Ako vypočítať veľkosť kábla: Podrobný sprievodca pre bezpečné, skutočné projekty

Správna veľkosť vodiča je jedným z tých rozhodnutí, ktoré potichu určujú, či inštalácia beží pohodlne tridsať rokov alebo sa prehreje v prvom horúcom lete. Poddimenzovaný kábel plytvá energiou, skracuje životnosť izolácie a vytvára skutočné riziko požiaru; kábel o dvoch veľkostiach príliš veľký spája peniaze v medi, ktorú obvod nikdy nepotreboval. Naučiť sa vypočítať veľkosť kábla je v skutočnosti o vyvážení štyroch rôznych kontrol proti sebe.

Táto príručka sa riadi rovnakou sekvenciou, akú naši inžinieri používajú, keď zákazník posiela plán záťaže: nájdite návrhový prúd, opravte ho podľa spôsobu, akým je kábel skutočne inštalovaný, potvrďte pokles napätia po celej dĺžke a overte, či vodič prežije skrat.

Čo znamená správna veľkosť kábla

Vodič má správnu veľkosť iba vtedy, keď sú súčasne splnené všetky štyri nižšie uvedené podmienky. Ak jeden z nich zlyhá, prejdite na ďalší štandardný prierez a zopakujte výpočet. Preskočenie kontroly je najčastejším dôvodom, prečo kábel na papieri perfektne meria a potom na mieste zlyhá.

Krok 1: Stanovte návrhový prúd

Všetko začína trvalým prúdom, ktorý musí kábel prenášať, zvyčajne písaný ako Ib. Pre trojfázové zaťaženie je vzťah:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Pre jednofázový alebo jednosmerný obvod jednoducho vypustite 1,732:

Ib = P / (U × PF)

Vezmite 55 kW trojfázový motor na napájanie 400 V s účinníkom 0,86. Potom Ib = 55 000 / (1,732 × 400 × 0,86), čo predstavuje približne 92 A. Namiesto predpokladanej jednoty použite skutočný účinník, pretože rozdiel medzi 0,86 a 1,0 je asi 16 percent prúdu a často je to presne hranica, ktorá rozhoduje o kontrole poklesu napätia. Ak je záťažou motor, pozrite sa aj na štartovací prúd, pretože ochranné zariadenie musí prejsť štartom bez vypnutia.

Návrhový prúd nie je menovitým prúdom ističa

Keď je hodnota Ib známa, vyberte ochranné zariadenie, ktorého hodnotenie je aspoň Ib, a potom sa uistite, že znížená kapacita kábla je aspoň hodnote zariadenia. Práca v tomto poradí udržuje vodič chránený a tepelne pohodlný.

Krok 2: Použite znižovacie faktory pre skutočné podmienky

Katalógové menovité prúdy predpokladajú referenčný súbor podmienok, zvyčajne jeden okruh vo voľnom vzduchu pri 30 °C alebo jeden okruh zakopaný v pôde pri 20 °C. Skutočné inštalácie zriedka zodpovedajú týmto predpokladom, takže každá odchýlka sa rieši pomocou korekčného faktora a faktory sa násobia:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

kde je tabuľkové hodnotenie a Iz je skutočne dostupná kapacita. Skupina troch zaťažených okruhov v jednom potrubí môže počas dňa s teplotou 40 °C stratiť tretinu menovitého výkonu ešte pred uvažovaním o poklese napätia.

Napríklad faktor 0,87 pre okolitú teplotu 40 °C vynásobený 0,75 pre zoskupenie dáva 0,65, takže kábel s tabuľkovým prúdom 130 A je v tomto usporiadaní dobrý len pre približne 85 A. Nikdy nepridávajte korekčné faktory spolu; vždy ich vynásobte.

Krok 3: Skontrolujte pokles napätia počas chodu

Pokles napätia je kontrola, ktorá najčastejšie núti väčší vodič na dlhých podávačoch a nedá sa posúdiť iba z tabuľky prúdu. Pre odporovú časť obvodu:

Vd = k × I × L × R / 1000

kde k je 2 pre jednofázové a jednosmerné obvody a 1,732 pre trojfázové, I je zaťažovací prúd v ampéroch, L je dĺžka jednosmernej trasy v metroch a R je odpor vodiča v ohmoch na kilometer. Percentuálny pokles je potom Vd delený nominálnym napätím vynásobeným 100. Väčšina nízkonapäťových inštalácií pracuje do 3 percent na konečnom okruhu a 5 percent celkovo.

V našom príklade 80 m pri 92 A na 50 mm² medenom vodiči s odporom asi 0,387 ohmov na kilometer dáva Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, čo je zhruba 4,9 V alebo 1,2 percenta zo 400 V. Na 300 m behu by rovnaký výpočet zlyhal a posunul prierez o niekoľko krokov nahor, a preto dĺžka trasy patrí do výpočtu od začiatku.

Krok 4: Overte odolnosť proti skratu

Kábel tiež musí prežiť poruchový prúd tak dlho, kým ho ochranné zariadenie vyčistí. Adiabatická rovnica to rieši v jednom riadku:

S = druhá odmocnina z (I² × t) / k

kde S je minimálny prierez v mm², I je potenciálny poruchový prúd v ampéroch, t je čas odpojenia v sekundách a k je konštanta pre kombináciu vodiča a izolácie. Typické hodnoty sú okolo 143 pre meď s izoláciou XLPE, 115 pre meď s PVC a 94 pre hliník s XLPE.

Porucha 6 kA odstránená za 0,1 s v medenom kábli XLPE vyžaduje druhú odmocninu (6000² × 0,1) delenú 143, čo je približne 13 mm². Náš vodič 50 mm² je pohodlný. Všimnite si, ako veľmi na tom záleží: rovnaká porucha odstránená za jednu sekundu by si vyžadovala približne 42 mm², a preto nastavenia ochrany a dimenzovanie káblov patria do tej istej diskusie.

Dať to všetko dokopy

Tu je úplná sekvencia motora s výkonom 55 kW na 80 m behu s číslami zaokrúhlenými kvôli prehľadnosti.

1. Konštrukčný prúd: 92 A pri 400 V s účinníkom 0,86. Ochranné zariadenie s menovitým prúdom 100 A.
2. Podmienky inštalácie: XLPE medený kábel na podnose s dvoma ďalšími zaťaženými okruhmi, okolitá teplota 40 °C. Kombinovaný faktor zníženia 0,65.
3. Prvá skúška pri 35 mm²: tabuľková kapacita približne 130 A, znížená na približne 85 A. Zlyhá, pretože 85 A je pod hodnotou 100 A zariadenia.
4. Druhá skúška pri 50 mm²: znížená kapacita približne 100 A. Spĺňa hodnotenie zariadenia.
5. Pokles napätia pri 50 mm² na 80 m: 4,9 V alebo 1,2 percenta. Prihrávky.
6. Požiadavka na skrat: minimálne 13 mm² pre poruchu 6 kA odstránenú za 0,1 s. Prihrávky.
7. Výsledok: 0,6/1 kV XLPE izolovaný medený kábel, štyri žily pri 50 mm², s ochranou nastavenou na odstránenie poruchy do 0,1 s.

Od kalkulácie až po kábel, ktorý si skutočne objednáte

Prierez je len časťou špecifikácie. Typ izolácie mení, koľko prúdu môže vodič preniesť, pretože káble s izoláciou XLPE fungujú pri vyšších teplotách vodičov ako ekvivalenty PVC, a preto potrebujú menší prierez pre rovnaké zaťaženie. Obe konštrukcie podrobnejšie porovnáme v tomto článku na Výkon napájacieho kábla s XLPE a PVC izoláciou . Dôležitý je aj materiál vodičov: vodiče z hliníka a zliatin hliníka sú ľahšie a hospodárnejšie, ale potrebujú väčší prierez pre rovnaký prúd.

Menovité napätie 0,6/1kV XLPE izolovaný napájací kábel Zosieťovaný polyetylénový izolovaný napájací kábel s menovitým napätím 0,6/1 kV využíva chemické alebo fyzikálne metódy na transformáciu polyetylénových molekúl z lineárnej štruktúry... Zobraziť produkt →

Pre väčšinu nízkonapäťových distribučných prác pokrýva rozsah 0,6/1 kV XLPE izolovaný napájací kábel z medi alebo hliníka a vyššie uvedený výpočet platí priamo. Pri strednom napätí je metóda nezmenená, ale tabuľky zníženia výkonu, úrovne porúch a požiadavky na hrúbku izolácie sú odlišné, takže napájače od 3,6/6 kV do 26/35 kV sú zvyčajne dimenzované podľa údajov siete vlastnej siete.

Menovité napätie 3,6/6kV–26/35kV XLPE izolovaný napájací kábel Zosieťovaný polyetylénový izolovaný napájací kábel s menovitým napätím 3,6/6kV–26/35kV využíva pokročilý proces zosieťovania. Chemickými alebo fyzikálnymi metódami sa polye... Zobraziť produkt →

Dimenzovanie pre solárne, VFD a iné špeciálne záťaže

Niektoré obvody potrebujú upravenú verziu rovnakého postupu. Solárne DC reťazce prenášajú nepretržitý prúd pri vysokej okolitej teplote na streche, takže faktor zníženia výkonu sa aplikuje na kábel, ktorý je už teplý, a pokles napätia je často udržiavaný na 1 alebo 2 percentách, pretože účinnosť meniča trpí na oboch koncoch jeho vstupného okna. Obvody pohonu s premenlivou frekvenciou pridávajú harmonický obsah a impulzné napätie, takže tienený kábel a kontrola menovitého napätia voči zemi sa stávajú súčasťou dimenzovania.

Fotovoltaický kábel (PV kábel) Prehľad produktu Fotovoltaický kábel je kritickým komponentom používaným na prenos na strane jednosmerného prúdu v systémoch na výrobu solárnej energie. Špeciálne navrhnuté pre súpravu... Zobraziť produkt →

Ohňovzdorné káble, odolné voči termitom a železničné tranzitné káble sa riadia rovnakou aritmetikou, ale príslušná norma pridáva obmedzenia, ako je integrita obvodu pri požiari, ktoré nemôže nahradiť žiadny výpočet.

Bežné chyby veľkosti, ktoré vidíme v súťažných podkladoch

• Pri použití jedného faktora zníženia a zabudnutia na zvyšok pri zoskupovaní pôsobí teplota okolia a pôdne podmienky naraz.
• Použitie hodnôt odporu 20 °C pre vodič, ktorý bude fungovať pri 70 °C alebo 90 °C.
• Dimenzovanie podľa už špecifikovaného ističa a nie podľa skutočného zaťaženia.
• Ignorovanie neutrálu na obvodoch s harmonickými záťažami, ako sú kancelárske IT zariadenia alebo LED osvetlenie.
• Za predpokladu, že väčší kábel rieši problém poklesu napätia, keď je skutočným problémom dĺžka trasy alebo nízky účinník.
• Zabudnite na minimálny prierez potrebný pre mechanickú pevnosť a spojitosť ochranného vodiča.

Spustite čísla s výrobcom, ktorý to robí denne

Wuxi Guanghuan Cable vyrába drôty a káble v Guanlin, Yixing, oblasti známej ako čínske káblové mesto, od roku 1998. Náš sortiment zahŕňa nízkonapäťové a strednonapäťové napájacie káble, nadzemné vodiče, káble elektrických zariadení a špeciálne káble pre fotovoltaické, železničné tranzitné a ohňovzdorné testovacie linky s viac ako 100 výrobnými sériami a viac ako 30 000 špecifikáciami. Podrobnosti o našich schváleniach, vrátane certifikácie TUV Rheinland a systémových certifikátov ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 a ISO 50001, sú uvedené na našich stránka certifikácie produktu .

Pošlite nám plán zaťaženia, dĺžku trasy, spôsob inštalácie a podmienky okolia a naši inžinieri vykonajú rovnaké štyri kontroly opísané vyššie a vrátia sa s prierezom, typom izolácie a konštrukciou kábla, ktorá prejde kontrolou na prvýkrát.