Расчет кабеля по нагрузке 3х фазного тока

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Назначение и работа

Первое автоматическое устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от сверхтоков, было изобретено американским учёным, изучающим электромагнетизм, Чарльзом Графтоном Пэджем в 1836 году. Но лишь через 40 лет подобная конструкция была описана Эдисоном. Современный же тип защитных устройств был запатентован в 1924 году корпорацией Brown, Boveri & Cie из Швейцарии.

Новаторством конструкции стала многоразовость использования благодаря возможности включения модуля при его срабатывании нажатием одной кнопки. Преимущества по сравнению с плавкими предохранителями были неоспоримыми, при этом и точность работы автомата была намного лучше. При использовании устройства в сети, рассчитанной на 380 вольт, происходит отключение сразу всех фаз. Такой подход позволяет избежать перекоса уровней сигналов и возникновения перенапряжений.

Прямое назначение трёхфазного автоматического выключателя состоит в отключении линии при возникновении в ней короткого замыкания или превышения потребляемой мощности приборами. Модули защиты относятся к группе коммутационного оборудования и благодаря простым конструкциям, удобству использования и надёжности они широко применяются как в бытовых, так и в промышленных энергетических сетях. Обычно устройство предполагает ручное управление, но некоторые типы комплектуются электромагнитным или электродвигательным приводом, дающим возможность управлять ими дистанционно.

Некоторые пользователи ошибочно предполагают, что автомат защищает подключённые к нему приборы, но на самом деле это не так. Он никак не реагирует на виды и типы приборов, подключаемых к нему, а единственной причиной его срабатывания является перегрузка и появление сверхтока. При этом, если автомат не отключит линию, электропроводка начнёт нагреваться, что приведёт к её повреждению или даже воспламенению.

Выбор автоматического модуля защиты связан с возможностями электрической линии выдерживать ток определённой величины, что напрямую связано с материалом кабеля и его сечением. Иными словами, при выборе модуля главным параметром является мощность или максимальный ток, который приводит к срабатыванию автомата.

Трёхфазное или однофазное подключение

В зависимости от того, какой тип подключения используют, определение потребляемой мощности производится по-разному.

В однофазной сети потребляемая энергия считается по простейшей формуле:

где cosϕ – коэффициент мощности, характеризующий сдвиг фаз между током и напряжением в реактивной нагрузке.

Мощность 3 х фазной сети является суммой потребления по каждой фазе в отдельности. Формула мощности 3 х фазного тока имеет следующий вид:

Pобщ=Uа∙Iа∙cosϕа+ Ub∙Ib∙cosϕb+ Uc∙Ic∙cosϕc,

где U, I, cosϕ – напряжение, сила тока и коэффициент мощности в каждой фазе, соответственно.

К сведению. Видно, что в общем случае трехфазное соединение требует большее количество приборов учета.

Иногда посчитать потребление энергии можно по упрощенному варианту. При симметричном потреблении, например, при подключении асинхронного двигателя, токи потребления одинаковы, и формула принимает следующий вид:

где:

• Uф, Iф – фазные напряжение и ток;
• Uл, Iл – линейные напряжение и ток.

Как рассчитать трехфазную сеть

В качестве примера можно взять некие производственные площади с установленным оборудованием и по этим исходным данным делать расчет мощности трехфазного тока.

В каждом станке используется электродвигатель. Их общая мощность Ру1 составляет 50 кВт, с учетом активной мощности. Кроме того, в помещении установлены осветительные приборы общей мощностью (Ру2) – 3 кВт. Символ Ру обозначает величину установленной суммарной мощности для конкретных групп потребителей. Работа оборудования осуществляется от трехфазной сети с 4 проводами и номинальным напряжением 380 В.

Кроме того, при расчетах учитывается коэффициент спроса Кс, действующий в режиме максимальной нагрузки. Он учитывает наивысшее количество включений потребителей данной группы. Для электродвигателей Кс1 берется с учетом величины их загруженности и составляет 0,35. Для приборов освещения Кс2 составляет 0,9. Все потребители выравниваются усредненным коэффициентом мощности cos φ = 0,75.

Расчеты начинаются с определения силовой нагрузки Р1 = 0,35 х 50 = 17,5 кВт. Далее рассчитывается осветительная нагрузка Р2 = 0,9 х 3 = 2,7 кВт. Таким образом, величина полной расчетной нагрузки составит Р = Р1 + Р2 = 17,5 + 2,7 = 20,2 кВт.

Для определения и расчета тока используется формула I = (1000 x P)/(1,73 x Uн x cos φ), в которой Р является расчетной мощностью потребителей, Uн – номинальным напряжением 380 вольт, cos φ – коэффициентом мощности.

Подставив нужные значения, находим значение силы и мощности по току: I = (1000 x 20,2)/(1,73 x 380 x 0,75) = 41 А. Полученный результат дает возможность узнать, сможет ли сеть обеспечить нормальную работу потребителей.

Сечение нулевого проводника

Несимметрия напряжений. В идеале, в 3х-фазных сетях ток в нулевом проводнике равен нулю. Условия создания реальных условий — симметрия распределения нагрузки по фазам и линейность нагрузки.

Геометрическая сумма линейных (фазных) токов в симметричной трехфазной сети равна нулю. Однако, на практике достичь полной симметрии напряжений невозможно; условно равномерным распределением нагрузки по фазам сети можно добиться приемлемых результатов (допустимые значения определены в ГОСТ 13109-97).

Несимметрия напряжений, вызванная неравномерно распределенной нагрузкой по фазам может быть причиной протекания больших токов в проводнике нейтрали. В худших случаях перекоса фаз (когда загружена только одна фаза при отсутствии нагрузки на других) ток «нуля» будет равен току фазного.

Нелинейность нагрузки. В качестве примеров электрической нагрузки, обладающих нелинейной вольт-амперной характеристикой можно привести электродуговые, индукционные печи, выпрямители, оргтехнику (ПК, принтеры, мониторы и пр.), трансформаторы, люминесцентные лампы, ПЧ, ИБП.

Генерируемые ими токи третьей гармоники (кратные трем) оказывают негативное воздействие на трехфазные сети. Сравнивая вольт-амперные характеристики линейной и нелинейной нагрузки можно увидеть изменение синусоидальной формы графика.

Так, скажем полупроводниковые приборы, потребляющие ток трапециевидной формы отличаются синусоидой тока или напряжения искаженной формы («пила»).

Кривые тока и напряжения при линейной и нелинейной нагрузке:

В случаях, когда мощность нелинейных потребителей превышает 20% общей мощности потребления, суммируемые токи высшей гармоники, генерируемые однофазными электроприборами могут привести к серьезным падениям напряжения как в нулевом, так и в фазных питающих проводах.

Помимо искажения формы питающего напряжения других электроприемников несинусоидальные токи третьей гармоники могут быть причиной появления тока в рабочей нейтрали сети. Как следствие (особенно, при отсутствии токовой защиты в цепи «нуля»), нельзя исключать перегрев и повреждение изоляции нулевых проводов КЛ.

Таким образом, становится вполне очевидной обоснованность приведенного в самом начале требования ПУЭ к сечению нулевых рабочих проводников; даже требуемая Правилами половина сечения фазных проводников способна обеспечить защиту провода нейтрали от токовых перегрузок.

• Главная
• Электроснабжение
• Сечение нулевого провода

Кабель медный: технические характеристики

Описанная методика помогает выбрать для квартиры или дома силовой кабель для различных групп электропотребителей. Следует понимать, что токовая нагрузка для осветительной группы значительно ниже, чем у розеточной, следовательно, нет необходимости закладывать везде одинаковое сечение. Вес медного кабеля и его стоимость для освещения будут существенно ниже.

Советы профессионалов

Стандартная квартирная электропроводка рассчитана на максимальный ток потребления при длительной нагрузке – 25 ампер (используется медный провод сечением 5 мм и диаметром 2,5 мм). Чем больше будет запланирована потребляемая величина тока, тем больше должно быть жил в кабеле. Если провод диаметром 2 мм, то его сечение можно легко определить по следующей формуле: 2 мм×2 мм×0,785=3,14 мм 2 . Если округлить значение, то получается – 3 мм в квадрате.

Чтобы сделать выбор сечения кабеля по мощности нужно самостоятельно определить суммарный ток всех электроприборов, сложить полученный результат и разделить на 220.

Выбор для прокладки кабеля зависит от его формы, круглую проводку лучше прокладывать через стены, а для внутренних работ лучше подойдет плоский кабель, который легко монтируется и не создает препятствий в эксплуатации. Их технические характеристики одинаковые.

Другие полезные онлайн строительные калькуляторы по расчету материалов и нагузок.