Per un servizio via cavo lungo e affidabile, deve essere selezionato e calcolato correttamente. Gli elettricisti, quando installano il cablaggio, scelgono principalmente la sezione trasversale dei fili, in base principalmente all'esperienza. A volte questo porta a errori. Il calcolo della sezione del cavo è necessario innanzitutto in termini di sicurezza elettrica. Sarà sbagliato se il diametro del conduttore è inferiore o superiore a quello richiesto.
Sezione del cavo troppo bassa
Questo caso è il più pericoloso, perché i conduttori si surriscaldano a causa dell'elevata densità di corrente, mentre l'isolamento si scioglie e si verifica un cortocircuito. Ciò potrebbe anche distruggere le apparecchiature elettriche, provocare un incendio e i lavoratori potrebbero eccitarsi. Se installi un interruttore automatico per il cavo, funzionerà troppo spesso, il che creerà un certo disagio.
La sezione del cavo è superiore a quella richiesta
Qui il fattore principale è economico. Maggiore è la sezione trasversale del filo, più costoso è. Se esegui il cablaggio dell'intero appartamento con un ampio margine, costerà una grande quantità. A volte è consigliabile realizzare l'ingresso principale di una sezione maggiore, se si prevede un ulteriore aumento del carico sulla rete domestica.
Se si imposta l'interruttore di circuito appropriato per il cavo, le linee seguenti verranno sovraccaricate quando una di esse non fa scattare l'interruttore di circuito.
Come calcolare la dimensione del cavo?
Prima dell'installazione, si consiglia di calcolare la sezione del cavo in funzione del carico. Ogni conduttore ha una certa potenza, che non deve essere inferiore a quella degli apparecchi elettrici collegati.
Calcolo della potenza
Il modo più semplice è calcolare il carico totale sul cavo di ingresso. Il calcolo della sezione del cavo in base al carico si riduce alla determinazione della potenza totale delle utenze. Ognuno di loro ha la propria denominazione, indicata sulla custodia o sul passaporto. Quindi la potenza totale viene moltiplicata per un fattore di 0,75, a causa del fatto che non tutti i dispositivi possono essere accesi contemporaneamente. Per la determinazione finale della dimensione richiesta viene utilizzata la tabella di calcolo della sezione del cavo.
Calcolo della sezione del cavo per corrente
Un metodo più accurato è il calcolo del carico corrente. La sezione del cavo viene calcolata determinando la corrente che lo attraversa. Per una rete monofase si applica la formula:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
dove P - potenza del carico, Unom. - tensione di rete (220 V).
Se la potenza totale dei carichi attivi in casa è 10kW, quindi la corrente nominale Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Quando la sezione del cavo è calcolata in base alla corrente, si corregge le condizioni di posa del cavo (indicato in alcune tabelle apposite), nonché sovraccaricare all'accensione di apparecchi elettrici di circa 5 A. Di conseguenza, Icalc.=46 + 5=51 A.
Lo spessore delle anime è determinato dal libro di riferimento. Il calcolo della sezione del cavo tramite tabelle consente di trovare facilmente la giusta dimensione per corrente continua. Per un cavo a tre fili posato in casa attraverso l'aria, è necessario selezionare un valore nella direzione di una sezione standard più grande. È 10 mm2. La correttezza dell'autocalcolo può essere verificata utilizzando un calcolatore online - calcolo della sezione del cavo, che si trova su alcune risorse.
Riscaldamento dei cavi durante il flusso di corrente
Quando il carico è in funzione, viene generato calore nel cavo:
Q=I2Rn con cm, dove I è la corrente, R è la resistenza elettrica, n è il numero di nuclei.
Dall'espressione ne consegue che la quantità di potenza rilasciata è proporzionale al quadrato della corrente che scorre attraverso il filo.
Calcolo della corrente ammissibile in funzione della temperatura di riscaldamento del conduttore
Il cavo non può riscaldarsi indefinitamente, poiché il calore viene dissipato nell'ambiente. Alla fine si verifica l'equilibrio e si stabilisce una temperatura costante dei conduttori.
Per un processo stabile, il rapporto è vero:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
dove ∆t=tw-tav - la differenza tra la temperatura del fluido e quella del nucleo, ∑S - resistenza alla temperatura.
La corrente ammissibile a lungo termine che passa attraverso il cavo si trova dall'espressione:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
dove taggiuntivo - temperatura di riscaldamento interna consentita (dipende dal tipo di cavo e dal metodo di installazione). Di solito sono 70 gradi in modalità normale e 80 in emergenza.
Condizioni di dissipazione del calore con il cavo in esecuzione
Quando un cavo viene posato in un ambiente, la dissipazione del calore è determinata dalla sua composizione e dall'umidità. La resistività calcolata del terreno è generalmente assunta pari a 120 Ohm∙°C/W (argilla con sabbia con un contenuto di umidità del 12-14%). Per chiarire, dovresti conoscere la composizione del mezzo, dopo di che puoi trovare la resistenza del materiale secondo le tabelle. Per aumentare la conduttività termica, la trincea è ricoperta di argilla. Non è consentita la presenza di detriti e pietre da costruzione al suo interno.
Il trasferimento di calore dal cavo attraverso l'aria è molto basso. Peggiora ancora di più quando si posa in un canale via cavo, dove compaiono strati d'aria aggiuntivi. Qui il carico di corrente dovrebbe essere ridotto rispetto a quello calcolato. Nelle caratteristiche tecniche dei cavi e dei fili è indicata la temperatura di cortocircuito ammissibile, che è di 120°C per l'isolamento in PVC. La resistenza del suolo è il 70% del totale ed è la principale nei calcoli. Nel tempo, la conduttività dell'isolamento aumenta man mano che si asciuga. Questo deve essere preso in considerazione nei calcoli.
Caduta di tensione del cavo
A causa del fatto che i conduttori hanno una resistenza elettrica, parte della tensione viene spesa per riscaldarli e al consumatore arriva meno di quanto non fosse all'inizio della linea. Di conseguenza, il potenziale viene perso lungo la lunghezza del filo a causa delle perdite di calore.
Il cavo non deve essere selezionato solo in base alla sezione trasversale per garantirne le prestazioni, ma deve anche tenere conto della distanza su cui viene trasmessa l'energia. Un aumento del carico porta ad un aumento della corrente attraverso il conduttore. Allo stesso tempo, le perdite aumentano.
Ai faretti viene applicata una piccola tensione. Se diminuisce leggermente, è immediatamente evidente. Se scegli i cavi sbagliati, le lampadine poste più lontane dall'alimentatore sembrano deboli. La tensione viene notevolmente ridotta in ogni sezione successiva e ciò si riflette nella luminosità dell'illuminazione. Pertanto, è necessario calcolare la sezione del cavo lungo la lunghezza.
La sezione più importante del cavo è il consumatore che si trova più lontano dal resto. Le perdite sono considerate prevalentemente per questo carico.
Sulla sezione L del conduttore, la caduta di tensione sarà:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
dove P e Q sono la potenza attiva e reattiva, r e x sono l'attiva e la reattanza della sezione L e Un - tensione nominale alla quale il carico funziona normalmente.
La ∆U consentita dalle fonti di alimentazione agli ingressi principali non supera il ±5% per l'illuminazione di edifici residenziali e circuiti di alimentazione. Dall'ingresso al carico, le perdite non devono essere superiori al 4%. Per le linee lunghe è necessario tenere conto della reattanza induttiva del cavo, che dipende dalla distanza tra i conduttori adiacenti.
Metodi per connettere i consumatori
I carichi possono essere collegati in diversi modi. I più comuni sono i seguenti modi:
- alla fine della rete;
- i consumatori sono distribuiti uniformemente lungo la linea;
- una linea con carichi distribuiti uniformemente è collegata a una sezione estesa.
Esempio 1
La potenza dell'apparecchio è di 4 kW. La lunghezza del cavo è 20 m, resistività ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
La corrente è determinata dalla relazione: I=P/Unom=4∙1000/220=18.2 LA.
Quindi, viene presa la tabella di calcolo della sezione del cavo e viene selezionata la dimensione appropriata. Per un filo di rame, sarà S=1,5 mm2.
Formula di calcolo della sezione del cavo: S=2ρl/R. Attraverso di essa è possibile determinare la resistenza elettrica del cavo: R=2∙0.0175∙20/1, 5=0.46 Ohm.
Dal valore noto di R, possiamo determinare ∆U=IR/U∙100%=18.2100∙0.46/220∙100=3.8%.
Il risultato del calcolo non supera il 5%, il che significa che le perdite saranno accettabili. In caso di grandi perdite, sarebbe necessario aumentare la sezione dei conduttori dei cavi scegliendo la dimensione più grande adiacente dalla gamma standard - 2,5 mm2.
Esempio 2
Tre circuiti di illuminazione sono collegati in parallelo tra loro su una fase di una linea trifase con bilanciamento del carico, costituita da un cavo a quattro fili 70 mm2 50 m lungo e con una corrente di 150 A. Per ciascunolinee di illuminazione lunghe 20 m portano una corrente di 20 A.
Le perdite da fase a fase sotto il carico effettivo sono: ∆Uphase=150∙0.05∙0.55=4.1 V. Ora devi determinare la perdita tra neutro e fase, poiché l'illuminazione è collegata ad una tensione di 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Su un circuito di illuminazione collegato, la caduta di tensione sarà: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Le perdite totali sono determinate dalla somma di Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2%. Il valore calcolato è inferiore alla perdita consentita, che è del 6%.
Conclusione
Per proteggere i conduttori dal surriscaldamento durante un carico a lungo termine, utilizzando tabelle, la sezione del cavo viene calcolata in base alla corrente ammissibile a lungo termine. Inoltre, è necessario calcolare correttamente i fili e i cavi in modo che la perdita di tensione in essi non sia superiore al normale. Allo stesso tempo, le perdite nel circuito di alimentazione sono riassunte con esse.
