Planirate li modernizirati električnu mrežu ili dodatno proširiti dalekovod do kuhinje i spojiti novi električni štednjak? To će biti korisno minimalno poznavanje presjeka vodiča i učinak tog parametra na snagu i jačinu struje.
Slažem se da pogrešan izračun presjeka kabela dovodi do pregrijavanja i kratkog spoja ili do nepotrebnih troškova.
Vrlo je važno provesti kalkulacije u fazi projektiranja, budući da je neuspjeh skrivenog ožičenja i naknadna zamjena povezana sa značajnim troškovima. Pomoći ćemo Vam u rješavanju zamršenosti izračuna, kako biste izbjegli probleme u daljnjem pogonu električnih mreža.
Kako ne bismo vas opterećivali složenim izračunima, prikupili smo jasne formule i računske mogućnosti, pružili informacije u pristupačnom obliku i pružili objašnjenja formulama. Također, članku su dodane tematske fotografije i video materijali koji su omogućili vizualno razumijevanje suštine predmetnog pitanja.
Izračunavanje presjeka potrošača energije
Glavna svrha vodiča - isporuka električne energije potrošačima u potrebnoj količini. Kako supravodiči nisu dostupni u normalnim radnim uvjetima, potrebno je uzeti u obzir otpornost materijala vodiča.
Izračun potrebnog presjeka vodiča i kabela ovisno o ukupnoj snazi potrošača temelji se na dugom iskustvu rada.
Poprečni presjek kabela jedna je od osnovnih vrijednosti kod odabira ožičenja. 
Poprečni presjek određuje koja struja struje može provoditi kabel bez pregrijavanja zbog prekomjerne snage 
Osnova kabela je jednožilni ili višežilni bakreni vodič, koji u poprečnom presjeku može biti okrugli, trokutasti ili pravokutni 
Ako je u vodiču više od dvije žile, najčešće su uvrnute. Nominalni presjek višežilnih proizvoda je zbroj poprečnih presjeka svih postojećih žila.
Opći tijek kalkulacija počinjemo tako da najprije izvršimo izračune koristeći formulu:
P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,
gdje je:
- P je snaga svih potrošača priključenih na izračunatu granu u vatima.
- P1, P2, PN - snaga prvog potrošača, drugi, n-ti, u vatima.
Dobivši rezultat na kraju izračuna koristeći gornju formulu, došao je red da se okrenemo tabličnim podacima.
Sada moramo odabrati potreban odjeljak u tablici 1. \ t
Tablica 1. Poprečni presjek žica uvijek je potreban za odabir najbliže velike strane (+)
Faza # 1 - izračun reaktivne i aktivne snage
Kapaciteti potrošača navedeni su u dokumentima za opremu. Obično se u putovnicama opreme navodi aktivna snaga, zajedno s reaktivnom snagom.
Uređaji s aktivnom vrstom opterećenja pretvaraju svu primljenu električnu energiju, uzimajući u obzir učinkovitost, u korisni rad: mehanički, toplinski ili neki drugi oblik.
Uređaji s aktivnim opterećenjem uključuju svjetiljke sa žarnom niti, grijače, električne peći.
Za takve uređaje izračun snage po struji i naponu je:
P = U * I,
gdje je:
- P - snaga u W;
- U je napon u V;
- I - struja u A.
Uređaji s reaktivnim tipom tereta mogu akumulirati energiju iz izvora, a zatim se vratiti. Do takve izmjene dolazi uslijed pomicanja sinusoidne sinusoidne struje i napona.
Pri pomaku nulte faze, snaga P = U * I uvijek ima pozitivnu vrijednost. Takav grafikon faza struje i napona ima uređaje s aktivnim tipom opterećenja (I, i je struja, U, u je napon, π je broj pi, jednak je 3, 14)
Uređaji s reaktivnom snagom uključuju elektromotore, elektroničke uređaje svih veličina i namjena, transformatore.
Kada postoji fazni pomak između sinusoida struje i sinusoida napona, snaga P = U * I može biti negativna (I, i je struja, U, u je napon, π je broj pi, jednak je 3, 14). Uređaj s reaktivnom energijom vraća pohranjenu energiju natrag u izvor
Električne mreže konstruirane su tako da mogu proizvesti prijenos električne energije u jednom smjeru od izvora do opterećenja.
Stoga je povratna energija potrošača s reaktivnim opterećenjem parazitna i troši se na grijaće provodnike i druge komponente.
Reaktivna snaga ovisi o kutu faznog pomaka između sinusoida napona i struje. Fazni kut je izražen u cosφ.
Da biste pronašli punu snagu, primijenite formulu:
P = P p / cos,
Gdje je P p - jalova snaga u vatima.
Obično su u podacima o putovnici na uređaju naznačene jalove snage i cosφ.
Primjer : u putovnici perforatora, jalova snaga je 1200 W i cosφ = 0, 7. Prema tome, ukupna potrošnja energije bit će jednaka:
P = 1200 / 0, 7 = 1714 W
Ako se cosφ ne može pronaći, za veliku većinu kućanskih aparata, cosφ se može uzeti kao 0, 7.
Faza # 2 - traženje istovremenosti i omjera margina
K - bezdimenzijski koeficijent istovremenosti, pokazuje koliko potrošača može biti istovremeno spojeno na mrežu. Rijetko se događa da svi uređaji istovremeno troše električnu energiju.
Nije moguće istodobno djelovanje televizije i glazbenog centra. Iz uspostavljene prakse, K se može uzeti jednako 0, 8. Ako planirate koristiti sve potrošače u isto vrijeme, K treba uzeti jednako 1.
J - bezdimenzijski sigurnosni faktor. Ona karakterizira stvaranje rezerve snage za buduće potrošače.
Napredak ne stoji mirno, svake godine izumio sve nove nevjerojatne i korisne električne uređaje. Očekuje se da će do 2050. godine rast potrošnje električne energije iznositi 84%. Obično se pretpostavlja da je J od 1, 5 do 2, 0.
Faza # 3 - izračunajte geometrijskom metodom
Kod svih električnih izračuna uzeto je područje poprečnog presjeka vodiča - dio jezgre. Mjereno u mm 2 .
Često je potrebno naučiti kako pravilno izračunati presjek žice na promjeru žice vodiča.
U ovom slučaju postoji jednostavna geometrijska formula za monolitnu žicu kružnog poprečnog presjeka:
S = π * R 2 = π * D 2/4, ili obrnuto
D = √ (4 * S / π)
Za pravokutne vodiče:
S = h * m,
gdje je:
- S je površina jezgre u mm2;
- R je polumjer jezgre u mm;
- D je promjer jezgre u mm;
- h, m - širina i visina, u mm;
- π je pi, jednako 3, 14.
Ako nabavite žicu s više žila, u kojoj se jedan vodič sastoji od skupa upletenih okruglih žica, izračun se provodi prema formuli:
S = N * D 2 / 1, 27,
Gdje je N broj žica u veni.
Žice koje su izvijene iz nekoliko žica vene, u pravilu imaju najbolju vodljivost, nego monolitnu. To je zbog osobitosti protoka struje kroz kružni vodič.
Električna struja je kretanje sličnih naboja duž vodiča. Kao što se naboji odbijaju, tako se gustoća raspodjele naboja pomiče na površinu vodiča.
Još jedna prednost nasukanih žica je njihova fleksibilnost i mehanička otpornost. Monolitne žice su jeftinije i koriste se uglavnom za fiksne instalacije.
Faza # 4 - izračunajte snagu sekciju u praksi
Zadatak : ukupna snaga potrošača u kuhinji je 5000 W (što znači da se preračunava snaga svih reaktivnih potrošača). Svi potrošači priključeni su na jednofaznu mrežu od 220 V i napajaju se iz jedne grane.
Tablica 2. Ako u budućnosti planirate priključiti dodatne potrošače, tablica prikazuje potrebnu snagu uobičajenih kućanskih aparata (+)
Rješenje :
Koeficijent istovremenosti K uzima se jednako 0, 8. Kuhinja je mjesto stalnih inovacija, nikad se ne zna, faktor sigurnosti je J = 2.0. Ukupna procijenjena snaga bit će:
P = 5000 * 0, 8 * 2 = 8000 W = 8 kW
Koristeći vrijednost procijenjene snage tražimo najbližu vrijednost u tablici 1. \ t
Najbliža prikladna vrijednost poprečnog presjeka vodiča za jednofaznu mrežu je bakreni vodič poprečnog presjeka od 4 mm2. Ista veličina žice s aluminijskom jezgrom 6 mm 2 .
Za ožičenje s jednim vodičem minimalni promjer je 2, 3 mm odnosno 2, 8 mm. U slučaju višejezgrenih izvedbi, presjek pojedinačnih vodiča se zbraja.
Kuhinje obično imaju najsnažnije potrošače energije i manje “proždrljive” kućanske aparate. 
Kupaonice i kombinirane kupaonice također mogu imati impresivnu količinu električne opreme. 
Ovisno o snazi tehničke jedinice, napaja se iz zajedničkog ili zasebnog električnog voda. Izračuni su napravljeni za skupinu utičnica, za potrošače pojedinih linija odabire se prema snazi 
Na utičnu ploču, napajanu jednim napajanjem, možete priključiti samo uređaje male snage: mješalice, sušila za kosu, mlince za kavu itd. 
Priključivanje na odvojeni vod za napajanje zahtijeva mikrovalove, kuhala i električne pećnice. 
Uobičajeni rad standardne perilice rublja trebao bi biti osiguran odvojenim napajanjem. 
Obavezno polaganje zasebne elektroenergetske grane zahtijevaju hladnjake i električne peći 
U higijenskim prostorijama postavljene su zasebne linije za jacuzzi, elektronske pokrivače za bide, tuš kabine.
Izračun trenutnog dijela
Izračun potrebnog presjeka struje i snage kabela i žica pružit će točnije rezultate. Takvi izračuni omogućuju procjenu ukupnog učinka različitih čimbenika na vodiče, uključujući toplinsko opterećenje, vrstu žica, vrstu instalacije, radne uvjete itd.
Cijeli izračun se provodi u sljedećim fazama:
- izbor snage svih potrošača;
- proračun struja koje prolaze kroz vodič;
- izbor prikladnog presjeka prema tablicama.
Za ovu verziju izračuna, snaga strujnih potrošača s naponom se uzima bez uvažavanja faktora korekcije. Oni će se uzeti u obzir pri zbrajanju struje.
Faza # 1 - izračun trenutne snage pomoću formula
Za one koji su zaboravili školski tečaj fizike, nudimo osnovne formule u obliku grafičke sheme kao vizualne jaslice:
"Klasični kotač" jasno pokazuje odnos formula i međuovisnosti karakteristika električne struje (jakost struje, P - snaga, U - napon, R - polumjer jezgre)
Zapisujemo ovisnost jačine struje I od snage P i linijskog napona U:
I = p / l,
gdje je:
- I - jačina struje, uzeta u amperima;
- P - snaga u vatima;
- U l - linearni napon u voltima.
Linijski napon u općem slučaju ovisi o izvoru napajanja, može biti jednofazni i trofazni.
Odnos linearnog i faznog napona:
- U l = U * cosφ u slučaju jednofaznog napona.
- U l = U * √3 * cosφ u slučaju trofaznog napona.
Za kućne električne potrošače uzmite cosφ = 1, tako da se linearni napon može ponovno napisati:
- U l = 220 V za jednofazni napon.
- L l = 380 V za trofazni napon.
Nadalje sumiramo sve potrošene struje prema formuli:
I = (I1 + I2 + … IN) * K * J,
gdje je:
- I - ukupna struja u amperima;
- I1..IN - jačina struje svakog potrošača u amperima;
- K je koeficijent istovremenosti;
- J je faktor sigurnosti.
Koeficijenti K i J imaju iste vrijednosti koje su korištene u izračunu ukupne snage.
Može se dogoditi da struja nejednake snage teče kroz trofaznu mrežu kroz različite fazne vodove.
To se događa kada su monofazni i trofazni potrošači istovremeno spojeni na trofazni kabel. Na primjer, trofazni stroj i jednofazno osvjetljenje.
Postavlja se prirodno pitanje: kako se u takvim slučajevima izračunava presjek žičane sekcije? Odgovor je jednostavan - kalkulacije su napravljene na najopterećenijoj jezgri.
Faza # 2 - odabir odgovarajućeg dijela po tablicama
U pravilima rada električnih instalacija (PES) nalaze se brojne tablice za odabir željenog poprečnog presjeka jezgre kabela.
Provodljivost vodiča ovisi o temperaturi. Kod metalnih vodiča s povećanjem temperature povećava se otpornost.
Ako je određeni prag premašen, proces postaje automatski podržan: što je veći otpor, to je viša temperatura, veći otpor, itd. dok vodič ne duva ili ne izazove kratki spoj.
Sljedeće dvije tablice (3 i 4) prikazuju presjek vodiča ovisno o strujama i načinu ugradnje.
Tablica 3. Prvo, potrebno je odabrati način polaganja žica, ovisno o tome koliko je učinkovito hlađenje (+)
Kabel se razlikuje od žice po tome što su svi vodiči, opremljeni vlastitom izolacijom, nasukani u snop i zatvoreni u zajednički izolacijski omotač. Više detalja o razlikama i vrstama kablovskih proizvoda zapisano je u ovom članku.
Tablica 4. Prikazana je otvorena metoda za sve vrijednosti poprečnog presjeka vodiča, međutim, u praksi, odsječci ispod 3 mm2 nisu otvoreno izloženi zbog mehaničke čvrstoće (+)
Kada se koriste tablice, na dopuštenu kontinuiranu struju primjenjuju se sljedeći faktori:
- 0, 68 ako je živjelo 5-6;
- 0, 63 ako je živjelo 7-9;
- 0, 6 ako je 10-12 živjelo
Faktori redukcije primjenjuju se na vrijednosti struja iz "otvorenog" stupca.
Nula i uzemljivači nisu uključeni u broj vodiča.
Prema normama PES-a, izbor poprečnog presjeka nultog vodiča prema dopuštenoj kontinuiranoj struji iznosi najmanje 50% faznog vodiča.
Sljedeće dvije tablice (5 i 6) pokazuju ovisnost dopuštene kontinuirane struje pri polaganju u tlo.
Tablica 5. Zavisnosti dopuštene kontinuirane struje za bakrene kabele prilikom polaganja u zrak ili zemlju
Strujno opterećenje pri otvorenom polaganju i udubljenju u tlo se razlikuje. Oni se uzimaju jednaki ako se polaganje u tlo provodi pomoću pladnjeva.
Tablica 6. Zavisnost dopuštene kontinuirane struje za aluminijske kabele prilikom polaganja u zrak ili zemlju
Za uređaj privremenih vodova napajanja (nošenje, ako je za privatnu uporabu), primjenjuje se sljedeća tablica (7).
Tablica 7. Dopuštena kontinuirana struja pri korištenju prijenosnih crijeva za crijeva, prijenosnih kablova za crijeva i rudnika, kablova za reflektore, fleksibilnih prijenosnih žica. Koristi se samo bakreni vodič.
Kod polaganja kabela u tlo, osim svojstava rasipanja topline, mora se uzeti u obzir i otpornost, kao što je prikazano u sljedećoj tablici (8):
Tablica 8. Koeficijent korekcije ovisno o vrsti i specifičnoj otpornosti tla na dopuštenu kontinuiranu struju, pri izračunu presjeka kabela (+)
Proračun i izbor bakarnih vodiča do 6 mm 2 ili aluminija do 10 mm 2 provodi se kao za kontinuiranu struju.
U slučaju velikih dijelova, moguće je primijeniti faktor smanjenja:
0, 875 * пT pv
gdje T pv - omjer trajanja uključenja i trajanja ciklusa.
Trajanje inkluzije se uzima u trajanju od najviše 4 minute. U tom slučaju, ciklus ne smije biti duži od 10 minuta.
Pri odabiru kabela za distribuciju električne energije u drvenoj kući posebna se pozornost posvećuje njegovoj vatrootpornosti.
Faza # 3 - izračun presjeka vodiča strujom na primjeru
Zadatak : izračunajte potreban presjek bakrenog kabela za povezivanje:
- 4000 W trofazni stroj za obradu drveta;
- 6000 W trofazni stroj za zavarivanje;
- kućanskih aparata u kući s ukupnim kapacitetom od 25.000 W;
Priključak će biti izveden pomoću petosnog kabela (trofazni vodiči, jedan nula i jedan tlo), položen u tlo.
Izolacija kabela izračunava se za specifičnu vrijednost radnog napona. Treba napomenuti da radni napon koji je proizvođač naveo za svoj proizvod mora biti veći od napona mreže.
Odluka.
Korak # 1. Izračunajte trofazni mrežni napon:
U l = 220 x 3 = 380 V
Korak # 2. Kućanski aparati, strojevi i aparati za zavarivanje imaju reaktivnu snagu, tako da će snaga opreme i opreme biti:
P = 25000 / 0.7 = 35.700 W
P oprema = 10000 / 0, 7 = 14300 W
Korak # 3 . Struja potrebna za spajanje kućanskih uređaja:
I tech = 35700/220 = 162 A
Korak # 4 . Struja potrebna za povezivanje opreme:
Jednako = 14300/380 = 38 A
Korak # 5 . Potrebna struja za spajanje kućanskih aparata izračunava se brzinom jedne faze. Stanjem problema postoje tri faze. Stoga se struja može raspodijeliti u fazama. Radi jednostavnosti, pretpostavite ravnomjernu distribuciju:
I tech = 162/3 = 54 A
Korak # 6. Trenutna faza:
I f = 38 + 54 = 92 A
Korak # 7. Oprema i kućanski aparati neće raditi u isto vrijeme, osim što ćemo postaviti zalihu jednaku 1, 5. Nakon primjene korekcijskih faktora:
I f = 92 * 1, 5 * 0, 8 = 110 A
Korak # 8. Iako kabel ima 5 jezgri, uzimaju se u obzir samo tri fazna jezgra. Prema tablici 8 u trožilnom kabelu stupa u tlu, nalazimo da struja od 115 A odgovara poprečnom presjeku jezgre 16 mm2.
Korak # 9 . Prema tablici 8, primjenjujemo korekcijski faktor ovisno o karakteristikama zemljišta. Za normalnu vrstu zemljišta, koeficijent je 1.
Korak # 10 . Nije obavezno, izračunavamo promjer jezgre:
D = √ (4 x 16 / 3, 14) = 4, 5 mm
Ako je proračun napravljen samo za napajanje, bez uvažavanja značajki polaganja kabela, presjek jezgre će biti 25 mm2. Izračun jačine struje je složeniji, ali ponekad štedi znatan novac, pogotovo kada je riječ o nasukanim energetskim kabelima.
O odnosu napona i struje ovdje može biti detaljnije.
Proračun pada napona
Svaki vodič, osim supravodiča, ima otpor. Stoga, s dovoljnom duljinom kabela ili žice dolazi do pada napona.
PES standardi zahtijevaju da presjek vodiča kabela bude takav da pad napona ne bude veći od 5%.
Tablica 9. Specifični otpor zajedničkih metalnih vodiča (+)
Prije svega to se odnosi na niskonaponske kabele malog presjeka.
Izračun pada napona je sljedeći:
R = 2 * (ρ * L) / S,
U pad = I * R,
U % = (U pad / U lin ) * 100,
gdje je:
- 2 - koeficijent zbog toga što struja nužno teče kroz dva vodiča;
- R - otpor vodiča, Ohm;
- ρ je otpor vodiča, Ohm * mm2 / m;
- S - presjek vodiča, mm 2 ;
- U pad - pad napona, V;
- U % - pad napona u odnosu na U lin, %.
Pomoću formula možete samostalno izvesti potrebne izračune.
Primjer izračuna
Zadatak : izračunati pad napona za bakrenu žicu s presjekom jednog vodiča 1, 5 mm2. Žica je potrebna za povezivanje jednofaznih električnih aparata za zavarivanje ukupne snage 7 kW. Duljina žice 20 m.
Oni koji žele priključiti aparat za zavarivanje u kućanstvu na električnu struju trebaju uzeti u obzir trenutnu situaciju za koju je kabel dizajniran. Moguće je da ukupna snaga radnih uređaja bude viša. Najbolje je povezati potrošače s pojedinim granama.
rješenje:
Korak # 1. Izračunajte otpor bakrene žice pomoću tablice 9:
R = 2 * (0, 0175 * 20) / 1, 5 = 0, 47 Ohm
Korak # 2. Struja koja teče kroz vodič:
I = 7000/220 = 31, 8 A
Korak # 3. Pad napona na žici:
U jastučić = 31, 8 x 0, 47 = 14, 95 V
Korak # 4. Izračunajte postotak pada napona:
U % = (14.95 / 220) * 100 = 6.8%
Zaključak: za spajanje aparata za zavarivanje potreban je vodič s velikim poprečnim presjekom.
Zaključci i koristan video na temu
Izračun presjeka vodiča prema formulama:
Preporuke stručnjaka za odabir kabelskih proizvoda:
Gornji izračuni vrijede za bakrene i aluminijske provodnike industrijske kvalitete. Za ostale tipove vodiča, unaprijed je izračunat puni prijenos topline.
Na temelju tih podataka izračunava se maksimalna struja koja može protjecati kroz vodič, ne uzrokujući pretjerano zagrijavanje.
Ako imate pitanja o načinu izračuna kablovske sekcije ili želite podijeliti osobno iskustvo, ostavite komentare na ovaj članak. Blok za recenzije nalazi se u nastavku.