reaktív erővel rendelkezik, így a gépek és berendezések teljesítménye:
Pazok = 25000 / 0,7 = 35700 W
Pequi = 10 000 / 0,7 = 14,300 W
# 3. Lépés. A háztartási készülékek csatlakoztatásához szükséges áram:
énazok = 35700/220 = 162 A
# 4. Lépés. A berendezés csatlakoztatásához szükséges áram:
énequi = 14300/380 = 38 A
# 5. Lépés. A háztartási készülékek csatlakoztatásához szükséges áramot egy fázis sebessége alapján számítják ki. A probléma feltétele szerint három fázis van. Ezért az áram fázisokban osztható. Az egyszerűség kedvéért egyenletes elosztásra van szükség:
énazok = 162/3 = 54 A
# 6. Lépés. Az egyes fázisoknak tulajdonítható áram:
énf = 38 + 54 = 92 A
# 7. Lépés. A berendezések és a háztartási készülékek egyidejűleg nem fognak működni, de az állományt 1,5-re állítjuk be. A korrekciós tényezők alkalmazása után:
énf = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A
# 8. Lépés. Bár a kábelnek 5 magja van, csak háromfázisú vezetéket veszünk figyelembe. A talaj háromoszlopos kábelének 8. táblázata szerint a 115 A áram megfelel a mag 16 mm-es keresztmetszetének.2.
# 9. lépés. A 8. táblázat szerint a korrekciós tényezőt a föld jellemzőitől függően alkalmazzuk. Normál földterület esetén az együttható 1.
10. lépés. Nem kötelező, kiszámítjuk a mag átmérőjét:
D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm
Ha a számítást csak a teljesítmény érdekében végeztük, anélkül, hogy figyelembe vennénk a kábelkötés jellemzőit, a mag keresztmetszete 25 mm2. Az áram erősségének kiszámítása bonyolultabb, de néha jelentős pénzt takarít meg, főleg, ha a huzalozott tápkábelekről van szó.
A feszültség és az áram közötti kapcsolat részletesebb lehet itt.
Feszültségesés számítása
Bármilyen vezető, kivéve a szupravezetőket, ellenáll. Ezért megfelelő kábel- vagy vezetékhosszúságú feszültségesés következik be.
A PES szabványok előírják, hogy a kábel vezeték keresztmetszete legyen olyan, hogy a feszültségesés ne legyen több, mint 5%.
9. táblázat. A közös fémvezetők sajátos ellenállása (+)
Először a kis szakaszú kisfeszültségű kábelekre vonatkozik.
A feszültségesés kiszámítása a következő:
R = 2 * (ρ * L) / S,
Upárna = I * R,
U% = (Upárna / Uling) * 100,
ahol:
- 2 - együttható, mivel az áram szükségszerűen két vezetőn keresztül áramlik;
- R - vezető ellenállás, Ohm;
- ρ - a vezető ellenállása, Ohm * mm2/ m;
- S - vezetékszakasz, mm2;
- Upárna - feszültségesés, V;
- U% - az U feszültségesésling,%.
A képletek segítségével önállóan elvégezheti a szükséges számításokat.
Számítási példa
feladat: számítsuk ki a rézhuzal feszültségesését, amelynek egyetlen keresztmetszete 1,5 mm2. A huzalt egy 7 fázisos teljes teljesítményű egyfázisú elektromos hegesztőberendezés csatlakoztatásához szükséges. Dróthossz 20 m.
Azoknak, akik egy háztartási hegesztőgépet szeretnének csatlakoztatni az áramellátó ághoz, figyelembe kell venniük az aktuális helyzetet, amelyre a használt kábelt tervezték. Lehetséges, hogy a munkaeszközök teljes teljesítménye magasabb lehet. A legjobb megoldás a fogyasztók összekapcsolása az egyes fiókokkal.
megoldás:
1. lépés. Számítsa ki a rézhuzal ellenállását a 9. táblázat szerint:
R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ohm
2. lépés. A vezetőn átáramló áram:
I = 7000/220 = 31,8 A
# 3. Lépés. A huzal feszültségesése:
Upárna = 31,8 * 0,47 = 14,95 V
# 4. Lépés. Számítsa ki a feszültségesés százalékos arányát:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Következtetés: A hegesztőgép csatlakoztatásához nagy keresztmetszetű vezetőt kell használni.
Következtetések és hasznos videó a témáról
A vezető keresztmetszetének kiszámítása a következő képletek szerint:
A kábeltermékek kiválasztására vonatkozó szakértői ajánlások:
A fenti számítások az ipari minőségű réz és alumínium vezetőkre érvényesek. Más típusú vezetők esetében a teljes hőátadás előzetesen kiszámítható.
Ezen adatok alapján a vezetéken átáramló maximális áram kiszámítása anélkül történik, hogy túlzott melegítést okozna.
Ha bármilyen kérdése van a kábelszakasz kiszámításának módjával kapcsolatban, vagy szeretné megosztani személyes tapasztalatait, kérjük, hagyjon megjegyzéseket erről a cikkről. Az értékelés blokkja az alábbiakban található.
