Ve vědě se pojem “tloušťka” drátu nepoužívá. Terminologie používaná v literatuře je průměr a plocha průřezu. Použitelné pro praxi, je charakterizována tloušťka drátu sekční plocha.
V praxi se to celkem snadno počítá. průřez drátu. Plocha průřezu se vypočítá pomocí vzorce, po předchozím změření jeho průměru (lze měřit pomocí posuvného měřítka):
S = π(D/2)2,
- S – průřez drátu, mm
- D je průměr vodivého jádra drátu. Můžete to změřit posuvným měřítkem.
Pohodlnější forma vzorce pro průřezovou plochu drátu:
Malá oprava – je zaokrouhlený koeficient. Přesný vzorec výpočtu:
V elektroinstalaci a elektroinstalaci se v 90 % případů používá měděný drát. Měděný drát má oproti hliníkovému drátu řadu výhod. Je pohodlnější instalovat, se stejnou proudovou silou, má menší tloušťku a je odolnější. Ale čím větší průměrprůřezová plocha), tím vyšší je cena měděného drátu. Proto i přes všechny výhody, pokud proudová síla přesáhne 50 ampér, nejčastěji se používá hliníkový drát. V konkrétním případě se používá drát s hliníkovým jádrem 10 mm nebo více.
Měřeno v milimetrech čtverečních oblast drátu. Nejčastěji v praxi (v domácí elektrice) existují takové průřezové plochy: 0,75; 1,5; 2,5; 4 mm.
Existuje další systém měření průřezové plochy (tloušťky drátu) – systém AWG, který se používá především v USA. Níže je tabulka oddílů vodičů podle systému AWG, stejně jako převod z AWG na mm.
Doporučuje se přečíst si článek o volbě průřezu vodiče pro stejnosměrný proud. Článek uvádí teoretické údaje a úvahy o úbytku napětí, o odporu vodičů pro různé úseky. Teoretická data budou orientovat, která část vodiče pro proud je nejoptimálnější pro různé dovolené poklesy napětí. Také na skutečném příkladu objektu, v článku o poklesu napětí na třífázových kabelových vedeních velké délky, jsou uvedeny vzorce a doporučení, jak snížit ztráty. Ztráty na drátu jsou přímo úměrné proudu a délce drátu. A jsou nepřímo úměrné odporu.
Existují tři hlavní zásady, které výběr části drátu.
1. Pro průchod elektrického proudu musí být dostatečná plocha průřezu drátu (tloušťka drátu). Koncepce dost znamená, že když projde maximální možný, v tomto případě elektrický proud, zahřívání drátu bude přípustné (ne více než 600 C).
2. Dostatečný průřez vodičů, aby úbytek napětí nepřesáhl přípustnou hodnotu. Týká se to především dlouhých kabelových vedení (desítky, stovky metrů) a velkých proudů.
3. Průřez drátu, stejně jako jeho ochranná izolace, musí zajistit mechanickou pevnost a spolehlivost.
Pro napájení např. lustrů používají především žárovky o celkovém příkonu 100 W (proud něco málo přes 0,5 A).
Při volbě tloušťky drátu je nutné se zaměřit na maximální provozní teplotu. Pokud je teplota překročena, drát a izolace na něm se roztaví, a proto to povede ke zničení samotného drátu. Maximální provozní proud pro vodič s určitým průřezem je omezen pouze jeho maximální provozní teplotou. A doba, po kterou může drát fungovat v takových podmínkách.
Následuje tabulka průřezů vodičů, pomocí kterých můžete v závislosti na síle proudu vybrat průřez měděných vodičů. Počáteční údaje jsou průřezová plocha vodiče.
Při práci s vodiči je nutné rozumět jejich označení. Existují dráty a kabely, které se od sebe liší svou vnitřní strukturou a technickými vlastnostmi. Mnoho lidí však tyto pojmy často zaměňuje.
Drát je vodič, který má ve své konstrukci jeden drát nebo skupinu drátů spletených dohromady a tenkou společnou izolační vrstvu. Kabel je jádro nebo skupina žil, které mají jak vlastní izolaci, tak společnou izolační vrstvu (plášť). Každý typ vodiče bude mít své vlastní metody pro určování úseků, které jsou téměř podobné.
Materiály vodičů
Množství energie, kterou vodič předá, závisí na řadě faktorů, z nichž hlavní je materiál vodičů. Následující neželezné kovy mohou sloužit jako materiál pro jádra drátů a kabelů:
- Hliník. Levné a světlovody, což je jejich výhoda. Mají takové negativní vlastnosti, jako je nízká elektrická vodivost, náchylnost k mechanickému poškození, vysoký přechodový elektrický odpor oxidovaných povrchů;
- Měď. Nejoblíbenější vodiče, které mají ve srovnání s jinými možnostmi vysoké náklady. Vyznačují se však nízkým elektrickým a přechodovým odporem na kontaktech, dostatečně vysokou elasticitou a pevností, snadným pájením a svařováním;
- Hliníková měď. Kabelové výrobky s hliníkovými vodiči potaženými mědí. Vyznačují se mírně nižší elektrickou vodivostí než jejich měděné protějšky. Vyznačují se také lehkostí, průměrnou odolností při relativní levnosti.
Některé metody určování průřezu kabelů a vodičů budou přesně záviset na materiálu jejich jádrové součásti, který přímo ovlivňuje propustný výkon a proudovou sílu (metoda pro stanovení průřezu žil výkonem a proudem).
Proč je nutný výpočet kabelu?
Při volbě průřezu vodičů se nelze řídit zásadou „na oko“. Proud, který protéká dráty, je zahřívá. Čím vyšší je proud, tím větší je ohřev. Tento vztah lze snadno dokázat pomocí několika vzorců. První z nich určuje sílu aktivního proudu:
kde I je proud, U je napětí, R je odpor.
Ze vzorce je patrné: čím větší odpor, tím více tepla se uvolní, t.j. tím více se vodič zahřeje. Odpor je určen vzorcem:
R = ρ · L/S (2), kde ρ je měrný odpor, L je délka vodiče, S je plocha jeho průřezu. Čím menší je plocha průřezu vodiče, tím vyšší je jeho odpor, a tedy vyšší činný výkon, což znamená silnější zahřívání. Na základě toho je výpočet úseku nezbytný pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti elektroinstalace a také kompetentní distribuce financí.
Co se stane, když je průřez vypočítán špatně
Bez výpočtu průřezu vodiče se můžete setkat s jednou ze dvou situací:
- Příliš velké přehřívání elektroinstalace. Vyskytuje se, když je průměr vodiče nedostatečný. Vytváří příznivé podmínky pro samovznícení a zkraty.
- Neoprávněné náklady na elektroinstalaci. K tomu dochází v situacích, kdy byly vybrány předimenzované vodiče. Tady samozřejmě nic nehrozí, ale větší kabel je dražší a není tak pohodlný na používání.
Co ještě ovlivňuje zahřívání vodičů
Ze vzorce je vidět, že odpor vodiče závisí nejen na ploše průřezu. V tomto ohledu bude jeho vytápění ovlivněno:
- Materiál. Příkladem je, že hliník má vyšší měrný odpor než měď, takže při stejném průřezu vodičů se měď bude méně zahřívat.
- Délka. Příliš dlouhý vodič vede k velkým ztrátám napětí, což způsobuje dodatečné zahřívání. Pokud ztráta přesáhne 5 %, musí být průřez zvětšen.
Kalkulačka pro výpočet řezu podle průměru
Pro usnadnění výpočtu byl vyvinut kalkulátor pro výpočet průřezu kabelu podle průměru. Je založen na vzorcích, podle kterých můžete najít průřez jednožilových a lankových drátů.
Je nutné změřit průřez měřením jádra bez izolace, jinak nebude nic fungovat. Pokud jde o počítání desítek a stovek hodnot, online kalkulačka může díky pohodlí a rychlosti výpočtů výrazně zjednodušit život elektrikářům a projektantům elektrických sítí. Stačí zadat hodnotu průměru jádra a v případě potřeby zadat počet vodičů, pokud je kabel lankový, a služba zobrazí požadovaný průřez vodiče.
Tři hlavní způsoby určení průměru drátu
Existuje několik způsobů, ale každý z nich je založen na určení průměru jádra, po kterém následují výpočty konečných výsledků.
Metoda jedna. S pomocí spotřebičů. V dnešní době existuje řada přístrojů, které pomáhají měřit průměr drátu nebo pramene drátu. Jedná se o mikrometr a posuvné měřítko, které jsou mechanické i elektronické (viz níže).
Tato možnost je vhodná především pro profesionální elektrikáře, kteří se neustále zabývají instalací elektrických rozvodů. Nejpřesnější výsledky lze získat pomocí posuvného měřítka. Tato technika má tu výhodu, že je možné měřit průměr drátu i na úseku pracovní linky, například v zásuvce.
Poté, co jste změřili průměr drátu, musíte provést výpočty pomocí následujícího vzorce:
Je třeba mít na paměti, že číslo “Pi” je 3,14, pokud vydělíme číslo “Pi” 4, můžeme zjednodušit vzorec a snížit výpočet na násobení 0,785 druhou mocninou průměru.
Metoda dva. Používáme linku. Pokud se rozhodnete neutrácet peníze za zařízení, což je v této situaci logické, můžete použít jednoduchou osvědčenou metodu pro měření průřezu drátu nebo drátu?. Budete potřebovat jednoduchou tužku, pravítko a drát. Odstraňte jádro z izolace, naviňte jej pevně na tužku a poté změřte celkovou délku vinutí pravítkem (jak je znázorněno na obrázku).
Poté vydělte délku navinutého drátu počtem pramenů. Výsledná hodnota bude průměr části drátu.
Je však třeba vzít v úvahu následující:
- čím více jader namotáte na tužku, tím přesnější bude výsledek, počet závitů by měl být alespoň 15;
- přitlačte závity těsně k sobě, aby mezi nimi nebyl žádný volný prostor, tím se chyba výrazně sníží;
- proveďte měření několikrát (změňte stranu měření, směr pravítka atd.). Několik získaných výsledků vám pomůže vyhnout se velké chybě.
Věnujte pozornost nevýhodám této metody měření:
- Můžete měřit pouze průřez tenkých drátů, protože tlustý drát kolem tužky sotva namotáte.
- Pro začátek si budete muset před hlavním nákupem zakoupit malý kousek produktu.
Výše uvedený vzorec platí pro všechna měření.
Metoda třetí. Používáme stůl. Abyste neprováděli výpočty podle vzorce, můžete použít speciální tabulku, která udává průměr drátu? (v milimetrech) a průřez vodiče (v milimetrech čtverečních). Hotové tabulky vám poskytnou přesnější výsledky a ušetří vám spoustu času, který nemusíte věnovat výpočtům.
Postup výpočtu průřezu podle výkonu
Obecně se výpočet průřezu kabelu výkonem provádí ve 2 stupních. To bude vyžadovat následující údaje:
- Celkový výkon všech zařízení.
- Typ síťového napětí: 220 V – jednofázové, 380 V – třífázové.
- PUE 7. Pravidla pro instalaci elektroinstalace. Vydání 7.
- Materiál vodiče: měď nebo hliník.
- Typ vedení: otevřené nebo uzavřené.
Krok 1. Spotřebu elektrické energie elektrických spotřebičů lze nalézt v jejich pokynech nebo vzít průměrné charakteristiky. Vzorec pro výpočet celkového výkonu:
ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) Ks Kz,
kde P1, P2 atd. – výkon připojených zařízení, Kc – faktor poptávky, který zohledňuje pravděpodobnost zapnutí všech zařízení současně, Kz – faktor bezpečnosti v případě přidání nových zařízení do dům. Ks je definován takto:
- pro dvě současně zapnutá zařízení – 1;
- pro 3-4 – 0,8;
- pro 5-6 – 0,75;
- více – 0,7.
Kz ve výpočtu kabelu pro zatížení má smysl brát to jako 1,15-1,2. Můžete si vzít například celkový výkon 5 kW.
Krok 2. Ve druhé fázi zbývá určit průřez vodiče celkovým výkonem. K tomu se používá tabulka pro výpočet průřezu kabelu z PUE. Poskytuje informace pro měděné i hliníkové vodiče. Při výkonu 5 kW a uzavřeném jednofázovém napájení je vhodný měděný kabel o průřezu 4 mm2.
Pravidla pro výpočet délky
Výpočet průřezu kabelu po délce předpokládá, že majitel předem určil, kolik metrů vodiče bude potřeba pro elektrické rozvody. Tato metoda se používá zpravidla v domácích podmínkách. Pro výpočet jsou vyžadovány následující informace:
- L je délka vodiče, m. Například se bere hodnota 40 m.
- ρ je měrný odpor materiálu (měď nebo hliník), Ohm/mm2 m: 0,0175 pro měď a 0,0281 pro hliník.
- I – jmenovitý proud, A.
Krok 1. Určete jmenovitý proud pomocí vzorce:
I u8000d (P Ks) / (U cos ϕ) u220d 36/XNUMX uXNUMXd XNUMX A,
kde P je výkon ve wattech (součet všech spotřebičů v domě, např. hodnota 8 kW), U je 220 V, Kc je koeficient současného sepnutí (0,75), cos φ je 1 pro domácí spotřebiče. V příkladu je hodnota 36 A.
Krok 2. Určete průřez vodiče. K tomu použijte vzorec (2):
Ztráta napětí po délce vodiče by neměla být větší než 5%:
dU = 0,05 220 V = 11 V.
Ztráty napětí dU u11d I R, tedy R u36d dU / I u0,31d XNUMX/XNUMX uXNUMXd XNUMX Ohm. Potom musí být průřez vodiče alespoň:
S = ρ L/R = 0,0175 40/0,31 = 2,25 mm2.
V případě třížilového kabelu by měla být plocha průřezu jednoho jádra 0,75 mm2. Průměr jednoho jádra tedy musí být alespoň (√S / π) 2 = 0,98 mm. Kabel BBGng 3×1,5 tuto podmínku splňuje.
Výpočet lankového drátu
Lankový drát (lanko) je jednožilový drát stočený dohromady. Každý, kdo se alespoň trochu přátelí s matematikou, dobře chápe, že je nutné počítat počet těchto drátů v lankovém drátu. Poté se změří průřez jednoho tenkého drátu a vynásobí se jejich celkovým počtem. Zvažte následující možnosti.
Výpočet pomocí posuvného měřítka
Měření se provádí posuvným měřítkem s noniem s běžnou stupnicí (nebo mikrometrem). Zkušení řemeslníci mají tento nástroj vždy po ruce, ale ne každý se profesionálně zabývá elektrikou.
Chcete-li to provést, na příkladu kabelu VVGng odřízněte tlustý plášť nožem a roztáhněte žíly v různých směrech.
Poté vyberte jedno jádro a očistěte jej nožem nebo nůžkami. Dále změřte toto jádro. Mělo by být 1,8 mm. Použijte výpočty jako důkaz správného měření.
Výsledná hodnota 2,54 mm² je skutečný průřez jádra.
Měření perem nebo tužkou
Pokud nemáte po ruce posuvné měřítko, můžete použít metody, které máte po ruce, pomocí tužky a pravítka. Nejprve vezměte měřený drát, odizolujte jej a omotejte kolem tužky nebo pera tak, aby závity ležely blízko sebe. Čím více zatáček, tím lépe. Nyní spočítejme počet navinutých závitů a změřte jejich celkovou délku.
Ukázalo se například 10 závitů s celkovou délkou vinutí 18 mm. Je snadné vypočítat průměr jednoho závitu, proto vydělíme celkovou délku počtem závitů.
V důsledku všech výpočtů provedených podle vzorce získejte požadovaný průměr jádra. V tomto případě je to 1,8 mm. Protože je znám průměr jednoho jádra, není obtížné vypočítat průřez celého drátu VVGng pomocí již známého vzorce. Vidíte, že výsledky jsou stejné.
Pomocí tabulek
Jak můžete zjistit a změřit průřez kabelu, když po ruce nebylo žádné posuvné měřítko, žádné pravítko, žádný mikrometr. Místo toho, abyste si lámali hlavu nad složitými matematickými vzorci, stačí si pamatovat, že již existují hotové tabulky hodnot pro měření průřezu kabelu. Existují samozřejmě velmi složité tabulky s mnoha parametry, ale v zásadě stačí začít tím nejjednodušším ze dvou sloupců. V prvním sloupci je zadán průměr vodiče a ve druhém sloupci jsou uvedeny hotové hodnoty průřezu drátu.
Stůl vodivých profilů pro přiloženou elektroinstalaci
Existuje ještě jedna “přibližná” metoda, která nevyžaduje měření tloušťky jednotlivých drátů. Jednoduše změříte průřez (průměr) celého tlustého svitku. Tuto metodu obvykle používají zkušení elektrikáři. Průřez kabelu dokážou zjistit jak „od oka“, tak pomocí nářadí.
Paralelní zapojení elektrických rozvodů
Existují beznadějné situace, kdy naléhavě potřebujete položit kabeláž, ale nejsou k dispozici dráty požadované sekce. V tomto případě, pokud je k dispozici vodič menšího průřezu, než je nutné, lze kabeláž vytvořit ze dvou nebo více vodičů jejich paralelním připojením. Hlavní věc je, že součet úseků každého z nich by neměl být menší než vypočítaný.
Například existují tři vodiče o průřezu 2, 3 a 5 mm², ale podle výpočtů je zapotřebí 10 mm². Připojte je všechny paralelně a kabeláž vydrží proud až 50 ampér. Ano, sám jste opakovaně viděl paralelní zapojení většího množství tenkých vodičů pro přenos velkých proudů. Například pro svařování se používá proud až 150 A a aby svářeč mohl ovládat elektrodu, je potřeba ohebný drát. Je vyroben ze stovek tenkých měděných drátů zapojených paralelně.
V autě je baterie také připojena k palubní síti pomocí stejného ohebného lanka, protože při startování motoru startér odebírá z baterie až 100 A. A při instalaci a vyjmutí baterie je nutné aby se dráty vedly na stranu, to znamená, že drát musí být dostatečně pružný . Metodu zvětšení průřezu elektrického vodiče paralelním připojením několika vodičů různých průměrů lze použít pouze jako poslední možnost. Při pokládání domácích elektrických rozvodů je přípustné paralelně zapojovat pouze vodiče stejného průřezu, odebrané z jednoho pole.
O výběru značky kabelu pro domácí elektroinstalaci
Na první pohled se zdá levnější vyrobit bytové elektrické rozvody z hliníkových drátů, ale provozní náklady díky nízké spolehlivosti kontaktů časem mnohonásobně převýší náklady na elektrické rozvody z mědi. Doporučuji provádět elektroinstalaci výhradně z měděných drátů! Hliníkové dráty jsou pro venkovní rozvody nepostradatelné, protože jsou lehké a levné a při správném zapojení vydrží spolehlivě dlouhou dobu.
A který drát je lepší použít při instalaci elektrického vedení, jednožilového nebo lankového? Z hlediska schopnosti vést proud na jednotku sekce a instalace je lepší jednojádrový. Takže pro domácí elektroinstalaci musíte použít pouze jednožilový drát. Stranded umožňuje vícenásobné ohyby a čím tenčí vodiče v něm jsou, tím je pružnější a odolnější. Lankový drát se proto používá k připojení nestacionárních elektrických spotřebičů k elektrické síti, jako je elektrický fén, elektrický holicí strojek, elektrická žehlička a všechny ostatní.
Po rozhodnutí o průřezu drátu vyvstává otázka o značce kabelu pro elektrické vedení. Zde výběr není velký a je zastoupen pouze několika značkami kabelů: PUNP, VVGng a NYM. Kabel PUNP od roku 1990, v souladu s rozhodnutím Glavgosenergonadzor „O zákazu používání vodičů typu APVN, PPBN, PEN, PUNP atd., vyrobených podle TU 16-505. 610-74 místo vodičů APV, APPV, PV a PPV v souladu s GOST 6323-79 * “je zakázáno používat.
Kabel VVG a VVGng – měděné vodiče v dvojité PVC izolaci, plochý tvar. Určeno pro provoz při teplotě okolí od -50°C do +50°C, pro elektroinstalace uvnitř budov, venku, v zemi při uložení do trubek. Životnost až 30 let. Písmena “ng” v označení značky označují nehořlavost izolace drátu. Dvou-, tří- a čtyřvodičové se vyrábí s průřezem žil od 1,5 do 35,0 mm2. Pokud je v označení kabelu před VVG písmeno A (AVVG), pak jsou vodiče v drátu hliníkové.
Kabel NYM (jeho ruský analog je kabel VVG), s měděnými vodiči, kulatého tvaru, s nehořlavou izolací, odpovídá německé normě VDE 0250. Technické vlastnosti a rozsah jsou téměř stejné jako u kabelu VVG. Dvou-, tří- a čtyřjádrové se vyrábí s průřezem jader od 1,5 do 4,0 mm².
Jak vidíte, výběr kabeláže není velký a určuje se podle toho, který tvar kabelu je vhodnější pro instalaci, kulatý nebo plochý. Kabel kulatého tvaru je vhodnější protáhnout stěnami, zejména pokud je vstup z ulice do místnosti. Budete muset vyvrtat otvor o něco větší, než je průměr kabelu, a při větší tloušťce stěny to bude relevantní. Pro vnitřní rozvody je výhodnější použít plochý kabel VVG.
Při pokládání bytové elektroinstalace zpravidla vyvstává otázka výběru jističe nebo, jak se často nazývá, stroje. Tato problematika a výběr elektroměru, RCD, diferenciálního stroje jsou podrobně popsány v článku na webu „O elektroměru, RCD a jističích“.
