Kablo kesitinin güç ve akım ile hesaplanması: kablolamanın doğru hesaplanması

Yapmayı planlıyor musun güç şebekesi modernizasyonu veya yeni bir elektrikli soba bağlamak için güç hattını mutfağa uzatmaya ek olarak? Burada, iletkenin kesiti ve bu parametrenin güç ve amper üzerindeki etkisi hakkında çok az bilgi yararlıdır.

Kablo kesitinin yanlış hesaplanmasının aşırı ısınmaya ve kısa devreye veya haksız maliyetlere yol açtığını kabul edin.

Gizli kablolama ve müteakip değiştirmenin başarısızlığı önemli maliyetlerle dolu olduğundan, tasarım aşamasında hesaplamalar yapmak çok önemlidir. Güç şebekesinin daha sonraki çalışması sırasında sorunlardan kaçınmak için hesaplamaların karmaşıklıklarını ele almanıza yardımcı olacağız.

Sizi karmaşık hesaplamalarla yükümlemek için anlaşılabilir formüller ve hesaplama seçenekleri seçtik, erişilebilir bir formda bilgi sağladık ve formüllere açıklamalar sağladık. Ayrıca, makaleye, incelenen konunun özünü net bir şekilde anlamaya izin veren tematik fotoğraflar ve video materyalleri eklendi.

Kesitin tüketicilerin gücü ile hesaplanması

İletkenlerin temel amacı, tüketicilere gerekli miktarda elektrik enerjisi sağlanmasıdır. Süperiletkenler normal çalışma koşullarında mevcut olmadığından, iletken malzemenin direnci dikkate alınmalıdır.

Gerekli bölümün hesaplanması iletkenler ve kablolar uzun vadeli işletme deneyimine dayalı olarak tüketicilerin toplam kapasitesine bağlıdır.

Genel hesaplama işlemine önce aşağıdaki formülü kullanarak hesaplamaları yaparak başlarız:

P = (P1 + P2 + .. PN) * K * J,

burada:

• P - Watt cinsinden hesaplanan şubeye bağlı tüm tüketicilerin gücü.
• P1, P2, PN - ilk tüketicinin gücü, ikinci, n-th, sırasıyla Watt cinsinden.

Yukarıdaki formüle göre hesaplamaların sonunda sonucu aldıktan sonra, tablo verilerine dönme zamanı gelmişti.

Şimdi tablo 1'e göre gerekli bölümü seçmelisiniz.

Çizelge 1. Kabloların enine kesiti daima en yakın büyük tarafta (+) seçilmelidir.

Aşama # 1 - reaktif ve aktif gücün hesaplanması

Tüketicilerin kapasiteleri ekipmanın belgelerinde belirtilmiştir. Tipik olarak, ekipman değerleri reaktif güçle birlikte aktif gücü gösterir.

Aktif bir yük tipine sahip cihazlar, verimliliği dikkate alarak, alınan tüm elektrik enerjisini faydalı işe dönüştürür: mekanik, termal veya başka bir form.

Aktif yük cihazları akkor lambalar, ısıtıcılar ve elektrikli sobaları içerir.

Bu tür cihazlar için, akım ve voltaj için güç hesaplaması şu şekildedir:

P = U * I,

burada:

• P - watt cinsinden güç;
• U - V cinsinden voltaj;
• ben - A cinsinden akım gücü.

Reaktif yük türüne sahip cihazlar kaynaktan enerji biriktirebilir ve sonra geri verebilir. Böyle bir değişim, sinüzoidal akımın ve sinüzoidal voltajın yer değiştirmesi nedeniyle oluşur.

Sıfır faz yer değiştirmesinde, P = U * I gücü her zaman pozitif bir değere sahiptir. Akım ve voltaj fazlarının böyle bir grafiği, aktif yük tipine sahip cihazlardır (I, i - akım, U, u - voltaj, π - pi sayısı, 3.14'e eşit)

Reaktif güç cihazları arasında elektrik motorları, her boyutta ve amaçta elektronik cihazlar ve transformatörler bulunur.

Sinüzoidal akım ve sinüzoidal voltaj arasında bir faz kayması olduğunda, P = U * I gücü negatif olabilir (I, i akımdır, U, u voltajdır, π pi 3.14'e eşittir). Reaktif güç cihazı depolanan enerjiyi kaynağına geri döndürür

Elektrik şebekeleri, elektrik enerjisini kaynaktan bir yöne aktarabilecekleri şekilde inşa edilmiştir.

Bu nedenle, reaktif yük ile tüketicinin geri dönüş enerjisi parazitiktir ve ısıtma iletkenlerine ve diğer bileşenlere harcanır.

Reaktif güç, voltaj ve akım sinüzoidleri arasındaki faz açısına bağlıdır. Faz açısı cosφ cinsinden ifade edilir.

Tam gücü bulmak için aşağıdaki formülü kullanın:

P = Q / cosφ,

nerede S - VA'da reaktif güç.

Tipik olarak, cihazdaki pasaport verileri reaktif gücü ve cosφ değerini gösterir.

örnek: pasaportta delici 1200 VAR ve cosφ = 0,7 reaktif güç gösterir. Bu nedenle, toplam güç tüketimi aşağıdakilere eşit olacaktır:

P = 1200 / 0,7 = 1714 W

Eğer cos found bulunamazsa, elektrikli ev aletlerinin büyük çoğunluğu için cos 0.7 0.7'ye eşit olarak alınabilir.

Aşama # 2 - Eşzamanlılık ve marj oranlarını arayın

K - boyutsuz eşzamanlılık katsayısı, kaç tüketicinin aynı anda ağa dahil edilebileceğini gösterir. Tüm cihazların aynı anda elektrik tüketmesi nadiren olur.

TV ve müzik merkezinin eşzamanlı çalışması olası değildir. Yerleşik uygulamadan K, 0.8'e eşit olarak alınabilir. Tüm tüketicileri aynı anda kullanmayı planlıyorsanız, K 1'e eşit olarak alınmalıdır.

J - boyutsuz güvenlik faktörü. Gelecekteki tüketiciler için bir güç rezervi oluşturulmasını karakterize eder.

İlerleme durmuyor, her yıl yeni ve şaşırtıcı yeni ve kullanışlı elektrikli aletler icat ediliyor. 2050 yılına kadar elektrik tüketiminin% 84'e ulaşması bekleniyor. Tipik olarak, J'nin 1.5 ila 2.0 olduğu varsayılır.

Aşama # 3 - Geometrik Hesaplama Yapma

Tüm elektrik hesaplamalarında, iletken kesit alanı alınır - çekirdek bölümü. Mm olarak ölçülmüştür².

Doğru bir şekilde nasıl hesaplanacağını öğrenmek genellikle gereklidir tel çapı tel iletken.

Bu durumda, yekpare bir yuvarlak tel için basit bir geometrik formül vardır:

S = π * R² = π * D²/4ya da tam tersi

D = √ (4 * S / π)

Dikdörtgen kesitli iletkenler için:

S = h * m,

burada:

• S - mm cinsinden çekirdek alanı²;
• R, - çekirdeğin mm cinsinden yarıçapı;
• D - mm cinsinden çekirdek çapı;
• s - mm cinsinden sırasıyla genişlik ve yükseklik;
• π Pi sayısı 3.14'e eşit mi?

Bir iletkenin dairesel kesitli birçok bükülmüş telden oluştuğu telli bir tel satın alırsanız, hesaplama aşağıdaki formüle göre gerçekleştirilir:

S = N * D²/1,27,

nerede N- - damardaki tel sayısı.

Birkaç kablonun bükülmüş damarlarına sahip olan teller genellikle monolitik tellerden daha iyi iletkenliğe sahiptir. Bu, dairesel bir iletkenten akan akımın özelliklerinden kaynaklanmaktadır.

Elektrik akımı, aynı yüklerin iletken boyunca hareketidir. Aynı isimdeki yükler iticidir, bu nedenle yük dağılım yoğunluğu iletkenin yüzeyine kaydırılır.

Bükülü tellerin bir diğer avantajı esneklikleri ve mekanik dirençleridir. Monolitik teller daha ucuzdur ve esas olarak sabit kurulum için kullanılır.

Aşama # 4 - Uygulamadaki güç bölümünü hesaplayın

görev: Mutfaktaki tüketicilerin toplam gücü 5000 watt'tır (yani tüm reaktif tüketicilerin gücü sayılır). Tüm tüketiciler tek fazlı 220 V ağa bağlıdır ve bir şubeden güç almaktadır.

Çizelge 2. Gelecekte ek tüketicilerle bağlantı kurmayı planlıyorsanız, tablo ortak ev aletlerinin gerekli kapasitelerini göstermektedir (+)

karar:

Eşzamanlılık katsayısı K'nın 0.8 olduğu varsayılır. Mutfak sürekli inovasyonun bir yeridir, umursamıyorsunuz, J = 2.0 güvenlik faktörü. Toplam tahmini kapasite:

P = 5000 * 0,8 * 2 = 8000 W = 8 kW

Tasarım gücünün değerini kullanarak tablo 1'de en yakın değeri ararız.

Tek fazlı bir ağ için en uygun iletken kesiti, 4 mm kesitli bir bakır iletkendir.². Alüminyum telli benzer tel boyutu 6 mm².

Tek damarlı kablolama için minimum çap sırasıyla 2,3 mm ve 2,8 mm olacaktır. Çok çekirdekli bir seçenek söz konusu olduğunda, münferit çekirdeklerin kesiti eklenir.

Akım kesitinin hesaplanması

Kabloların ve tellerin akımı ve gücü için gerekli kesitin hesaplamaları daha doğru sonuçlar verecektir. Bu tür hesaplamalar, termal yük, tel sınıfı, conta tipi, çalışma koşulları vb. Dahil olmak üzere çeşitli faktörlerin iletkenler üzerindeki genel etkisini değerlendirmeyi mümkün kılar.

Tüm hesaplama aşağıdaki adımlar sırasında gerçekleştirilir:

• tüm tüketicilerin güç seçimi;
• iletkenden geçen akımların hesaplanması;
• tablolara göre uygun bir enine kesit seçimi.

Hesaplamanın bu versiyonu için, gerilimli tüketicilerin mevcut gücü, düzeltme faktörleri dikkate alınmadan alınır. Mevcut gücü toplarken bunlar dikkate alınacaktır.

Aşama # 1 - Formüllerle mevcut gücün hesaplanması

Okul fiziği kursunu unutmuş olanlar için, görsel bir hile sayfası olarak grafik diyagram şeklinde temel formülleri sunuyoruz:

"Klasik Tekerlek" formüllerin birbirine bağlı olduğunu ve elektrik akımı özelliklerinin birbirine bağlı olduğunu gösterir (I - akım gücü, P - güç, U - voltaj, R - çekirdek yarıçapı)

Mevcut kuvvet I'in güç P'ye ve hat voltajına U bağımlılığını yazalım:

I = P / U_l,

burada:

• ben - amper cinsinden alınan akım gücü;
• P - watt cinsinden güç;
• U_l - volt cinsinden hat gerilimi.

Genel durumda doğrusal voltaj, güç kaynağının kaynağına bağlıdır, tek ve üç fazlıdır.

Lineer ve faz gerilim ilişkisi:

1. U_l = U * cosφ tek fazlı gerilim durumunda.
2. U_l = U * √3 * cosφ üç fazlı gerilim durumunda.

Ev tipi elektrik tüketicileri için, cosφ = 1 alın, böylece lineer voltaj yeniden yazılabilir:

1. U_l = 220 V tek fazlı voltaj için.
2. U_l = 380 V üç fazlı voltaj için.

Sonra, formül tarafından tüketilen tüm akımları özetliyoruz:

I = (I1 + I2 + ... IN) * K * J,

burada:

• ben - amper cinsinden toplam akım;
• I1..IN - amper cinsinden her bir tüketicinin mevcut gücü;
• K - eşzamanlılık katsayısı;
• J - güvenlik faktörü.

K ve J katsayıları, toplam gücün hesaplanmasında kullanılan değerlerle aynıdır.

Üç fazlı bir ağda, eşit olmayan bir güç akımının farklı faz iletkenleri üzerinden aktığı bir durum olabilir.

Bu, tek fazlı tüketiciler ve üç fazlı tüketiciler aynı anda üç fazlı bir kabloya bağlandığında gerçekleşir. Örneğin, üç fazlı bir makineye ve tek fazlı aydınlatmaya güç verilir.

Doğal bir soru ortaya çıkar: telli bir telin kesiti bu gibi durumlarda nasıl hesaplanır? Cevap basit - hesaplamalar en yüklü iletken için yapılır.

Aşama # 2 - tablolara göre uygun bir bölüm seçme

Elektrik tesisatlarının (PES) çalışması kurallarında, gerekli kablo çekirdeği bölümünü seçmek için bir dizi tablo verilmiştir.

İletken iletkenliği sıcaklığa bağlıdır. Metal iletkenler için sıcaklık arttıkça direnç artar.

Belirli bir eşik aşıldığında, süreç kendi kendine devam eder: direnç ne kadar yüksek olursa, sıcaklık o kadar yüksek, direnç o kadar yüksek olur. iletken yanana veya kısa devreye neden olana kadar.

Aşağıdaki iki tablo (3 ve 4), akımlara ve kurulum yöntemine bağlı olarak iletkenlerin kesitini göstermektedir.

Çizelge 3. İlk olarak, kabloların döşenmesi yöntemini seçmeniz gerekir, soğutmanın ne kadar verimli gerçekleştiğine bağlıdır (+)

Kablo, kablo üzerinde kendi yalıtımına sahip tüm tellerin bir demet halinde bükülmesi ve ortak bir yalıtım kılıfının içine sarılmasıyla kablodan farklıdır. Kablo ürünlerinin farklılıkları ve çeşitleri hakkında daha fazla ayrıntı bu bölümde yazılmıştır. makale.

Çizelge 4. İletkenlerin kesitinin tüm değerleri için açık bir yöntem belirtilir, ancak pratikte 3 mm2'nin altındaki kesitler mekanik mukavemet nedeniyle açık bir şekilde döşenmez (+)

Tabloları kullanırken, izin verilen sürekli akıma aşağıdaki faktörler uygulanır:

• 5-6 yaşarsa 0.68;
• 7-9 yaşarsa 0.63;
• 10-12 yaşarsa 0.6.

"Açık" sütunundan mevcut değerlere azalan katsayılar uygulanır.

Sıfır ve topraklama iletkenleri iletken sayısına dahil değildir.

PES standartlarına göre, sıfır çekirdeğin izin verilen sürekli akıma göre enine kesitinin seçimi, faz çekirdeğinin en az% 50'si olarak yapılır.

Aşağıdaki iki tablo (5 ve 6), izin verilen sürekli akımın toprağa döşenirken bağımlılığını göstermektedir.

Çizelge 5. Havada veya toprakta döşenirken bakır kablolar için izin verilen sürekli akım bağımlılıkları

Açık döşeme ve zemine derinleşme sırasındaki mevcut yük farklıdır. Yerde döşeme tepsiler kullanılarak yapılırsa eşittirler.

Çizelge 6. Havaya veya yere döşenirken alüminyum kablolar için izin verilen sürekli akım bağımlılıkları

Aşağıdaki tablo (7) geçici güç besleme hatlarının düzenlenmesi için geçerlidir (özel kullanım için taşıyın).

Tablo 7. Portatif hortum kabloları, portatif hortum ve maden kabloları, projektörler, esnek portatif teller kullanırken izin verilen sürekli akım. Sadece bakır iletkenler kullanılır

Kabloları zemine döşerken, ısı giderme özelliklerine ek olarak, aşağıdaki tabloya (8) yansıyan özdirenci dikkate almak gerekir:

Tablo 8. Kablo kesiti (+) hesaplanırken, izin verilen sürekli akım için toprağın tipine ve direncine bağlı olarak düzeltme faktörü (+)

6 mm'ye kadar bakır iletkenlerin hesaplanması ve seçimi² veya 10 mm'ye kadar alüminyum² sürekli akım için olduğu gibi.

Büyük kesitlerde, bir azaltma faktörü uygulamak mümkündür:

0.875 * √T_ns

nerede T_ns - dahil etme süresinin döngü süresine oranı.

Kapsama süresi 4 dakikadan fazla olmayan hesaplamadan alınır. Bu durumda, döngü 10 dakikayı geçmemelidir.

Elektrik kabloları için bir kablo seçerken ahşap ev yangın direncine özel dikkat gösterilmektedir.

Aşama # 3 - bir örnek kullanarak akım iletkeninin kesitinin hesaplanması

görev: gerekli kesiti hesapla bakır kablo bağlamak için:

• 4000 W üç fazlı ağaç işleme makinesi;
• 6000 W üç fazlı kaynak makinesi;
• toplam 25.000 watt kapasiteli evdeki ev aletleri;

Bağlantı, toprağa döşenmiş beş damarlı bir kablo (üç fazlı iletken, bir nötr ve bir toprak) ile yapılacaktır.

Kablo ürünlerinin yalıtımı, çalışma voltajının belirli bir değeri üzerinden hesaplanır. Üreticinin ürününün çalışma voltajının ağdaki voltajdan daha yüksek olması gerektiği unutulmamalıdır.

Karar.

Adım # 1. Üç fazlı bir bağlantının doğrusal voltajını hesaplıyoruz:

U_l = 220 * √3 = 380 V

Adım # 2. Ev aletleri, takım tezgahları ve kaynak makineleri reaktif güce sahiptir, bu nedenle makine ve ekipmanların gücü:

P_bunlardan = 25000 / 0,7 = 35700 W

P_equi = 10000 / 0,7 = 14300 W

Adım # 3. Ev aletlerini bağlamak için gerekli akım:

ben_bunlardan = 35700/220 = 162 A

Adım # 4. Ekipmanı bağlamak için gereken akım:

ben_equi = 14300/380 = 38 A

Adım # 5. Ev aletlerini bağlamak için gerekli akım, bir fazın hesaplanmasına dayanarak hesaplanır. Sorunun durumuna göre üç aşama vardır. Sonuç olarak, akım fazlar halinde dağıtılabilir. Basitlik için, eşit bir dağılım varsayıyoruz:

ben_bunlardan = 162/3 = 54 A

Adım # 6. Faz başına akım:

ben_f = 38 + 54 = 92 A

Adım # 7 Ekipman ve ev aletleri aynı anda çalışmaz, bunun dışında 1,5'e eşit bir marj bırakacağız. Düzeltme faktörlerini uyguladıktan sonra:

ben_f = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 A

Adım # 8. Kablo 5 damar içermesine rağmen, sadece üç fazlı damarlar dikkate alınır. Tablo 8'e göre, zemindeki üç çekirdekli kablonun bir sütununda, 115 A'lık bir akımın 16 mm'lik bir çekirdeğin bir enine kesitine karşılık geldiğini görüyoruz².

Adım # 9. Tablo 8'e göre, yeryüzü özelliklerine bağlı olarak düzeltme faktörünü uyguluyoruz. Normal arazi tipi için katsayı 1'dir.

Adım # 10. İsteğe bağlı, çekirdek çapını hesaplayın:

D = √ (4 * 16 / 3.14) = 4,5 mm

Hesaplama sadece güçle yapılmışsa, kablonun özellikleri dikkate alınmadan, çekirdeğin kesiti 25 mm olacaktır.². Mevcut gücün hesaplanması daha karmaşıktır, ancak bazen, özellikle çok çekirdekli güç kabloları söz konusu olduğunda önemli ölçüde para tasarrufu sağlar.

Gerilim ve akım arasındaki ilişki hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz burada.

Gerilim düşümü hesabı

Süperiletkenler hariç herhangi bir iletkenin direnci vardır. Bu nedenle, yeterli miktarda kablo veya tel ile bir voltaj düşüşü meydana gelir.

PES standartları, kablo çekirdeğinin enine kesitinin voltaj düşüşünün% 5'ten fazla olmayacağı şekilde olmasını gerektirir.

Tablo 9. Ortak metal iletkenlerin direnci (+)

Bu öncelikle küçük kesitli alçak gerilim kabloları ile ilgilidir.

Gerilim düşüşünün hesaplanması aşağıdaki gibidir:

R = 2 * (ρ * L) / S,

U_ped = I * R,

U_% = (U_ped / U_ling) * 100,

burada:

• 2 - akımın mutlaka iki çekirdeğe akması nedeniyle katsayı;
• R, - iletken direnci, Ohm;
• ρ - iletkenin özgül direnci, Ohm * mm²/ m;
• S - iletken kesiti, mm²;
• U_ped - voltaj düşüşü, V;
• U_% - U'ya göre voltaj düşüşü_ling,%.

Formülleri kullanarak, gerekli hesaplamaları bağımsız olarak yapabilirsiniz.

Taşıma hesaplama örneği

görev: 1,5 mm'lik bir çekirdeğin kesitine sahip bir bakır tel için voltaj düşüşünü hesaplayın². Toplam gücü 7 kW olan tek fazlı bir elektrikli kaynak makinesini bağlamak için bir tel gereklidir. Tel uzunluğu 20 m.

Ev tipi bir kaynak makinesini elektrik şebekesine bağlamak istiyorsanız, kablonun tasarlandığı durumu dikkate almalısınız. Çalışan cihazların toplam gücünün daha yüksek olması mümkündür. En iyi seçenek, tüketicileri bireysel şubelere bağlamaktır

çözüm:

Adım # 1. Tablo 9'u kullanarak bakır telin direncini hesaplıyoruz:

R = 2 * (0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ohm

Adım # 2. İletken boyunca akan akım:

I = 7000/220 = 31,8 A

Adım # 3. Teldeki voltaj düşüşü:

U_ped = 31,8 * 0,47 = 14,95 V

Adım # 4. Gerilim düşümü yüzdesini hesaplıyoruz:

U_% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Sonuç: kaynak makinesini bağlamak için geniş bir kesite sahip bir iletken gereklidir.

Konu hakkında sonuçlar ve faydalı video

İletkenin kesitinin formüllere göre hesaplanması:

Kablo ve tel ürünleri seçiminde uzman tavsiyeleri:

Yukarıdaki hesaplamalar endüstriyel kullanım için bakır ve alüminyum iletkenler için geçerlidir. Diğer iletken türleri için toplam ısı transferi önceden hesaplanır.

Bu verilere dayanarak, iletken boyunca akabilen maksimum akım aşırı ısınmaya neden olmadan hesaplanır.

Kablo kesitini hesaplama yöntemi hakkında herhangi bir sorunuz varsa veya kişisel deneyiminizi paylaşmak istiyorsanız, lütfen bu makaleye yorum bırakın. Geri bildirim kutusu aşağıdadır.