Voor een lange en betrouwbare kabeldienst moet deze correct worden geselecteerd en berekend. Elektriciens kiezen bij het installeren van bedrading meestal de doorsnede van de draden, voornamelijk op basis van ervaring. Soms leidt dit tot fouten. De berekening van de kabeldoorsnede is in de eerste plaats noodzakelijk met het oog op elektrische veiligheid. Het is verkeerd als de diameter van de geleider kleiner of groter is dan vereist.
Kabelsectie te laag
Dit geval is het gevaarlijkst, omdat de geleiders oververhit raken door de hoge stroomdichtheid, terwijl de isolatie smelt en er kortsluiting optreedt. Dit kan ook elektrische apparatuur vernielen, brand veroorzaken en werknemers kunnen onder stroom komen te staan. Als u een stroomonderbreker voor de kabel installeert, zal deze te vaak werken, wat enig ongemak zal veroorzaken.
Kabelsectie is hoger dan vereist
Hier is de belangrijkste factor economisch. Hoe groter de doorsnede van de draad, hoe duurder het is. Als je de bedrading van het hele appartement met een grote marge doet, kost het een groot bedrag. Soms is het raadzaam om de hoofdingang van een grotere doorsnede te maken, als een verdere toename van de belasting op het thuisnetwerk wordt verwacht.
Als u de juiste stroomonderbreker voor de kabel instelt, worden de volgende lijnen overbelast wanneer een van hen hun stroomonderbreker niet uitschakelt.
Hoe kabelmaat berekenen?
Voor de installatie is het raadzaam om de kabeldoorsnede te berekenen op basis van de belasting. Elke geleider heeft een bepaald vermogen, dat niet minder mag zijn dan dat van de aangesloten elektrische apparaten.
Vermogensberekening
De eenvoudigste manier is om de totale belasting op de ingangsdraad te berekenen. De berekening van de kabeldoorsnede volgens de belasting wordt gereduceerd tot het bepalen van het totale vermogen van consumenten. Elk van hen heeft zijn eigen benaming, aangegeven op de koffer of in het paspoort. Dan wordt het totale vermogen vermenigvuldigd met een factor 0,75 Dit komt doordat niet alle apparaten tegelijk aan kunnen staan. Voor de uiteindelijke bepaling van de benodigde maat wordt de kabeldoorsnedeberekeningstabel gebruikt.
Berekening van de kabeldoorsnede door stroom
Een nauwkeurigere methode is de berekening van de huidige belasting. De kabeldoorsnede wordt berekend door de stroom die er doorheen gaat te bepalen. Voor een enkelfasig netwerk wordt de formule toegepast:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
waar P - laadvermogen, Unom. - netspanning (220 V).
Als het totale vermogen van actieve belastingen in huis 10. iskW, dan is de nominale stroom Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Wanneer de kabeldoorsnede wordt berekend op basis van stroom, wordt gecorrigeerd voor de voorwaarden voor het leggen van het snoer (aangegeven in sommige speciale tabellen), evenals voor overbelasting bij het inschakelen van elektrische apparaten ongeveer meer dan 5 A. Dientengevolge, Icalc.=46 + 5=51 A.
De dikte van de kernen wordt bepaald door het naslagwerk. Berekening van de kabeldoorsnede met behulp van tabellen maakt het gemakkelijk om de juiste maat voor continue stroom te vinden. Voor een drieaderige kabel die via de lucht in huis wordt gelegd, moet u een waarde kiezen in de richting van een grotere standaardsectie. Het is 10 mm2. De juistheid van de zelfberekening kan worden gecontroleerd met behulp van een online rekenmachine - kabelsectieberekening, die op sommige bronnen te vinden is.
Kabelverwarming tijdens stroomstroom
Als de belasting draait, wordt er warmte gegenereerd in de kabel:
Q=I2Rn w/cm, waar I de stroom is, R is de elektrische weerstand, n is het aantal kernen.
Uit de uitdrukking volgt dat de hoeveelheid vrijgekomen vermogen evenredig is met het kwadraat van de stroom die door de draad vloeit.
Berekening van de toegestane stroom volgens de verwarmingstemperatuur van de geleider
De kabel kan niet oneindig opwarmen, omdat warmte wordt afgevoerd naar de omgeving. Uiteindelijk ontstaat er een evenwicht en wordt een constante temperatuur van de geleiders tot stand gebracht.
Voor een stabiel proces is de verhouding waar:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
waar ∆t=tw-tav - het verschil tussen de temperatuur van het medium en de kern, ∑S - temperatuurbestendigheid.
De toelaatbare stroom op lange termijn die door de kabel gaat, wordt gevonden in de uitdrukking:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn S)),
where tadditional - toegestane kernverwarmingstemperatuur (afhankelijk van kabeltype en installatiemethode). Gewoonlijk is het 70 graden in de normale modus en 80 in noodgevallen.
Warmteafvoercondities terwijl de kabel loopt
Wanneer een kabel in een omgeving wordt gelegd, wordt de warmteafvoer bepaald door de samenstelling en vochtigheid. De berekende soortelijke weerstand van de bodem wordt doorgaans aangenomen op 120 Ohm∙°C/W (klei met zand met een vochtgeh alte van 12-14%). Ter verduidelijking dient u de samenstelling van het medium te kennen, waarna u de weerstand van het materiaal kunt vinden volgens de tabellen. Om de thermische geleidbaarheid te verhogen, is de greppel bedekt met klei. De aanwezigheid van bouwafval en stenen erin is niet toegestaan.
De warmteoverdracht van de kabel door de lucht is erg laag. Het verslechtert nog meer bij het leggen in een kabelkanaal, waar extra luchtlagen verschijnen. Hier moet de huidige belasting worden verlaagd in vergelijking met de berekende. In de technische kenmerken van kabels en draden wordt de toegestane kortsluittemperatuur gegeven, die 120 ° C is voor PVC-isolatie. Bodemweerstand is 70% van het totaal en is de belangrijkste in de berekeningen. Na verloop van tijd neemt de geleidbaarheid van de isolatie toe naarmate deze uitdroogt. Hiermee moet rekening worden gehouden in de berekeningen.
Kabelspanningsverlies
Omdat de geleiders een elektrische weerstand hebben, wordt een deel van de spanning besteed aan het verwarmen ervan en komt er minder naar de consument dan aan het begin van de lijn. Als gevolg hiervan gaat potentiaal verloren over de lengte van de draad als gevolg van warmteverliezen.
De kabel moet niet alleen worden geselecteerd op basis van de doorsnede om zijn prestaties te garanderen, maar ook rekening houden met de afstand waarover energie wordt overgedragen. Een toename van de belasting leidt tot een toename van de stroom door de geleider. Tegelijkertijd nemen de verliezen toe.
Kleine spanning wordt toegepast op schijnwerpers. Als het iets minder wordt, is het meteen merkbaar. Als u de verkeerde draden kiest, zien de lampen die zich verder van de voeding bevinden er zwak uit. De spanning wordt in elke volgende sectie aanzienlijk verlaagd en dit wordt weerspiegeld in de helderheid van de verlichting. Daarom is het noodzakelijk om de kabeldoorsnede over de lengte te berekenen.
Het belangrijkste deel van de kabel is de consument die het verst van de rest verwijderd is. Verliezen worden overwegend voor deze belasting in aanmerking genomen.
Op sectie L van de geleider zal de spanningsval zijn:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
waar P en Q actief en reactief vermogen zijn, r en x zijn de actieve en reactantie van sectie L, en Un - nominale spanning waarbij de belasting normaal werkt.
Toegestane ∆U van stroombronnen naar hoofdingangen mag niet groter zijn dan ±5% voor het verlichten van woongebouwen en stroomcircuits. Van de invoer tot de belasting mogen de verliezen niet meer dan 4% bedragen. Voor lange lijnen moet rekening worden gehouden met de inductieve reactantie van de kabel, die afhangt van de afstand tussen aangrenzende geleiders.
Methoden om consumenten aan te sluiten
Ladingen kunnen op verschillende manieren worden aangesloten. De meest voorkomende zijn de volgende manieren:
- aan het einde van het netwerk;
- consumenten zijn gelijkmatig verdeeld over de lijn;
- een lijn met gelijkmatig verdeelde belastingen is verbonden met een verlengde sectie.
Voorbeeld 1
Het vermogen van het apparaat is 4 kW. Kabellengte is 20 m, weerstand ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
De stroom wordt bepaald uit de relatie: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Vervolgens wordt de berekeningstabel voor kabelsecties genomen en wordt de juiste maat geselecteerd. Voor een koperdraad is dit S=1,5 mm2.
Berekeningsformule kabelsectie: S=2ρl/R. Hiermee kunt u de elektrische weerstand van de kabel bepalen: R=2∙0.0175∙20/1, 5=0.46 Ohm.
Van de bekende waarde van R kunnen we ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8% bepalen.
Het resultaat van de berekening is niet meer dan 5%, wat betekent dat de verliezen acceptabel zijn. In geval van grote verliezen zou het nodig zijn om de doorsnede van de kabeladers te vergroten door de aangrenzende grotere maat uit het standaardbereik te kiezen - 2,5 mm2.
Voorbeeld 2
Drie verlichtingscircuits zijn parallel aan elkaar geschakeld op één fase van een load-balanced driefasige lijn, bestaande uit een vieraderige kabel 70 mm2 50 m lang en met een stroomsterkte van 150 A. Voor elklichtlijnen met een lengte van 20 m voeren een stroomsterkte van 20 A.
De fase-naar-fase verliezen onder de werkelijke belasting zijn: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Nu moet u het verlies tussen nulleider bepalen en fase, aangezien de verlichting is aangesloten op een spanning van 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Op één aangesloten verlichtingscircuit is de spanningsval: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Totale verliezen worden bepaald door de som van Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. De berekende waarde ligt onder het toegestane verlies, namelijk 6%.
Conclusie
Om de geleiders te beschermen tegen oververhitting tijdens langdurige belasting, wordt met behulp van tabellen de kabeldoorsnede berekend op basis van de langdurig toelaatbare stroom. Bovendien is het noodzakelijk om de draden en kabels correct te berekenen, zodat het spanningsverlies daarin niet meer dan normaal is. Tegelijkertijd worden de verliezen in het stroomcircuit ermee opgesomd.
