Kako izračunati veličinu kabela: Vodič korak po korak za sigurne, stvarne projekte

Odabir prave veličine vodiča jedna je od onih odluka koje tiho određuju hoće li instalacija udobno raditi trideset godina ili će se pregrijati tijekom prvog vrućeg ljeta. Premali kabel gubi energiju, skraćuje vijek trajanja izolacije i stvara pravi rizik od požara; kabel za dvije veličine veći veže novac u bakru koji nikada nije bio potreban. Naučiti kako izračunati veličinu kabela zapravo je balansirati četiri različite provjere jedna s drugom.

Ovaj vodič slijedi isti redoslijed koji naši inženjeri koriste kada kupac pošalje raspored opterećenja: pronađite projektiranu struju, ispravite je za način na koji je kabel stvarno instaliran, potvrdite pad napona preko cijele dužine i provjerite je li vodič preživio kratki spoj.

Što točna veličina kabela zapravo znači

Vodič je ispravno dimenzioniran samo kada su sva četiri uvjeta u nastavku zadovoljena u isto vrijeme. Ako jedan od njih ne uspije, prijeđite na sljedeći standardni presjek i ponovite izračun. Preskakanje provjere je najčešći razlog zbog kojeg je kabel savršene veličine na papiru, a zatim ne uspije na licu mjesta.

Korak 1: Uspostavite struju dizajna

Sve počinje kontinuiranom strujom koju kabel mora nositi, obično se piše kao Ib. Za trofazno opterećenje odnos je:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Za jednofazni ili istosmjerni krug, jednostavno ispustite 1.732:

Ib = P / (U × PF)

Uzmite trofazni motor od 55 kW na naponu od 400 V s faktorom snage 0,86. Tada je Ib = 55 000 / (1,732 × 400 × 0,86), što otprilike iznosi 92 A. Upotrijebite stvarni faktor snage umjesto pretpostavke jedinici, jer je razlika između 0,86 i 1,0 oko 16 posto struje i često je upravo granica koja odlučuje o provjeri pada napona. Ako je opterećenje motor, pogledajte i startnu struju, budući da zaštitni uređaj mora proći kroz start bez okidanja.

Projektirana struja nije nazivna vrijednost prekidača

Nakon što je Ib poznat, odaberite zaštitni uređaj čija je vrijednost najmanje Ib, zatim potvrdite da je smanjeni kapacitet kabela jednak nazivnoj vrijednosti uređaja. Rad tim redoslijedom održava vodič zaštićenim i toplinski ugodnim.

Korak 2: Primijenite faktore smanjenja za stvarne uvjete

Kataloške vrijednosti struje pretpostavljaju referentni skup uvjeta, obično jedan krug na otvorenom na 30 °C ili jedan krug ukopan u tlo na 20 °C. Stvarne instalacije rijetko odgovaraju tim pretpostavkama, tako da se svako odstupanje rješava faktorom korekcije i faktori se množe:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

gdje je To tabelarno prikazana ocjena, a Iz stvarno raspoloživi kapacitet. Skupina od tri opterećena strujna kruga u jednom kanalu na dan od 40 °C može izgubiti trećinu nazivne vrijednosti prije nego što se pad napona uopće uzme u obzir.

Na primjer, faktor od 0,87 za okolinu od 40 °C pomnožen s 0,75 za grupiranje daje 0,65, tako da je kabel tablično prikazan na 130 A dobar samo za oko 85 A u tom rasporedu. Nikada ne zbrajajte faktore korekcije zajedno; uvijek ih umnožite.

Korak 3: Provjerite pad napona tijekom puta

Pad napona je provjera koja najčešće tjera veći vodič na duge vodove, a ne može se procijeniti samo iz tablice struja. Za otpornički dio kruga:

Vd = k × I × L × R / 1000

gdje je k 2 za jednofazne i istosmjerne krugove i 1,732 za trofazne, I je struja opterećenja u amperima, L je jednosmjerna duljina rute u metrima, a R je otpor vodiča u ohmima po kilometru. Postotak pada je tada Vd podijeljen s nominalnim naponom, pomnoženim sa 100. Većina niskonaponskih instalacija radi na 3 posto u konačnom krugu i 5 posto ukupno.

U našem primjeru, 80 m vožnje pri 92 A na bakrenom vodiču od 50 mm² s otporom od oko 0,387 ohma po kilometru daje Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, što je otprilike 4,9 V, ili 1,2 posto od 400 V. To prolazi ugodno. Na trčanju od 300 m isti izračun bi zakazao i gurnuo presjek nekoliko stepenica više, zbog čega je duljina trase od početka u izračunu.

Korak 4: Provjerite otpornost na kratki spoj

Kabel također mora izdržati struju kvara onoliko dugo koliko je potrebno zaštitnom uređaju da je isključi. Jednadžba adijabate to obrađuje u jednom retku:

S = kvadratni korijen od (I² × t) / k

gdje je S minimalni poprečni presjek u mm², I je očekivana struja kvara u amperima, t je vrijeme odspajanja u sekundama, a k je konstanta za kombinaciju vodiča i izolacije. Tipične vrijednosti su oko 143 za bakar s XLPE izolacijom, 115 za bakar s PVC-om i 94 za aluminij s XLPE.

Kvar od 6 kA koji se uklanja za 0,1 s u bakrenom XLPE kabelu zahtijeva kvadratni korijen od (6000² × 0,1) podijeljeno sa 143, što je oko 13 mm². Naš vodič od 50 mm² je udoban. Primijetite koliko je t bitno: isti kvar otklonjen u jednoj sekundi zahtijevao bi otprilike 42 mm², zbog čega postavke zaštite i dimenzioniranje kabela spadaju u isti razgovor.

Sve zajedno

Ovdje je kompletan slijed za motor od 55 kW na stazi od 80 m, sa zaokruženim brojkama radi jasnoće.

1. Projektirana struja: 92 A pri 400 V s faktorom snage 0,86. Zaštitni uređaj nazivne snage 100 A.
2. Uvjeti ugradnje: XLPE bakreni kabel na ladici s dva druga napunjena kruga, 40 °C ambijentalne temperature. Kombinirani faktor smanjenja vrijednosti 0,65.
3. Prvo ispitivanje na 35 mm²: tablični kapacitet oko 130 A, smanjen na otprilike 85 A. Ne uspjeva, jer je 85 A ispod oznake uređaja od 100 A.
4. Drugo ispitivanje na 50 mm²: smanjeni kapacitet oko 100 A. Zadovoljava ocjenu uređaja.
5. Pad napona na 50 mm² preko 80 m: 4,9 V ili 1,2 posto. Prolazi.
6. Zahtjevi za kratki spoj: minimalno 13 mm² za kvar od 6 kA koji se uklanja za 0,1 s. Prolazi.
7. Rezultat: 0,6/1 kV XLPE izolirani bakreni kabel, četiri jezgre na 50 mm², sa zaštitom podešenom da otkloni grešku unutar 0,1 s.

Od izračuna do kabela koji stvarno naručite

Presjek je samo dio specifikacije. Vrsta izolacije mijenja količinu struje koju vodič može nositi jer kabeli izolirani XLPE rade na višim temperaturama vodiča od PVC ekvivalenata i stoga trebaju manji presjek za isto opterećenje. Uspoređujemo ove dvije konstrukcije detaljnije u ovom članku Izvedba kabela za napajanje s izolacijom od XLPE i PVC-a . Materijal vodiča također je bitan: vodiči od aluminija i aluminijskih legura su lakši i ekonomičniji, ali trebaju veći presjek za istu struju.

Nazivni napon 0,6/1kV XLPE izolirani energetski kabel Nazivni napon od 0,6/1 kV umreženog polietilenskog izoliranog energetskog kabela usvaja kemijske ili fizičke metode za transformaciju polietilenskih molekula iz linearne strukture... Pogledajte proizvod →

Za većinu distribucijskih radova niskog napona, 0,6/1 kV XLPE izolirani energetski kabel od bakra ili aluminija pokriva raspon, a gornji izračun se izravno primjenjuje. Na srednjem naponu metoda je nepromijenjena, ali tablice smanjenja vrijednosti, razine grešaka i zahtjevi za debljinu izolacije su različiti, tako da se vodovi od 3,6/6 kV do 26/35 kV obično dimenzioniraju prema mrežnim podacima opskrbnog poduzeća.

Nazivni napon 3,6/6kV–26/35kV XLPE izolirani energetski kabel Nazivni napon 3,6/6kV–26/35kV kabl za napajanje izoliran od umreženog polietilena koristi napredni proces umrežavanja. Kemijskim ili fizikalnim metodama polie... Pogledajte proizvod →

Dimenzioniranje za solarna, VFD i druga posebna opterećenja

Neki sklopovi trebaju modificiranu verziju istog postupka. Solarni istosmjerni vodovi nose kontinuiranu struju pri visokoj temperaturi okoline na krovu, tako da se faktor smanjenja vrijednosti primjenjuje na kabel koji je već topao, a pad napona često se održava na 1 ili 2 posto jer učinkovitost pretvarača trpi na oba kraja njegovog ulaznog prozora. Pogonski krugovi promjenjive frekvencije dodaju harmonijski sadržaj i pulsni napon, tako da zaštićeni kabel i provjera nazivnog napona prema zemlji postaju dio vježbe dimenzioniranja.

Fotonaponski kabel (PV kabel) Pregled proizvoda Fotonaponski kabel kritična je komponenta koja se koristi za prijenos istosmjerne struje unutar solarnih PV sustava za proizvodnju energije. Posebno dizajniran za opremu... Pogledajte proizvod →

Kabeli otporni na vatru, otporne na termite i željeznički tranzitni kabeli slijede istu aritmetiku, ali primjenjivi standard dodaje ograničenja kao što je cjelovitost kruga pod vatrom koja nijedan izračun ne može zamijeniti.

Uobičajene pogreške u određivanju veličine koje vidimo u dokumentaciji za nadmetanje

• Primjenom jednog faktora smanjenja i zaboravljanjem ostalih, kod grupiranja, temperatura okoline i uvjeti tla djeluju odjednom.
• Korištenje vrijednosti otpora od 20 °C za vodič koji će raditi na 70 °C ili 90 °C.
• Dimenzioniranje prema prekidaču koji je već specificiran, a ne prema stvarnom opterećenju.
• Zanemarivanje nule u krugovima s opterećenjem bogatim harmonicima kao što je uredska IT oprema ili LED rasvjeta.
• Pretpostavka da veći kabel rješava problem pada napona kada je pravi problem duljina rute ili loš faktor snage.
• Zaboravljajući minimalni presjek potreban za mehaničku čvrstoću i kontinuitet zaštitnog vodiča.

Provjerite brojke s proizvođačem koji to radi svaki dan

Wuxi Guanghuan Cable proizvodi žice i kabele u Guanlinu, Yixingu, području poznatom kao kineski grad kabela, od 1998. Naš asortiman pokriva niskonaponske i srednjenaponske energetske kabele, nadzemne vodiče, kabele za električnu opremu i posebne kabele za fotonaponske, željezničke i protupožarne primjene, s više od 100 serija i 30 000 specifikacija proizvedenih širom svijeta 70-plus proizvodnih i ispitnih linija. Pojedinosti o našim odobrenjima, uključujući certifikat TUV Rheinland i certifikate sustava ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 i ISO 50001, navedene su na našem stranicu certificiranja proizvoda .

Pošaljite nam raspored opterećenja, duljinu trase, način postavljanja i uvjete okoline, a naši će inženjeri izvršiti iste četiri gore opisane provjere i vratiti se s presjekom, vrstom izolacije i konstrukcijom kabela koji će proći pregled prvi put.