categorie: Articoli in vetrina » Segreti dell'elettricista
Numero di visite: 390289
Commenti sull'articolo: 29
Come scegliere una sezione del cavo - suggerimenti per i progettisti
L'articolo considera i criteri principali per la scelta di una sezione del cavo, fornisce esempi di calcoli.
Nei mercati, puoi spesso vedere segni scritti a mano che indicano quale cavo deve essere acquistato dall'acquirente in base alla corrente di carico prevista. Non credere a questi segni, poiché ti fuorviano. La sezione del cavo viene selezionata non solo per la corrente di funzionamento, ma anche per diversi parametri.
Prima di tutto, bisogna tenere presente che quando si utilizza un cavo al limite delle sue capacità, i conduttori si riscaldano di diverse decine di gradi. I valori attuali mostrati nella Figura 1 suggeriscono il riscaldamento dei conduttori del cavo a 65 gradi a una temperatura ambiente di 25 gradi. Se più cavi sono posati in un tubo o vassoio, quindi a causa del loro reciproco riscaldamento (ogni cavo riscalda tutti gli altri cavi), la corrente massima consentita viene ridotta del 10-30 percento.
Inoltre, la massima corrente possibile diminuisce a temperature ambiente elevate. Pertanto, in una rete di gruppo (una rete da schermature a corpi illuminanti, prese di corrente e altri ricevitori elettrici), i cavi vengono generalmente utilizzati a correnti non superiori a 0,6 - 0,7 dai valori mostrati nella Figura 1.
Fig. 1. Corrente continua ammessa per cavi con conduttori in rame
Su questa base, l'uso diffuso di interruttori automatici con una corrente nominale di 25 A per proteggere le reti di uscita posate con cavi con conduttori in rame con una sezione trasversale di 2,5 mm2 costituisce un pericolo. Le tabelle dei coefficienti decrescenti in base alla temperatura e al numero di cavi in un vassoio sono disponibili nelle Regole di installazione elettrica (PUE).
Ulteriori restrizioni sorgono quando il cavo è lungo. Allo stesso tempo, le perdite di tensione nel cavo possono raggiungere valori inaccettabili. Di norma, nel calcolo dei cavi, le perdite massime nella linea non sono superiori al 5%. Le perdite non sono difficili da calcolare se si conosce il valore di resistenza dei conduttori del cavo e la corrente di carico stimata. Ma di solito per il calcolo delle perdite vengono utilizzate tabelle di dipendenza delle perdite dal momento del caricamento. Il momento di carico viene calcolato come il prodotto della lunghezza del cavo in metri e la potenza in chilowatt.
I dati per il calcolo delle perdite con una tensione monofase di 220 V sono riportati nella tabella 1. Ad esempio, per un cavo con conduttori in rame con una sezione di 2,5 mm2 con una lunghezza del cavo di 30 metri e una potenza di carico di 3 kW, il momento di carico è 30x3 = 90 e la perdita sarà del 3%. Se il valore calcolato delle perdite supera il 5%, è necessario scegliere un cavo con una sezione trasversale più grande.
Tabella 1. Momento di carico, kW x m, per conduttori di rame in una linea a due fili con una tensione di 220 V per una determinata sezione del conduttore
Secondo la tabella 2, è possibile determinare la perdita in una linea trifase. Confrontando le tabelle 1 e 2, si può notare che in una linea trifase con conduttori in rame con una sezione trasversale di 2,5 mm2, una perdita del 3% corrisponde a un momento di carico sei volte maggiore.
Si verifica un triplo aumento del momento di carico dovuto alla distribuzione della potenza di carico in tre fasi e un doppio aumento dovuto al fatto che in una rete trifase con un carico simmetrico (correnti identiche nei conduttori di fase), la corrente nel conduttore neutro è zero. Con un carico sbilanciato, aumentano le perdite nel cavo, che devono essere prese in considerazione quando si sceglie la sezione del cavo.
Tabella 2. Momento di carico, kW x m, per conduttori in rame in una linea a quattro fili trifase con tensione zero di 380/220 V per una determinata sezione del conduttore (per ingrandire la tabella, fare clic sulla figura)
Le perdite nel cavo sono fortemente influenzate dall'uso di lampade a bassa tensione, ad esempio. Questo è comprensibile: se 3 Volt scende sulla fase e sui conduttori neutri, allora con una tensione di 220 V probabilmente non lo noteremo e con una tensione di 12 V la tensione sulla lampada scenderà della metà a 6 V.Ecco perché i trasformatori per alimentare lampade alogene devono essere avvicinati il più possibile alle lampade. Ad esempio, con una lunghezza del cavo di 4,5 metri con una sezione di 2,5 mm2 e un carico di 0,1 kW (due lampade da 50 W ciascuno), il momento di carico è 0,45, che corrisponde a una perdita del 5% (Tabella 3).
Tabella 3. Momento di carico, kW x m, per conduttori di rame in una linea a due fili con una tensione di 12 V per una determinata sezione del conduttore
Le tabelle precedenti non tengono conto dell'aumento della resistenza dei conduttori dal riscaldamento dovuta al flusso di corrente che li attraversa. Pertanto, se il cavo viene utilizzato a correnti pari o superiori a 0,5 della corrente massima consentita del cavo di una determinata sezione, è necessario apportare una modifica. Nel caso più semplice, se prevedi di ricevere perdite non superiori al 5%, calcola la sezione trasversale in base alle perdite del 4%. Inoltre, le perdite possono aumentare con un gran numero di collegamenti dei conduttori del cavo.
I cavi con conduttori in alluminio hanno una resistenza di 1,7 volte maggiore rispetto ai cavi con conduttori di rame, rispettivamente, e le perdite in essi sono 1,7 volte maggiori.
Il secondo fattore limitante per cavi di grandi dimensioni è l'eccesso del valore consentito della resistenza del circuito fase zero. Per proteggere i cavi da sovraccarichi e cortocircuiti, di norma, utilizzare gli interruttori automatici con un rilascio combinato. Tali interruttori hanno rilasci termici ed elettromagnetici.
Il rilascio elettromagnetico fornisce l'arresto istantaneo (decimi e persino centesimi di secondo) della sezione di emergenza della rete durante un corto circuito. Ad esempio, un interruttore di circuito contrassegnato con C25 ha un rilascio termico di 25 A e un rilascio elettromagnetico di 250A. Gli interruttori del gruppo "C" presentano una molteplicità di corrente di interruzione del rilascio elettromagnetico a termica da 5 a 10. Ma a calcolo della linea per la corrente di corto circuito viene preso il valore massimo.
La resistenza totale del circuito fase zero comprende: la resistenza del trasformatore step-down della sottostazione del trasformatore, la resistenza del cavo dalla sottostazione al quadro di ingresso dell'edificio, la resistenza del cavo posato dal quadro al quadro e la resistenza del cavo della stessa linea di gruppo, la cui sezione trasversale è necessaria per determinare.
Se la linea ha un gran numero di collegamenti di conduttori di cavi, ad esempio una linea di gruppo di un gran numero di dispositivi collegati da un anello, allora si deve tener conto anche della resistenza dei collegamenti di contatto. Per calcoli molto precisi, viene presa in considerazione la resistenza dell'arco nella posizione del guasto.
L'impedenza del circuito di fase zero per i cavi a quattro fili è mostrata nella Tabella 4. La tabella tiene conto delle resistenze di entrambi i conduttori di fase e neutro. I valori di resistenza sono indicati a una temperatura interna del cavo di 65 gradi. La tabella è valida anche per le linee a due fili.
Tabella 4. La resistenza totale del circuito fase zero per cavi a 4 conduttori, Ohm / km a una temperatura interna di 65suC
Nelle sottostazioni di trasformazione urbane, di norma, sono installati trasformatori con una capacità di 630 kV. Inoltre, con un'impedenza di uscita Rtp inferiore a 0,1 Ohm. Nelle aree rurali è possibile utilizzare trasformatori da 160 a 250 kV. E avendo una resistenza di uscita dell'ordine di 0,15 Ohm e persino trasformatori a 40 - 100 kV. E con un'impedenza di uscita di 0,65 - 0,25 Ohm.
I cavi di alimentazione dalle sottostazioni dei trasformatori urbani all'ASG delle case vengono generalmente utilizzati con conduttori in alluminio con una sezione trasversale di conduttori di fase di almeno 70-120 mm2. Quando la lunghezza di queste linee è inferiore a 200 metri, la resistenza del circuito del cavo di alimentazione fase zero (Rpc) può essere presa pari a 0,3 Ohm. Per un calcolo più accurato, è necessario conoscere la lunghezza e la sezione trasversale del cavo o misurare questa resistenza. Uno degli strumenti per tali misurazioni (lo strumento Vector) è mostrato in Fig. 2.
Fig. 2. Il dispositivo per misurare la resistenza del circuito fase zero "Vector"
La resistenza della linea deve essere tale che con un corto circuito la corrente nel circuito superi la corrente di funzionamento del rilascio elettromagnetico.Di conseguenza, per l'interruttore C25, la corrente di cortocircuito nella linea dovrebbe superare 1,15 × 10 × 25 = 287 A, qui 1,15 è il fattore di sicurezza. Pertanto, la resistenza del circuito fase zero per l'interruttore C25 non deve essere superiore a 220 V / 287 A = 0,76 Ohm. Di conseguenza, per un interruttore C16, la resistenza del circuito non deve superare 220 V / 1,15x160 A = 1,19 ohm e per un interruttore C10 - non più di 220 V / 1,15 x 100 = 1,91 ohm.
Quindi, per un condominio urbano, prendendo Rtp = 0,1 Ohm; Rpc = 0,3 Ohm quando si utilizza un cavo con conduttori in rame con una sezione di 2,5 mm2 protetta da un interruttore C16 nella rete di uscita, la resistenza del cavo Rgr (conduttori di fase e neutro) non deve superare Rgr = 1,19 Ohm - Rtp - Rpk = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ohm. Secondo la tabella 4 troviamo la sua lunghezza - 0,79 / 17,46 = 0,045 km, o 45 metri. Per la maggior parte degli appartamenti questa lunghezza è sufficiente.
Quando si utilizza un interruttore C25 per proteggere un cavo con una sezione trasversale di 2,5 mm2, la resistenza del circuito deve essere inferiore a 0,76 - 0,4 = 0,36 Ohm, che corrisponde a una lunghezza massima del cavo di 0,36 / 17,46 = 0,02 km, o 20 metri.
Quando si utilizza un interruttore C10 per proteggere una linea di illuminazione di gruppo realizzata con un cavo con conduttori in rame da 1,5 mm2, si ottiene una resistenza massima consentita del cavo di 1,91 - 0,4 = 1,51 Ohm, che corrisponde a una lunghezza massima del cavo di 1,51 / 29, 1 = 0,052 km o 52 metri. Se si protegge una tale linea con un interruttore C16, la lunghezza massima della linea sarà 0,79 / 29,1 = 0,027 km o 27 metri.
Victor Ch
Vedi anche su electro-it.tomathouse.com
: