A kábel méretének kiszámítása: lépésről lépésre szóló útmutató elektromos projektekhez

Kérdezzen meg bármely tapasztalt villamosmérnököt, és ugyanazt fogja hallani: a kábelméretezés nem egy képlet, hanem egy rövid ellenőrzési lánc, és a lánc minden láncszemének tartania kell magát. Állítsa be a megfelelő áramerősséget, de figyelmen kívül hagyja a leértékelő tényezőket, és a vezető melegebb lesz, mint amire a szigetelését valaha tervezték. Állítsa be az ampaitást, de figyelmen kívül hagyja a feszültségesést, és a vonal túlsó végén lévő motor nem hajlandó elindulni. Hagyja ki a rövidzárlat-ellenőrzést, és a telepítés egy hibára esik egy súlyos eseménytől.

Az alábbi módszer azt a sorrendet követi, amelyet saját mérnökeink alkalmaznak a projekt felülvizsgálatakor: először áramot kell tervezni, majd egyeztetni a védőberendezéssel, majd az áramhordozó kapacitást, majd a feszültségesést, majd a rövidzárlat-ellenállást. Végezze el a lépéseket sorrendben, és a megfelelő keresztmetszet szinte önmagát választja.

Mielőtt elkezdené: Gyűjtse össze a bemeneteket

A kábelméretezési gyakorlat szinte minden késése hiányzó bemenetre vezethető vissza. Gyűjtsd össze ezeket, mielőtt asztalt nyitsz:

• Terhelési adatok: teljesítmény kW-ban vagy kVA-ban, teljesítménytényező, hatásfok, munkaciklus és egyidejűség.
• Rendszeradatok: névleges feszültség, fázisok száma, frekvencia, és hogy a tápellátás TN, TT vagy IT.
• Védelmi adatok: a megszakító vagy biztosíték típusa és névleges teljesítménye, valamint kioldási jellemzői.
• Telepítési mód: többmagos vagy egymagos, tálcán, vezetékben, közvetlenül nyírva, szabad levegőn vagy elásva.
• Környezet: környezeti levegő hőmérséklete, talajhőmérséklet és hő-ellenállás, temetkezési mélység és hány kör osztozik az útvonalon.
• Útvonal adatok: egyirányú hossza méterben, plusz a már tervezett jövőbeli bővítések.
• Hibaadatok: várható rövidzárlati áram az origónál és a szükséges lekapcsolási idő.

Írd le az értékeket. A bemeneteit bemutató méretezési lap percek alatt áttekinthető; amelyik nem, mindig megkérdőjelezik.

1. lépés - Számítsa ki a tervezési áramot (Ib)

A tervezési áram az az áram, amelyet a kábel normál üzemben továbbít. Háromfázisú terhelés esetén:

Ib = P / (√3 × U × cos φ)

és egyfázisú terhelés esetén:

Ib = P / (U × cos φ)

Egy gyors szemléltetés: egy 90 kW-os háromfázisú terhelés 400 V-os tápon 0,85 teljesítménytényező mellett 90 000 / (1,732 × 400 × 0,85) = 153 A-t vesz fel. Ez az egyetlen szám megadja a padlót mindennek, ami következik, mert a védőeszköznek legalább ekkora kell lennie, a kábelnek pedig legalább ekkora kell lennie.

Két finomítást érdemes megjegyezni. A motor indítóáram nem változtatja meg a folyamatos tervezési áramot, de befolyásolja a védelem kiválasztását és a feszültségesés ellenőrzését. Magas harmonikus tartalmú berendezésekben, például elektronikus terhelésekkel teli irodákban vagy hajtásokkal teli üzemekben előfordulhat, hogy a nullavezetőt a fázisáramnál nagyobbra kell méretezni, nem pedig kisebbre.

2. lépés – Hangolja össze a kábelt a védőeszközzel

Egy kábel csak akkor védett, ha az előtte lévő készülék lekapcsol, mielőtt a szigetelés megsérül. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy egyszerre két feltételnek kell teljesülnie:

Ib ≤ In ≤ Iz

ahol Ib a tervezési áram, In a védőberendezés névleges névleges értéke, és Iz a kábel korrigált áramterhelhetősége. Egy második feltétel, I2 ≤ 1,45 × Iz, megerősíti, hogy a készülék ténylegesen a hagyományos kioldóárammal fog működni anélkül, hogy a vezető túlmelegedne.

A gyakorlati következmény egyszerű. Ha a számított áramerősség 153 A, akkor ne válasszon 200 A-es megszakítót, és utána keressen egy elég nagy kábelt ahhoz, hogy megfeleljen; a terhelés feletti legkisebb szabványos besorolást választja, ami itt 160 A, és ehhez az értékhez méri a kábelt.

3. lépés – Keresse meg az alapáram-kapacitást

Az IEC 60364-5-52-ből, BS 7671-ből vagy a gyártó katalógusából vett áramterhelhetőségi táblázatok meghatározott feltételek köré épülnek fel: referencia környezeti hőmérséklet, megadott beépítési mód, meghatározott számú terhelt vezeték és egyetlen áramkör. Keresse meg a keresztmetszetnek megfelelő sort és a telepítésnek megfelelő oszlopot.

Három választási lehetőség uralja az eredményt. A vezető anyaga számít, mert az alumíniumnak nagyjából a réz keresztmetszetének másfélszeresére van szüksége ugyanazon áramhoz. A szigetelés fontos, mert az XLPE kábel 90 °C-os vezetővel, míg a PVC kábel 70 °C-ra korlátozódik. A beépítési mód pedig óriási jelentőséggel bír, mivel a szabad levegőn megfeszített kábel sokkal könnyebben leadja a hőt, mint a zsúfolt vezetékbe húzott kábel.

Itt válik igazán hasznossá egy valódi katalógus, mert a szigeteléstípusok közötti hézag nem kerekítési hiba. Egy 6/1 kV-os XLPE szigetelésű tápkábel észrevehetően nagyobb áramot vezet, mint az azonos réz keresztmetszetű PVC megfelelője, egyszerűen azért, mert a szigetelése elviseli a magasabb vezetékhőmérsékletet.

Névleges feszültség 0,6/1kV XLPE szigetelt tápkábel A 0,6/1kV névleges feszültségű, térhálósított polietilén szigetelésű tápkábel kémiai vagy fizikai módszereket alkalmaz a polietilén molekulák lineáris szerkezetből történő átalakítására... Termék megtekintése →

4. lépés – Alkalmazza a korrekciós tényezőket

A valódi telepítések soha nem felelnek meg egy táblázat referenciafeltételeinek, ezért az alapkapacitást csökkenteni kell. A tényezők együtt szoroznak:

Iz = It × kb × Cg × Cs × Cd

Ha a lecsökkentett kapacitás a védőberendezés névleges értéke alá esik, mozgassa egy keresztmetszetet feljebb, és ismételje meg a számítást. Gyakori, hogy egy kábel csak két-három próbálkozás után megy át az áramellenőrzésen.

5. lépés - Ellenőrizze a feszültségesést

Lehet, hogy az áramot továbbító kábel túl kicsi az útvonalhoz. A feszültségesés az áramerősség és a hossz függvényében is megemelkedik, és ez az ellenőrzés, amely leggyakrabban nagyobb keresztmetszetet kényszerít a hosszú adagolókon.

Feszültségesés = (mV/A/m × Ib × L) / 1000

Háromfázisú áramkör esetén a táblázatban szereplő mV/A/m érték már tartalmazza a √3 tényezőt. A tipikus határértékek 3 % a világítási áramkörökre és 5 % a tápáramkörökre, a telepítés kezdetétől a terhelés kivezetéseiig mérve, a ráhagyás megoszlik az adagoló és a végső áramkör között.

Vegyünk egy 70 mm²-es rézvezetéket, amely 160 A-t hordoz 80 m-en keresztül. Háromfázisú esése körülbelül 0,58 mV/A/m, így a veszteség 0,58 × 160 × 80 / 1000 = 7,4 V, vagyis a 400 V 1,9 %-a, ami kényelmesen a határértéken belül van. Ha ehelyett 300 m lett volna az útvonal, ugyanez a számítás 27,8 V-ot produkált volna, és a keresztmetszetben egy lépést kellett volna növelni.

6. lépés – Ellenőrizze a rövidzárlat-tűrést

Hiba esetén a vezeték a normál névleges értékének többszörösét viszi át, és elég hosszú ideig kell fennmaradnia ahhoz, hogy a védelem elhárítsa a hibát. Az adiabatikus ellenőrzés a standard megközelítés:

S ≥ (I × √t) / k

Itt I a várható hibaáram amperben, t a lekapcsolási idő másodpercben, k pedig egy állandó, amely a vezető anyagától és annak szigetelésétől függ. A rézvezetőknél a k jellemzően 143 XLPE szigeteléssel és 115 PVC-vel, míg az alumínium vezetők alacsonyabb értékeket használnak. Egy 20 kA-es hiba 0,2 s alatt kiküszöböléséhez 20 000 × 0,447 / 143 = 62,5 mm² réz szükséges, ezért esetenként a rövidzárlati ellenőrzés, nem pedig az aktuális ellenőrzés dönti el a végső méretet.

Ugyanilyen figyelmet érdemel a védővezető is. Ugyanazt a hibaenergiát kell bírnia, és úgy kell méretezni, hogy a földzárlati hurok impedanciája lehetővé tegye a készülék kioldását a megengedett időn belül.

Egy működő példa

Tegye össze a hat lépést egy 90 kW-os motoradagoláshoz egy 400 V-os rendszeren, 0,85 teljesítménytényezővel, tálcán 80 m-re vezetve 40 °C-os levegőben, mellette két másik terhelt áramkörrel.

A válasz egy négyeres 70 mm²-es réz XLPE kábel. Jegyezze meg, melyik lépésben állította be a méretet: 70 mm²-re volt szükség a 160 A átvezetéséhez a leértékelés után, és előfordul, hogy az adiabatikus ellenőrzést is csak kis tartalékkal elégíti ki. Csökkentse a csoportosítást vagy a környezeti hőmérsékletet, és ez a margó eltűnik.

Ahol általában rossz a kábelméretezés

• Méretezés a névleges terhelésre, figyelmen kívül hagyva a sokféleséget, a tartalékkapacitást vagy a jövőbeni bővítést.
• 30 °C-on alapuló táblázat használata, amikor az üzemi helyiség 45 °C-on működik.
• Ha figyelmen kívül hagyjuk a csoportosítást, annak ellenére, hogy három áramkör egy tálcán sokkal jobban lecsökkenti a kábelt, mint azt a legtöbben várják.
• PVC oszlop leolvasása XLPE kábelhez, vagy fordítva.
• A feszültségesés ellenőrzése az áramkör első terhelésénél az utolsó helyett.
• Elfelejtve, hogy a nulla harmonikus áramokat hordozhat háromfázisú négyvezetékes áramkörökben.
• A rövidzárlat-ellenőrzést opcionálisnak kell tekinteni rövid távon, ahol gyakran ez a döntő tényező.

Két eset, amely fokozott gondozást igényel

Középfeszültségű adagolók

3,6/6 kV-tól 26/35 kV-ig a logika nem változik, de a szigetelés vastagsága, az árnyékolás felépítése és a fémköpeny földelése csatlakozik a számításhoz. A fém árnyékolásnak megvan a maga rövidzárlati kötelezettsége, és a földelés elrendezése hatással van a hibaszintre és a kábel termikus viselkedésére is. Méretezés a 26/35 kV XLPE szigetelésű tápkábel ezért ugyanazon határértékek ellenőrzését egy további árnyékoló és földelési feltételek mellett kell elvégezni.

Névleges feszültség 3,6/6kV–26/35kV XLPE szigetelt tápkábel A 3,6/6kV–26/35kV névleges feszültségű, térhálósított polietilén szigetelésű tápkábel fejlett térhálósítási eljárást alkalmaz. Kémiai vagy fizikai módszerekkel a poli... Termék megtekintése →

Változófrekvenciás meghajtó áramkörök

A hajtások harmonikus áramokat és gyors feszültségimpulzusokat nyomnak át a kábelen, így a motor adattáblájáról számított áram nem az az áram, amelyet a kábel ténylegesen lát. A szimmetrikus háromeres felépítésű dedikált meghajtókábel és a megfelelően rögzített árnyékolás kontroll alatt tartja ezeket az áramokat, és csökkenti az elektromágneses interferenciát a szomszédos áramkörökben. Ha hosszú motorvezetékekről van szó, a hajtás gyártójának kábelhossz-határait a méretezési gyakorlat részeként kell kezelni.

Változtatható frekvenciájú meghajtókábel (névleges feszültség 6 kV-ig) A termék áttekintése A frekvenciaváltó kábelek (általános nevén VFD kábelek) olyan erősáramú átviteli vonalak, amelyeket kifejezetten ipari, változtatható frekvenciájú... Termék megtekintése →

A számítástól a megbízható kábelig

Az aritmetika nem nehéz. A nehézség a beírt számokban rejlik, azaz a környezeti hőmérsékletben, a csoportosításban, a hibaszintben és az útvonal hosszában, valamint abban, hogy tudjuk, melyik szabvány szabályozza a projektet.

A Wuxi Guanghuan Cable Co., Ltd. 1998 óta gyárt kábeleket Guanlinban, Yixingben, több mint 100 termékfajtában és nagyjából 30 000 specifikációban, a 450/750 V-os vezetékektől a 26/35 kV-os XLPE tápkábelekig, az RUV TUV1 és ISO 90-es ISO 90 szabvány szerint jóváhagyott minőségirányítási tanúsítvánnyal. Minden rendelés méretezési megbeszéléssel kezdődik, mert a leggazdaságosabb kábel az, amelyik elsőre megfelelő. Küldje el nekünk a rakományt, az útvonalat és a környezetet, és mérnökeink méretes ajánlást küldenek vissza a teljes leértékelési tényezőkkel. Egy gyors pillantás gyárunk bemutatja, hogy a kábeleket hogyan gyártják, tesztelik és előkészítik szállításra.

Ha egy szinttel mélyebbre szeretne menni a termékteljesítmény és a méretezés közötti kölcsönhatásban, cikkünk a tápkábelek kiválasztásakor figyelembe veendő legfontosabb tényezőkről hasznos kísérője ennek az útmutatónak.