Výpočet a výběr průřezu kabelu podle výkonu, vzorce a tabulky

Elektrickou energii může vyrábět turbogenerátor při napětí 6, 10, 18 kV. Poté jde po přípojnicích nebo celých přípojnicích k transformátorům, které tuto hodnotu zvýší na 35-330 kV. Čím vyšší je napětí, tím dále je tato energie přenášena. Poté elektřina putuje elektrickým vedením ke spotřebitelům. Tam se opět transformuje přes snižovací transformátory na hodnotu 0,4 kV. A mezi všemi těmito přeměnami proudí elektřina nadzemním a kabelovým vedením různého napětí. Volba průřezu těchto kabelů je samostatnou otázkou, kterou pojednává tento článek.

Pokud přejdeme k základům otázky, lze ji okamžitě rozdělit na dvě části. Část první, volba průřezu v sítích do 1 kV, a část druhá (v samostatném článku) – volba průřezu v sítích nad 1 kV. Kromě toho uvažujme společný problém pro tyto třídy napětí – určení průřezu kabelu podle průměru. Hned vás varuji, že před námi je spousta stolů, ale nenechte se tím vyděsit, protože stůl někdy vydá za tisíc slov.

Výběr a výpočet průřezů kabelů pro napětí do 1 kV (pro byty, domy)

Nejpočetnější jsou elektrické sítě do 1 kV – je to jako pavučina, která obepíná celou elektroenergetiku a ve které je tolik strojů, obvodů a zařízení, že se nepřipravenému člověku zatočí hlava. Kromě sítí 0,4 kV průmyslových podniků (továrny, tepelné elektrárny) jsou součástí těchto sítí také rozvody v bytech a chatách. Otázku výběru a výpočtu průřezu kabelu si proto kladou i lidé, kteří mají k elektřině daleko – běžní majitelé nemovitostí.

Kabel se používá k přenosu elektřiny ze zdroje ke spotřebiteli. V bytech uvažujeme oblast od elektrického panelu, kde je instalován vstupní jistič pro byt, až po zásuvky, do kterých jsou připojeny naše spotřebiče (televize, pračky, varné konvice). Cokoli se vzdálí od stroje pryč z bytu v oddělení servisní organizace, tam nemáme právo jít. To znamená, že zvažujeme otázku položení kabelů od vstupního stroje do zásuvek ve zdi a vypínačů na stropě.

Obecně se pro osvětlení bere 1,5 metru čtverečních, pro zásuvky 2,5 a výpočet je nutný, pokud potřebujete připojit něco nestandardního s vysokým výkonem – pračku, bojler, topné těleso, sporák.

Volba průřezu kabelu podle výkonu

Dále budu uvažovat o bytě, protože lidé v podnicích jsou gramotní a vědí všechno. Chcete-li odhadnout výkon, musíte znát výkon každého elektrického přijímače a sečíst je. Jedinou nevýhodou při výběru kabelu s větším průřezem, než je nutné, je ekonomická neproveditelnost. Protože větší kabel stojí více, ale méně se zahřívá. A pokud vyberete správně, bude levnější a nebude moc topit. Nemůžete zaokrouhlit dolů, protože kabel se vlivem proudu, který v něm teče, více zahřeje a rychle upadne do poruchového stavu, což může vést k poruše elektrického spotřebiče a veškeré elektroinstalace.

Prvním krokem při výběru průřezu kabelu bude určení výkonu k němu připojených zátěží a také charakteru zátěže – jednofázové, třífázové. Třífázový to může být sporák v bytě nebo stroj v garáži v soukromém domě.

Pokud již byla všechna zařízení zakoupena, můžete zjistit sílu každého z pasu, který je dodáván se sadou, nebo, když znáte typ, můžete pas najít na internetu a vidět tam sílu.

Pokud jste si zařízení nezakoupili, ale plánujete je zakoupit, můžete použít tabulku, kde jsou uvedeny nejoblíbenější zařízení. Zapíšeme si hodnoty výkonu a sečteme ty hodnoty, které lze zapojit do jedné zásuvky současně. Níže uvedené hodnoty jsou pouze orientační, při výpočtu by měla být brána větší hodnota (pokud je uveden rozsah výkonu). A vždy je lepší podívat se do pasu, než brát průměry z tabulek.

Výhybky, které následují po té úvodní, je vhodné rozdělit do skupin. Samostatné vypínače pro napájení sporáku, pračky, kotle a dalších výkonných spotřebičů. Samostatné pro napájení osvětlení jednotlivých místností, samostatné pro skupiny zásuvek v místnostech. To je ale ideální, ve skutečnosti je tam jen úvodní jednička a tři stroje. Ale nechal jsem se vyvést z míry.

Když známe hodnotu výkonu, který bude připojen k dané zásuvce, vybereme průřez z tabulky zaokrouhlený nahoru.

Jako základ vezmu tabulky 1.3.4-1.3.5 ze 7. vydání PUE. Tyto tabulky jsou uvedeny pro dráty, hliníkové nebo měděné šňůry s pryžovou a (nebo) PVC izolací. Tedy to, co používáme v domácí elektroinstalaci – pro tento typ se hodí i měděné NYM a VVG, milované elektrikáři, a hliníkové AVVG.

Kromě tabulek budeme potřebovat dva vzorce pro činný výkon: pro jednofázové (P=U*I*cosf) a třífázové sítě (stejný vzorec, jen vynásobený odmocninou ze tří, což se rovná 1,732). Kosinus bereme jako jeden, budeme ho mít jako rezervu.

I když existují tabulky, kde je pro každý typ zásuvky (zásuvka pro stroj, zásuvka pro toto, pro tamto) popsána jeho vlastní kosinus. Ale nemůže být větší než jedna, takže to není děsivé, pokud to vezmeme jako 1.

Ještě před pohledem na tabulku stojí za to rozhodnout, jak a v jakém množství budou naše dráty položeny. Možnosti jsou následující: otevřené nebo v potrubí. A v potrubí můžete mít dvě nebo tři nebo čtyři jednojádrové, jedno tříjádrové nebo jedno dvoujádro. Pro byt máme na výběr buď dvě jednožilové v potrubí – to je 220V, nebo čtyři jednožilové v potrubí – 380V. Při pokládce do potrubí je nutné, aby právě v tomto potrubí zůstalo 40 procent volného prostoru, aby nedošlo k přehřátí. Pokud potřebujete položit vodiče v jiném množství nebo jiným způsobem, pak neváhejte otevřít PUE a přepočítat si pro sebe, nebo si vybrat ne podle síly, ale podle proudu, o čemž bude řeč o něco později v tomto článku.

Můžete si vybrat buď měděný nebo hliníkový kabel. V poslední době se však stále více používá měď, protože pro stejný výkon je vyžadován menší průřez. Kromě toho má měď lepší elektrické vodivé vlastnosti, mechanickou pevnost, je méně náchylná k oxidaci a navíc životnost měděného drátu je oproti hliníku delší.

Rozhodli jste se, zda je to měď nebo hliník, 220 nebo 380 V? No, podívejme se na tabulku a vybereme sekci. Bereme však v úvahu, že v tabulce uvádíme hodnoty pro dva nebo čtyři jednožilové dráty v potrubí.

Vypočítali jsme zátěž např. na 6 kW pro zásuvku 220V a koukáme na 5,9, což je málo, i když blízko, u mědi volíme 8,3 kW – 4 mm2. A pokud se rozhodnete pro hliník, tak 6,1 kW jsou také 4 mm2. I když stojí za to zvolit měď, protože proud se stejným průřezem bude o 10A přípustnější.

Volba průřezu kabelu podle proudu

Podstata volby je podobná, jen teď máme PUE, kde jsou proudy registrovány, ale samotné proudy jsou nám neznámé. I když, počkejte. Koneckonců známe sílu zařízení a můžeme vypočítat aktuální hodnoty pomocí vzorce. Ano, a proudy mohou být zapsány do produktových pasů. Podobně se podíváme na tabulky níže. Jedná se již o tabulky z oficiálních dokumentů, takže si není na co stěžovat.

Tabulka pro výběr průřezu drátu s pryžovou nebo PVC izolací

Tyto vodiče jsou nejběžnější, proto je uvedena tato tabulka. V PUE jsou další stoly pro všechny příležitosti pro dráty, kabely, šňůry s opláštěním i bez opláštění ve vodě, zemi a vzduchu. Ale to jsou zvláštní případy. Mimochodem, tabulka uvedená pro výpočty výkonu je zcela speciálním případem aktuálních výběrových tabulek, které jsou oficiální a popsané v PUE.

Výpočet kabelu podle výkonu a délky

Pokud pokládáte kabel na velkou vzdálenost (dobře 15 metrů a více), pak je třeba počítat s poklesem napětí, který je způsoben odporem kabelového vedení.

Proč je pro nás úbytek napětí na konci kabelového vedení nepříznivý? U žárovky se jedná o zhoršení světelného toku při poklesu napětí, případně snížení životnosti při zvýšení napětí. Existují přijatelné hodnoty odchylky napětí. Ale v podstatě u elektrospotřebičů je to plus minus pět procent.

V tomto případě je nutné provést výpočet a pokud je napětí pod jmenovitým napětím o 5% nebo více, budete muset zvětšit průřez a přepočítat. Nebo použijte jiný stůl.

Nyní pojďme trochu hlouběji do hardwaru. Pokles napětí pro třífázovou síť je určen vzorcem:

Tato veličina se skládá ze dvou částí, aktivní (R) a indukční (X). Indukční část lze zanedbat v následujících případech:

• DC síť
• AC síť, při cos=1
• sítě vyrobené kabely nebo izolovanými dráty uloženými v trubkách, pokud jejich průřez není větší než určitá velikost, ale hlouběji nepůjdeme.

Obecně zanedbáme indukční složku a vezmeme kosinus rovný 1. Hodnota R je určena vzorcem:

kde p je měrný odpor (pro měď – 0,0175 a pro hliník – 0,03)

Níže jsou dvě možnosti výpočtu:

a) na základě zadané hodnoty úbytku napětí najdeme přípustný průřez a zvolíme nejbližší větší hodnotu.

b) pomocí dané hodnoty výkonu nebo proudu určíme úbytek napětí v úseku, a pokud je více než 5 %, vybereme jiný úsek a výpočet zopakujeme.

Ve výše uvedených vzorcích je délka v metrech, proud je v ampérech, napětí je ve voltech a plocha je v mm2. Velikost samotného úbytku napětí je v relativních hodnotách, bezrozměrná. Vzorce jsou vhodné pro výpočty v nepřítomnosti indukční složky a kosinusu rovného 1. Řada průřezů kabelů je standardní. V zásadě se získanou hodnotou průřezu můžete jít na trh a podívat se, co je vhodné, zaokrouhleno nahoru.

Nebo můžete použít tabulky na internetu, ale tyto tabulky. Není jasné, odkud se vzaly a za jakým účelem byly postaveny. Formule jsou naše všechno!

Stanovení průřezu kabelu podle průměru

Pokud máte možnost změřit průměr jádra kabelu, přirozeně holé, bez izolace, můžete určit průřez tohoto jádra. Opět máme dvě možnosti: vzorec nebo tabulku. Ať si každý vybere, co je pro něj výhodnější.

Vzorec: pide čtverec čtyři. To ví každý. Změříme průměr drátu (pravítko, posuvné měřítko, mikrometr), opět očištěný. Hodnotu odmocníme, vynásobíme pí (rovno 3,14) a vydělíme 4. Získáme hodnotu průřezu. Přibližné, protože jsou chyby jak v čísle pí, tak v samotném měření. Chcete, zde je jednoduchá tabulka – změřte průměr, podívejte se, zda odpovídá průřezu uvedenému na štítku.

Pokud je drát vícežilový, pak buď změříme každý drát, a poté spočítáme jejich počet. No, vynásobíme číslo průměrem jedné a pak postupujeme podle schématu uvedeného výše. Nebo, pokud jsou na konci dobře stočené do tvaru kruhu, měříme jako na jednojádrovém.