برای یک سرویس کابل طولانی و قابل اعتماد، باید به درستی انتخاب و محاسبه شود. برقکارها هنگام نصب سیم کشی، عمدتاً بر اساس تجربه، مقطع سیم ها را انتخاب می کنند. گاهی اوقات این منجر به خطا می شود. محاسبه سطح مقطع کابل، اول از همه، از نظر ایمنی الکتریکی ضروری است. اگر قطر هادی کوچکتر یا بزرگتر از مقدار مورد نیاز باشد، اشتباه خواهد بود.
بخش کابل خیلی کم است
این مورد خطرناک ترین است، زیرا هادی ها از چگالی جریان بالا بیش از حد گرم می شوند، در حالی که عایق ذوب می شود و یک اتصال کوتاه رخ می دهد. این همچنین ممکن است تجهیزات الکتریکی را از بین ببرد، باعث آتش سوزی شود و کارگران ممکن است انرژی بگیرند. اگر یک قطع کننده مدار برای کابل نصب کنید، اغلب کار می کند، که باعث ایجاد ناراحتی می شود.
قسمت کابل بالاتر از حد لازم است
در اینجا عامل اصلی اقتصادی است. هرچه سطح مقطع سیم بزرگتر باشد، قیمت آن بیشتر است. اگر سیم کشی کل آپارتمان را با حاشیه زیاد انجام دهید، هزینه زیادی خواهد داشت.اگر انتظار می رود بار شبکه خانگی افزایش بیشتری داشته باشد، گاهی اوقات توصیه می شود ورودی اصلی یک مقطع بزرگتر باشد.
اگر مدارشکن مناسب را برای کابل تنظیم کنید، خطوط زیر زمانی بارگذاری می شوند که هر یک از آنها کلید مدار خود را خاموش نکند.
چگونه اندازه کابل را محاسبه کنیم؟
قبل از نصب، توصیه می شود سطح مقطع کابل را با توجه به بار محاسبه کنید. هر هادی دارای توان مشخصی است که نباید کمتر از توان وسایل الکتریکی متصل باشد.
محاسبه توان
ساده ترین راه محاسبه بار کل روی سیم ورودی است. محاسبه سطح مقطع کابل با توجه به بار به تعیین توان کل مصرف کنندگان کاهش می یابد. هر یک از آنها فرقه خاص خود را دارد که در پرونده یا در گذرنامه مشخص شده است. سپس توان کل در ضریب 0.75 ضرب می شود این به این دلیل است که همه دستگاه ها به طور همزمان روشن نمی شوند. برای تعیین نهایی اندازه مورد نیاز، از جدول محاسبه مقطع کابل استفاده می شود.
محاسبه بخش کابل بر اساس فعلی
روش دقیق تر، محاسبه بار فعلی است. سطح مقطع کابل با تعیین جریان عبوری از آن محاسبه می شود. برای یک شبکه تک فاز، فرمول اعمال می شود:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ)،
where P - قدرت بار، Uنام. - ولتاژ شبکه (220 ولت).
اگر مجموع توان بارهای فعال در خانه 10 باشدکیلو وات، سپس جریان نامی Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. هنگامی که مقطع کابل با جریان محاسبه می شود، اصلاحی برای شرایط گذاشتن سیم انجام می شود (در برخی جداول خاص نشان داده شده است)، و همچنین برای اضافه بار هنگام روشن کردن وسایل الکتریکی تقریباً بیش از 5 A. در نتیجه، Icalc.=46 + 5=51 A.
ضخامت هسته ها توسط کتاب مرجع تعیین می شود. محاسبه سطح مقطع کابل با استفاده از جداول، یافتن اندازه مناسب برای جریان پیوسته را آسان می کند. برای کابل سه هسته ای که از طریق هوا وارد خانه می شود، باید مقداری را در جهت یک بخش استاندارد بزرگتر انتخاب کنید. 10mm2 است. صحت خود محاسبه را می توان با استفاده از یک ماشین حساب آنلاین - محاسبه بخش کابل، که در برخی منابع یافت می شود، بررسی کرد.
گرمایش کابل در طول جریان جریان
هنگامی که بار در حال اجرا است، گرما در کابل تولید می شود:
Q=I2Rn w/cm،
جایی که I جریان است، R مقاومت الکتریکی، n تعداد هسته‌ها است.
از عبارت چنین بر می آید که مقدار توان آزاد شده متناسب با مجذور جریان عبوری از سیم است.
محاسبه جریان مجاز با توجه به دمای گرمایش هادی
کابل نمی تواند به طور نامحدود گرم شود، زیرا گرما در محیط پخش می شود. در پایان، تعادل اتفاق می‌افتد و دمای ثابتی از هادی‌ها برقرار می‌شود.
برای یک فرآیند ثابت، نسبت درست است:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S)،
where ∆t=tw-tav - تفاوت بین دمای محیط و هسته، ∑S - مقاومت در برابر دما.
جریان مجاز طولانی مدت عبور از کابل از عبارت: بدست می آید
Iافزودن=√((tافزودن - tav)/(Rn ∑S))،
جایی که tاضافی- دمای مجاز گرمایش هسته (بستگی به نوع کابل و روش نصب دارد). معمولاً در حالت عادی 70 درجه و در حالت اضطراری 80 درجه است.
شرایط اتلاف گرما با کابل در حال اجرا
هنگامی که یک کابل در محیطی گذاشته می شود، اتلاف گرما با ترکیب و رطوبت آن تعیین می شود. مقاومت محاسبه شده خاک معمولاً 120 اهم ∙ درجه سانتیگراد / W (رس با ماسه با رطوبت 12-14٪) در نظر گرفته می شود. برای روشن شدن موضوع، باید ترکیب محیط را بشناسید، پس از آن می توانید مقاومت ماده را مطابق جداول پیدا کنید. برای افزایش هدایت حرارتی، ترانشه را با خاک رس می پوشانند. وجود سنگ و نخاله ساختمانی در آن ممنوع است.
انتقال حرارت از کابل از طریق هوا بسیار کم است. هنگام قرار دادن در یک کانال کابلی، جایی که لایه های هوای اضافی ظاهر می شود، حتی بیشتر بدتر می شود. در اینجا، بار فعلی باید نسبت به مقدار محاسبه شده کاهش یابد. در مشخصات فنی کابل ها و سیم ها دمای مجاز اتصال کوتاه آورده شده است که برای عایق پی وی سی 120 درجه سانتیگراد می باشد. مقاومت خاک 70 درصد کل است و در محاسبات اصلی ترین است. با گذشت زمان، رسانایی عایق با خشک شدن افزایش می یابد. این باید در محاسبات در نظر گرفته شود.
افت ولتاژ کابل
با توجه به اینکه هادی ها دارای مقاومت الکتریکی هستند بخشی از ولتاژ صرف گرمایش آنها می شود و کمتر از ابتدای خط به دست مصرف کننده می رسد. در نتیجه، پتانسیل در طول سیم به دلیل تلفات حرارتی از بین می رود.
کابل نه تنها باید بر اساس سطح مقطع انتخاب شود تا از عملکرد آن اطمینان حاصل شود، بلکه باید مسافت انتقال انرژی را نیز در نظر گرفت. افزایش بار منجر به افزایش جریان از طریق هادی می شود. در همان زمان، ضرر افزایش می یابد.
ولتاژ کمی به نورافکن ها اعمال می شود. اگر کمی کاهش یابد، بلافاصله قابل توجه است. اگر سیم های اشتباهی را انتخاب کنید، لامپ هایی که دورتر از منبع تغذیه قرار دارند کم نور به نظر می رسند. ولتاژ در هر بخش بعدی به طور قابل توجهی کاهش می یابد و این در روشنایی روشنایی منعکس می شود. بنابراین لازم است سطح مقطع کابل در طول محاسبه شود.
مهمترین بخش کابل مصرف کننده ای است که در دورترین فاصله از بقیه قرار دارد. تلفات عمدتاً برای این بار در نظر گرفته می شود.
در بخش L هادی، افت ولتاژ خواهد بود:
∆U=(Pr + Qx)L/Un،
جایی که P و Q فعال و توان راکتیو هستند، r و x فعال و راکتانس بخش L و Un هستند. - ولتاژ نامی که بار به طور معمول در آن کار می کند.
مجاز ΔU از منابع برق به ورودی های اصلی برای روشنایی ساختمان های مسکونی و مدارهای برق از ± 5٪ تجاوز نمی کند. از ورودی تا بار، تلفات نباید بیش از 4 درصد باشد.برای خطوط طولانی، راکتانس القایی کابل باید در نظر گرفته شود که به فاصله بین هادی های مجاور بستگی دارد.
روشهای اتصال مصرف کنندگان
بارها را می توان به روش های مختلف متصل کرد. رایج‌ترین روشهای زیر هستند:
- در پایان شبکه؛
- مصرف کنندگان به طور مساوی در طول خط توزیع شده اند؛
- یک خط با بارهای توزیع شده یکنواخت به یک بخش توسعه یافته متصل می شود.
مثال 1
قدرت دستگاه 4 کیلو وات است. طول کابل 20 متر است، مقاومت مقاومت ρ=0.0175 اهم∙mm2.
جریان از رابطه تعیین می شود: I=P/Unom=4∙1000/220=18.2 A.
سپس، جدول محاسبه بخش کابل گرفته شده و اندازه مناسب انتخاب می شود. برای یک سیم مسی، S=1.5 میلی متر خواهد بود2.
فرمول محاسبه بخش کابل: S=2ρl/R. از طریق آن می توانید مقاومت الکتریکی کابل را تعیین کنید: R=2∙0.0175∙20/1، 5=0.46 اهم.
از مقدار شناخته شده R، می توانیم ∆U=IR/U∙100%=18.2100∙0.46/220∙100=3.8%. را تعیین کنیم.
نتیجه محاسبه بیش از 5 درصد نیست، یعنی ضرر و زیان قابل قبول خواهد بود. در صورت تلفات زیاد، لازم است سطح مقطع هسته های کابل را با انتخاب اندازه مجاور و بزرگتر از محدوده استاندارد افزایش دهید - 2.5 میلی متر2..
مثال 2
سه مدار روشنایی به موازات یکدیگر در یک فاز از یک خط سه فاز متعادل بار، متشکل از یک کابل چهار سیم 70 میلی متر2 50 متر وصل شده اند. طولانی و حامل جریان 150 A. برای هرخطوط روشنایی به طول 20 متر دارای جریان 20 آمپر هستند.
تلفات فاز به فاز تحت بار واقعی عبارتند از: ∆Uphase=150∙0.05∙0.55=4.1 V. اکنون باید تلفات بین خنثی را تعیین کنید. و فاز، از آنجایی که روشنایی به ولتاژ 220 ولت متصل است: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
در یک مدار روشنایی متصل، افت ولتاژ خواهد بود: ∆U=18∙20∙0، 02=7، 2 V. مجموع تلفات با مجموع Utotal تعیین می شود.=(2، 4+7، 2)/230∙100=4.2%. مقدار محاسبه شده کمتر از ضرر مجاز است که 6% است.
نتیجه گیری
برای محافظت از هادی ها در برابر گرم شدن بیش از حد در بارگذاری طولانی مدت، با استفاده از جداول، مقطع کابل بر اساس جریان مجاز بلند مدت محاسبه می شود. در ضمن باید سیم ها و کابل ها را به درستی محاسبه کرد تا افت ولتاژ در آنها بیشتر از حد معمول نباشد. در عین حال، تلفات در مدار قدرت با آنها خلاصه می شود.
