wprowadzenie

prawidłowy rozmiar kabla elektrycznego (nośnego) jest ważny, aby zapewnić, że kabel może:

:black_small_square: Pracuj nieprzerwanie pod pełnym obciążeniem bez uszkodzenia
:black_small_square: wytrzymaj najgorsze prądy zwarciowe przepływające przez kabel
: black_small_square: Zapewnij obciążenie odpowiednim napięciem (i unikaj nadmiernych spadków napięcia)
: black_small_square: (opcjonalnie) zapewnić działanie urządzeń ochronnych podczas usterki uziemienia

Ogólna Metodologia

wszystkie metody doboru kabli są mniej więcej zgodne z tym samym podstawowym sześciostopniowym procesem:

  1. zbieranie danych o kablu, jego warunkach instalacji, obciążeniu, które będzie przenosił itp
  2. Określ minimalny rozmiar kabla na podstawie ciągłej nośności prądu
  3. Określ minimalny rozmiar kabla na podstawie rozważań dotyczących spadku napięcia
  4. Określ minimalny rozmiar kabla na podstawie wzrostu temperatury zwarcia
  5. Określ minimalny rozmiar kabla na podstawie pętli zwarcia impedancja
  6. wybierz kabel na podstawie najniższego z rozmiarów obliczonych w kroku 2, 3, 4 i 5

:writing_hand: Krok 1: zbieranie danych

pierwszym krokiem jest zebranie odpowiednich informacji wymaganych do wykonania obliczenia rozmiaru. Zazwyczaj musisz uzyskać następujące dane:
szczegóły obciążenia

:writing_hand: charakterystyka obciążenia, które będzie dostarczał kabel, w tym:

:black_small_square: Typ obciążenia: silnik lub podajnik
: black_small_square: trójfazowy, jednofazowy lub DC
: black_small_square: napięcie systemu / źródła
: black_small_square: prąd pełnego obciążenia (a) – lub Oblicz to, jeśli obciążenie jest zdefiniowane w kategoriach mocy (kW)
: black_small_square: Współczynnik mocy pełnego obciążenia)

:black_small_square: zablokowany wirnik lub prąd rozruchowy obciążenia (a)
:black_small_square: Współczynnik mocy początkowej ()
: black_small_square: odległość / długość kabla od źródła do obciążenia – Długość ta powinna być jak najbardziej zbliżona do rzeczywistej trasy kabla i obejmować wystarczającą ilość awaryjności dla pionowych spadków / wzniesień i zakończenia ogonów kablowych

:writing_hand: Budowa kabla

podstawowe cechy konstrukcji fizycznej kabla, w tym:

:black_small_square:materiał przewodnika – Zwykle miedź lub aluminium
:black_small_square:kształt przewodnika – np. okrągły lub w kształcie
:black_small_square:Typ przewodnika – np. splatany lub stały
:black_small_square:powłoka powierzchniowa przewodu – np. gładka (bez powłoki), cynowana, srebrna lub niklowana
:black_small_square:typ izolacji – np. PVC, XLPE, EPR
:black_small_square:Liczba rdzeni – jednordzeniowy lub wielordzeniowy (np. 2C, 3C lub 4C)

Warunki instalacji

:writing_hand: jak zostanie zainstalowany kabel, w tym:

:black_small_square: nad ziemią lub pod ziemią
: black_small_square:instalacja / układ-np. w przypadku kabli podziemnych, czy jest bezpośrednio zakopany lub zakopany w kanale?
w przypadku kabli naziemnych jest zainstalowany na korytku kablowym / drabinie, przy ścianie, w powietrzu itp.
: black_small_square:Temperatura otoczenia lub gleby w miejscu instalacji
:black_small_square:Wiązanie kabli, tj. liczba połączonych kabli
:black_small_square:odstępy między kablami, tj. to, czy kable są zainstalowane dotykowo, czy w odstępie
:black_small_square:odporność termiczna gleby (dla kabli podziemnych)
:black_small_square:głębokość układania (dla kabli podziemnych)
:black_small_square:w przypadku kabli jednożyłowych trójfazowych, czy kable są zainstalowane w rowku lub ułożone płasko?

Krok 2: Wybór kabla na podstawie prądu znamionowego

prąd przepływający przez kabel generuje ciepło poprzez straty rezystywności w przewodach, straty dielektryczne przez izolację i straty rezystywności od prądu przepływającego przez ekrany / osłony kabli i pancerze.

elementy kabla (w szczególności izolacja) muszą być w stanie wytrzymać wzrost temperatury i ciepło emanujące z kabla. Nośność prądu kabla to maksymalny prąd, który może płynąć w sposób ciągły przez kabel. Czasami jest to również określane jako prąd ciągły lub ampacity kabla.
Kable o większych przekrojach przewodów (tj. więcej miedzi lub aluminium) mają mniejsze straty rezystywności i są w stanie rozpraszać ciepło lepiej niż mniejsze Kable.
dlatego kabel 16 mm2 będzie miał większą nośność prądową niż kabel 4 mm2.

Base Current Ratings

:writing_hand: międzynarodowe standardy i producenci kabli podadzą podstawowe aktualne oceny różnych typów kabli w tabelach takich jak ta pokazana poniżej. Każda z tych tabel odnosi się do określonego typu konstrukcji kabla (np. przewód miedziany, izolowany XLPE itp.) i podstawowego zestawu warunków instalacji (np. temperatura otoczenia, metoda instalacji itp.). Ważne jest, aby pamiętać, że obecne oceny są ważne tylko dla podanych typów kabli i podstawowych warunków instalacji.

referencyjna metoda instalacji
referencyjna metoda instalacji wymieniona w powyższej tabeli jest wyjaśniona poniżej:

metoda A

:black_small_square: A1-izolowane przewody jednożyłowe w przewodzie w izolowanej termicznie ścianie
: black_small_square: A2-Przewód wielożyłowy w przewodzie w izolowanej termicznie ścianie

:writing_hand: ta metoda dotyczy również kabli jednożyłowych lub wielordzeniowych instalowanych bezpośrednio w izolowanej termicznie ścianie (użyj odpowiednio metod A1 i A2), przewodów instalowanych w odlewnictwie, architekturach i ramach okiennych.

metoda B

:black_small_square: B1-izolowane przewody jednożyłowe w kanale na ścianie

:black_small_square:B2-Kabel wielordzeniowy w przewodzie na ścianie

:writing_hand: ta metoda ma zastosowanie, gdy przewód jest zainstalowany wewnątrz ściany, na ścianie lub w odległości mniejszej niż 0,3 x D (całkowita średnica kabla) od ściany. Metoda B ma również zastosowanie do kabli instalowanych w kanale / kanale kablowym przy ścianie lub zawieszonych na ścianie oraz kabli instalowanych w wnękach budynku.

metoda C

:black_small_square: C-kabel jednożyłowy lub wielożyłowy na drewnianej ścianie

:writing_hand:ta metoda dotyczy również kabli mocowanych bezpośrednio do ścian lub sufitów, podwieszanych na sufitach, instalowanych na nieoprawionych korytkach kablowych (prowadzonych poziomo lub pionowo) i instalowanych bezpośrednio w ścianie murowanej (o rezystywności cieplnej mniejszej niż 2 K. m/W).

metoda D

:black_small_square: D1 – wielordzeniowe lub jednożyłowe Kable zainstalowane w przewodzie zakopanym w ziemi
:black_small_square:D2-wielordzeniowe lub jednożyłowe Kable Zakopane bezpośrednio w ziemi

metoda E
: black_small_square:e – Multicore cable in free-air
:writing_hand: ta metoda dotyczy kabli zainstalowanych na drabinie kablowej, perforowanej korytku kablowym lub korkach, pod warunkiem że kabel jest oddalony o więcej niż 0,3 x D (całkowita średnica kabla) od ściany. Należy zauważyć, że kable zainstalowane na nieprzetworzonych korytkach kablowych klasyfikuje się d zgodnie z metodą C.

metoda F

:black_small_square:f – Kable jednożyłowe dotykające się w swobodnym powietrzu

ta metoda dotyczy kabli zainstalowanych na drabinie kablowej, perforowanej korytku kablowym lub korkach, pod warunkiem że kabel jest oddalony o więcej niż 0,3 x D (całkowita średnica kabla) od ściany. Należy zauważyć, że kable zainstalowane na nieprzetworzonych korytkach kablowych są klasyfikowane według metody C.

metoda G

:writing_hand: gdy ED inst lltinnditins różnią się od warunków, obniżania lub korekty) współczynniki mogą e stosowane do ASE bieżących ocen w celu uzyskania rzeczywistych zainstalowanych bieżących ocen.
międzynarodowe normy i producenci kabli nie zapewniają współczynników obniżających temperaturę dla różnych warunków instalacji, na przykład temperatury otoczenia /gleby, grupowania lub wiązania kabli, rezystywności termicznej gleby itp.

oto zainstalowana ocena prądu A)

to ocena prądu podstawowego a)
są iloczynem wszystkich czynników Berat lub przykład, załóżmy, że kabel miał współczynnik obniżania temperatury otoczenia B = i współczynnik grupowania kg = . , następnie ogólny współczynnik obniżania wartości D =
. x. = . . lub kabelemo aktualnej ocenie podstawowej A, zainstalowana aktualna ocena byłaby Ic = . x =
gdy kable si ing dla obciążeń, bezpiecznik urządzenia zabezpieczającego lub wyłącznik) jest zazwyczaj wybierany w celu ochrony kabla przed uszkodzeniem spowodowanym przeciążeniem termicznym. he

urządzenie ochronne musi zatem zostać wybrane tak, aby przekraczało prąd pełnego obciążenia, ale nie przekraczało
zainstalowanego prądu znamionowego kabla, tj.:

gdzie jest prąd pełnego obciążenia a)

to ocena urządzenia ochronnego a)
to zainstalowana ocena prądu kabla a)

przewód kabla może być postrzegany jako impedancja iw rezultacie nigdy nie przepływa przez kabel prąd, nastąpi spadek napięcia na nim, wynikający z prawa Ohma 1, tj. V = iz).
spadek napięcia będzie zależał od dwóch rzeczy:

Impedancja przewodu im większa impedancja, tym wyższy spadek napięcia

Impedancja Cl

impedancja kabla jest funkcją pola przekroju kabla) i długości kabla. producenci kabli podadzą rezystancję i reaktancję kabla w / km.

Obliczanie systemów Voltagep lub AC, powszechnie stosowana jest metoda obliczania spadków napięcia na podstawie współczynnika mocy obciążenia. zwykle stosuje się prądy obciążenia ull, ale jeśli obciążenie ma wysokie prądy rozruchowe, np. silniki), następnie należy również obliczyć spadki napięcia w oparciu o Prąd rozruchowy i współczynnik mocy, jeśli dotyczy).

gdzie jest spadek napięcia trójfazowego V)
to nominalne pełne obciążenie lub prąd rozruchowy, stosownie do przypadku A)
to rezystancja prądu przemiennego kabla /km) to reaktancja prądu przemiennego kabla /km)
to współczynnik mocy obciążenia )
to Długość kabla m)

gdzie jest spadek napięcia jednofazowego V)
to nominalne pełne obciążenie lub a)
to rezystancja prądu przemiennego kabla /km) to reaktancja prądu przemiennego kabla /km)
to współczynnik mocy obciążenia PU)
to Długość kabla m)

gdzie jest spadek napięcia DC V)

to nominalne pełne obciążenie lub prąd rozruchowy, stosownie do przypadku a)
jest rezystancją prądu stałego kabla / km) jest długością kabla m)

maksymalny spadek napięcia zezwolenia:
maksymalne spadki napięcia na kablu są określone, ponieważ odbiorniki obciążenia, np. urządzenia), będą miały zakres tolerancji napięcia wejściowego. Oznacza to, że jeśli napięcie w urządzeniu jest niższe niż jego Znamionowe napięcie Minimalne, urządzenie może nie działać poprawnie.
ogólnie rzecz biorąc, większość urządzeń elektrycznych będzie działać normalnie przy napięciu tak niskim jak napięcie nominalne. lub na przykład, jeśli napięcie nominalne wynosi VAC, większość urządzeń będzie działać w VAC. Kable są zwykle dla bardziej konserwatywnego maksymalnego spadku napięcia, w zakresie przy pełnym obciążeniu.

Obliczanie maksymalnej długości kabla ze względu na spadek napięcia
:writing_hand:wygodniejsze może być obliczenie maksymalnej długości kabla dla konkretnego przewodu
si e Przy maksymalnym dozwolonym spadku napięcia np. napięcia nominalnego przy pełnym obciążeniu
, a nie samego spadku napięcia. lub na przykład, w ten sposób można skonstruować tabele pokazujące maksymalne długości odpowiadające różnym kablom si es, aby przyspieszyć wybór kabli podobnego typu.
maksymalną długość kabla, która to osiągnie, można obliczyć, zmieniając równania spadku napięcia i zastępując maksymalny dopuszczalny spadek napięcia, np. V Napięcie nominalne = . V).

gdzie jest maksymalna długość kabla m)
to maksymalny dopuszczalny spadek napięcia trójfazowego V) to nominalne pełne obciążenie lub prąd rozruchowy, stosownie do przypadku A)
to rezystancja prądu przemiennego kabla /km)
to reaktancja prądu przemiennego kabla /km) to współczynnik mocy obciążenia )

gdzie jest maksymalna długość kabla m)
to maksymalny dopuszczalny spadek napięcia jednofazowego V)
to a) jest rezystancją AC kabla /km)
jest reaktancją AC kabla /km) jest współczynnikiem mocy obciążenia)

, gdzie
to maksymalny dopuszczalny spadek napięcia dc V)
to nominalne pełne obciążenie lub prąd rozruchowy, stosownie do przypadku A)
to rezystancja prądu stałego kabla /km) to Długość kabla m)

Krok 4 Temperatura zwarcia

podczas zwarcia duża ilość prądu może przepływać przez kabel przez krótki czas. Ten wzrost przepływu prądu powoduje wzrost temperatury w kablu. wysokie temperatury mogą powodować niepożądane reakcje w izolacji kabla, materiałach osłonowych i innych elementach, które mogą przedwcześnie pogorszyć stan kabla. Wraz ze wzrostem powierzchni przekroju kabla

może rozpraszać wyższe prądy zwarciowe dla danego wzrostu temperatury. Dlatego
kable powinny być si ed, aby wytrzymać największe zwarcie, które ma zobaczyć.

minimalny rozmiar kabla użyj do temperatury zwarcia
minimalny kabel z powodu wzrostu temperatury zwarcia jest zwykle obliczany za pomocą równania postaci:

gdzie jest minimalny obszar przekroju kabla mm2)
to potencjalny prąd zwarcia A)
to czas trwania zwarcia s)
to stała wzrostu temperatury zwarcia

stała wzrostu temperatury jest obliczana na podstawie właściwości materiału przewodnika oraz początkowej i końcowej temperatury przewodnika. jeśli normy międzynarodowe mają różne metody leczenia stałej wzrostu temperatury, ale na przykład IEC-5-54 oblicza ją w następujący sposób:

początkowe i końcowe temperatury przewodnika

:writing_hand: początkowa temperatura przewodu jest zwykle wybierana jako temperatura robocza kabla. Końcowa temperatura przewodu jest zazwyczaj wybierana jako temperatura graniczna izolacji.

Energia zwarcia

:writing_hand: energia zwarcia jest zwykle wybierana jako maksymalne zwarcie, jakiego kabel może potencjalnie doświadczyć. w przypadku obwodów z urządzeniami ograniczającymi prąd, takimi jak bezpieczniki C), wybrana energia zwarcia powinna być maksymalną potencjalną energią przelotową urządzenia ochronnego, którą można znaleźć w danych producenta.

Krok 5: Impedancja pętli uziemienia
: writing_hand: czasami jest to pożądane lub konieczne), aby wziąć pod uwagę impedancję pętli uziemienia obwodu w kablu. Załóżmy, że bolted earth fault występuje między aktywnym przewodnikiem a ziemią. w przypadku takiego usterki uziemienia pożądane jest, aby urządzenie zabezpieczające działające od góry działało w celu przerwania usterki w maksymalnym czasie rozłączenia, aby chronić przed przypadkowym kontaktem z odsłoniętymi częściami pod napięciem.
idealnie obwód będzie miał ochronę przed uszkodzeniem uziemienia, w takim przypadku ochrona będzie szybko działać i dobrze w maksymalnym czasie odłączania. Maksymalny czas rozłączenia jest tak dobrany, aby niebezpieczne napięcie dotykowe Nie utrzymywało się wystarczająco długo, aby spowodować obrażenia lub śmierć. lub większości obwodów, maksymalny czas rozłączania 5S jest wystarczający, chociaż w przypadku urządzeń przenośnych i gniazd gniazdowych pożądany jest szybszy czas rozłączania, tj. < s i na pewno będzie wymagał ochrony przed uszkodzeniem uziemienia).
w przypadku obwodów, które nie mają ochrony przed awarią uziemienia, urządzenie zabezpieczające przed awarią
tj. bezpiecznik lub wyłącznik) musi się wyzwolić w maksymalnym czasie rozłączenia. Aby urządzenie zabezpieczające się wyłączyło, prąd zwarcia spowodowany zwarciem śrubowym musi przekroczyć wartość, która spowoduje działanie urządzenia zabezpieczającego w maksymalnym czasie rozłączenia. lub przykład, załóżmy, że obwód jest chroniony przez bezpiecznik, a maksymalny czas rozłączenia wynosi 5s, a następnie prąd zwarciowy musi przekraczać prąd topnienia bezpiecznika w 5s, który można znaleźć, odwołując się krzyżowo do krzywych prądowo-czasowych bezpiecznika).
przez proste zastosowanie prawa Ohma:

gdzie jest prąd zwarciowy uziemienia wymagany do odłączenia urządzenia ochronnego w minimalnym czasie rozłączenia A) jest fazą do napięcia uziemienia w urządzeniu ochronnym V ) jest impedancją pętli zwarciowej uziemienia) z powyższego równania wynika, że impedancja pętli zwarciowej uziemienia musi być wystarczająco niska, aby zapewnić, że prąd zwarciowy uziemienia może potknąć ochronę przed prądem.

pętla uskoku uziemienia

pętla uskoku uziemienia może składać się z różnych ścieżek powrotnych innych niż przewód uziemienia, w tym pancerza kabla i statycznego połączenia uziemienia obiektu. my ponad ze względów praktycznych, pętla uskoku uziemienia w tym obliczeniu składa się tylko z aktywnego przewodnika i przewodnika uziemienia.

impedancję pętli uziemienia można znaleźć za pomocą:

gdzie jest impedancja pętli uziemienia )
jest impedancją aktywnego przewodnika ) jest impedancją przewodu uziemienia )
zakładając, że przewody aktywne i uziemione mają identyczną długość, impedancję pętli uziemienia można obliczyć w następujący sposób:

gdzie jest długość kabla m)
i są rezystancjami ac przewodów aktywnych i uziemionych odpowiednio / km) i są reaktancją przewodów aktywnych i uziemionych odpowiednio / km) maksymalna długość kabla
Maksymalna impedancja pętli uziemienia można znaleźć, zmieniając równanie powyżej:

gdzie jest Maksymalna impedancja pętli zwarcia uziemienia) to napięcie fazowe do uziemienia w urządzeniu ochronnym V)
to prąd zwarcia uziemienia wymagany do odłączenia urządzenia ochronnego w minimalnym czasie rozłączenia a)
maksymalna długość kabla może być zatem obliczona za pomocą następującego wzoru::
gdzie jest maksymalna długość kabla m) to napięcie fazowe do uziemienia w urządzeniu zabezpieczającym V) jest prądem zwarciowym uziemienia wymaganym do odłączenia urządzenia zabezpieczającego w minimalnym czasie rozłączenia A) i są rezystancjami prądu przemiennego przewodów aktywnych i uziemiających odpowiednio /km) i są reaktancją przewodów aktywnych i uziemiających odpowiednio /km)
że napięcie w urządzeniu zabezpieczającym niekoniecznie jest fazą nominalną do napięcia uziemiającego, ale zwykle jest niższą wartością, ponieważ może znajdować się za głównymi szynami zbiorczymi. Napięcie to jest zwykle reprezentowane przez zastosowanie pewnych czynników do napięcia nominalnego. Zachowawcza wartość = 0. może być stosowany w taki sposób, że:

gdzie VN jest fazą nominalną do napięcia uziemienia v)

Articles

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.