Jak určit velikost kabelu?

UPD. Profesionální elektrikáři dokážou změřit vícevodičové jádro posuvným měřítkem, mikrometrem, našroubovat vodiče na propisovací tužku, určit průřez pomocí svorek, odhadnout okem a obecně změřit odpor kabelu (což může být i neinformativní, dalo příklad #komentář_222488275).

Jsou to profesionální elektrikáři.

Tento příspěvek byl napsán pro elektrikáře se širším rozhledem, stejně jako pro běžné, ne tak pokročilé občany, kteří sami chtějí pochopit, jaký průřez má kabel (který jim byl instalován například na elektrický sporák) a přitom občané nemají (horor horor) posuvné měřítko, mikrometr a dokonce ani tester.

A nechybí nůž, pravítko, svinovací metr a kulinářské kuchyňské váhy z lékárnických šperků.

В GOST U kabelů a vodičů je kromě jmenovitých rozměrů průřezu, odporu 1 km kabelu, tloušťky a izolačních charakteristik uvedena následující charakteristika:

minimální hmotnost 1 metru vodiče

V souladu s článkem 1.3.2 minimální hmotnost vodiče 1 m kabely určené k prodeji prostřednictvím maloobchodní sítě, počítané na délku 1 m kabelu, musí odpovídat kabelu uvedenému v tabulce B.1 přílohy B.

I tabulka je uvedena s hmotnostmi.

Vzal jsem první nepotřebný kus měděného drátu, na který jsem narazil, dlouhý 60 cm (0.6 metru).

Vyčištěno od izolace.

Drát bez izolace váží 18.86 gramů

Vypočítáme průřez (vysvětlení výpočtů jsou uvedeny níže).

18.86(8.92×0.6)=3.52 mm čtverec.

Od 4 mm se průřez liší o 12 procent v menším směru.

Přesné váhy šperků na fotografii jsem si koupil pro svůj domov a kuchyň na Ozone za asi 400 rublů.

Kus drátu je potřeba změřit metrem, odstřihnout, odstranit izolaci a zvážit na přesných (klenotnických) váze, vydělit hmotnost hustotou mědi (nebo jiného vodiče) vynásobenou délkou drátu v metrů a získat požadovaná data.

Hustota mědi 8.92 gsm krychlových (v referenčních knihách od 8.90 do 8.95, půlprocentní rozdíl)

Jak byl vypočten průřez v příkladu.

hmotnost 18.86 gramů (hustota mědi 8.92 x délka 0.6 metru) = průřez drátu 3.52 mm čtvercový.

Není nutné řezat a odizolovat dlouhý kus, i 10 centimetrů poskytne dostatečnou přesnost (při chybě měření 10 centimetrů na délku 1 mm bude chyba měření 1%), ale přesnost bude vyšší, pokud drát je delší.

Uvedu nějaké údaje pro metrový drát (při chybě měření délky 1 mm bude chyba měření 0.1 %, to je velmi vysoká přesnost).

Metr dlouhý drát o průřezu 1 mm čtverce bude vážit 8.92 gramů.

Metr dlouhý drát s průřezem 1.5 mm čtvereční: 8.92 násobeno 1.5 = 13.38 gramů

Metr dlouhý drát o průřezu 2.5 mm čtverečních 8.92 násobeno 2.5 = 22.3 gramů

Metr dlouhý drát o průřezu 4 mm čtverečních 8.92 násobeno 4 = 35.68 gramů

Metr dlouhý drát o průřezu 6 mm čtverečních 8.92 násobeno 6 = 53.52 gramů

Metr dlouhý drát o průřezu 10 mm čtverečních 8.92 násobeno 10 = 89.2 gramů

Kvalitní dráty pro každého.

Nyní mi řekněte, jak určit obsah (%) mědi?

rozšířit vlákno
2 года назад

Miluji tyto YouTube lifehackery, od kterých určitě nějaké musíte získat

Není snadnější změřit, k čemu se tyto dráty kupují: ODOLNOST! Pak nebudete muset poškodit drát.

Mimochodem, šroubují s průřezem nejen v silových vodičích. Stačí se podívat, co Číňané dělají s USB kabely a všemi ostatními datovými kabely. Vypadá to hloupě módní, drahé, dobře zabalené, stojí 400 rublů, kontakty jsou „zlaté“ – ale vezmete si tester a voila, 4 ohmy na vodiči měřiče. Jak se ti to líbí, Elone Musku?

rozšířit vlákno
2 года назад

Od 4 mm se průřez liší o 12 procent v menším směru. Výstupní vodič není GOST.

Ano Pane. No, neexistuje žádný GOST pro průřez drátu, vůbec ne!

Existuje GOST pro odolnost jádra POINT!

GOST 22483-2012 PROUDOVÉ VODIČE PRO KABELY, DRÁTY A ŠŇŮRY
https://docs.cntd.ru/document/1200100953

Kromě toho lze průměrný odpor měřit pouze na kusu o délce nejméně 10 a výhodně 100 metrů, aby se eliminovaly výkyvy.

rozšířit vlákno
2 года назад

Jak vážit, používat „přesné šperkařské váhy“ a jak měřit 0,6 metru, používat svinovací metr a k tomu čínský.

Opět platí, že měď může být různého stupně čistoty (z různých slitin), a tedy různé hustoty (a hmotnosti, resp. elektrické vodivosti).

rozšířit vlákno
2 года назад

Dobře, výzva přijata. Tvrdíte, že měření kabelu posuvným měřítkem je špatné, hloupé a špatné. Nabídnete, že vás to unavuje. Podívejme se, jakou máš pravdu. Vezměme dvě jádra PVS a VVG a proveďte měření. Chci se na vlastní oči přesvědčit, jaký je v tom velký rozdíl a jak špatně jsem já, smutně myslící člověk, celý život měřil vícežilové kabely posuvným měřítkem.

ztuhla jsem. Udělal jsem fotku. Pak jsem tomu trochu nevěřil a naskládal obrázky na sebe, ten překrytý mírně posunul a zvýraznil barvou, aby bylo vidět, že to není stejný obrázek.

Výsledek TOTOŽNÝ.

Obávám se, kolego, pokud provádíte měření pro každodenní účely, pak metoda, kterou navrhujete, není jen spíše fyzickým experimentem pro školáky, ale také hemoroidy od nuly. Pokud jste profesionální elektrikář, pak máte všechny potřebné měřicí nástroje a nemusíte se obtěžovat vážením mědi.

A hlavní otázka – PROČ kozí jatka?? Co to sakra je s domácí elektrikou, při proudech několika desítek ampér a napětí 220 voltů – potřebujete přesné mikrometrické měření v garážových a kuchyňských podmínkách? Zní to dokonce hloupě. Stačí nainstalovat kabely a jističe ne blízko povoleného zatížení, ale s malou rezervou – nemá smysl používat mozek k výpočtu něčeho pomocí vah a kalkulačky.

Nevím jak vy, ale já mám jeden problém: pokaždé, když dojde na nákup drátů/kabelů pro více či méně vážnou zátěž, vytřeští se mi oči a začnu si horečně vzpomínat, jaký konkrétní kabel potřebuji pro svou zátěž a jak má být vybráno?

V určitém okamžiku mě to unavilo a rozhodl jsem se podívat na problém, jehož výsledky jsou uvedeny níže a možná vám budou užitečné.

Malý spoiler od autora: co bude následovat, budou některé výsledky mého výzkumu na toto téma. Úsudky v níže uvedeném textu mohou být na některých místech správné, jinde chybné a jinde nedostatečně podrobné. V každém případě doufám, že to bude zajímavé!

▍ Úvodní část

Nejprve si ujasněme základní pojmy, aby to pro nás bylo dále jednodušší. Pro dodávku elektřiny spotřebitelům se používají následující prvky infrastruktury:

• nadzemní vedení — speciální systém pro přenos elektrického proudu na dráty umístěné ve vzduchu a namontované na speciálních nosných konstrukcích ve formě železobetonových nebo dřevěných sloupů;
• kabelové vedení – elektrické vedení, které je uloženo ve speciálně vybavených konstrukcích (kanály, šachty) jednoduše vzduchem a je umístěno na stěnách nebo stropech budov. Kromě toho lze šňůry pokládat ve vodním prostředí;
• elektrické vedení — napájecí rozvodná síť s napětím do 1000 V (dále o takových sítích budeme hovořit), která je provedena ve formě izolovaných vodičů nebo kabelů o průřezu do 16, které lze také pokládat uvnitř i vně budov .

Na rozvodnou elektroinstalaci se připojují přijímače elektrické energie, které musí mít jmenovité napětí rovné jmenovitému napětí napájecí sítě.

Napájecí sítě mohou být provedeny ve čtyřvodičovém provedení, se jmenovitým napětím 380/220 V, kde je nulový vodič uzemněn. Síť tohoto typu se skládá ze čtyř vodičů, z nichž tři jsou fázové a jeden je nulový, který je pevně uzemněn (díky tomuto uzemnění je napětí na neutrálním vodiči blízké nule):

V tomto případě je napětí mezi fázovými vedeními 380 V a mezi libovolnými fázovými a nulovými vodiči – 220 V.

K fázovým svorkám jsou tedy připojeny třífázové spotřebiče (například třífázové elektromotory) a mezi fázový a nulový vodič jsou připojeny jednofázové spotřebiče (například žárovky, jakékoli domácí spotřebiče).

Ukazuje se, že do stejné sítě lze současně připojit jak třífázové, tak i jednofázové spotřebiče.

Stručně řečeno, proč vůbec potřebujete vytvořit třífázovou síť: umožňuje získat stabilní točivé magnetické pole v třífázových elektromotorech, navíc taková síť umožňuje získat dvě napětí bez použití převodu transformátory (380/220), což je výhodné pro různé spotřebitele.

Prvním tvůrcem třífázové sítě byl ruský vědec Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij. Byl to on, kdo přišel s nápadem umístit vinutí generátoru pod úhlem 120 °, což dalo výstupu tři fáze. Kromě toho vyvinul také asynchronní motor s rotorem nakrátko, jehož konstrukce zůstala bez výraznějších změn dodnes nezměněna.

Obecně je rozdíl mezi třífázovými a jednofázovými elektromotory v tom, že:

• jednofázové mají jednodušší konstrukci, větší spolehlivost (u třífázových nevzniká takový problém jako ztráta fáze, což vyžaduje vybudování určitých systémů řízení motoru; zatímco u jednofázových, pokud dojde k přerušení fáze, motor prostě přestane fungovat);
• jednofázové vyžadují vysoké startovací proudy;
• jednofázové mají nižší účiník, což znamená nižší účinnost.

▍ Výpočet úseku sítě

Při výběru charakteristik napájecích vodičů a kabelů se musíte nejprve řídit následujícími úvahami:

• tepelná odolnost;
• mechanická síla;
• ztráta napětí v této části sítě;
• ekonomická proudová hustota.

Při výběru úseků konkrétních úseků sítě na základě úvah o odolnosti proti ohřevu a ekonomické proudové hustotě stačí znát pouze proudové zatížení těchto úseků, přičemž výpočty z hlediska napěťových ztrát lze provést, pokud, kromě toho jsou také známy délky těchto úseků.

Pokud se výpočet provádí pro třífázové sítě, předpokládá se, že zatížení úseku každé z fází je navzájem stejné (ale ve skutečnosti je tato podmínka splněna pouze v případě, že síť slouží k napájení třífázových sítí). fázové elektromotory).

Pokud jde o napájení jednofázových spotřebičů, ve skutečnosti je na každé fázi sítě konstantní nerovnoměrné zatížení, i když v praktických výpočtech je rozložení zátěže mezi fázemi stále považováno za rovnoměrné.

Pokud považujeme zatížení každé fáze za rovnoměrné, pak pro výpočty není nutné ukazovat absolutně všechny vodiče, stačí nakreslit obecný diagram sítě s uvedením připojených spotřebičů a délky každé části sítě .

Pokud existuje výkres, podle kterého má být síť položena, pak můžete změřit všechny délky jejích úseků přímo z výkresu s přihlédnutím k jeho měřítku (tzn. změříme podle výkresu a ten pak měříme na skutečné rozměry ). Pokud takový výkres neexistuje, musí být každý úsek změřen ve skutečnosti.

Určení zatížení částí sítě je poměrně obtížný úkol, protože jednotlivé přijímače energie spotřebovávají stejný výkon (například žárovka), zatímco elektromotor zatěžuje síť různě v závislosti na režimu a okamžiku provozu: zda se spustí v daném čase kroutící moment nebo již pracuje stabilně, je v klidovém režimu, nebo je k němu připojen nějaký mechanismus, který zpomaluje rotaci elektromotoru a tuto zátěž musí překonat. Engine tedy může v některých svých režimech slabě zatěžovat síť a být podtížen, na rozdíl od toho v jiných může síť zatěžovat více.

Kromě toho může být úkol ještě složitější, pokud existuje více než jeden takový spotřebitel.

Abychom pochopili, jakou zátěž takový spotřebitel vloží do části sítě, je nutné určit maximální možné průměrné zatížení za půlhodinovou dobu provozu.

Chcete-li určit odhadované zatížení sítě, můžete použít následující vzorec:

• — koeficient poptávky;
• — jmenovitý výkon skupiny elektrických přijímačů.

Pro studium úseku sítě podle topné nebo ekonomické proudové hustoty je nutné určit aktuální velikost každého spotřebitele (dále ve vzorcích se používá vypočtený výkon spotřebitele, jehož vzorec pro výpočet je uveden výše).

U třífázového spotřebiče se to děje podle následujícího vzorce:

• — vypočítaný výkon spotřebiče;
• — jmenovité napětí na konektoru spotřebitele;
• — účiník spotřebitele.

• — jmenovité napětí přijímače (přijímačů) rovné fázovému napětí propojovací sítě.

Podle prvního Kirchhoffova zákona se v kterémkoli bodě sítě musí součet příchozích proudů rovnat součtu odchozích proudů. Když jsou tedy známé proudy každého spotřebiče, je nutné je jednoduše sečíst (pro hlavní vedení), abychom pochopili, jaký proud poteče hlavním vedením a jaké proudy potečou ke konkrétnímu spotřebiči.

Například v bytě jsou 3 spotřebitelé: 30A, 15A, 5A. Každému konkrétnímu spotřebiteli tedy poteče stanovený jmenovitý proud, přičemž příkon do bytu musí vydržet (minimálně, ale ještě je potřeba rezerva): 30 + 15 + 5 = 50A.

Nyní, když víme, jaké proudy budou spotřebitelé vyžadovat, můžeme zjistit požadované průřezy vodičů, které budou vyžadovány pro napájení těchto spotřebitelů, s ohledem na řadu podmínek popsaných níže.

▍ Výběr na základě tepelné odolnosti

Proudění elektrického proudu vodiči je doprovázeno řadou jevů, jedním z nich je zahřívání vodiče současně s jeho ochlazováním v důsledku vyzařování tohoto tepla do okolí. Po nějaké době se zahřívání a ochlazování vodiče vyrovná a teplota se ustálí na určité hodnotě.

Maximální přípustná hodnota teploty pro vodič je různá pro různé typy vodičů a je stanovena na základě úvah o bezpečnosti jeho provozu, protože dlouhodobé zahřívání může vést jak ke zničení izolace, tak k možným požárům a výbuchům v okolí.

Existují referenční tabulky, které regulují maximální proudové zatížení pro různé vodiče. Níže je uveden příklad takových tabulek (mohou být trochu staré, takže možná budete chtít hledat něco novějšího). Výše uvedené tabulky předpokládají (přípustné proudové zatížení je zvoleno tímto způsobem), že holé vodiče by se neměly zahřát na více než 70°, zatímco vodiče v plastové izolaci by se neměly zahřívat na více než 65°:

Obrázek: F. F. Karpov – „Jak zvolit průřez vodičů a kabelů“

Informace v těchto tabulkách jsou uvedeny s přihlédnutím k tomu, že provoz probíhá za normálních podmínek, kterými jsou teplota vzduchu 25° se vzdáleností mezi sousedními kabely minimálně 35 mm (při volném uložení) a 50 mm (při uložení v kanálech). .

Pokud nejsou provozní podmínky typické, vypočítá se přípustné zatížení (Id) takto:

• – hodnota dovoleného zatížení za normálních podmínek (převzato z výše uvedených tabulek);
• – korekční faktor, jehož hodnotu lze převzít z níže uvedených tabulek v závislosti na tom, zda je kabel položen ve vzduchu nebo ve výkopu.

Obrázek: F. F. Karpov – „Jak zvolit průřez vodičů a kabelů“

Výše uvedené tabulky ukazovaly maximální proudové zatížení za normálních podmínek, ale musíte pochopit, že takové zatížení je tam uvedeno pro dlouhodobý provozní režim, zatímco mnoho zařízení pracuje v krátkodobém periodickém režimu, podle toho části sítě. jejich napájení vydrží vysoké proudy (krátkodobě), než je uvedeno v tabulkách. Pro tento případ existuje opravný faktor, který lze použít ve výše uvedeném vzorci:

• – relativní délka pracovní doby, která se vypočítá podle níže uvedeného vzorce.

• — trvání pracovní doby (tj. jak dlouho byl spotřebitel krátce zapnut);
• — celkové trvání cyklu (jak dlouho bude spotřebitel pracovat).

▍ Výběr na základě ekonomické hustoty proudu

V předchozích fázích jsme tedy zjišťovali, jaký proud spotřebuje naše zátěž a jak vybrat vodiče podle maximálního povoleného zatížení.

A stále zůstává otázka – je skutečně nutné takové vodiče vybírat? Nebo možná ne takhle, ale některé jiné?

A právě na tyto otázky nám tato sekce umožní odpovědět. Faktem je, že i relativně stabilně pracující spotřebitelé stále pracují s proměnlivou zátěží, například stejné pouliční osvětlení neustále funguje v noci a večer a nepracuje ráno a ve dne. Nebo si vezměte napájecí vedení trolejbusů/tramvajů – ty zažijí nápory spotřeby brzy ráno a večer, když lidé jedou do/z práce, přičemž v intervalech budou vodiči napájející tyto spotřebiče podvytíženi. Má pro ně smysl provozovat vedení „maximálního výkonu“? Nebo se dá někde ušetřit?

K tomu můžete použít následující vzorec, který vám umožní určit průřez vodiče s přihlédnutím k ekonomické hustotě proudu:

• — vypočítaný proud vedení;
• – ekonomická proudová hustota, jejíž hodnoty lze převzít z níže uvedené tabulky pro vodiče, sběrnice a kabely.

Obrázek: F. F. Karpov – „Jak zvolit průřez vodičů a kabelů“

Závěrem lze říci, že složité výpočty jsou poměrně složité a je také možné provádět výpočty na základě ztrát napětí na vedení (pokud známe délku vedení nebo ji dokážeme změřit), protože poskytuje spotřebitelům stabilní výkon dodávka je důležitou otázkou a její odchylky od požadovaných hodnot na ně mohou mít negativní dopad. V rámci tohoto článku se mi však zdá, že představení takové techniky je poněkud nadbytečné, protože málokdo z těch, kdo tento článek čtou, se bude věnovat natahování čar dlouhých stovky metrů :) Typickými domácími úkoly bude výběr malých kousků kabelů pro napájení 3D tiskárny, CNC stroje, osvětlení v altánku a podobně.

Proto se domnívám, že v rámci těchto úkolů lze velikost ztrát ve vedení bezpečně ignorovat. Samozřejmě, pokud používáte speciální elektrické měděné/hliníkové dráty a nesnažíte se sami vyrábět a používat ocelové/litinové atd. dráty Nicméně ti, kteří si to přejí, se mohou blíže seznámit s různými technikami v níže uvedené literatuře.

▍ Použité zdroje

1. F. F. Karpov – “Jak zvolit průřez vodičů a kabelů.”
2. N. A. Melnikov – „Elektrické systémy“.