للحصول على خدمة كبل طويلة وموثوقة ، يجب تحديدها وحسابها بشكل صحيح. عند تركيب الأسلاك ، يختار فنيو الكهرباء في الغالب المقطع العرضي للأسلاك ، بناءً على الخبرة. في بعض الأحيان يؤدي هذا إلى أخطاء. يعد حساب المقطع العرضي للكابل ضروريًا ، أولاً وقبل كل شيء ، من حيث السلامة الكهربائية. سيكون من الخطأ إذا كان قطر الموصل أصغر أو أكبر من المطلوب.
قسم الكابلات منخفض جدًا
هذه الحالة هي الأخطر ، لأن الموصلات ترتفع درجة حرارتها من كثافة التيار العالي ، بينما يذوب العزل وتحدث ماس كهربائي. قد يؤدي ذلك أيضًا إلى تدمير المعدات الكهربائية ، والتسبب في نشوب حريق ، وقد يتم تنشيط العمال. إذا قمت بتثبيت قاطع دائرة للكابل ، فسوف يعمل كثيرًا ، مما سيخلق بعض الانزعاج.
قسم الكابل أعلى من المطلوب
هنا العامل الرئيسي اقتصادي. كلما زاد حجم المقطع العرضي للسلك ، زادت تكلفة ذلك. إذا قمت بتوصيل الأسلاك في الشقة بأكملها بهامش كبير ، فسيتكلف ذلك مبلغًا كبيرًا.يُنصح أحيانًا بعمل المدخلات الرئيسية لمقطع عرضي أكبر ، إذا كان من المتوقع حدوث زيادة أخرى في الحمل على الشبكة المنزلية.
إذا قمت بتعيين قاطع الدائرة المناسب للكابل ، فسيتم تحميل السطور التالية بشكل زائد عندما لا يقوم أي منها بإحداث قاطع الدائرة.
كيف تحسب حجم الكابل؟
قبل التثبيت ، يُنصح بحساب المقطع العرضي للكابل وفقًا للحمل. لكل موصل طاقة معينة يجب ألا تقل عن تلك الخاصة بالأجهزة الكهربائية المتصلة.
حساب القوة
أسهل طريقة لحساب الحمل الكلي على سلك الإدخال. يتم تقليل حساب المقطع العرضي للكابل وفقًا للحمل لتحديد الطاقة الإجمالية للمستهلكين. كل منهم له مذهبه الخاص ، المشار إليه في العلبة أو في جواز السفر. ثم يتم ضرب إجمالي الطاقة بمعامل 0.75 وهذا يرجع إلى حقيقة أنه لا يمكن تشغيل جميع الأجهزة في نفس الوقت. للتحديد النهائي للحجم المطلوب ، يتم استخدام جدول حساب قسم الكابل.
حساب قسم الكابلات بالتيار
طريقة أكثر دقة هي حساب الحمل الحالي. يتم حساب المقطع العرضي للكابل عن طريق تحديد التيار المار من خلاله. بالنسبة للشبكة أحادية الطور ، يتم تطبيق الصيغة:
أنااحسب.=P / (Unom∙ cosφ) ،
حيث P - تحميل الطاقة ، Unom.- جهد التيار الكهربائي (220 فولت).
إذا كانت الطاقة الإجمالية للأحمال النشطة في المنزل هي 10kW ، ثم التيار المقدر Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. عندما يتم حساب المقطع العرضي للكابل بالتيار ، يتم إجراء تصحيح لشروط مد الحبل (كما هو موضح في بعض الجداول الخاصة) ، وكذلك التحميل الزائد عند تشغيل الأجهزة الكهربائية تقريبًا لأعلى من 5 أ. ونتيجة لذلك ، أنااحسب.=46 + 5=51 أ.
يتم تحديد سمك النوى بواسطة الكتاب المرجعي. يسهل حساب المقطع العرضي للكابل باستخدام الجداول العثور على الحجم المناسب للتيار المستمر. بالنسبة لكابل ثلاثي النواة يتم وضعه في المنزل عبر الهواء ، يجب عليك تحديد قيمة في اتجاه قسم قياسي أكبر. إنه 10 ملم2. يمكن التحقق من صحة الحساب الذاتي باستخدام آلة حاسبة على الإنترنت - حساب قسم الكبل ، والذي يمكن العثور عليه في بعض الموارد.
تسخين الكابلات أثناء التدفق الحالي
عند تشغيل الحمل ، تتولد حرارة في الكابل:
Q=أنا2Rn w / cm ،
حيث أنا التيار ، R هي المقاومة الكهربائية ، n عدد النوى.
من التعبير يترتب على ذلك أن كمية الطاقة المنبعثة تتناسب مع مربع التيار المتدفق عبر السلك.
حساب التيار المسموح به وفقًا لدرجة حرارة تسخين الموصل
لا يمكن أن يسخن الكابل إلى أجل غير مسمى ، حيث تتبدد الحرارة في البيئة. في النهاية يحدث التوازن ويتم إنشاء درجة حرارة ثابتة للموصلات.
لعملية ثابتة ، النسبة صحيحة:
P=∆t / ∑S=(tw- tav) / (S) ،
حيث ∆t=tw-tav- الفرق بين درجة حرارة الوسط واللب ، ∑S - مقاومة درجات الحرارة.
تم العثور على التيار طويل المدى المسموح به الذي يمر عبر الكابل من التعبير:
Iadd=√ ((tadd- tav) / (Rn ∑S)) ،
حيث tإضافي - درجة حرارة التسخين الأساسية المسموح بها (تعتمد على نوع الكبل وطريقة التثبيت). عادة ما تكون درجة الحرارة 70 درجة في الوضع العادي و 80 درجة في حالة الطوارئ.
ظروف تبديد الحرارة مع تشغيل الكابل
عند وضع الكابل في بيئة ما ، يتم تحديد تبديد الحرارة من خلال تركيبته ورطوبته. يُفترض عادةً أن المقاومة المحسوبة للتربة هي 120 أوم ∙ درجة مئوية / واط (الطين مع الرمل بمحتوى رطوبة 12-14٪). للتوضيح ، يجب أن تعرف تكوين الوسط ، وبعد ذلك يمكنك العثور على مقاومة المادة وفقًا للجداول. لزيادة التوصيل الحراري ، يتم تغطية الخندق بالطين. ممنوع وجود مخلفات البناء والحجارة فيه
انتقال الحرارة من الكابل عبر الهواء منخفض جدًا. يزداد سوءًا عند التمديد في قناة كبلية ، حيث تظهر طبقات هواء إضافية. هنا ، يجب تقليل الحمل الحالي مقارنةً بالحمل المحسوب. في الخصائص التقنية للكابلات والأسلاك ، يتم إعطاء درجة حرارة ماس كهربائى المسموح بها ، وهي 120 درجة مئوية لعزل PVC. تشكل مقاومة التربة 70٪ من الإجمالي وهي المقاومة الرئيسية في الحسابات. بمرور الوقت ، تزداد موصلية العزل مع جفافه. يجب أن يؤخذ هذا في الاعتبار في الحسابات.
انخفاض الجهد الكبل
نظرًا لحقيقة أن الموصلات تتمتع بمقاومة كهربائية ، يتم إنفاق جزء من الجهد على تسخينها ، وأقل من ذلك بالنسبة للمستهلك مما كان عليه في بداية الخط. نتيجة لذلك ، يتم فقد الإمكانات على طول السلك بسبب فقد الحرارة.
لا يجب اختيار الكبل وفقًا للمقطع العرضي لضمان أدائه فحسب ، بل يجب أيضًا مراعاة المسافة التي تنتقل عبرها الطاقة. تؤدي الزيادة في الحمل إلى زيادة التيار عبر الموصل. في نفس الوقت تزداد الخسائر
يتم تطبيق جهد صغير على الأضواء. إذا انخفض قليلاً ، فإنه يمكن ملاحظته على الفور. إذا اخترت الأسلاك الخاطئة ، فإن المصابيح الموجودة على مسافة أبعد من مصدر الطاقة تبدو باهتة. يتم تقليل الجهد بشكل كبير في كل قسم لاحق ، وهذا ينعكس في سطوع الإضاءة. لذلك ، من الضروري حساب المقطع العرضي للكابل بطول الطول.
أهم قسم في الكابل هو المستهلك الذي يقع على بعد أبعد من الباقي. تعتبر الخسائر في الغالب لهذا الحمل.
في القسم L من الموصل ، سيكون انخفاض الجهد:
∆U=(Pr + Qx) L / Un،
حيث P و Q قوتان نشطتان وقوتان على رد الفعل ، r و x هما العنصران النشطان والمفاعلين للقسم L ، و Un- الفولطية المقدرة التي يعمل فيها الحمل بشكل طبيعي.
المسموح ∆U من مصادر الطاقة للمدخلات الرئيسية لا تتجاوز ± 5٪ لإضاءة المباني السكنية ودوائر الطاقة. من المدخلات إلى الحمل يجب ألا تزيد الخسائر عن 4٪.بالنسبة للخطوط الطويلة ، يجب مراعاة التفاعل الاستقرائي للكابل ، والذي يعتمد على المسافة بين الموصلات المجاورة.
طرق توصيل المستهلكين
يمكن توصيل الأحمال بطرق مختلفة. الأكثر شيوعًا هي الطرق التالية:
- في نهاية الشبكة ؛
- يتم توزيع المستهلكين بالتساوي على طول الخط ؛
- يتصل الخط ذو الأحمال الموزعة بالتساوي بقسم موسع.
مثال 1
قوة الجهاز 4 كيلو واط. طول الكابل 20 م ، المقاومة ρ=0.0175 أوم ∙ مم2.
يتم تحديد التيار من العلاقة: I=P / Unom=4 ∙ 1000/220=18.2 A.
بعد ذلك ، يتم أخذ جدول حساب قسم الكابل ، ويتم تحديد الحجم المناسب. بالنسبة للأسلاك النحاسية ، ستكون S=1.5 مم2.
صيغة حساب قسم الكابل: S=2ρl / R. يمكنك من خلاله تحديد المقاومة الكهربائية للكابل: R=2 ∙ 0.0175 ∙ 20/1 ، 5=0.46 أوم.
من القيمة المعروفة لـ R ، يمكننا تحديد ∆U=IR / U ∙ 100٪=18.2100 ∙ 0.46 / 220 ∙ 100=3.8٪.
نتيجة الحساب لا تتعدى 5٪ مما يعني أن الخسائر ستكون مقبولة. في حالة حدوث خسائر كبيرة ، سيكون من الضروري زيادة المقطع العرضي لنوى الكابلات عن طريق اختيار الحجم المجاور الأكبر من النطاق القياسي - 2.5 مم2.
المثال 2
ثلاث دوائر إضاءة متصلة بالتوازي مع بعضها البعض على مرحلة واحدة من خط ثلاثي الأطوار متوازن الحمل ، يتكون من كابل بأربعة أسلاك 70 مم250 م طويل ويحمل تيار 150 أ. لكل منهماخطوط الإنارة بطول 20 م تحمل تيار 20 أ.
خسائر الطور إلى الطور في ظل الحمل الفعلي هي: ∆Uالمرحلة=150 ∙ 0.05 ∙ 0.55=4.1 V. الآن تحتاج إلى تحديد الخسارة بين المحايد والمرحلة ، حيث أن الإضاءة متصلة بجهد 220 فولت: ∆Ufn=4 ، 1 / √3=2 ، 36 فولت
في دائرة إضاءة متصلة واحدة ، سيكون انخفاض الجهد: ∆U=18 ∙ 20 ∙ 0 ، 02=7 ، 2 V. يتم تحديد إجمالي الخسائر بمجموع Utotal=(2، 4 + 7، 2) / 230 100=4.2٪. القيمة المحسوبة أقل من الخسارة المسموح بها وهي 6٪
الخلاصة
لحماية الموصلات من ارتفاع درجة الحرارة أثناء الحمل على المدى الطويل ، باستخدام الجداول ، يتم حساب المقطع العرضي للكابل وفقًا للتيار المسموح به على المدى الطويل. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري حساب الأسلاك والكابلات بشكل صحيح بحيث لا يكون فقد الجهد فيها أكثر من المعتاد. في نفس الوقت ، يتم تلخيص الخسائر في دائرة الطاقة معهم.
