Cum se calculează dimensiunea cablului: un ghid pas cu pas pentru proiecte sigure și reale

Obținerea corectă a dimensiunii conductorului este una dintre acele decizii care determină în liniște dacă o instalație funcționează confortabil timp de treizeci de ani sau se supraîncălzi în prima sa vară fierbinte. Un cablu subdimensionat risipește energie, scurtează durata de viață a izolației și creează un risc real de incendiu; un cablu de două dimensiuni prea mare leagă bani în cupru de care circuitul nu avea nevoie niciodată. A învăța cum să calculezi dimensiunea cablului înseamnă de fapt echilibrarea a patru verificări diferite unul față de celălalt.

Acest ghid urmează aceeași secvență pe care o folosesc inginerii noștri atunci când un client trimite un program de încărcare: găsiți curentul de proiectare, corectați-l pentru modul în care este instalat efectiv cablul, confirmați căderea de tensiune pe întreaga lungime a cursului și verificați dacă conductorul supraviețuiește unui scurtcircuit.

Ce înseamnă cu adevărat o dimensiune corectă a cablului

Un conductor este dimensionat corect numai atunci când toate cele patru condiții de mai jos sunt îndeplinite în același timp. Dacă unul dintre ele eșuează, treceți la următoarea secțiune transversală standard și repetați calculul. Omiterea unei verificări este cel mai frecvent motiv pentru care un cablu se dimensionează perfect pe hârtie și apoi eșuează la fața locului.

Pasul 1: Stabiliți curentul de proiectare

Totul începe cu curentul continuu pe care trebuie să-l transporte cablul, scris de obicei ca Ib. Pentru o sarcină trifazată relația este:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Pentru un circuit monofazat sau DC, pur și simplu aruncați 1.732:

Ib = P / (U × PF)

Luați un motor trifazat de 55 kW pe o sursă de 400 V cu un factor de putere de 0,86. Atunci Ib = 55.000 / (1,732 × 400 × 0,86), care vine la aproximativ 92 A. Folosiți factorul de putere real, mai degrabă decât să presupuneți unitatea, deoarece diferența dintre 0,86 și 1,0 este de aproximativ 16% din curent și este adesea exact marja care decide verificarea căderii de tensiune. Dacă sarcina este un motor, uitați-vă și la curentul de pornire, deoarece dispozitivul de protecție trebuie să treacă prin pornire fără să se declanșeze.

Curentul de proiectare nu este valoarea nominală a întreruptorului

Odată ce Ib este cunoscut, alegeți un dispozitiv de protecție al cărui rating este de cel puțin Ib, apoi confirmați că capacitatea redusă a cablului este cel puțin valoarea nominală a dispozitivului. Lucrul în această ordine menține conductorul atât protejat, cât și confortabil termic.

Pasul 2: Aplicați factorii de derating pentru condiții reale

Valorile curente din catalog presupun un set de condiții de referință, de obicei un circuit în aer liber la 30 °C sau un circuit îngropat în sol la 20 °C. Instalațiile reale rareori se potrivesc cu aceste ipoteze, astfel încât fiecare abatere este tratată cu un factor de corecție și factorii se înmulțesc:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

unde este ratingul tabelat și Iz este capacitatea efectiv disponibilă. Un grup de trei circuite încărcate într-o conductă într-o zi de 40 °C poate pierde o treime din valoarea nominală înainte de a lua în considerare căderea de tensiune.

De exemplu, un factor de 0,87 pentru o temperatură ambientală de 40 °C înmulțit cu 0,75 pentru grupare dă 0,65, deci un cablu tabulat la 130 A este bun numai pentru aproximativ 85 A în acel aranjament. Nu adăugați niciodată factorii de corecție împreună; înmulțiți-le întotdeauna.

Pasul 3: Verificați căderea de tensiune de-a lungul cursei

Căderea de tensiune este verificarea care forțează cel mai adesea un conductor mai mare pe alimentatoare lungi și nu poate fi apreciată doar dintr-un tabel de curent. Pentru partea rezistivă a circuitului:

Vd = k × I × L × R / 1000

unde k este 2 pentru circuitele monofazate și DC și 1,732 pentru circuitele trifazate, I este curentul de sarcină în amperi, L este lungimea traseului unidirecțional în metri și R este rezistența conductorului în ohmi pe kilometru. Scăderea procentuală este apoi Vd împărțită la tensiunea nominală, înmulțită cu 100. Majoritatea instalațiilor de joasă tensiune funcționează la 3% la circuitul final și 5% în total.

În exemplul nostru, o rulare de 80 m la 92 A pe un conductor de cupru de 50 mm² cu o rezistență de aproximativ 0,387 ohmi pe kilometru dă Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, care este aproximativ 4,9 V, sau 1,2 V la sută din 40002 V. Pe o alergare de 300 m, același calcul ar eșua și ar împinge secțiunea transversală în sus câteva trepte, tocmai de aceea lungimea traseului aparține calculului de la început.

Pasul 4: Verificați rezistența la scurtcircuit

De asemenea, un cablu trebuie să supraviețuiască curentului de defect atât timp cât este nevoie de dispozitivul de protecție pentru a-l elimina. Ecuația adiabatică tratează acest lucru într-o singură linie:

S = rădăcină pătrată a lui (I² × t) / k

unde S este secțiunea transversală minimă în mm², I este curentul de defect potențial în amperi, t este timpul de deconectare în secunde și k este o constantă pentru combinația de conductor și izolație. Valorile tipice sunt în jur de 143 pentru cuprul cu izolație XLPE, 115 pentru cuprul cu PVC și 94 pentru aluminiu cu XLPE.

O defecțiune de 6 kA eliminată în 0,1 s într-un cablu XLPE de cupru necesită rădăcina pătrată a (6000² × 0,1) împărțită la 143, care este aproximativ 13 mm². Conductorul nostru de 50 mm² este confortabil. Observați cât de puternic contează t: aceeași defecțiune eliminată într-o secundă ar necesita aproximativ 42 mm², motiv pentru care setările de protecție și dimensionarea cablului aparțin aceleiași conversații.

Punând totul laolaltă

Iată secvența completă pentru motorul de 55 kW pe o rulare de 80 m, cu cifre rotunjite pentru claritate.

1. Curent de proiectare: 92 A la 400 V cu un factor de putere de 0,86. Dispozitiv de protecție nominal de 100 A.
2. Conditii de instalare: Cablu de cupru XLPE pe o tavă cu alte două circuite încărcate, 40 °C ambiantă. Factor de reducere combinat 0,65.
3. Prima încercare la 35 mm²: capacitate tabelată de aproximativ 130 A, redusă la aproximativ 85 A. Eșuează, deoarece 85 A este sub valoarea nominală a dispozitivului de 100 A.
4. A doua încercare la 50 mm²: capacitate redusă de aproximativ 100 A. Îndeplinește ratingul dispozitivului.
5. Căderea de tensiune la 50 mm² peste 80 m: 4,9 V, sau 1,2 la sută. Treci.
6. Cerință de scurtcircuit: minim 13 mm² pentru o defecțiune de 6 kA eliminată în 0,1 s. Treci.
7. Rezultat: cablu de cupru izolat XLPE 0,6/1 kV, patru fire la 50 mm², cu protecție setată pentru a elimina o defecțiune în 0,1 s.

De la calcul la cablul pe care îl comandați de fapt

O secțiune transversală este doar o parte a specificației. Tipul de izolație modifică cât de mult curent poate transporta un conductor, deoarece cablurile izolate XLPE funcționează la temperaturi mai mari ale conductorilor decât echivalentele PVC și, prin urmare, au nevoie de o secțiune transversală mai mică pentru aceeași sarcină. Comparăm cele două construcții mai detaliat în acest articol despre Performanța cablului de alimentare cu izolare XLPE și PVC . Materialul conductorului contează și el: conductoarele din aluminiu și aliaje de aluminiu sunt mai ușoare și mai economice, dar au nevoie de o secțiune transversală mai mare pentru același curent.

Tensiune nominală 0,6/1kV Cablu de alimentare izolat XLPE Cablul de alimentare izolat cu polietilenă reticulat cu tensiune nominală de 0,6/1kV adoptă metode chimice sau fizice pentru a transforma moleculele de polietilenă dintr-o structură liniară... Vizualizare produs →

Pentru majoritatea lucrărilor de distribuție de joasă tensiune, cablul de alimentare izolat XLPE 0,6/1 kV din cupru sau aluminiu acoperă domeniul, iar calculul de mai sus se aplică direct. La medie tensiune metoda este neschimbată, dar tabelele de derating, nivelurile de defecțiuni și cerințele privind grosimea izolației sunt diferite, astfel încât alimentatoarele de la 3,6/6 kV până la 26/35 kV sunt de obicei dimensionate în funcție de datele rețelei proprii ale companiei.

Tensiune nominală 3,6/6kV–26/35kV Cablu de alimentare izolat XLPE Tensiunea nominală 3,6/6kV–26/35kV cablul de alimentare izolat cu polietilenă reticulat adoptă un proces avansat de reticulare. Prin metode chimice sau fizice, polietilena... Vizualizare produs →

Dimensionarea pentru încărcături solare, VFD și alte sarcini speciale

Unele circuite necesită o versiune modificată a aceleiași proceduri. Șirurile solare DC transportă curent continuu la temperatură ambientală ridicată pe un acoperiș, astfel încât factorul de derating este aplicat unui cablu care este deja cald și căderea de tensiune este adesea menținută la 1 sau 2%, deoarece eficiența invertorului suferă la ambele capete ale ferestrei sale de intrare. Circuitele de acţionare cu frecvenţă variabilă adaugă conţinut armonic şi tensiune pulsată, astfel încât cablul ecranat şi verificarea tensiunii nominale la pământ devin ambele parte din exerciţiul de dimensionare.

Cablu fotovoltaic (cablu PV) Prezentare generală a produsului Cablul fotovoltaic este o componentă critică utilizată pentru transmisia pe partea de curent continuu în cadrul sistemelor de generare a energiei solare fotovoltaice. Proiectat special pentru instalație... Vizualizare produs →

Cablurile rezistente la foc, la termite și de tranzit feroviar urmează aceeași aritmetică, dar standardul aplicabil adaugă constrângeri precum integritatea circuitului sub foc pe care niciun calcul nu le poate înlocui.

Greșeli frecvente de dimensionare pe care le vedem în documentele de licitație

• Aplicând un factor de derating și uitând de restul, la grupare, temperatura ambiantă și condițiile solului acționează toate simultan.
• Folosind valori de rezistență de 20 °C pentru un conductor care va funcționa la 70 °C sau 90 °C.
• Dimensionarea la un întrerupător care a fost deja specificat mai degrabă decât la sarcina reală.
• Ignorarea neutrului pe circuitele cu sarcini bogate în armonici, cum ar fi echipamentele IT de birou sau iluminatul cu LED-uri.
• Presupunând că un cablu mai mare rezolvă o problemă de cădere de tensiune atunci când problema reală este lungimea traseului sau factorul de putere slab.
• Uitând de secțiunea transversală minimă necesară pentru rezistența mecanică și continuitatea conductorului de protecție.

Rulați numerele cu un producător care face asta zilnic

Wuxi Guanghuan Cable produce sârmă și cabluri în Guanlin, Yixing, zona cunoscută drept orașul cablurilor din China, din 1998. Gama noastră acoperă cabluri de alimentare de joasă și medie tensiune, conductori aeriene, cabluri pentru echipamente electrice și cabluri speciale pentru aplicații fotovoltaice, de tranzit feroviar și rezistente la foc, cu peste 100 de serie și 30 de linii de producție și 30 de specificații de testare produse. Detaliile aprobărilor noastre, inclusiv certificarea TUV Rheinland și certificatele de sistem ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 și ISO 50001, sunt enumerate pe site-ul nostru. pagina de certificare a produsului .

Trimiteți-ne programul de încărcare, lungimea traseului, metoda de instalare și condițiile ambientale, iar inginerii noștri vor efectua aceleași patru verificări descrise mai sus și vor reveni cu o secțiune transversală, un tip de izolație și o construcție a cablului care va trece inspecția prima dată.