Як вибрати перетин кабелю - поради проектувальника

У статті розглянуті основні критерії вибору перетину кабелю, наведено приклади розрахунків.

На ринках часто можна побачити написані від руки таблички, які вказують, який   кабель   необхідно придбати покупцеві в залежності від очікуваного струму навантаження На ринках часто можна побачити написані від руки таблички, які вказують, який кабель необхідно придбати покупцеві в залежності від очікуваного струму навантаження. Не вірте цим табличок, так як вони вводять Вас в оману. Перетин кабелю вибирається не тільки по робочому струму, але і ще за кількома параметрами.

Перш за все, необхідно враховувати, що при використанні кабелю на межі його можливостей жили кабелю нагріваються на кілька десятків градусів. Наведені на малюнку 1 величини струму припускають нагрівання жил кабелю до 65 градусів при температурі навколишнього середовища 25 градусів. Якщо в одній трубі або лотку прокладено кілька кабелів, то внаслідок їх взаємного нагріву (кожен кабель нагріває всі інші кабелі) максимально допустимий струм знижується на 10 - 30 відсотків.

Також максимально можливий струм знижується при підвищеній температурі навколишнього середовища. Тому в груповий мережі (мережа від щитків до світильників, штепсельних розеток та інших електроприймачів) як правило, використовують кабелі при токах, що не перевищують значень 0,6 - 0,7 від величин, наведених на малюнку 1.

Мал. 1. Допустимий тривалий струм кабелів з мідними жилами

Виходячи з цього повсюдне використання автоматичних вимикачів з номінальним струмів 25А для захисту розеткових мереж, прокладених кабелями з мідними жилами перерізом 2,5 мм 2 становить небезпеку. Таблиці знижують коефіцієнтів в залежності від температури і кількості кабелів в одному лотку можна подивитися в Правилах улаштування електроустановок (ПУЕ).

Додаткові обмеження виникають, коли кабель має велику довжину. При цьому втрати напруги в кабелі можуть досягти неприпустимих значень. Як правило, при розрахунку кабелів виходять з максимальних втрат в лінії не більше 5%. Втрати розрахувати нескладно, якщо знати величину опору жил кабелів і розрахунковий струм навантаження. Але зазвичай для розрахунку втрат користуються таблицями залежності втрат від моменту навантаження. Момент навантаження обчислюють як добуток довжини кабелю в метрах на потужність в кіловатах.

Дані для розрахунку втрат при однофазному напрузі 220 В показані в таблиці 1. Наприклад для кабелю з мідними жилами перерізом 2,5 мм 2 при довжині кабелю 30 метрів і потужності навантаження 3 кВт момент навантаження дорівнює 30х3 = 90, і втрати складуть 3%. Якщо розрахункове значення втрат перевищує 5%, то необхідно вибрати кабель більшого перетину.

Таблиця 1. Момент навантаження, кВт х м, для мідних провідників в двухпроводной лінії на напругу 220 В при заданому перерізі провідника

По таблиці 2 можна визначити втрати в трифазній лінії. Порівнюючи таблиці 1 і 2 можна помітити, що в трифазної лінії з мідними провідниками перетином 2,5 мм2 втрат 3% відповідає в шість разів більший момент навантаження.

Потрійне збільшення величини моменту навантаження відбувається внаслідок розподілу потужності навантаження по трьох фазах, і подвійне - за рахунок того, що в трифазній мережі при симетричному навантаженні (однакових токах в фазних провідниках) струм в нульовому провіднику дорівнює нулю. При несиметричного навантаження втрати в кабелі зростають, що необхідно враховувати при виборі перетину кабелю.

Таблиця 2. Момент навантаження, кВт х м, для мідних провідників у трифазній чьотирьох лінії з нулем на напругу 380/220 В при заданому перерізі провідника (щоб збільшити таблицю, натисніть на малюнок)

Втрати в кабелі сильно позначаються при використанні низьковольтних, наприклад галогенних ламп. Це і зрозуміло: якщо на фазному і нульовому провідниках впаде по 3 Вольта, то при напрузі 220 В ми цього швидше за все не помітимо, а при напрузі 12 В напруга на лампі впаде вдвічі до 6 В. Саме тому трансформатори для живлення галогенних ламп необхідно максимально наближати до ламп. Наприклад при довжині кабелю 4,5 метра перетином 2,5 мм 2 і навантаженні 0,1 кВт (дві лампи по 50 Вт) момент навантаження дорівнює 0,45, що відповідає втратам 5% (Таблиця 3).

Таблиця 3. Момент навантаження, кВт х м, для мідних провідників в двухпроводной лінії на напругу 12 В при заданому перерізі провідника

Наведені таблиці не враховують збільшення опору провідників від нагрівання за рахунок протікання по ній струму. Тому якщо кабель використовується при токах 0,5 і більше від максимально допустимого струму кабелю даного перетину, то необхідно вводити поправку. У найпростішому випадку якщо Ви розраховуєте отримати втрати не більше 5%, то розраховуйте перетин виходячи з втрат 4%. Також втрати можуть зрости при наявності великої кількості з'єднань жил кабелів.

Кабелі з алюмінієвими жилами мають опір в 1,7 рази більше в порівнянні з кабелями з мідними жилами, відповідно і втрати в них в 1,7 рази більше.

Другим обмежуючим фактором при великих довжинах кабелю є перевищення допустимого значення опору кола фаза - нуль. Для захисту кабелів від перевантажень і коротких замикань, як правило, використовують автоматичні вимикачі з комбінованим расцепителем. Такі вимикачі мають теплової та електромагнітний расцепители.

Електромагнітний расцепитель забезпечує миттєве (десяті і навіть соті частки секунди) відключення аварійної ділянки мережі при короткому замиканні. Наприклад автоматичний вимикач, який має позначення С25, має теплової расцепитель на 25 А і електромагнітний на 250А. Автоматичні вимикачі групи «С» мають кратність відключає струму електромагнітного розчеплювача до теплового від 5 до 10. Але при розрахунку лінії на струм короткого замикання береться максимальне значення.

У загальний опір кола фаза - нуль включаються: опір понижувального трансформатора трансформаторної підстанції, опір кабелю від підстанції до вступного розподільного пристрою (ВРП) будівлі, опір кабелю, прокладеного від ВРУ до розподільного пристрою (РУ) і опір кабелю власне груповий лінії, перетин якого необхідно визначити.

Якщо лінія має велику кількість з'єднань жил кабелю, наприклад групова лінія з великої кількості світильників, з'єднаних шлейфом, то опір контактних з'єднань також підлягає обліку. При дуже точних розрахунках враховують опір дуги в місці замикання.

Опір ланцюга фаза-нуль для чотирижильного кабелів наведені в таблиці 4. У таблиці враховані опору як фазного, так і нульового провідника. Значення опорів наведені при температурі жил кабелів 65 градусів. Таблиця справедлива і для двопровідних ліній.

Таблиця 4. Опір ланцюга фаза - нуль для 4-жильних кабелів, Ом / км при температурі жив 65оС

У міських трансформаторних підстанціях, як правило, встановлені трансформатори потужністю від 630 кВ. А та більше, мають вихідний опір Rтп менше 0,1 Ома. У сільських районах можуть бути використані трансформатори на 160 - 250 кВ. А, мають вихідний опір порядку 0,15 Ом, і навіть трансформатори на 40 - 100 кВ. А, мають вихідний опір 0,65 - 0,25 Ом.

Кабелі живильної мережі від міських трансформаторних підстанцій до ВРУ будинків, як правило використовують з алюмінієвими жилами з перетином фазних жил не менше 70 - 120 мм 2. При довжині цих ліній менше 200 метрів опір ланцюга фаза - нуль кабелю живлення (Rпк) можна прийняти рівним 0,3 Ом. Для більш точного розрахунку необхідно знати довжину і перетин кабелю, або виміряти цей опір. Один з приладів для таких вимірювань (прилад Вектор) показаний на рис. 2.

Мал. 2. Прилад для вимірювання опору кола фаза-нуль "Вектор"

Опір лінії повинно бути таким, щоб при короткому замиканні струм в ланцюзі гарантовано перевищив струм спрацьовування електромагнітного розчеплювача. Відповідно, для автоматичного вимикача С25 струм короткого замикання в лінії повинен перевищити величину 1,15х10х25 = 287 А, тут 1,15 - коефіцієнт запасу. Отже, опір ланцюга фаза - нуль для автоматичного вимикача С25 має бути не більше 220 / 287а = 0,76 Ом. Відповідно для автоматичного вимикача С16 опір ланцюга не повинно перевищувати 220 / 1,15х160А = 1,19 Ом і для автомата С10 - не більше 220В / 1,15х100 = 1,91 Ом.

Таким чином, для міського багатоквартирного будинку, приймаючи Rтп = 0,1 Ом; Rпк = 0,3 Ом при використанні в розеточной мережі кабелю з мідними жилами з перетином 2,5 мм 2, захищеного автоматичним вимикачем С16, опір кабелю Rгр (фазного і нульового провідників) не повинно перевищувати Rгр = 1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблиці 4 знаходимо його довжину - 0,79 / 17,46 = 0,045 км, або 45 метрів. Для більшості квартир цієї довжини буває досить.

При використанні автоматичного вимикача С25 для захисту кабелю перетином 2,5 мм2 опір ланцюга повинно бути менше величини 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, що відповідає максимальній довжині кабелю 0,36 / 17,46 = 0,02 км, або 20 метрів.

При використанні автоматичного вимикача С10 для захисту групової лінії освітлення, виконаної кабелем з мідними жилами перерізом 1,5 мм 2 отримуємо максимально допустимий опір кабелю 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, що відповідає максимальній довжині кабелю 1,51 / 29, 1 = 0,052 км, або 52 метра. Якщо таку лінію захищати автоматичним вимикачем С16, то максимальна довжина лінії складе 0,79 / 29,1 = 0,027 км, або 27 метрів.

Дивіться також: Чому вимірювання опору петлі фаза-нуль виконують професіонали і не роблять халтурники

Віктор Ч

Новости:
Мастер натяжные потолки
Статьи Опубликовано: 21.12.2016 Мастер потолков монтаж натяжных потолков в Челябинске, 3D потолки, резные натяжные потолки Apply Понгс (Pongs) – выпускает полотна, как матовой и сатиновой фактуры, так

Выбор хороших натяжных потолков
Качественные натяжные потолки придают помещению изысканный вид, подчеркивают особенности интерьера. В сочетании с подсветкой натяжные потолки могут создавать действительно оригинальные и изысканные интерьеры.

"Element" - натяжные потолки в Санкт-Петербурге
  Мы рады предложить вам действительно огромный выбор материалов и решений для декорирования потолка. У нас вы найдёте любые варианты натяжных потолков: от традиционных до самых неожиданных и ярких.

Какие выбрать светильники для натяжных потолков, основные правила
Светильники для натяжных потолков представлены множеством исполнений, отличных по конструкции, параметрам, способу крепления и типу источника света. Такое разнообразие моделей разных марок (в частности,

Вредны ли натяжные потолки
Натяжные потолки являются довольно популярной отделкой. И это объяснимо: данные потолки обладают целым рядом бесспорных достоинств: легкость и быстрота монтажа, гидростойкость, огнестойкость, гигиеничность,

Обои или натяжной потолок что сначала. [Priori]
Приступая к работе нужно учитывать, что обе бригады работают на результат, которым является качество и долговечность. Потому если до финишной отделки стенок установить натяжной потолок будет просто и профили

Почему провис натяжной потолок в доме и как это исправить?
Натяжной потолок – стильно, модно, практично! Это довольно крепкое и износостойкое полотно, способное, при соответственном к нему отношении, служить десятилетия. Но в жизни случается всякое: нередки

Багет для натяжных потолков - какой лучше, размеры и виды ПВХ и фиксирующего профиля, как клеить, цена и где купить в Москве и СПб
Несмотря на то, что натяжные потолки не так давно появились на российском рынке, они успели завоевать большую популярность среди населения. По большей части это связано с тем, что натяжной потолок вписывается

Багет для натяжных потолков
Люди, решившие сделать натяжной потолок впервые наверняка заинтересовывались вопросом: как держится пленчатое полотно на потолке без особо видимых креплений. Все дело в специальной рейке, получившей название

Как сделать 3d потолок своими руками – фото 3д потолков
Традиционное оформление потолков –  побелка  и штукатурка, все чаще уступает место новым оригинальным методам. И если для классических  и офисных стилей рекомендуется  довольно сдержанный дизайн потолочных