Gc-helper.ru

ГК Хелпер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет длительно допустимого тока для кабеля

Выбор кабелей с учетом поправочных коэффициентов

При выборе сечения кабельной лини основным условием является: длительно допустимый ток кабеля должен быть больше расчетного тока. Но при всем этом не следует забывать про поправочные коэффициенты при выборе сечения кабеля и про защиту кабельной линии.

Длительно допустимый ток кабеля зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и способа прокладки кабеля. Медные кабели проводят больший ток, однако они уступают в цене алюминиевым кабелям. Например, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена проводят больший ток, по сравнению с кабелями, у которых изоляция из ПВХ пластика. Способ прокладки кабеля влияет на охлаждение кабеля. Чем хуже условия охлаждения, тем меньше допустимый ток кабеля.

Если проанализировать таблицу завсисимости сечения кабеля от длительно допустимого тока, то можно заметить, что с увеличением сечения проводов и кабелей отношение длительно допустимого тока к сечению (плотность тока) Iдоп/S уменьшается. Это можно объяснить тем, что сечение кабеля пропорционально квадрату диаметра, а поверхность проводника пропорциональна диаметру в первой степени. С увеличением сечения условия охлаждения ухудшаются, т.к. площадь поверхности проводника, приходящаяся на единицу сечения уменьшатся. Учитывая это явление иногда целесообразнее прокладывать вместо одной линии несколько параллельных с меньшим сечением.

А сейчас хочу проанализировать несколько примеров. Сравним медные и алюминиевые кабели. Сечения кабелей я взял от 50 до 185.

Плотность алюминия 2710 кг/м3.

Плотность меди 8710—8900 кг/м3. Для расчета цветного металла в кабеле я принял плотность меди 8800 кг/м3.

Сравним кабели АВВГ и ВВГнг. Дело в том, что кабеля АВВГнг в прайсе, который скачал с интеренета, я не нашел. Их стоимость будет отличаться в районе 5-10%.

Таблица 1 – Характеристики кабеля АВВГ

Кабель АВВГЦена, $Ток, АМасса 1м кабеля, кгМасса Al в 1м, кг
1 (4×185)13,12703,02,0
1 (4×150)9,92352,51,6
1 (4×120)8,42002,11,3
2 (4×95)6,9×2=13,8170×0,9×2=3061,8×2=3,61,0×2=2,0
2 (4×70)5,5×2=11,0140×0,9×2=2521,3×2=2,60,8×2=1,6
2 (4×50)3,6×2=7,2110 х0,9×2=1981,0×2=2,00,5×2=1,0

Например, по расчетному току подходит кабель АВВГ 1 (4×185) — 270А. Автоматический выключатель для этого кабеля будет установлен на 250А. Как вариант можно проложить кабельную линию из двух кабелей меньшего сечения. Длительно допустимый ток двунитки АВВГ 2 (4×70) – 252А. По стоимости двунитка в нашем случае получилась немного дешевле, однако не всегда двунитка выходит дешевле одиночного кабеля. Масса 1м кабельной линии будет примерно одинакова, а вот по расходу цветного металла у двунитки преимущество. В нашем случае мы сэкономили 0,4кг на 1м.

Таблица 2 – Характеристики кабеля ВВГнг

Кабель ВВГнгЦена, $Ток, АМасса 1м кабеля, кгМасса меди в 1м, кг
1 (4×185)86,33507,76,5
1 (4×150)70,53056,25,3
1 (4×120)56,32605,14,2
2 (4×95)44,9×2=89,8220×0,9×2=3964,1×2=8,23,3×2=6,6
2 (4×70)34,4×2=68,8180×0,9×2=3243,1×2=6,22,5×2=5,0
2 (4×50)24,7×2=49,4145×0,9×2=2612,2×2=4,41,8×2=3,6

Вместо кабельной линии АВВГ 1 (4×185), можно взять медный кабель ВВГнг 1 (4×120) либо двунитку ВВГнг 2 (4×50). По стоимости медный кабель обойдется нам примерно в 4 раза дороже и нагрузка на кабельные конструкции будет больше.

Аналогично можно сравнить бронированные кабели АВБбШв и ББбШнг.

Таблица 3 – Характеристики кабеля АВБбШв

Кабель АВБбШвЦена, $Ток, АМасса 1м кабеля, кгМасса Al в 1м, кг
1 (4×185)15,1270×0,92=2483,92,0
1 (4×150)13,2235×0,92=2163,31,6
1 (4×120)10,5200×0,92=1842,81,3
2 (4×95)8,8×2=17,6170×0,92×0,9×2=2812,4×2=4,81,0×2=2,0
2 (4×70)7,1×2=14,2140×0,92×0,9×2=2311,9×2=3,80,8×2=1,6
2 (4×50)5,1×2=10,2110 х0,92×0,9×2=1821,6×2=3,20,5×2=1,0

0,92 – снижающий коэффициент для четырехжильных бронированных алюминиевых кабелей.

Таблица 4 – Характеристики кабеля ББбШнг

Кабель ВБбШнгЦена, $Ток, АМасса 1м кабеля, кгМасса меди в 1м, кг
1 (4×185)93,3507,76,5
1 (4×150)75,83056,25,3
1 (4×120)60,12605,14,2
2 (4×95)48,8×2=97,6220×0,9×2=3964,1×2=8,23,3×2=6,6
2 (4×70)36,1×2=72,2180×0,9×2=3243,1×2=6,22,5×2=5,0
2 (4×50)25,5×2=51,0145×0,9×2=2612,2×2=4,41,8×2=3,6

У одиночного кабеля и двунитки есть свои достоинства и недостатки. К недостаткам одиночного кабеля можно отнести радиус изгиба кабеля, особенно при больших сечениях. В свою очередь, в параллельно проложенных кабелях, ток делится поровну и в случае выхода из строя одного кабеля, второй кабель может вылететь сразу же, т.к. окажется перегружен.

Согласно ПУЭ (таблица 1.3.26) при параллельной прокладке кабелей в земле в трубах или без труб следует учитывать поправочный коэффициент.

Таблица 5 – Поправочный коэффициент при прокладке кабелей в земле

Расстояние между кабелями в свету, мм 2Коэффициент при количестве кабелей
123456
1001,000,900,850,800,780,75
2001,000,920,870,840,820,81
3001,000,930,900,870,860,85

Есть еще один очень интересный снижающий поправочный коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах (ПУЭ, таблица 1.3.12).

Таблица 6 – Поправочный коэффициент при прокладке кабелей в коробах

Способ прокладкиКоличество проложенных проводов и кабелейСнижающий коэффициент для проводов и кабелей, питающих
одно- жильныхмного- жильн.отдельные ЭП с Ки до 0,7группы ЭП и отдельные ЭП с Ки более 0,7
Многослойно и пучкамиДо 41,0
25-60,85
3-97-90,75
10-1110-110,7
12-1412-140,65
15-1815-180,6
Однослойно2-42-40,67
550,6
Читать еще:  Выключатели освещения без проводов

Стоит иметь ввиду, что если кабельная линия имеет смешанную прокладку, то сечение кабеля выбирается по допустимому току нагрузкии для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения, если длина его превышает 10м (ПУЭ, п.1.3.17).

При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные провода и кабели не учитываются.

В стесненных условиях, например в городах, кабели часто прокладывают в блоках. В таких условиях охлаждение кабеля хуже и длительно допустимый ток кабеля можно посчитать по эмпирической формуле (ПУЭ, п.1.3.20).

Примерно так следует выбирать кабели с учетом поправочных коэффициентов =)

Расчет длительно допустимого тока для кабеля

Длительно допустимые токовые нагрузки на силовые кабели с бумажной изоляцией в алюминиевой или свинцовой оболочке приняты исходя из допустимой температуры нагрева жил кабелей при номинальном напряжении до 3 кВ не более 80 °С, на напряжение 6 кВ не более 65, на 10 не более 60, на 20 и 25 кВ не более 50.Допустимые токовые нагрузки приведены в табл. 29.5—29.10. Они приняты из расчета прокладки кабеля в траншее на глубине 0,7 — 1,0 м не более одного кабеля при температуре земли 15°С и удельном сопротивлении земли 1,2 м * °С/Вт, в воде — при температуре последней 15 °С, в воздухе — внутри и снаружи зданий при любом числе проложенных кабелей и температуре 25 °С.

При иных условиях прокладки следует вводить поправочный коэффициент для указанных допустимых токов нагрузки, пользуясь табл. 29.11.

Допустимые токовые нагрузки на одиночные силовые кабели, прокладываемые в трубах в земле без искусственной вентиляции, следует выбирать как для тех же кабелей, прокладываемых в воздухе, а при смешанном характере прокладки нагрузки — как для участка с наихудшими тепловыми условиями, если длина кабеля больше 10 м. В таких случаях рекомендуется применять вставки отрезков кабеля большего сечения.

При прокладке нескольких кабелей в земле (в том числе и при прокладке в трубах) длительно допустимые нагрузки необходимо уменьшать, применив коэффициенты, приведенные в табл. 29.12, без учета резервных кабелей. Прокладка нескольких кабелей в земле при расстоянии между ними менее 100 мм не рекомендуется. Допустимые токовые нагрузки на силовые маслонаполненные, газонаполненные и бронированные одножильные кабели и другие кабели новых конструкций устанавливаются разработчиками этих конструкций.

Допустимые длительные токовые нагрузки на кабели, прокладываемые в блоках, определяют по формуле:

где I 0 — ток, определяемый по табл. 29.13;

а — коэффициент, выбираемый по табл. 29.14 в зависимости от сечения кабеля и расположения его в блоке;

b — коэффициент, выбираемый в зависимости от номинального напряжения кабеля; до 3 кВ — 1,09; 6 кВ — 1,05; 10 кВ — 1,0;

с — коэффициент, выбираемый в зависимости от среднесуточной нагрузки всего блока, а именно: 1,07 при отношении S cp,cyт /S ном , равном 0,85, и 1,16 при S ном , равном 0,7.

Нагрузки на кабели, прокладываемые в двух параллельных блоках одинаковой конфигурации, уменьшаются путем умножения на следующие коэффициенты:

Расстояние между блоками, мм50010001500200025003000
Коэффициент0,850,890,910,930,950,96

Таблица 29.5. Токовая нагрузка на силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемые в земле

S, мм 2Toк, А
Медные жилыАлюминиевые жилы
1 жила, до 1 кВ2 жилы, до 1 кВ3 жилы4 жилы, до 1 кВ1 жила, до 1 кВ2 жилы, до 1 кВ3 жилы4 жилы, до 1 кВ
до 3 кВ6 кВ10 кВдо 3 кВдо 6 кВдо 10 кВ
680706055
1014010595808511080756065
161751401201059511513511090807590
2523518516013512015018014012510590115
35285225190160150175220175145125115135
50360270235200180215275210180155140165
70440325285245215265340250220190165200
95520380340295265310400290260225205240
120595435390340310350460335300260240270
150675500435390355395520385335300275305
185755490440400460580380340310345
240880570510460675440390355
3001000770
4001220940
50014001080
62515201170
80017001310
Читать еще:  Выключатель sedna 2 клавиши с подсветкой

Таблица 29.6. Токовая нагрузка на силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемые в воздухе

ПУЭ Глава 1.3 Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.3.1. Настоящая глава Правил распространяется на выбор сечений электрических проводников (неизолированные и изолированные провода, кабели и шины) по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны. Если сечение проводника, определенное по этим условиям, получается меньше сечения, требуемого по другим условиям (термическая и электродинамическая стойкость при токах КЗ, потери и отклонения напряжения, механическая прочность, защита от перегрузки), то должно приниматься наибольшее сечение, требуемое этими условиями.

ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДНИКОВ ПО НАГРЕВУ

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т.п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводников сечением до 6 мм 2 , а для алюминиевых проводников до 10 мм 2 ток принимается, как для установок с длительным режимом работы;

2) для медных проводников сечением более 6 мм 2 , а для алюминиевых проводников более 10 мм 2 ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент , где Тп.в — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно-кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять, как для установок с длительным режимом работы.

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл. 1.3.1.

1.3.6. На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10 % а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 15 % номинальной на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут, если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышает номинальной.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут в пределах, указанных в табл. 1.3.2.

Таблица 1.3.1. Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Коэффициент предварительной нагрузки

Допустимая перегрузка по отношению к номинальной в течение, ч

Расчет электрического тока по мощности: формулы, онлайн расчет, выбор автомата

  • Формула расчета мощности электрического тока
  • Подбираем номинал автоматического выключателя
  • Онлайн расчет мощности тока для однофазной и трехфазной сети

Проектируя электропроводку в помещении, начинать надо с расчета силы тока в цепях. Ошибка в этом расчете может потом дорого обойтись. Электрическая розетка может расплавиться под действием слишком сильного для нее тока. Если ток в кабеле больше расчетного для данного материала и сечения жилы, проводка будет перегреваться, что может привести к расплавлению провода, обрыва или короткого замыкания в сети с неприятными последствиями, среди которых необходимость полной замены электропроводки – еще не самое плохое.

Знать силу тока в цепи надо и для подбора автоматических выключателей, которые должны обеспечивать адекватную защиту от перегрузки сети. Если автомат стоит с большим запасом по номиналу, к моменту его срабатывания оборудование может уже выйти из строя. Но если номинальный ток автоматического выключателя меньше тока, возникающего в сети при пиковых нагрузках, автомат будет доводить до бешенства, постоянно обесточивая помещение при включении утюга или чайника.

Формула расчета мощности электрического тока

Согласно закону Ома, сила тока(I) пропорциональна напряжению(U) и обратно пропорциональна сопротивлению(R), а мощность(P) рассчитывается как произведение напряжения и силы тока. Исходя из этого, ток в участке сети рассчитывается: I = P/U.

В реальных условиях в формулу добавляется еще одна составляющая и формула для однофазной сети приобретает вид:

а для трехфазной сети: I = P/(1,73*U*cos φ),

где U для трехфазной сети принимается 380 В, cos φ – это коэффициент мощности, отражающий соотношение активной и реактивной составляющих сопротивления нагрузки.

Для современных блоков питания реактивная компонента незначительна, величину cos φ можно принимать равной 0,95. Исключение составляют мощные трансформаторы (например, сварочные аппараты) и электродвигатели, они имеют большое индуктивное сопротивление. В сетях, где планируется подключение подобных устройств, максимальную силу тока следует рассчитывать с использованием коэффициента cos φ, равного 0,8 или рассчитать силу тока по стандартной методике, а потом применить повышающий коэффициент 0,95/0,8 = 1,19.

Читать еще:  Tv5001 zc02 01 уменьшить ток подсветки

Подставив действующие значения напряжения 220 В/380 В и коэффициента мощности 0,95, получаем I = P/209 для однофазной сети и I = P/624 для трехфазной сети, то есть в трехфазной сети при одинаковой нагрузке ток втрое меньше. Никакого парадокса тут нет, так как трехфазная проводка предусматривает три фазных провода, и при равномерной нагрузке на каждую из фаз она делится натрое. Поскольку напряжение между каждым фазным и рабочим нулевым проводами равно 220 В, можно и формулу переписать в другом виде, так она нагляднее: I = P/(3*220*cos φ).

Подбираем номинал автоматического выключателя

Применив формулу I = P/209, получим, что при нагрузке с мощностью 1 кВт ток в однофазной сети будет 4,78 А. Напряжение в наших сетях не всегда равно в точности 220 В, поэтому не будет большой ошибкой силу тока считать с небольшим запасом как 5 А на каждый киловатт нагрузки. Сразу же видно, что в удлинитель, промаркированный «5 А», утюг мощностью 1,5 кВт включать не рекомендуется, так как ток будет в полтора раза превышать паспортную величину. А еще сразу можно «проградуировать» стандартные номиналы автоматов и определить, на какую нагрузку они рассчитаны:

  • 6 А – 1,2 кВт;
  • 8 А – 1,6 кВт;
  • 10 А – 2 кВт;
  • 16 А – 3,2 кВт;
  • 20 А – 4 кВт;
  • 25 А – 5 кВт;
  • 32 А – 6,4 кВт;
  • 40 А – 8 кВт;
  • 50 А – 10 кВт;
  • 63 А – 12,6 кВт;
  • 80 А – 16 кВт;
  • 100 А – 20 кВт.

С помощью методики «5 ампер на киловатт» можно оценить силу тока, возникающую в сети при подключении бытовых устройств. Интересуют пиковые нагрузки на сеть, поэтому для расчета следует использовать максимальную потребляемую мощность, а не среднюю. Эта информация содержится в документации на изделия. Вряд ли стоит самому рассчитывать этот показатель, суммируя паспортные мощности компрессоров, электродвигателей и нагревательных элементов, входящих в устройство, так как есть еще такой показатель, как коэффициент полезного действия, который придется оценивать умозрительно с риском сильно ошибиться.

При проектировании электропроводки в квартире или загородном доме не всегда доподлинно известны состав и паспортные данные электрооборудования, которое будет подключаться, но можно воспользоваться ориентировочными данными обычных для нашего быта электроприборов:

  • электросауна (12 кВт) — 60 А;
  • электроплита (10 кВт) — 50 А;
  • варочная панель (8 кВт) — 40 А;
  • электроводонагреватель проточный (6 кВт) — 30 А;
  • посудомоечная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
  • стиральная машина (2,5 кВт) — 12,5 А;
  • джакузи (2,5 кВт) — 12,5 А;
  • кондиционер (2,4 кВт) — 12 А;
  • СВЧ-печь (2,2 кВт) — 11 А;
  • электроводонагреватель накопительный (2 кВт) — 10 А;
  • электрочайник (1,8 кВт) — 9 А;
  • утюг (1,6 кВт) — 8 А;
  • солярий (1,5 кВт) — 7,5 А;
  • пылесос (1,4 кВт) — 7 А;
  • мясорубка (1,1 кВт) — 5,5 А;
  • тостер (1 кВт) — 5 А;
  • кофеварка (1 кВт) — 5 А;
  • фен (1 кВт) — 5 А;
  • настольный компьютер (0,5 кВт) — 2,5 А;
  • холодильник (0,4 кВт) — 2 А.

Потребляемая мощность осветительных приборов и бытовой электроники невелика, в целом суммарную мощность осветительных приборов можно оценить в 1,5 кВт и автомата на 10 А на группу освещения достаточно. Бытовая электроника подключается к тем же розеткам, что и утюги, дополнительные мощности резервировать для нее нецелесообразно.

Если просуммировать все эти токи, цифра получается внушительная. На практике, возможности подключения нагрузки ограничивает величина выделенной электрической мощности, для квартир с электрической плитой в современных домах она составляет 10 -12 кВт и на квартирном вводе стоит автомат номиналом 50 А. И эти 12 кВт надо распределить, учитывая то, что самые мощные потребители сосредоточены на кухне и в ванной комнате. Проводка будет доставлять меньше поводов для беспокойства, если разбить ее на достаточное количество групп, каждая со своим автоматом. Для электроплиты (варочной панели) делается отдельный ввод с автоматом на 40 А и устанавливается силовая розетка с номинальным током 40 А, ничего больше туда подключать не надо. Для стиральной машины и другого оборудования ванной комнаты делается отдельная группа, с автоматом соответствующего номинала. Эту группу обычно защищают УЗО с номинальным током на 15% большим, чем номинал автоматического выключателя. Отдельные группы выделяют для освещения и для настенных розеток в каждой комнате.

На расчет мощностей и токов придется потратить некоторое время, но можно быть уверенным, что труды не пропадут даром. Грамотно спроектированная и качественно смонтированная электропроводка – залог комфорта и безопасности вашего жилища.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector