חישוב חתך כבל עבור כוח הנוכחי: נוסחאות ודוגמאות

אתה מתכוון לעשות שדרוג רשת החשמל או בנוסף למתוח את קו החשמל למטבח כדי לחבר תנור חשמלי חדש? זה יהיה ידע מינימלי שימושי של חתך המוליך ואת ההשפעה של פרמטר זה על הכוח ואת הכוח הנוכחי.

מסכימים כי החישוב השגוי של חתך כבל מוביל overheating ו קצר או לעלויות מיותרות.

חשוב מאוד לבצע חישובים בשלב התכנון, שכן הכישלון של החיווט מוסתר ואת החלפת הבאים קשורה לעלויות משמעותיות. אנו נעזור לך להתמודד עם המורכבות של החישובים, כדי למנוע בעיות בפעולה נוספת של רשתות חשמל.

כדי לא להעמיס עליך חישובים מורכבים, לקחנו נוסחאות ברורות ואפשרויות חישוב, בתנאי מידע נגיש, מתן הסברים הנוסחאות. כמו כן, תמונות נושאיות וחומרי וידאו נוספו למאמר, מה שמאפשר להבין חזותית את מהות הנושא הנדון.

חישוב חתך רוחב של צרכנים כוח

המטרה העיקרית של מנצחים - אספקת אנרגיה חשמלית לצרכנים בכמות הנדרשת. מאחר ומוליכי-על אינם זמינים בתנאי הפעלה רגילים, יש לקחת בחשבון את ההתנגדות של חומר המוליך.

חישוב החלק הנדרש מוליכים וכבלים בהתאם לכוח הכולל של הצרכנים על סמך ניסיון תפעולי ארוך טווח.

אנו מתחילים את הקורס הכללי של החישובים על ידי ביצוע החישובים הראשונים באמצעות הנוסחה:

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

איפה

• עמ ' - כוח של כל הצרכנים המחוברים לסניף המחושב בווטס.
• P1, P2, PN - כוח של הצרכן הראשון, השני, n-th, בהתאמה, ב וואט.

לאחר שקיבל את התוצאה בסוף החישובים באמצעות הנוסחה לעיל, זה היה התור לפנות נתונים טבלאיים.

עכשיו אנחנו צריכים לבחור את החלק הדרוש בטבלה 1.

שלב מס '1 - חישוב הספק ריאקטיבי ופעיל

קיבולת של הצרכנים רשומים במסמכים עבור הציוד. בדרך כלל בדרכונים של הציוד הצביע כוח פעיל, יחד עם כוח תגובתי.

התקנים עם סוג של עומס פעיל להפוך את כל האנרגיה החשמלית קיבל, תוך התחשבות היעילות, לתוך עבודה שימושית: מכני, תרמי, או סוג אחר של זה.

מכשירים עם עומס פעיל כוללים מנורות ליבון, תנורי חימום, תנורים חשמליים.

עבור מכשירים כאלה, חישוב החשמל על ידי הזרם והמתח הוא:

P = U * I,

איפה

• עמ ' - כוח בוואטים;
• U - מתח ב;
• אני - הנוכחי ב

מכשירים עם סוג תגובתי של תגובתי יכולים לצבור אנרגיה מהמקור ולאחר מכן לחזור. חילופי כזה מתרחש בשל עקירה של הזרם הסינוסידי והמתח הסינוסי.

התקנים עם כוח תגובתי כוללים מנועים חשמליים, מכשירים אלקטרוניים מכל הגדלים והמטרות, שנאים.

רשתות חשמל בנויים בצורה כזו שהם יכולים לייצר חשמל הילוכים בכיוון אחד מן המקור לעומס.

לכן, האנרגיה החוזרת של הצרכן עם עומס תגובתי היא טפילה, והוא בילה על חימום מנצחים ורכיבים אחרים.

כוח תגובתי יש תלות בזווית של עקירה פאזה בין המתח לבין הסינוסואידים הנוכחי. זווית הפאזה מתבטאת במונחים של cosφ.

כדי למצוא את מלוא הכוח להחיל את הנוסחה:

P = P_{עמ '} / cosφ,

איפה עמ '_{עמ '} - כוח תגובתי בוואט.

בדרך כלל בנתוני הדרכון על המכשיר עולה כוח תגובתי cosφ.

דוגמה: בדרכון של נקב הצביע כוח תגובתי של 1200 ו cosφ = 0.7. כתוצאה מכך, צריכת החשמל הכוללת תהיה שווה ל:

P = 1200 / 0.7 = 1714 W

אם cosφ לא ניתן למצוא, עבור הרוב המכריע של מכשירי חשמל ביתיים, cosφ ניתן לקחת כ 0.7.

שלב 2 - חיפוש אחר סימולטניות ושיעורי שולי

K - מקדם הבו-זמניות חסר הממדים, מראה כמה צרכנים יכולים להתחבר בו זמנית לרשת. זה קורה לעתים רחוקות כי כל המכשירים בו זמנית צורכים חשמל.

פעולה סימולטנית של טלוויזיה ומרכז מוסיקה אינה סבירה. מן הנוהג שנקבע, K יכול להיות שווה ל 0.8. אם אתה מתכוון להשתמש בכל הצרכנים בו זמנית, K צריך לקחת שווה ל 1.

י - גורם בטיחות חסר-ממד. הוא מאפיין את יצירתה של עתודת כוח לצרכנים עתידיים.

התקדמות לא עומד בשקט, בכל שנה המציא את כל מכשירי חשמל חדשים ומדהימים חדשים. צפוי כי עד שנת 2050 תצמח צריכת החשמל ב -84%. בדרך כלל מניחים ש- J הוא בין 1.5 ל -2.0.

שלב 3 - לבצע את החישוב בשיטה הגיאומטרית

בכל חישובי החשמל, אזור חתך של המנצח נלקח - החלק הליבה. נמדד במ"מ².

לעתים קרובות יש צורך ללמוד כיצד לחשב נכון קוטר תיל מוליך חוט.

במקרה זה, יש נוסחה גיאומטרית פשוטה עבור חוט מונוליטי של חתך עגול:

S = π * R² = π * D²/4או להיפך

D = √ (4 * S / π)

עבור מנצחים מלבניים:

S = h * m,

איפה

• S - אזור הליבה מ"מ²;
• R - רדיוס הליבה מ"מ;
• ד - קוטר הליבה מ"מ;
• h, m - רוחב וגובה, בהתאמה, מ"מ;
• π - pi מספר, שווה ל 3.14.

אם אתה רוכש חוט מרובה ליבות, שבו מנצח אחד מורכב ממערכת של חוטים מעוגלים, אזי החישוב מתבצע על פי הנוסחה:

S = N * D²/1,27,

איפה N - מספר החוטים בווריד.

חוטי שיש מעוות מכמה חוטים של וריד, במקרה הכללי יש מוליכות הטובה ביותר, מאשר מונוליטי. זאת בשל המוזרויות של זרם הנוכחי באמצעות מנצח עגול.

זרם חשמלי הוא תנועה של חיובים כמו לאורך מנצח. כמו חיובים להדוף אחד את השני, ולכן צפיפות ההפצה תשלום מועבר אל פני השטח של המנצח.

יתרון נוסף של חוטי תקועים הוא גמישותם והתנגדות מכנית. חוטים מונוליטיים זולים יותר ומשמשים בעיקר להתקנה קבועה.

שלב # 4 - לחשב את קטע הכוח בפועל

משימה: הכוח הכולל של הצרכנים במטבח הוא 5000 W (כלומר, הכוח של כל הצרכנים תגובתי מחושב מחדש). כל הצרכנים מחוברים לרשת חד פאזית של 220 וולט והם מופעלים מענף אחד.

פתרון:

מקדם הבו-זמניות K נמדד ל -0.8. המטבח הוא מקום של חדשנות מתמדת, אתה אף פעם לא יודע, גורם הבטיחות הוא J = 2.0. סך הכוח המשוער יהיה:

P = 5000 * 0.8 * 2 = 8000 W = 8 קילוואט

באמצעות הערך של הכוח המשוער, אנו מחפשים את הערך הקרוב ביותר בטבלה 1.

הערך המתאים ביותר של חתך מוליך עבור רשת חד פאזי הוא מנצח נחושת עם חתך של 4 מ"מ². באותו גודל של חוט עם הליבה אלומיניום 6 מ"מ².

עבור חיווט יחיד מנצח, הקוטר המינימלי הוא 2.3 מ"מ ו 2.8 מ"מ, בהתאמה. במקרה של הגרסה מרובת הליבות, את הסדנה של המוליכים בודדים הוא סיכם.

חישוב החלק הנוכחי

חישובים של חתך נדרש עבור הנוכחי וכוח של כבלים וחוטים יספק תוצאות מדויקות יותר. חישובים אלה מאפשרים להעריך את ההשפעה הכוללת של גורמים שונים על המוליכים, כולל עומס תרמי, סוג החוטים, סוג ההתקנה, תנאי ההפעלה וכו '.

כל החישוב נעשה בשלבים הבאים:

• בחירת כוח של כל הצרכנים;
• חישוב הזרמים העוברים דרך המנצח;
• בחירת חתך מתאים לפי הלוחות.

עבור גרסה זו של החישוב, כוחם של הצרכנים הנוכחיים עם מתח נלקח מבלי לקחת בחשבון את גורמי התיקון. הם יילקחו בחשבון כאשר מסכמים את הזרם.

שלב מס '1 - חישוב הכוח הנוכחי באמצעות נוסחאות

עבור אלה ששכחו את קורס הפיסיקה של בית הספר, אנו מציעים את הנוסחאות הבסיסיות בצורה של תוכנית גרפית כעריסה חזותית:

אנו רושמים את התלות של הכוח הנוכחי אני על הכוח P ומתח קו U:

אני = p / u_l,

איפה

• אני - כוח הנוכחי, נלקח amperes;
• עמ ' - כוח בוואטים;
• U_l - מתח ליניארי בוולטים.

מתח קו במקרה הכללי תלוי במקור אספקת החשמל, זה יכול להיות יחיד ושלושה פאזה.

הקשר בין מתח ליניארי ופאזה:

1. U_l Wrote 49 במקרה של מתח חד-פאזי.
2. U_l = U * √3 * cosφ במקרה של מתח תלת פאזי.

עבור צרכנים חשמליים ביתיים לקחת cosφ = 1, כך המתח ליניארי ניתן לשכתב:

1. U_l 220 220 עבור מתח חד פאזי.
2. U_l 380 380 עבור מתח תלת פאזי.

כמו כן אנו מסכמים את כל הזרמים הנצרכים על פי הנוסחה:

אני = (I1 + I2 +... IN) * K * J,

איפה

• אני - זרם כולל באמפר;
• I1..IN - זרם של כל צרכן באמפר;
• K - מקדם של סימולטניות;
• י - גורם בטיחות.

למקדמים K ו- J יש אותם ערכים ששימשו בחישוב הספק הכולל.

ייתכנו מקרים בהם זרם של כוח לא שוויוני זורם דרך רשת תלת פאזית באמצעות מוליכים פאזה שונים.

מצב זה קורה כאשר צרכנים חד פאזיים ושלושה פאזה מחוברים לכבל תלת פאזי בו זמנית. לדוגמה, מופעל תלת פאזי המכונה תאורת שלב אחד.

מתעוררת שאלה טבעית: כיצד במקרים כאלה מחושבת חתך רוחב חתך? התשובה היא פשוטה - החישובים נעשים על הליבה הטעונה ביותר.

שלב מס '2 - בחירת החלק המתאים בטבלאות

בכללים של הפעלה של מתקנים חשמליים (PES) הם מספר טבלאות לבחירת חתך רוחב הרצוי של הליבה כבל.

מוליכות של המנצח תלוי בטמפרטורה. עבור מוליכים מתכתיים עם הגדלת הטמפרטורה מגדילה את ההתנגדות.

כאשר חריגה סף מסוים, התהליך הופך אוטומטי נתמך: גבוה יותר התנגדות, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך ההתנגדות גבוהה יותר וכו '. עד שהמנצח שורף או גורם קצר סגר

להלן שני טבלאות (3 ו - 4) להראות את חתך של מוליכים בהתאם הזרמים ואת שיטת ההתקנה.

הכבל נבדל מהחוט בכך שלכבל יש את כל המוליכים, המצוידים בבידוד משלו, מעוותים בתוך צרור ומוקפים בתוך נדן בידוד משותף. פרטים נוספים על ההבדלים וסוגים של מוצרי כבל נכתבים זה מאמר.

בעת שימוש בטבלאות, הגורמים הבאים מוחלים על הזרם הרציף המותר:

• 0.68 אם 5-6 חי;
• 0.63 אם חי 7-9;
• 0.6 אם 10-12 חי

גורמי צמצום מוחלים על ערכי הזרמים בעמודה "פתוח".

מוליכי אפס והארקה אינם נכללים במספר המוליכים.

על פי אמות המידה של PES, הבחירה של חתך רוחב של מוליך אפס על פי זרם רציף מותר נעשה לפחות 50% של המוליך פאזה.

שני הטבלאות שלהלן (5 ו -6) מראות את התלות של הזרם הרציף המותר בעת הנחתו באדמה.

עומס הנוכחי כאשר הנחת פתוח וכאשר הפסקה לתוך הקרקע שונים. הם נלקחים שווים אם הנחת הקרקע מתבצעת באמצעות מגשים.

עבור התקן של קווי אספקת חשמל זמניים (נושא, אם לשימוש פרטי), הטבלה הבאה חלה (7).

כאשר הנחת כבלים באדמה, בנוסף למאפייני פיזור החום, יש להביא בחשבון את ההתנגדות, כפי שהיא משתקפת בטבלה הבאה (8):

חישוב ומבחר של מנצחים נחושת עד 6 מ"מ² או אלומיניום עד 10 מ"מ² הוא מתנהל כזרם מתמשך.

במקרה של חלקים גדולים, ניתן להחיל מקדם הפחתה:

0.875 * √Т_pv

איפה T_pv - היחס בין משך ההכללה לבין משך המחזור.

משך ההכללה נלקח בקצב של לא יותר מ 4 דקות. במקרה זה, מחזור לא יעלה על 10 דקות.

בעת בחירת כבל להפצת חשמל בית עץ תשומת לב מיוחדת משולם עמידות האש שלה.

שלב מס '3 - חישוב חתך המוליך על ידי זרם על גבי דוגמא

משימה: לחשב את החלק הנדרש כבל נחושת לחיבור:

• 4000 W שלושה שלב נגרות מכונת;
• 6000 W מכונת ריתוך תלת-פאזית;
• מכשירי בית בבית עם קיבולת כוללת של 25,000 וואט;

החיבור ייעשה באמצעות כבל בעל חמישה ליבות (מוליכים תלת פאזיים, אפס ואדמה אחת), הניח באדמה.

ההחלטה.

שלב 1. חישוב המתח הליניארי של החיבור לשלושה פאזות:

U_l = 220 * √3 = 380 V

שלב 2. מכשירי בית, מכונת מכונת ריתוך יש כוח תגובתי, ולכן את הכוח של מכונות וציוד יהיה:

עמ '_אלה = 25000 / 0.7 = 35700 W

עמ '_ציוד = 10,000 / 0.7 = 14,300 W

שלב 3. זרם חובה לחיבור מכשירי חשמל ביתיים:

אני_אלה = 35700/220 = 162 A

שלב 4. זרם נדרש לחיבור ציוד:

אני_ציוד = 14300/380 = 38 א

שלב 5. הזרם הנדרש לחיבור מכשירי חשמל ביתיים מחושב לפי שלב אחד. לפי מצב הבעיה ישנם שלושה שלבים. לכן, הזרם יכול להיות מופץ בשלבים. לפשטות, נניח חלוקה אחידה:

אני_אלה = 162/3 = 54 א

שלב # 6. הנוכחי לייחס לכל שלב:

אני_ו = 38 + 54 = 92 א

שלב 7. ציוד ומכשירים ביתיים לא יעבדו באותו זמן, אבל אנחנו נשכב מלאי של 1.5. לאחר החלת גורמי התיקון:

אני_ו = 92 * 1.5 * 0.8 = 110 A

שלב 8. למרות הכבל יש 5 ליבות, רק שלושה מוליכים שלב נלקחים בחשבון. על פי הטבלה 8 בטור שלוש ליבות כבל באדמה אנו מוצאים כי הנוכחי של 115 A מתאים חתך רוחב של הליבה 16 מ"מ².

שלב # 9. לפי טבלה 8, אנו מיישמים את גורם התיקון בהתאם למאפייני הקרקע. עבור סוג רגיל של קרקע, המקדם הוא 1.

שלב # 10. לא חובה, אנחנו מחשבים את קוטר הליבה:

D = √ (4 * 16 / 3.14) = 4.5 מ"מ

אם החישוב נעשה רק עבור חשמל, מבלי לקחת בחשבון את התכונות של הנחת כבל, חתך של הליבה יהיה 25 מ"מ². חישוב כוחו של הזרם הוא מסובך יותר, אבל לפעמים זה חוסך כסף רב, במיוחד כשמדובר כבלים כוח מותקן.

על הקשר בין מתח הנוכחי יכול להיות מפורט יותר כאן.

חישוב ירידה מתח

כל מוליך, למעט מוליכים, יש התנגדות. לכן, עם מספיק כבל או אורך חוט, ירידה מתח מתרחשת.

תקני PES מחייבים כי חתך מוליך הכבל יהיה כזה כי ירידה מתח לא יעלה על 5%.

קודם כל זה נוגע כבלי מתח נמוך של קטע קטן.

חישוב מתח המתח הוא כדלקמן:

R = 2 * (ρ * L) / S,

U_כרית = I * R,

U_% = (U_כרית / U_לינג) * 100,

איפה

• 2 - מקדם בשל העובדה כי זרם זורם בהכרח באמצעות שני מנצחים;
• R - התנגדות מנצח, אוהם;
• ρ - התנגדות של המנצח, אוהם * מ"מ²/ m;
• S - קטע מנצח, מ"מ²;
• U_כרית - ירידה במתח, V;
• U_% - ירידה במתח ביחס ל- U_לינג,%.

באמצעות נוסחאות, אתה יכול לבצע באופן עצמאי את החישובים הדרושים.

דוגמה לחישוב

משימה: לחשב את המתח מתח עבור חוט נחושת עם חתך רוחב של ליבה אחת של 1.5 מ"מ². החוט נחוץ כדי לחבר מכשיר ריתוך חשמלי חד פאזי עם הספק כולל של 7 קילוואט. אורך חוט 20 מטר.

פתרון:

שלב 1. חישוב ההתנגדות של חוט נחושת, באמצעות טבלה 9:

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

שלב 2. הזרם זורם דרך המנצח:

I = 7000/220 = 31.8 A

שלב 3. מתח המתח על חוט:

U_כרית = 31.8 * 0.47 = 14.95 V

שלב 4. חישוב אחוז הירידה במתח:

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

מסקנה: יש צורך במוליך עם חתך גדול כדי לחבר את מכונת הריתוך.

מסקנות ווידאו שימושי בנושא

חישוב חתך המוליך על פי הנוסחאות:

המלצות מומחים לבחירת מוצרי כבל:

החישובים הנ "ל תקפים לנחושת כיתה תעשייתית ומוליכי אלומיניום. עבור סוגים אחרים של מנצחים, העברת חום מלא מחושב מראש.

על בסיס נתונים אלה, הזרם המרבי המסוגל לזרום דרך המנצח מחושב ללא גרימת חימום יתר.

אם יש לך שאלות על השיטה של ​​חישוב קטע כבל או יש רצון לחלוק את החוויה האישית, נא להשאיר הערות על מאמר זה. הבלוק של ביקורות נמצא למטה.