Για μια μακρά και αξιόπιστη υπηρεσία καλωδίου, πρέπει να επιλεγεί και να υπολογιστεί σωστά. Οι ηλεκτρολόγοι, κατά την εγκατάσταση καλωδίων, επιλέγουν κυρίως τη διατομή των καλωδίων, βασιζόμενοι κυρίως στην εμπειρία. Μερικές φορές αυτό οδηγεί σε σφάλματα. Ο υπολογισμός της διατομής του καλωδίου είναι απαραίτητος, πρώτα απ 'όλα, από την άποψη της ηλεκτρικής ασφάλειας. Θα είναι λάθος εάν η διάμετρος του αγωγού είναι μικρότερη ή μεγαλύτερη από την απαιτούμενη.
Το τμήμα καλωδίου είναι πολύ χαμηλό
Αυτή η περίπτωση είναι η πιο επικίνδυνη, γιατί οι αγωγοί υπερθερμαίνονται από την υψηλή πυκνότητα ρεύματος, ενώ η μόνωση λιώνει και προκύπτει βραχυκύκλωμα. Αυτό μπορεί επίσης να καταστρέψει τον ηλεκτρικό εξοπλισμό, να προκαλέσει πυρκαγιά και οι εργαζόμενοι να ενεργοποιηθούν. Εάν εγκαταστήσετε διακόπτη κυκλώματος για το καλώδιο, θα λειτουργεί πολύ συχνά, κάτι που θα δημιουργήσει κάποια ενόχληση.
Το τμήμα καλωδίου είναι υψηλότερο από το απαιτούμενο
Εδώ ο κύριος παράγοντας είναι ο οικονομικός. Όσο μεγαλύτερη είναι η διατομή του σύρματος, τόσο πιο ακριβό είναι. Εάν κάνετε την καλωδίωση ολόκληρου του διαμερίσματος με μεγάλο περιθώριο, θα κοστίσει ένα μεγάλο ποσό. Μερικές φορές είναι σκόπιμο να γίνει η κύρια είσοδος μιας μεγαλύτερης διατομής, εάν αναμένεται περαιτέρω αύξηση του φορτίου στο οικιακό δίκτυο.
Εάν ρυθμίσετε τον κατάλληλο διακόπτη κυκλώματος για το καλώδιο, οι ακόλουθες γραμμές θα υπερφορτωθούν όταν κάποια από αυτές δεν απενεργοποιήσει τον διακόπτη κυκλώματος.
Πώς να υπολογίσετε το μέγεθος καλωδίου;
Πριν από την εγκατάσταση, συνιστάται να υπολογίσετε τη διατομή του καλωδίου ανάλογα με το φορτίο. Κάθε αγωγός έχει μια συγκεκριμένη ισχύ, η οποία δεν πρέπει να είναι μικρότερη από αυτή των συνδεδεμένων ηλεκτρικών συσκευών.
Υπολογισμός ισχύος
Ο ευκολότερος τρόπος είναι να υπολογίσετε το συνολικό φορτίο στο καλώδιο εισόδου. Ο υπολογισμός της διατομής του καλωδίου ανάλογα με το φορτίο περιορίζεται στον προσδιορισμό της συνολικής ισχύος των καταναλωτών. Κάθε ένα από αυτά έχει τη δική του ονομασία, που αναγράφεται στη θήκη ή στο διαβατήριο. Στη συνέχεια, η συνολική ισχύς πολλαπλασιάζεται με συντελεστή 0,75. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όλες οι συσκευές δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα. Για τον τελικό προσδιορισμό του απαιτούμενου μεγέθους, χρησιμοποιείται ο πίνακας υπολογισμού διατομής καλωδίου.
Υπολογισμός του τμήματος καλωδίου κατά τρέχον
Μια πιο ακριβής μέθοδος είναι ο υπολογισμός τρέχοντος φορτίου. Η διατομή του καλωδίου υπολογίζεται με τον προσδιορισμό του ρεύματος που διέρχεται από αυτό. Για μονοφασικό δίκτυο, εφαρμόζεται ο τύπος:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
όπου P - ισχύς φορτίου, Uνομ. - τάση δικτύου (220 V).
Αν η συνολική ισχύς των ενεργών φορτίων στο σπίτι είναι 10kW, τότε το ονομαστικό ρεύμα Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Όταν η διατομή του καλωδίου υπολογίζεται με ρεύμα, γίνεται μια διόρθωση για τις συνθήκες τοποθέτησης του καλωδίου (υποδεικνύεται σε ορισμένους ειδικούς πίνακες), καθώς και για υπερφόρτωση κατά την ενεργοποίηση ηλεκτρικών συσκευών περίπου πάνω από 5 A. Ως αποτέλεσμα, Icalc.=46 + 5=51 A.
Το πάχος των πυρήνων καθορίζεται από το βιβλίο αναφοράς. Ο υπολογισμός της διατομής του καλωδίου με τη χρήση πινάκων διευκολύνει την εύρεση του σωστού μεγέθους για συνεχές ρεύμα. Για ένα καλώδιο τριών πυρήνων που τοποθετείται στο σπίτι μέσω του αέρα, πρέπει να επιλέξετε μια τιμή προς την κατεύθυνση ενός μεγαλύτερου τυπικού τμήματος. Είναι 10mm2. Η ορθότητα του αυτο-υπολογισμού μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή - υπολογισμός τμήματος καλωδίου, η οποία βρίσκεται σε ορισμένους πόρους.
Θέρμανση καλωδίου κατά τη ροή ρεύματος
Όταν λειτουργεί το φορτίο, δημιουργείται θερμότητα στο καλώδιο:
Q=I2Rn w/cm, όπου I είναι το ρεύμα, R είναι η ηλεκτρική αντίσταση, n είναι ο αριθμός των πυρήνων.
Από την έκφραση προκύπτει ότι η ποσότητα ισχύος που απελευθερώνεται είναι ανάλογη με το τετράγωνο του ρεύματος που διαρρέει το καλώδιο.
Υπολογισμός του επιτρεπόμενου ρεύματος σύμφωνα με τη θερμοκρασία θέρμανσης του αγωγού
Το καλώδιο δεν μπορεί να θερμαίνεται επ' αόριστον, καθώς η θερμότητα διαχέεται στο περιβάλλον. Στο τέλος, επέρχεται ισορροπία και δημιουργείται σταθερή θερμοκρασία των αγωγών.
Για μια σταθερή διαδικασία, η αναλογία είναι αληθής:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
where ∆t=tw-tav - η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του μέσου και του πυρήνα, ∑S - αντοχή στη θερμοκρασία.
Το μακροπρόθεσμο επιτρεπόμενο ρεύμα που διέρχεται από το καλώδιο βρίσκεται από την έκφραση:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
όπου tεπιπλέον - επιτρεπόμενη θερμοκρασία θέρμανσης πυρήνα (εξαρτάται από τον τύπο του καλωδίου και τη μέθοδο εγκατάστασης). Συνήθως είναι 70 μοίρες στην κανονική λειτουργία και 80 σε έκτακτη ανάγκη.
Συνθήκες απαγωγής θερμότητας με το καλώδιο σε λειτουργία
Όταν ένα καλώδιο τοποθετείται σε ένα περιβάλλον, η απαγωγή θερμότητας καθορίζεται από τη σύσταση και την υγρασία του. Η υπολογιζόμενη ειδική αντίσταση του εδάφους συνήθως θεωρείται ότι είναι 120 Ohm∙°C/W (άργιλος με άμμο σε περιεκτικότητα σε υγρασία 12-14%). Για διευκρίνιση, θα πρέπει να γνωρίζετε τη σύνθεση του μέσου, μετά την οποία μπορείτε να βρείτε την αντίσταση του υλικού σύμφωνα με τους πίνακες. Για να αυξηθεί η θερμική αγωγιμότητα, η τάφρο καλύπτεται με πηλό. Δεν επιτρέπεται η παρουσία οικοδομικών μπάζα και πέτρες σε αυτό.
Η μεταφορά θερμότητας από το καλώδιο μέσω του αέρα είναι πολύ χαμηλή. Επιδεινώνεται ακόμη περισσότερο κατά την τοποθέτηση σε κανάλι καλωδίου, όπου εμφανίζονται επιπλέον στρώματα αέρα. Εδώ, το τρέχον φορτίο θα πρέπει να μειωθεί σε σύγκριση με το υπολογιζόμενο. Στα τεχνικά χαρακτηριστικά των καλωδίων και των καλωδίων, δίνεται η επιτρεπόμενη θερμοκρασία βραχυκυκλώματος, η οποία είναι 120 ° C για μόνωση PVC. Η αντίσταση του εδάφους είναι 70% του συνόλου και είναι η κύρια στους υπολογισμούς. Με την πάροδο του χρόνου, η αγωγιμότητα της μόνωσης αυξάνεται καθώς στεγνώνει. Αυτό πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς.
πτώση τάσης καλωδίου
Λόγω του γεγονότος ότι οι αγωγοί έχουν ηλεκτρική αντίσταση, μέρος της τάσης δαπανάται για τη θέρμανση τους και λιγότερο έρχεται στον καταναλωτή από ό,τι στην αρχή της γραμμής. Ως αποτέλεσμα, χάνεται δυναμικό σε όλο το μήκος του σύρματος λόγω απωλειών θερμότητας.
Το καλώδιο δεν πρέπει να επιλέγεται μόνο σύμφωνα με τη διατομή για να διασφαλιστεί η απόδοσή του, αλλά και να λαμβάνεται υπόψη η απόσταση στην οποία μεταδίδεται η ενέργεια. Η αύξηση του φορτίου οδηγεί σε αύξηση του ρεύματος μέσω του αγωγού. Ταυτόχρονα, οι απώλειες αυξάνονται.
Εφαρμόζεται μικρή τάση στους προβολείς. Εάν μειωθεί ελαφρώς, γίνεται αμέσως αντιληπτό. Εάν επιλέξετε λάθος καλώδια, οι λαμπτήρες που βρίσκονται πιο μακριά από το τροφοδοτικό φαίνονται αμυδρά. Η τάση μειώνεται σημαντικά σε κάθε επόμενο τμήμα, και αυτό αντανακλάται στη φωτεινότητα του φωτισμού. Επομένως, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η διατομή του καλωδίου κατά μήκος.
Το πιο σημαντικό τμήμα του καλωδίου είναι ο καταναλωτής που βρίσκεται πιο μακριά από το υπόλοιπο. Οι απώλειες θεωρούνται κυρίως για αυτό το φορτίο.
Στο τμήμα L του αγωγού, η πτώση τάσης θα είναι:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
όπου τα P και Q είναι ενεργή και άεργος ισχύς, r και x είναι η ενεργή και η αντίσταση του τμήματος L και Un - ονομαστική τάση στην οποία λειτουργεί κανονικά το φορτίο.
Η επιτρεπόμενη ΔU από πηγές ρεύματος στις κύριες εισόδους δεν υπερβαίνει το ±5% για φωτισμό κτιρίων κατοικιών και κυκλωμάτων ισχύος. Από την είσοδο μέχρι το φορτίο, οι απώλειες δεν πρέπει να είναι περισσότερες από 4%. Για μεγάλες γραμμές, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η επαγωγική αντίδραση του καλωδίου, η οποία εξαρτάται από την απόσταση μεταξύ των παρακείμενων αγωγών.
Μέθοδοι σύνδεσης καταναλωτών
Τα φορτία μπορούν να συνδεθούν με διαφορετικούς τρόπους. Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι ακόλουθοι τρόποι:
- στο τέλος του δικτύου;
- οι καταναλωτές κατανέμονται ομοιόμορφα κατά μήκος της γραμμής;
- μια γραμμή με ομοιόμορφα κατανεμημένα φορτία συνδέεται σε ένα εκτεταμένο τμήμα.
Παράδειγμα 1
Η ισχύς της συσκευής είναι 4 kW. Το μήκος του καλωδίου είναι 20 m, η ειδική αντίσταση ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Το ρεύμα προσδιορίζεται από τη σχέση: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Στη συνέχεια, λαμβάνεται ο πίνακας υπολογισμού του τμήματος καλωδίου και επιλέγεται το κατάλληλο μέγεθος. Για ένα χάλκινο σύρμα, θα είναι S=1,5 mm2.
Τύπος υπολογισμού διατομής καλωδίου: S=2ρl/R. Μέσω αυτού, μπορείτε να προσδιορίσετε την ηλεκτρική αντίσταση του καλωδίου: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
Από τη γνωστή τιμή του R, μπορούμε να προσδιορίσουμε ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8%.
Το αποτέλεσμα του υπολογισμού δεν υπερβαίνει το 5%, πράγμα που σημαίνει ότι οι απώλειες θα είναι αποδεκτές. Σε περίπτωση μεγάλων απωλειών, θα ήταν απαραίτητο να αυξήσετε τη διατομή των πυρήνων καλωδίων επιλέγοντας το παρακείμενο, μεγαλύτερο μέγεθος από το τυπικό εύρος - 2,5 mm2.
Παράδειγμα 2
Τρία κυκλώματα φωτισμού συνδέονται παράλληλα μεταξύ τους σε μία φάση μιας τριφασικής γραμμής ισορροπημένου φορτίου, που αποτελείται από ένα καλώδιο τεσσάρων συρμάτων 70 mm2 50 m μακρύ και φέροντας ρεύμα 150 Α. Για το καθέναοι γραμμές φωτισμού μήκους 20 μέτρων έχουν ρεύμα 20 A.
Οι απώλειες φάσης-φάσης υπό το πραγματικό φορτίο είναι: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Τώρα πρέπει να προσδιορίσετε την απώλεια μεταξύ ουδέτερου και φάση, αφού ο φωτισμός είναι συνδεδεμένος σε τάση 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Σε ένα συνδεδεμένο κύκλωμα φωτισμού, η πτώση τάσης θα είναι: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Οι συνολικές απώλειες προσδιορίζονται από το άθροισμα των Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Η υπολογιζόμενη τιμή είναι κάτω από την επιτρεπόμενη απώλεια, η οποία είναι 6%.
Συμπέρασμα
Για την προστασία των αγωγών από υπερθέρμανση κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας φόρτισης, χρησιμοποιώντας πίνακες, η διατομή του καλωδίου υπολογίζεται σύμφωνα με το μακροπρόθεσμο επιτρεπόμενο ρεύμα. Επιπλέον, είναι απαραίτητο να υπολογιστούν σωστά τα καλώδια και τα καλώδια έτσι ώστε η απώλεια τάσης σε αυτά να μην είναι μεγαλύτερη από την κανονική. Ταυτόχρονα, οι απώλειες στο κύκλωμα ισχύος αθροίζονται με αυτές.
