Für einen langen und zuverlässigen Kabeldienst muss es richtig ausgewählt und berechnet werden. Elektriker wählen bei der Installation von Kabeln den Querschnitt der Kabel hauptsächlich aufgrund ihrer Erfahrung aus. Manchmal führt dies zu Fehlern. Die Berechnung des Kabelquerschnitts ist in erster Linie aus Gründen der elektrischen Sicherheit notwendig. Es ist falsch, wenn der Leiterdurchmesser kleiner oder größer als erforderlich ist.
Kabelquerschnitt zu niedrig
Dieser Fall ist am gefährlichsten, da die Leiter durch die hohe Stromdichte überhitzen, während die Isolation schmilzt und ein Kurzschluss entsteht. Dies kann auch elektrische Geräte zerstören, einen Brand verursachen und Arbeiter unter Strom setzen. Wenn Sie einen Schutzsch alter für das Kabel installieren, wird dieser zu oft ausgelöst, was zu Unannehmlichkeiten führen kann.
Kabelquerschnitt ist höher als erforderlich
Hier kommt es vor allem auf die Wirtschaftlichkeit an. Je größer der Querschnitt des Drahtes ist, desto teurer ist er. Wenn Sie die Verkabelung der gesamten Wohnung mit großem Spielraum durchführen, kostet dies viel. Manchmal ist es ratsam, den Haupteingang mit einem größeren Querschnitt vorzunehmen, wenn mit einer weiteren Erhöhung der Belastung des Heimnetzes zu rechnen ist.
Wenn Sie den entsprechenden Schutzsch alter für das Kabel einstellen, werden die folgenden Leitungen überlastet, wenn eine von ihnen ihren Schutzsch alter nicht auslöst.
Wie berechnet man die Kabelgröße?
Vor der Installation empfiehlt es sich, den Kabelquerschnitt entsprechend der Belastung zu berechnen. Jeder Leiter hat eine bestimmte Leistung, die nicht geringer sein sollte als die der angeschlossenen Elektrogeräte.
Leistungsberechnung
Der einfachste Weg ist, die Gesamtlast auf der Eingangsleitung zu berechnen. Die Berechnung des Kabelquerschnitts nach Belastung reduziert sich auf die Ermittlung der Gesamtleistung der Verbraucher. Jeder von ihnen hat seine eigene Bezeichnung, die auf dem Etui oder im Pass angegeben ist. Dann wird die Gesamtleistung mit dem Faktor 0,75 multipliziert, da nicht alle Geräte gleichzeitig eingesch altet werden können. Für die endgültige Bestimmung der erforderlichen Größe wird die Kabelquerschnitt-Berechnungstabelle verwendet.
Berechnung des Kabelquerschnitts nach Strom
Eine genauere Methode ist die Stromlastberechnung. Der Kabelquerschnitt wird durch Bestimmung des durchfließenden Stroms berechnet. Für ein einphasiges Netz gilt die Formel:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
wobei P - Lastleistung, Unom. - Netzspannung (220 V).
Wenn die Gesamtleistung der aktiven Lasten im Haus 10 beträgtkW, dann ist der Bemessungsstrom Iberechnet=10000/220 ≈ 46 A. Bei der Berechnung des Kabelquerschnitts nach Strom wird eine Korrektur für die Bedingungen der Kabelverlegung vorgenommen (in einigen speziellen Tabellen angegeben), sowie bei Überlastung beim Einsch alten von Elektrogeräten ab ca. 5 A. Daraus ergibt sich Icalc.=46 + 5=51 A.
Die Dicke der Kerne wird durch das Nachschlagewerk bestimmt. Die Berechnung des Kabelquerschnitts anhand von Tabellen erleichtert das Finden der richtigen Dimension für Dauerstrom. Für ein dreiadriges Kabel, das durch die Luft ins Haus verlegt wird, müssen Sie einen Wert in Richtung eines größeren Standardquerschnitts wählen. Es ist 10mm2. Die Richtigkeit der Selbstberechnung kann mit einem Online-Rechner überprüft werden - Kabelquerschnittsberechnung, der auf einigen Ressourcen zu finden ist.
Kabelerwärmung bei Stromfluss
Bei laufender Last entsteht Wärme im Kabel:
Q=I2Rn w/cm, wobei I der Strom, R der elektrische Widerstand, n die Anzahl der Adern ist.
Aus dem Ausdruck folgt, dass die freigesetzte Leistung proportional zum Quadrat des durch den Draht fließenden Stroms ist.
Berechnung des zulässigen Stroms entsprechend der Heiztemperatur des Leiters
Das Kabel kann sich nicht unbegrenzt erwärmen, da Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Am Ende stellt sich ein Gleichgewicht ein und es stellt sich eine konstante Temperatur der Leiter ein.
Für einen stationären Prozess gilt das Verhältnis:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
wobei ∆t=tw-tav - die Differenz zwischen der Temperatur des Mediums und des Kerns, ∑S - Temperaturbeständigkeit.
Der langfristig zulässige Strom, der durch das Kabel fließt, ergibt sich aus dem Ausdruck:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
wobei tzusätzlich - zulässige Kernheiztemperatur (abhängig von Kabeltyp und Installationsmethode). Normalerweise sind es 70 Grad im Normalbetrieb und 80 im Notfall.
Wärmeableitungsverhältnisse bei laufendem Kabel
Wenn ein Kabel in einer Umgebung verlegt wird, wird die Wärmeabfuhr durch seine Zusammensetzung und Feuchtigkeit bestimmt. Der berechnete spezifische Widerstand des Bodens wird üblicherweise mit 120 Ohm∙°C/W angenommen (Ton mit Sand bei einem Feuchtigkeitsgeh alt von 12-14%). Zur Verdeutlichung sollten Sie die Zusammensetzung des Mediums kennen, danach finden Sie die Beständigkeit des Materials gemäß den Tabellen. Zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit wird der Graben mit Ton bedeckt. Das Vorhandensein von Bauschutt und Steinen darin ist nicht erlaubt.
Die Wärmeübertragung vom Kabel durch die Luft ist sehr gering. Noch schlimmer wird es bei der Verlegung in einem Kabelkanal, wo zusätzliche Luftschichten entstehen. Hier sollte die Strombelastung gegenüber der berechneten reduziert werden. In den technischen Eigenschaften von Kabeln und Leitungen ist die zulässige Kurzschlusstemperatur angegeben, die für PVC-Isolierungen 120 ° C beträgt. Der Bodenwiderstand beträgt 70% der Gesamtheit und ist der Hauptwiderstand in den Berechnungen. Im Laufe der Zeit nimmt die Leitfähigkeit der Isolierung zu, da sie austrocknet. Dies muss bei den Berechnungen berücksichtigt werden.
Kabelspannungsabfall
Aufgrund der Tatsache, dass die Leiter einen elektrischen Widerstand haben, wird ein Teil der Spannung für ihre Erwärmung aufgewendet und es kommt weniger zum Verbraucher als am Anfang der Leitung. Dadurch geht über die Länge des Drahtes Potential durch Wärmeverluste verloren.
Das Kabel muss nicht nur nach dem Querschnitt ausgewählt werden, um seine Leistung zu gewährleisten, sondern auch die Entfernung berücksichtigen, über die Energie übertragen wird. Eine Erhöhung der Last führt zu einer Erhöhung des Stroms durch den Leiter. Gleichzeitig steigen die Verluste.
An Scheinwerfer wird eine kleine Spannung angelegt. Nimmt sie leicht ab, macht sich das sofort bemerkbar. Wenn Sie die falschen Kabel wählen, sehen die weiter von der Stromversorgung entfernten Glühbirnen schwach aus. In jedem weiteren Abschnitt wird die Spannung deutlich reduziert, was sich in der Helligkeit der Beleuchtung widerspiegelt. Daher ist es notwendig, den Kabelquerschnitt über die Länge zu berechnen.
Der wichtigste Abschnitt des Kabels ist der am weitesten entfernte Verbraucher. Verluste werden überwiegend für diese Last berücksichtigt.
Am Abschnitt L des Leiters beträgt der Spannungsabfall:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
wobei P und Q Wirk- und Blindleistung sind, r und x die Wirk- und Reaktanz des Abschnitts L sind und Un - Nennspannung, bei der die Last normalerweise arbeitet.
Zulässiges ∆U von Stromquellen zu Haupteingängen überschreitet nicht ±5% für die Beleuchtung von Wohngebäuden und Stromkreisen. Vom Eingang bis zur Last sollten die Verluste nicht mehr als 4 % betragen. Bei langen Leitungen muss der induktive Widerstand des Kabels berücksichtigt werden, der vom Abstand benachbarter Leiter abhängt.
Methoden zur Anbindung von Verbrauchern
Lasten können auf verschiedene Arten angeschlossen werden. Am gebräuchlichsten sind die folgenden Wege:
- am Ende des Netzwerks;
- Verbraucher sind gleichmäßig entlang der Linie verteilt;
- eine Leitung mit gleichmäßig verteilten Lasten wird an einen verlängerten Abschnitt angeschlossen.
Beispiel 1
Die Leistung des Gerätes beträgt 4 kW. Kabellänge 20 m, spezifischer Widerstand ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Der Strom ergibt sich aus der Beziehung: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Dann wird die Tabelle zur Berechnung des Kabelquerschnitts genommen und die geeignete Größe ausgewählt. Für einen Kupferdraht ist es S=1,5 mm2.
Berechnungsformel für Kabelquerschnitt: S=2ρl/R. Damit lässt sich der elektrische Widerstand des Kabels bestimmen: R=2∙0,0175∙20/1,5=0,46 Ohm.
Aus dem bekannten Wert von R können wir ∆U=IR/U∙100%=18,2100∙0,46/220∙100=3,8% bestimmen.
Das Ergebnis der Berechnung überschreitet nicht 5%, was bedeutet, dass die Verluste akzeptabel sind. Bei großen Verlusten wäre es notwendig, den Querschnitt der Kabeladern zu vergrößern, indem die benachbarte, größere Größe aus dem Standardsortiment gewählt wird - 2,5 mm2.
Beispiel 2
Drei Beleuchtungsstromkreise werden parallel zueinander an einer Phase einer lastausgeglichenen Drehstromleitung, bestehend aus einer vieradrigen Leitung 70 mm2 50 m, angeschlossen lang und mit einem Strom von 150 A. Für jeden20 m lange Beleuchtungsleitungen führen einen Strom von 20 A.
Die Leiter-Leiter-Verluste unter der tatsächlichen Last sind: ∆UPhase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Jetzt müssen Sie den Verlust zwischen Neutralleiter bestimmen und Phase, da die Beleuchtung an 220 V Spannung angeschlossen ist: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
An einem angeschlossenen Beleuchtungskreis beträgt der Spannungsabfall: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Die Gesamtverluste werden durch die Summe von Utotal bestimmt=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2 %. Der berechnete Wert liegt unter dem zulässigen Verlust, der 6 % beträgt.
Schlussfolgerung
Zum Schutz der Leiter vor Überhitzung bei Dauerbelastung wird anhand von Tabellen der Kabelquerschnitt nach dem dauerhaft zulässigen Strom berechnet. Darüber hinaus müssen die Drähte und Kabel korrekt berechnet werden, damit der Spannungsverlust in ihnen nicht mehr als normal ist. Gleichzeitig summieren sich mit ihnen Verluste im Leistungskreis.
