Tính toán tiết diện cáp. Bảng tính toán phần cáp

2024 Tác giả: Trinity Chesterton | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-02 00:38

Để có một dịch vụ cáp dài và đáng tin cậy, nó phải được lựa chọn và tính toán một cách chính xác. Thợ điện khi lắp đặt hệ thống dây điện đa phần chọn tiết diện của dây, chủ yếu dựa vào kinh nghiệm. Đôi khi điều này dẫn đến sai sót. Việc tính toán tiết diện cáp là cần thiết, trước hết là về mặt an toàn điện. Sẽ sai nếu đường kính ruột dẫn nhỏ hơn hoặc lớn hơn yêu cầu.

Phần cáp quá thấp

Trường hợp này là nguy hiểm nhất, vì các dây dẫn quá nhiệt do mật độ dòng điện cao, trong khi lớp cách điện nóng chảy và xảy ra đoản mạch. Điều này cũng có thể phá hủy thiết bị điện, gây ra hỏa hoạn và công nhân có thể bị mất năng lượng. Nếu bạn lắp bộ ngắt mạch cho cáp, nó sẽ hoạt động quá thường xuyên, điều này sẽ tạo ra một số khó chịu.

Phần cáp cao hơn yêu cầu

Ở đây yếu tố chính là kinh tế. Tiết diện của dây càng lớn thì giá thành càng đắt. Nếu bạn làm hệ thống dây điện của toàn bộ căn hộ với biên độ lớn thì sẽ tốn một khoản lớn. Đôi khi, nên tạo đầu vào chính có tiết diện lớn hơn, nếu dự kiến sẽ tăng thêm tải trên mạng gia đình.

Nếu bạn đặt bộ ngắt mạch thích hợp cho cáp, các dòng sau sẽ bị quá tải khi bất kỳ dòng nào trong số chúng không ngắt bộ ngắt mạch của chúng.

Cách tính kích thước cáp?

Trước khi lắp đặt, nên tính toán tiết diện cáp theo tải trọng. Mỗi dây dẫn có một công suất nhất định, không được nhỏ hơn công suất của các thiết bị điện được kết nối.

Tính công suất

Cách đơn giản nhất là tính tổng tải trên dây đầu vào. Việc tính toán tiết diện cáp theo tải giảm để xác định tổng công suất của các hộ tiêu thụ. Mỗi người trong số họ có mệnh giá riêng, được ghi trên hộp đựng hoặc trong hộ chiếu. Sau đó, tổng công suất được nhân với hệ số 0,75 Điều này là do thực tế là tất cả các thiết bị không thể được bật cùng một lúc. Để xác định kích thước yêu cầu cuối cùng, bảng tính toán tiết diện cáp được sử dụng.

Tính toán tiết diện cáp theo dòng điện

Một phương pháp chính xác hơn là tính toán tải trọng hiện tại. Tiết diện của cáp được tính toán bằng cách xác định dòng điện đi qua nó. Đối với mạng một pha, công thức được áp dụng:

I_calc.=P / (U_{nom∙ cosφ),}

trong đó P - nguồn tải, U_{nom.- điện áp nguồn (220 V).}

Nếu tổng công suất của các tải hoạt động trong nhà là 10kW, khi đó dòng điện định mức I_calc.=10000/220 ≈ 46 A. Khi mặt cắt ngang của cáp được tính theo dòng điện, việc hiệu chỉnh được thực hiện đối với các điều kiện đặt dây (được chỉ định trong một số bảng đặc biệt), cũng như để quá tải khi bật các thiết bị điện khoảng trên 5 A. Kết quả là tôi_{calc.=46 + 5=51 A.}

Độ dày của lõi được xác định bởi sách tham khảo. Tính toán mặt cắt ngang của cáp bằng cách sử dụng bảng giúp dễ dàng tìm được kích thước phù hợp cho dòng điện liên tục. Đối với cáp ba lõi được đặt trong nhà qua không khí, bạn phải chọn giá trị theo hướng của tiết diện tiêu chuẩn lớn hơn. Nó là 10mm2. Tính chính xác của việc tự tính toán có thể được kiểm tra bằng cách sử dụng máy tính trực tuyến - tính toán phần cáp, có thể tìm thấy trên một số tài nguyên.

Làm nóng cáp trong dòng chảy hiện tại

Khi tải đang chạy, nhiệt được tạo ra trong cáp:

Q=I2Rn w / cm, trong đó I là cường độ dòng điện, R là điện trở, n là số lõi.

Từ biểu thức ta thấy công suất giải phóng tỉ lệ với bình phương cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

Tính dòng điện cho phép theo nhiệt độ đốt nóng của dây dẫn

Cáp không thể nóng lên vô thời hạn, vì nhiệt bị tỏa ra môi trường. Cuối cùng, trạng thái cân bằng xảy ra và nhiệt độ không đổi của các vật dẫn được thiết lập.

Đối với một quá trình ổn định, tỷ lệ là đúng:

P=∆t / ∑S=(t_w- t_{av) / (∑S),}

trong đó ∆t=t_w-t_{av- sự chênh lệch giữa nhiệt độ của môi trường và lõi, ∑S - khả năng chịu nhiệt độ.}

Dòng điện cho phép dài hạn đi qua cáp được tìm thấy từ biểu thức:

I_add=√ ((t_add- t_{av) / (Rn ∑S)),}

nơi t_{bổ sung - nhiệt độ làm nóng lõi cho phép (phụ thuộc vào loại cáp và phương pháp lắp đặt). Thông thường, nó là 70 độ ở chế độ bình thường và 80 độ trong trường hợp khẩn cấp.}

Điều kiện tản nhiệt với cáp chạy

Khi cáp được đặt trong môi trường, sự tản nhiệt được xác định bởi thành phần và độ ẩm của nó. Điện trở suất tính toán của đất thường được giả định là 120 Ohm ∙ ° C / W (đất sét với cát ở độ ẩm 12-14%). Để làm rõ, bạn nên biết thành phần của môi trường, sau đó bạn có thể tìm điện trở của vật liệu theo bảng. Để tăng khả năng dẫn nhiệt, rãnh được đắp bằng đất sét. Không cho phép sự hiện diện của các mảnh vụn xây dựng và đá trong đó.

Sự truyền nhiệt từ cáp qua không khí rất thấp. Nó thậm chí còn tồi tệ hơn khi đặt trong một kênh truyền hình cáp, nơi các lớp không khí bổ sung xuất hiện. Ở đây, tải hiện tại nên được giảm bớt so với một trong những tính toán. Trong các đặc tính kỹ thuật của cáp và dây dẫn, nhiệt độ ngắn mạch cho phép được đưa ra, là 120 ° C đối với cách điện PVC. Sức cản của đất chiếm 70% tổng số và là yếu tố chính trong các tính toán. Theo thời gian, độ dẫn điện của lớp cách nhiệt tăng lên khi nó khô đi. Điều này phải được tính đến trong các tính toán.

Giảm điện áp cáp

Do các dây dẫn có điện trở nên một phần điện áp được sử dụng để làm nóng chúng và ít đến tay người tiêu dùng hơn so với lúc đầu đường dây. Do đó, điện thế bị mất dọc theo chiều dài của dây do tổn thất nhiệt.

Cáp không chỉ phải được chọn theo tiết diện để đảm bảo hiệu suất của nó mà còn phải tính đến khoảng cách năng lượng được truyền qua đó. Tăng tải dẫn đến tăng cường độ dòng điện qua vật dẫn. Đồng thời, tổn thất cũng tăng lên.

Điện áp nhỏ được áp dụng cho đèn sân khấu. Nếu nó giảm nhẹ là có thể nhận thấy ngay. Nếu bạn chọn sai dây, các bóng đèn nằm xa nguồn điện sẽ mờ. Điện áp giảm đáng kể trong mỗi phần tiếp theo và điều này được phản ánh qua độ sáng của đèn chiếu sáng. Do đó, cần phải tính toán tiết diện cáp dọc theo chiều dài.

Phần quan trọng nhất của cáp là người tiêu dùng nằm xa nhất so với phần còn lại. Tổn thất được coi là chủ yếu đối với tải trọng này.

Trên đoạn L của dây dẫn, điện áp rơi sẽ là:

∆U=(Pr + Qx) L / U_n,

trong đó P và Q là công suất hoạt động và phản kháng, r và x là điện trở hoạt động và điện kháng của phần L, và U_{n- điện áp định mức tại đó tải hoạt động bình thường.}

∆U cho phép từ nguồn điện đến đầu vào chính không vượt quá ± 5% đối với chiếu sáng nhà dân dụng và mạch điện. Từ đầu vào đến tải, tổn thất không được quá 4%. Đối với đường dây dài, phải tính đến điện trở cảm ứng của cáp, phụ thuộc vào khoảng cách giữa các dây dẫn liền kề.

Phương thức kết nối người tiêu dùng

Tải có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau. Phổ biến nhất là những cách sau:

• cuối mạng;
• người tiêu dùng được phân bổ đều dọc theo dòng;
• một đường có tải trọng phân bố đều được kết nối với một phần mở rộng.

Ví dụ 1

Công suất của thiết bị là 4 kW. Chiều dài cáp là 20 m, điện trở suất ρ=0,0175 Ohm ∙ mm2.

Dòng điện được xác định từ mối quan hệ: I=P / U_{nom=4 ∙ 1000/220=18,2 A.}

Sau đó, bảng tính toán tiết diện cáp sẽ được thực hiện và chọn kích thước phù hợp. Đối với một dây đồng, nó sẽ là S=1,5 mm2.

Công thức tính tiết diện cáp: S=2ρl / R. Thông qua đó, bạn có thể xác định điện trở của cáp: R=2 ∙ 0,0175 ∙ 20/1, 5=0,46 Ohm.

Từ giá trị đã biết của R, ta có thể xác định ∆U=IR / U ∙ 100%=18,2100 ∙ 0,46 / 220 ∙ 100=3,8%.

Kết quả của phép tính không vượt quá 5%, có nghĩa là mức lỗ sẽ được chấp nhận. Trong trường hợp tổn thất lớn, cần phải tăng tiết diện của lõi cáp bằng cách chọn kích thước lớn hơn liền kề từ phạm vi tiêu chuẩn - 2,5 mm2.

Ví dụ 2

Ba mạch chiếu sáng được mắc song song với nhau trên một pha của đường dây ba pha cân bằng tải, gồm một cáp bốn dây 70 mm250 m dài và mang dòng điện có cường độ 150 A. Với mỗidây chiếu sáng dài 20 m mang dòng điện 20 A.

Tổn thất pha-pha dưới tải thực tế là: ∆U_pha=150 ∙ 0,05 ∙ 0,55=4,1 V. Bây giờ bạn cần xác định tổn thất giữa trung tính và pha, vì đèn được nối với hiệu điện thế 220 V: ∆U_{fn=4, 1 / √3=2, 36 V.}

Trên một mạch chiếu sáng mắc nối tiếp, sụt áp sẽ là: ∆U=18 ∙ 20 ∙ 0, 02=7, 2 V. Tổng tổn thất được xác định bằng tổng U_{tổng=(2, 4 + 7, 2) / 230 ∙ 100=4,2%. Giá trị tính toán thấp hơn mức tổn thất cho phép, là 6%.}

Kết

Để bảo vệ dây dẫn không bị quá nhiệt khi tải lâu dài, sử dụng bảng, mặt cắt cáp được tính toán theo dòng điện cho phép trong thời gian dài. Ngoài ra, cần phải tính toán chính xác dây và cáp để tổn thất điện áp trong đó không nhiều hơn bình thường. Đồng thời, tổn thất trong mạch nguồn được tổng hợp lại với chúng.