Kas plaanite elektrivõrku uuendada või lisaks pikendada elektriliini kööki, et ühendada uus elektripliit? Siin on kasulikud minimaalsed teadmised dirigendi ristlõike ja selle parameetri mõju kohta võimsusele ja voolutugevusele.
Nõus, et kaabli ristlõike vale arvutamine põhjustab ülekuumenemist ja lühist või põhjendamatuid kulusid.
On väga oluline teostada arvutused projekteerimisetapis, kuna varjatud juhtmestiku rike ja hilisem asendamine on seotud oluliste kuludega. Aitame teil toime tulla arvutuste keerukatega, et vältida probleeme elektrivõrgu edasise töötamisega.
Et mitte koormata teid keerukate arvutuste abil, valisime välja arusaadavad valemid ja arvutusvõimalused, edastasime teavet juurdepääsetaval kujul, pakkudes valemitele selgitusi. Samuti lisati artiklile temaatilised fotod ja videomaterjalid, mis võimaldavad selgelt mõista käsitletava teema olemust.
Ristlõike arvutamine vastavalt tarbijate suutlikkusele
Juhtide peamine eesmärk on elektrienergia tarnimine tarbijatele vajalikus koguses. Kuna tavapärastes töötingimustes pole ülijuhte saadaval, tuleb arvestada juhi materjali takistusega.
Juhtide ja kaablite vajaliku ristlõike arvutamine sõltuvalt tarbijate koguvõimsusest põhineb pikaajalisel töökogemusel.
Pildigalerii
Foto
Eri tüüpi kaabel juhtmestiku seadme jaoks
Koduseks kasutamiseks mõeldud juhtmete erinevad paksused
Tuumade arv erinevates kaablimarkides
Keeratud kaabli võimalused
Alustame üldist arvutusprotsessi, tehes kõigepealt arvutused järgmise valemi abil:
P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,
Kus:
- Lk - kõigi arvutatud haruga ühendatud tarbijate võimsus vattides.
- P1, P2, PN - esimese, teise, n-nda tarbija võimsus vattides.
Saanud ülaltoodud valemi järgi arvutuste lõpuks tulemuse, oli aeg pöörduda tabeli andmete poole.
Nüüd peate vastavalt tabelile 1 valima vajaliku sektsiooni.
Tabel 1. Traadijuhtide ristlõige tuleb alati valida lähimas suuremas servas (+)
1. etapp - reaktiiv- ja aktiivvõimsuse arvutamine
Tarbijate mahutavus on näidatud seadmete dokumentides. Tavaliselt tähistavad seadme sertifikaadid aktiivvõimsust koos reaktiivvõimsusega.
Aktiivset tüüpi koormaga seadmed muudavad kogu vastuvõetud elektrienergia, võttes arvesse tõhusust, kasulikuks tööks: mehaaniliseks, termiliseks või muul viisil.
Aktiivkoormusega seadmete hulka kuuluvad hõõglambid, küttekehad, elektripliidid.
Selliste seadmete jaoks on voolu ja pinge võimsuse arvutamine järgmine:
P = U * I,
Kus:
- Lk - võimsus vattides;
- U - pinge V;
- Mina - voolu tugevus A-s
Reaktiivset tüüpi koormusega seadmed on võimelised allikast energiat koguma ja tagasi andma. Selline vahetus toimub siinusvoolu ja siinuspinge nihke tõttu.
Nullfaasi nihke korral on võimsusel P = U * I alati positiivne väärtus. Selline voolu ja pinge faaside graafik on saadaval aktiivse koormustüübiga seadmetel (I, i - vool, U, u - pinge, π - pi arv, mis on võrdne 3,14)
Reaktiivvõimsusseadmete hulka kuuluvad elektrimootorid, igas suuruses ja otstarbega elektroonikaseadmed ning trafod.
Kui sinusoidaalse voolu ja sinusoidaalse pinge vahel on faasinihe, võib võimsus P = U * I olla negatiivne (I, i on vool, U, u on pinge, π on arv pi, mis on võrdne 3,14). Reaktiivvõimsuse seade tagastab salvestatud energia tagasi allikale
Elektrivõrgud on konstrueeritud nii, et nad saavad elektrienergiat ühes suunas edastada allikast koormusele.
Seetõttu on reaktiivse koormusega tarbija tagastatud energia parasiitne ja kulutatakse elektrijuhtide ja muude komponentide soojendamiseks.
Reaktiivvõimsus sõltub faasi nurgast pinge ja voolu siinuste vahel. Faasinurka väljendatakse cosφ-ga.
Täisvõimsuse leidmiseks kasutage valemit:
P = Q / cosφ,
Kus Q - reaktiivvõimsus VA-s.
Tavaliselt näitavad passi andmed seadmel reaktiivvõimsust ja cosφ.
Näide: passis näitab perforaator reaktiivvõimsust 1200 VAR ja cosφ = 0,7. Seetõttu võrdub kogu energiatarve:
P = 1200 / 0,7 = 1714 W
Kui cosφ ei leitud, võib enamiku kodumajapidamises kasutatavate elektriseadmete puhul cosφ olla võrdne 0,7.
2. etapp - samaaegsuse ja veerise koefitsientide otsimine
K - mõõtmeteta samaaegsuse koefitsient näitab, kui palju tarbijaid saab võrku samaaegselt kaasata. Harva juhtub, et kõik seadmed tarbivad samaaegselt elektrit.
Teleri ja muusikakeskuse üheaegne töötamine on ebatõenäoline. Väljakujunenud tava kohaselt võib K võtta võrdseks 0,8-ga. Kui kavatsete kasutada kõiki tarbijaid samal ajal, tuleks K võtta võrdseks 1-ga.
J - mõõtmeteta ohutustegur. See iseloomustab tulevaste tarbijate jaoks energiareservi loomist.
Edusammud ei seisa paigal, igal aastal leiutatakse uusi ja üllatavaid uusi ja kasulikke elektriseadmeid. 2050. aastaks peaks elektritarbimise kasv jõudma eeldatavasti 84% -ni. Tavaliselt eeldatakse, et J on 1,5 kuni 2,0.
3. etapp - geomeetrilise arvutuse tegemine
Kõigis elektrilistes arvutustes võetakse dirigendi ristlõikepindala - südamiku osa. Mõõdetud mm2.
Sageli on vaja õppida, kuidas traadi ristlõiget õigesti arvutada vastavalt juhi traadi läbimõõdule.
Sel juhul on olemas monoliitne ümartraat lihtne geomeetriline valem:
S = π * R2 = π * D2/4või vastupidi
D = √ (4 * S / π)
Ristkülikukujulise ristlõikega juhtidele:
S = h * m,
Kus:
- S - südamiku pindala millimeetrites2;
- R - südamiku raadius millimeetrites;
- D - südamiku läbimõõt mm;
- h, m - laius ja kõrgus, mm;
- π Kas arv pi on 3,14.
Kui ostate keerutatud traadi, milles üks juht koosneb paljudest ümmarguse ristlõikega keerutatud juhtmetest, viiakse arvutus läbi järgmise valemi abil:
S = N * D2/1,27,
Kus N - veeni juhtmete arv.
Mitmest juhtmest keerutatud juhtmed on üldiselt parema juhtivusega kui monoliitsed. See on tingitud ümmarguse juhi kaudu voolava voolu iseärasustest.
Elektrivool on samade laengute liikumine mööda juhti. Sama nime laengud tõrjuvad seetõttu nihke laengute jaotustihedust juhi pinnale.
Veel üks keermega juhtmete eelis on nende painduvus ja mehaaniline vastupidavus. Monoliitsed juhtmed on odavamad ja neid kasutatakse peamiselt fikseeritud paigalduseks.
4. etapp - arvutage võimsusosa praktikas
Ülesanne: tarbijate koguvõimsus köögis on 5000 vatti (see tähendab, et arvestatakse kõigi reageerivate tarbijate võimsust). Kõik tarbijad on ühendatud ühefaasilise 220 V võrguga ja neil on toide ühest harust.
Tabel 2. Kui plaanite tulevikus ühendada täiendavaid tarbijaid, kuvatakse tabelis tavaliste kodumasinate nõutavad võimsused (+)
Otsus:
Samaaegsuse koefitsient K eeldatakse olevat 0,8. Köök on pideva uuenduste koht, te ei pane kunagi tähele, ohutustegur J = 2,0. Hinnanguline koguvõimsus on:
P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW
Kasutades disainivõimsuse väärtust, otsime lähima väärtuse tabelist 1.
Ühefaasilise võrgu jaoks lähim sobiv juhi ristlõige on vaskjuht, mille ristlõige on 4 mm2. Sarnane traadi suurus alumiiniumisüdamikuga 6 mm2.
Ühtsüdamiku juhtmestiku minimaalne läbimõõt on vastavalt 2,3 mm ja 2,8 mm. Mitmetuumalise valiku korral liidetakse üksikute südamike ristlõige.
Pildigalerii
Foto
Tuba maksimaalse arvu kodumasinatega
Vannitubade ja kombineeritud vannitubade tehniline varustus
Elektritarbijate ühendamine
Blokeeri väljalaskeava madala energiatarbega seadmete jaoks
Pliidiplaat nõuab õiget ühendust
Pesumasina toiteliin
Külmikute jaoks eraldi toiteharud
Võimsad energiatarbijad vannitubades ja vannitubades
Praeguse ristlõike arvutamine
Kaablite ja juhtmete voolu ja võimsuse vajaliku ristlõike arvutused annavad täpsemad tulemused. Sellised arvutused võimaldavad hinnata mitmesuguste tegurite üldist mõju juhtmetele, sealhulgas soojuskoormus, traadi klass, paigaldamise tüüp, töötingimused jne.
Kogu arvutus viiakse läbi järgmiste etappide käigus:
- kõigi tarbijate võimsuse valik;
- dirigendist läbivate voolude arvutamine;
- tabelite järgi sobiva ristlõike valik.
Selle arvutuse versiooni jaoks võetakse pingega tarbijate praegune võimsus, võtmata arvesse parandustegureid. Neid võetakse praeguse tugevuse summeerimisel arvesse.
1. etapp - voolu tugevuse arvutamine valemiga
Neile, kes on kooli füüsikakursuse unustanud, pakume visuaalse petulehena põhivorme graafilise diagrammi kujul:
"Klassikaline ratas" näitab valemite omavahelist ühendamist ja elektrivoolu omaduste vastastikust sõltuvust (I - voolu tugevus, P - võimsus, U - pinge, R - südamiku raadius)
Kirjutagem voolutugevuse I sõltuvus võimsusest P ja liini pingest U:
I = P / Ul,
Kus:
- Mina - voolutugevus amprites;
- Lk - võimsus vattides;
- Ul - liini pinge voltides.
Lineaarne pinge sõltub tavaliselt toiteallikast, see on ühe- ja kolmefaasiline.
Lineaarse ja faasipinge suhe:
- Ul = U * cosφ ühefaasilise pinge korral.
- Ul = U * √3 * cosφ kolmefaasilise pinge korral.
Kodumajapidamises kasutatavate elektritarbijate jaoks võetakse cosφ = 1, seega saab lineaarpinge ümber kirjutada:
- Ul = 220 V ühefaasilise pinge jaoks.
- Ul = 380 V kolmefaasilise pinge jaoks.
Järgnevalt võtame kokku kõik voolud, mida valem kasutab:
I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J,
Kus:
- Mina - voolu kogujõud amprites;
- I1..IN - iga tarbija praegune tugevus amprites;
- K - samaaegsuse koefitsient;
- J - ohutustegur.
Koefitsientidel K ja J on samad väärtused, mida kasutati koguvõimsuse arvutamisel.
Võib juhtuda, et kolmefaasilises võrgus voolab ebaühtlase tugevusega vool läbi erinevate faasijuhtide.
See juhtub siis, kui ühefaasilised tarbijad ja kolmefaasilised tarbijad on samaaegselt ühendatud kolmefaasilise kaabliga. Näiteks toidetakse kolmefaasilist masinat ja ühefaasilist valgustust.
Tekib loomulik küsimus: kuidas arvutatakse sellistel juhtudel keerutatud traadi ristlõige? Vastus on lihtne - arvutused tehakse kõige laetud südamiku jaoks.
2. etapp - sobiva lõigu valimine vastavalt tabelitele
Elektripaigaldiste käituseeskirjades (PES) on vajaliku kaablisüdamiku sektsiooni valimiseks esitatud arv tabeleid.
Juhi juhtivus sõltub temperatuurist. Metalljuhtide korral suureneb takistus temperatuuri tõustes.
Teatud läve ületamisel muutub protsess isemajandavaks: mida suurem on takistus, seda kõrgem on temperatuur, seda suurem on takistus jne. kuni juht põleb läbi või põhjustab lühise.
Järgmised kaks tabelit (3 ja 4) näitavad juhtide ristlõiget sõltuvalt vooludest ja paigaldusviisist.
Tabel 3. Esiteks peate valima juhtmete paigaldamise meetodi, see sõltub sellest, kui tõhusalt toimub jahutamine (+)
Kaabel erineb traadist selle poolest, et kõik juhtmed, millel on oma kaabel, on keeratud kimpu ja suletud ühisesse isoleerkesta. Lisateavet kaabeltoodete erinevuste ja tüüpide kohta on kirjutatud selles artiklis.
Tabel 4.Juhtide ristlõike kõigi väärtuste jaoks on näidatud avatud meetod, kuid tegelikkuses ei kehtestata alla 3 mm2 ristlõike mehaanilise tugevuse tõttu avalikult (+)
Tabelite kasutamisel rakendatakse lubatud püsivoolule järgmisi tegureid:
- 0,68, kui 5-6 elasid;
- 0,63, kui 7-9 elasid;
- 0,6, kui 10-12 elas.
Vähenemiskoefitsiente rakendatakse praeguste väärtuste jaoks veerus „avatud”.
Null- ja maandusjuhtmed ei kuulu juhtmete hulka.
Vastavalt PES-i standarditele valitakse null-südamiku ristlõige lubatud pideva voolu jaoks vähemalt 50% faasisüdamikust.
Kaks järgmist tabelit (5 ja 6) näitavad lubatud pideva voolu sõltuvust selle maasse panemisel.
Tabel 5. Vaskkaablite lubatud pidevvoolu sõltuvus õhu või maapinna paigaldamisel
Praegune koormus avatud maasse laskudes ja maasse süvenedes on erinev. Neid võetakse võrdseks, kui maasse laskmine toimub aluste abil.
Tabel 6. Alumiiniumkaablite lubatud pidevvoolu sõltuvus õhu või maapinna paigaldamisel
Järgmine tabel (7) kehtib ajutiste elektrivarustusliinide paigutuse kohta (kandke, kui see on isiklikuks kasutamiseks).
Tabel 7. Lubatud pidev vool kaasaskantavate voolikujuhtmete, kaasaskantavate voolikute ja miinikaablite, prožektorite, painduvate kaasaskantavate juhtmete kasutamisel. Kasutatakse ainult vaskjuhtmeid
Kaablite maasse panemisel tuleb lisaks soojust eemaldavatele omadustele arvestada ka takistusega, mis kajastub järgmises tabelis (8):
Tabel 8. Parandustegur sõltuvalt pinnase tüübist ja vastupidavusest püsiva voolu suhtes kaabli ristlõike arvutamisel (+)
Kuni 6 mm vaskjuhtmete arvutamine ja valimine2 või alumiinium kuni 10 mm2 juhitakse pideva voolu korral.
Suurte ristlõigete korral on võimalik kohaldada vähendustegurit:
0,875 * √Tpv
Kus Tpv - kaasamise kestuse ja tsükli kestuse suhe.
Kaasamise kestus arvutatakse mitte rohkem kui 4 minuti jooksul. Sel juhul ei tohiks tsükkel ületada 10 minutit.
Puumajas elektri juhtmestiku kaabli valimisel pööratakse erilist tähelepanu selle tulekindlusele.
3. etapp - voolujuhi ristlõike arvutamine näite abil
Ülesanne: arvutage ühendamiseks vajaliku vaskkaabli ristlõige:
- 4000 W kolmefaasiline puidutöötlemismasin;
- 6000 W kolmefaasiline keevitusseade;
- majapidamises kasutatavad kodumasinad koguvõimsusega 25 000 vatti;
Ühendus luuakse maasse pandud viiest südamikust koosneva kaabli abil (kolm faasijuhet, üks null ja üks maandus).
Kaabeltoodete isolatsioon arvutatakse tööpinge konkreetse väärtuse järgi. Tuleb märkida, et tema toote tootja tööpinge peab olema kõrgem kui võrgu pinge
Otsus.
Samm 1. Arvutame kolmefaasilise ühenduse lineaarse pinge:
Ul = 220 * √3 = 380 V
2. samm. Kodumasinatel, tööpinkidel ja keevitusmasinatel on reaktiivvõimsus, seega on masinate ja seadmete võimsus järgmine:
Lkneid = 25000 / 0,7 = 35700 W
Lkrev = 10000 / 0,7 = 14300 W
3. samm. Kodumasinate ühendamiseks vajalik vool:
Minaneid = 35700/220 = 162 A
4. samm. Seadmete ühendamiseks vajalik vool:
Minarev = 14300/380 = 38 A
5. samm. Kodumasinate ühendamiseks vajalik vool arvutatakse ühe faasi arvutamise põhjal. Probleemi olemuse järgi on kolm etappi. Järelikult saab voolu jaotada etappide kaupa. Lihtsuse huvides eeldame ühtlast jaotust:
Minaneid = 162/3 = 54 A
6. samm. Vool faasi kohta:
Minaf = 38 + 54 = 92 A
7. samm. Seadmed ja kodumasinad ei tööta samal ajal, välja arvatud see, mille jaoks kehtestame marginaali 1,5. Pärast parandustegurite rakendamist:
Minaf = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A
8. samm Kuigi kaabel sisaldab 5 südamikku, võetakse arvesse ainult kolmefaasilisi südamikke.Tabeli 8 kohaselt leiame maapinnas asuva kolmetuumalise kaabli veerus, et vool 115 A vastab tuuma ristlõikele 16 mm2.
9. samm. Vastavalt tabelile 8 rakendame parandustegurit sõltuvalt maapinna omadustest. Tavalise maatüübi korral on koefitsient 1.
10. samm. Valikuliselt arvutage südamiku läbimõõt:
D = √ (4 * 16 / 3,14) = 4,5 mm
Kui arvutus tehti ainult jõu abil, võtmata arvesse kaabli omadusi, on südamiku ristlõige 25 mm2. Voolutugevuse arvutamine on keerulisem, kuid mõnikord säästab see märkimisväärselt raha, eriti kui tegemist on mitmetuumaliste toitekaablitega.
Pinge ja voolu vahelise seose leiate üksikasjalikumalt siit.
Pinge languse arvutamine
Igal juhil, välja arvatud ülijuhid, on takistus. Seetõttu toimub piisava kaabli või juhtme pikkusega pinge langus.
PES-i standardid nõuavad, et kaablisüdamiku ristlõige peab olema selline, et pingelangus ei oleks suurem kui 5%.
Tabel 9. Tavaliste metallijuhtide takistus (+)
See puudutab peamiselt väikese ristlõikega madalpingekaableid.
Pinge langus arvutatakse järgmiselt:
R = 2 * (ρ * L) / S,
Upadi = I * R,
U% = (Upadi / Ulin) * 100,
Kus:
- 2 - koefitsient, mis tuleneb asjaolust, et vool voolab tingimata kahes südamikus;
- R - juhi takistus, oom;
- ρ - juhi eritakistus, omm * mm2/ m;
- S - juhi ristlõige, mm2;
- Upadi - pingelangus, V;
- U% - pingelangus U suhteslin,%.
Valemite abil saate iseseisvalt teha vajalikke arvutusi.
Kandearvutuse näide
Ülesanne: arvutage pingelangus vasktraadi jaoks, mille ühe südamiku ristlõige on 1,5 mm2. Ühefaasilise elektrikeevitusmasina ühendamiseks koguvõimsusega 7 kW on vaja traati. Traadi pikkus 20 m.
Kui soovite ühendada kodumajapidamises kasutatava keevitusmasina toiteharuga, peaksite arvestama olukorraga, mille jaoks kaabel on mõeldud. Võimalik, et töötavate seadmete koguvõimsus võib olla suurem. Parim võimalus on ühendada tarbijad üksikute harudega
Otsus:
Samm 1. Vasktraadi takistuse arvutame tabeli 9 abil:
R = 2 * (0,015 * 20) / 1,5 = 0,47 oomi
2. samm. Piki juhti voolav vool:
I = 7000/220 = 31,8 A
3. samm. Pingelangus juhtmel:
Upadi = 31,8 * 0,47 = 14,95 V
4. samm. Me arvutame pingelanguse protsendi:
U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Järeldus: keevitusmasina ühendamiseks on vajalik suure ristlõikega dirigent.
Juhi ristlõike arvutamine valemiga:
Spetsialistide soovitused kaabli- ja traattoodete valimiseks:
Ülaltoodud arvutused kehtivad tööstuslikuks kasutamiseks mõeldud vask- ja alumiiniumjuhtmete kohta. Muud tüüpi juhtide puhul on kogu soojusülekanne eelnevalt arvutatud.
Nende andmete põhjal arvutatakse maksimaalne vool, mis on võimeline läbi juhtme voolama ilma liigset kuumutamist põhjustamata.
Kui teil on küsimusi kaabli ristlõike arvutamise metoodika kohta või on soov jagada isiklikke kogemusi, jätke selle artikli kommentaarid. Tagasisidekast asub allpool.