Как правильно выбрать сечение силового кабеля. Какие параметры учитывать при расчете. Таблицы сечений кабеля по мощности и току. Методы расчета для однофазных и трехфазных сетей. Рекомендации по выбору сечения для квартиры и дома.
Таблицы сечения кабеля по мощности и току
При выборе силового кабеля критически важно правильно подобрать сечение токопроводящих жил. От этого зависит надежность и безопасность работы электрооборудования. Для упрощения выбора используются специальные таблицы, учитывающие различные параметры кабеля:
- Материал токопроводящей жилы (медь или алюминий)
- Тип изоляции
- Способ прокладки
- Допустимый ток нагрузки
Наиболее распространенные таблицы сечений кабеля приведены в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) в пунктах 1.3.4 и 1.3.5. Рассмотрим основные таблицы для выбора сечения:
Таблица для гибких медных кабелей (ПВС, ШВВП, КГ)
| Сечение, мм² | Ток, А |
|---|---|
| 0.5 | 11 |
| 0.75 | 15 |
| 1.0 | 18 |
| 1.5 | 23 |
| 2.5 | 30 |
Таблица для силовых медных кабелей (ВВГ)
| Сечение, мм² | Ток при прокладке в воздухе, А | Ток при прокладке в земле, А |
|---|---|---|
| 1.5 | 23 | 25 |
| 2.5 | 30 | 35 |
| 4 | 41 | 50 |
| 6 | 50 | 60 |
Выбор производится по номинальному току нагрузки. Если ток неизвестен, его можно рассчитать исходя из мощности устройства, количества фаз и напряжения сети.
Ключевые параметры для правильного выбора сечения кабеля
При расчете сечения силового кабеля необходимо учитывать следующие основные факторы:
- Номинальный ток нагрузки
- Материал токопроводящей жилы (медь или алюминий)
- Тип изоляции кабеля
- Способ прокладки (открытый, в трубе, в земле и т.д.)
- Длина кабельной линии
Определение этих параметров — важный подготовительный этап перед непосредственным расчетом сечения.
Методы расчета сечения кабелей
Существует два основных способа определения необходимого сечения кабеля:
- Расчет по допустимому нагреву
- Расчет по допустимым потерям напряжения
При проектировании электропроводки рекомендуется применять оба метода и выбирать большее из полученных значений сечения.
Расчет сечения кабеля по допустимому нагреву
При протекании электрического тока кабель нагревается. Чрезмерный нагрев может привести к разрушению изоляции, короткому замыканию и пожару. Допустимая температура нагрева зависит от типа изоляции и способа прокладки кабеля.
Для точного расчета используются специальные таблицы из ПУЭ или онлайн-калькуляторы. В большинстве случаев достаточно воспользоваться таблицей из пункта 1.3.10 ПУЭ.
Расчет сечения по допустимым потерям напряжения
Токопроводящая жила обладает электрическим сопротивлением. При прохождении тока на ней происходит падение напряжения согласно закону Ома. Величина падения напряжения возрастает при:
- Уменьшении сечения кабеля
- Увеличении длины кабельной линии
Для протяженных кабельных линий сечение, выбранное по допустимым потерям напряжения, может значительно превышать сечение, рассчитанное по нагреву. Расчет производится по специальным формулам или с помощью онлайн-калькуляторов.
Расчет тока для однофазных нагрузок
Выбор сечения кабеля производится по току нагрузки. Если ток неизвестен, его можно рассчитать по мощности устройства. Для однофазных нагрузок применяются следующие формулы:
I = P / U
где: I — ток, А P — мощность, Вт U — напряжение, В
Для сети 220 В можно использовать упрощенную формулу:
I = 4.5 * P
где P — мощность в кВт
Особенности расчета для однофазной и трехфазной сети
Методы расчета тока нагрузки различаются для однофазных и трехфазных сетей:
Однофазная сеть 220 В
Применяется формула I = P / U или упрощенная I = 4.5 * P
Трехфазная сеть 380 В
Для трехфазных нагрузок различают два типа:
- Электродвигатели: I = 2 * P (кВт)
- Нагреватели: I = 4.5 * (P/3), где P — общая мощность в кВт
При подключении электроплиты расчет ведется по мощности самого мощного нагревателя или двух нагревателей, в зависимости от схемы прибора.
Расчет токов для трехфазной сети
В трехфазной сети 380 В расчет токов имеет свои особенности:
Для электродвигателей:
I = 2 * P
где: I — ток, А P — мощность двигателя, кВт
Для нагревательных устройств:
I = 4.5 * (P / 3)
где: I — ток в одной фазе, А P — общая мощность нагревателя, кВт
Эти формулы позволяют приблизительно оценить ток нагрузки без учета коэффициента мощности и КПД. Для точных расчетов рекомендуется использовать специализированные программы.
Рекомендации по выбору сечения кабеля для квартиры или частного дома
При проектировании электропроводки в жилых помещениях обычно используются гибкие медные провода типа ПВС или ШВВП. Можно применять следующие стандартные сечения:
- Освещение: общие провода — 1.5 мм², подключение отдельных светильников — 0.5-1 мм²
- Розетки, кондиционеры, мелкая кухонная техника: общий кабель — 2.5 мм², опуск к розеткам — 1.5 мм²
- Мощная бытовая техника (стиральные машины, посудомоечные машины, электродуховки): отдельный кабель 2.5 мм² на каждый прибор
- Электроплита: двухконфорочная — 2.5 мм², четырехконфорочная в однофазной сети — 4 мм², в трехфазной — 2.5 мм²
- Электроотопление: сечение зависит от мощности системы, при большой протяженности допускается последовательное соединение кабелей разного сечения
Правильный выбор сечения кабеля — залог безопасной и эффективной работы электропроводки. При сомнениях рекомендуется обратиться к профессиональному электрику или инженеру-проектировщику.
Таблица сечения кабеля по мощности и току и расчет значений
Поделиться на Facebook
Поделиться в ВК
Поделиться в ОК
Поделиться в Twitter
Поделиться в Google Plus
Содержание:
- 1 Таблица подсчетов
- 2 Как сделать самостоятельно подсчет по длине
- 3 Комментарий к записи
- 4 Какие шнуры лучше
- 5 Вычисления по длине
- 6 Вычисления по нагрузке
- 7 Рекомендации
В процессе передачи, а также распределения электричества весомое значение имеют провода. Они подбираются в соответствии с нагрузкой, потреблением электроприборов. Чтобы разряд бесперебойно проходил, требуются точные расчеты по нагрузке и по электрической энергии.
Таблица подсчетов
Каждый шнур имеет свою номинальную силу, то есть показатель, который он сможет выдержать во время функциональной работы электроприборов. Если полученное число будет намного больше, чем у проводника, возможна авария.
Важно оценить основные значения, чтобы подобрать необходимый вам показатель.
| мм2 | Для шнура с медными жилами | |||
| 220 В | 380 В | |||
| А | кВт | А | кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов выглядит следующим образом:
| мм2 | Для шнура с алюминиевыми жилами | |||
| 220 В | 380 В | |||
| А | кВт | А | кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132 |
Оценивая сечение кабеля по мощности видно, что весомое значение имеет вид дрота.
Важно найти ближайшее от полученного числа, сопоставить его с соответственными жилами.
Важно найти ближайшее от полученного числа, сопоставить его с соответственными жилами.Как сделать самостоятельно подсчет по длине
Провести расчет сечения кабеля по мощности можно самостоятельным путем. Процесс не займет много вашего времени, не потребует особых усилий. Для этого возьмите лист бумаги, выпишите поочередно характеристики каждого электроприбора, который у вас есть. Например, телевизор, электрическая плита, пылесос, утюг и другие приборы.
Следующий шаг заключается в подсчете суммы, полученное число используют для выбора диаметра.
Формула расчетов мощности по току и напряжению выглядит следующим образом:
Р – показатель силы каждого изделия, измеряется в кВт.
Поправочный коэффициент составляет 0,8. Он означает то, что не все приборы будут работать одновременно. Предполагается, что 80% будут рабочими. Ведь пользователь вряд ли будет использовать все изделия без перерыва на протяжении длительного промежутка времени.
Комментарий к записи
Чтобы лучше разобраться с сечением кабеля по мощности, важно ознакомиться с примером.
Суммарная сила электроизделий составляет 13 кВт. Нужно умножить на коэффициент 0,8. В результате пользователь получает 10,4 кВт действительной нагрузки. В таблице следует найти эту цифру и соответствующее ей число в колонке.
Цифра 10,1 подходит при однофазовой сети, напряжение 220 В, 10,5 – если у вас трехфазная сеть.
Выбор, как видно, останавливается на проводнике 6 мм (однофазная сеть), 1,5 мм (трехфазная сеть). Даже новичок сможет справиться с данной задачей.
Какие шнуры лучше
NUM – это достаточно известная марка немецкого производителя. Данный шнур отлично подойдет для жилых помещений, или же для офиса.
Отечественный производитель также изготовляет качественные изделия с похожими характеристиками.
Вычисления по длине
Проводник имеет сопротивление. Вместе с увеличением протяжности линии теряется ток.
Соответственно, чем больше будет расстояние, тем большими будут потери.
В частности, если величина потери будет превышать отметку в 5%, стоит выбирать проводник с большими жилами.
Чтобы провести соответственные измерения, можно воспользоваться методикой.
1. Вычисление суммарной силы электрических приборов. Используйте для подсчетов соответствующие формулы.
2. Следующим шагом является определение сопротивления электропроводки. Для этого используйте формулу: удельное сопротивление умножают на показатель длины. Цифру, которую вы получите, необходимо разделить на поперечное сечение шнура:
где р – это табличная величина.
Показатель длины прохождения тока умножается на 2 раза — так как изначально ток проходит по одной жиле, затем возвращается по другой жиле.
Потери напряжения рассчитываются путем умножения силы тока на сопротивление. Чтобы определить величину потерь, потери напряжения надо разделить на напряжение в сети, затем умножить полученное значение на 100%.
Полученное число анализируется. Если показатель менее 5 %, тогда стоит оставить выбранный размер жилы. Если же полученная отметка больше 5%, тогда подбирают проводник большей длины.
Также специалисты обращают внимание на то, что при протяжении линии на большое расстояние также требуются вычисления, учитывающие потери по длине.
Вычисления по нагрузке
Сечение кабеля по току является более точным способом. Принцип вычислений аналогичен определению сечения кабеля по мощности. Необходимо определить нагрузку на электроприборы. Используйте формулу вычислений напряжения по каждому из приборов по отдельности.
Для расчета при однофазовой сети воспользуйтесь данной формулой:
I = P/U*cos φ
Для трехфазной сети подходит формула:
I = P/√3*U* cos φ
Р — сила электроприборов, измеряется в кВт.
cos φ — коэффициент мощности.
Данные числа суммируются, далее, исходя из табличных значений, подбирается соответственный показатель.
Специалисты акцентируют внимание на то, что табличная величина зависит также от условий прокладки проводника. Если проводился монтаж открытой электропроводки, тогда нагрузка и сила будут намного больше. Меньшие значения будут в том случае, если прокладка проводки проходила в трубе.
Оценивая данные характеристики и значения, можно решить поставленную задачу.
При получении суммарного числа, необходимо умножить в 1,5 раза (для запаса).
Рекомендации
Помимо проводки, важно уделить должное внимание проектированию. Следует продумать, затем нарисовать план помещения. Затем необходимо отметить будущие розетки, светильники и определить силу каждого электрического прибора по отдельности.
Выбрав провода, необходимо подсчитать длину линии, которая должна быть защищена с помощью автомата (автоматического выключателя). Специалисты советуют выделять отдельную линию на все освещение. Именно в этом случае вы сможете чинить розетки в вечернее время без дополнительных проблем.
Ведь именно розетки страдают от перегруза в большей мере.
Делая вычисления, нужно быть внимательным. При неправильном расчете шнура будут перегреваться. Вследствие этого изоляция разрушится, что приведет к замыканию и возгоранию.
Благодаря грамотным расчетам вы сможете обезопасить себя, избежать вероятности возникновения аварийной ситуации, затрат денежных средств на ремонт электропроводки в дальнейшем. Не нужно будет в этом случае заменять электроприборы.
Жми «Нравится» и получай только лучшие посты в Facebook ↓
Поделиться на Facebook
Поделиться в ВК
Поделиться в ОК
Поделиться в Twitter
Поделиться в Google Plus
Таблица нагрузок по сечению кабеля: выбор, расчет
От правильного выбора сечения электропроводки зависит комфорт и безопасность в доме. При перегрузке проводник перегревается, и изоляция может оплавиться, что приведет к пожару или короткому замыканию.
Но сечение больше необходимого брать невыгодно, поскольку возрастает цена кабеля.
Вообще, его рассчитывают в зависимости от количества потребителей, для чего сначала определяют общую мощность, используемую квартирой, а затем умножают результат на 0,75. В ПУЭ применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. По ней можно легко определить диаметр жил, который зависит от материала и проходящего тока. Как правило, применяются медные проводники.
Сечение жилы кабеля должно точно соответствовать расчетному — в сторону увеличения стандартного размерного ряда. Наиболее опасно, когда оно занижено. Тогда проводник постоянно перегревается, и изоляция быстро выходит из строя. А если установить соответствующий автоматический выключатель, то будет происходить его частое срабатывание.
При завышении сечения провода, он обойдется дороже. Хотя определенный запас необходим, поскольку в дальнейшем, как правило, приходится подключать новое оборудование. Целесообразно применять коэффициент запаса порядка 1,5.
Расчет суммарной мощности
Общая потребляемая квартирой мощность приходится на главный ввод, который входит в распределительный щит, а после него разветвляется на линии:
- освещение;
- группы розеток;
- отдельные мощные электроприборы.
Поэтому самое большое сечение силового кабеля — на входе. На отводящих линиях оно уменьшается, в зависимости от нагрузки. В первую очередь, определяется суммарная мощность всех нагрузок. Это несложно, так как на корпусах всех бытовых приборов и в паспортах к ним она обозначается.
Все мощности складываются. Аналогично производятся расчеты и по каждому контуру. Специалисты предлагают умножать сумму на понижающий коэффициент 0,75. Это объясняется тем, что одновременно все приборы в сеть не включаются. Другие предлагают выбирать сечение большего размера. За счет этого создается резерв на последующий ввод в действие дополнительных электрических приборов, которые могут быть приобретены в будущем. Нужно отметить, что этот вариант расчета кабеля более надежен.
Как определить сечение провода?
Во всех расчетах фигурирует сечение кабеля. По диаметру его определить проще, если применять формулы:
- S = πD²/4;
- D = √(4×S/π).
Где π = 3,14.
В многожильном проводе сначала надо подсчитать количество проволочек (N). Затем измеряется диаметр (D) одной из них, после чего определяется площадь сечения:
S = N×D²/1,27.
Многожильные провода применяются там, где требуется гибкость. Более дешевые цельные проводники используются при стационарном монтаже.
Как выбрать кабель по мощности?
Для того чтобы подобрать проводку, применяется таблица нагрузок по сечению кабеля:
- Если линия открытого типа находится под напряжением 220 В, а суммарная мощность составляет 4 кВт, берется медный проводник сечением 1,5 мм². Данный размер обычно применяется для проводки освещения.
- При мощности 6 кВт требуются жилы большего сечения — 2,5 мм². Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.
- Мощность 10 кВт требует использования проводки на 6 мм². Обычно она предназначена для кухни, где подключается электрическая плита. Подвод к подобной нагрузке производится по отдельной линии.
Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.Какие кабели лучше?
Электрикам хорошо известен кабель немецкой марки NUM для офисных и жилых помещений. В России выпускают марки кабелей, которые по характеристикам ниже, хотя могут иметь то же название. Их можно отличить по подтекам компаунда в пространстве между жилами или по его отсутствию.
Провод выпускается монолитным и многопроволочным. Каждая жила, а также вся скрутка снаружи изолируется ПВХ, причем наполнитель между ними выполнен негорючим:
- Так, кабель NUM применяется внутри помещений, поскольку изоляция на улице разрушается от солнечных лучей.
- А в качестве внутренней и внешней электропроводки широко используется кабель марки ВВГ. Он дешев и достаточно надежен. Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.
- Провод марки ВВГ изготавливается плоским и круглым. Между жилами наполнитель не применяется.
- Кабель ВВГнг-П-LS делают с внешней оболочкой, не поддерживающей горения. Жилы изготавливаются круглые до сечения 16 мм², а свыше – секторные.
- Марки кабелей ПВС и ШВВП делаются многопроволочными и используются преимущественно для подключения бытовых приборов. Его часто применяют в качестве домашней электропроводки. На улице многопроволочные жилы использовать не рекомендуется по причине коррозии. Кроме того, изоляция при изгибе трескается при низкой температуре.
- На улице под землей прокладывают бронированные и устойчивые к влаге кабели АВБШв и ВБШв. Броня изготавливается из двух стальных лент, что повышает надежность кабеля и делает его устойчивым к механическим воздействиям.
Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.Определение нагрузки по току
Более точный результат дает расчет сечения кабеля по мощности и току, где геометрические параметры связаны с электрическими.
Для домашней проводки должна учитывается не только активная нагрузка, но и реактивная. Сила тока определяется по формуле:
I = P/(U∙cosφ).
Реактивную нагрузку создают люминесцентные лампы и двигатели электроприборов (холодильника, пылесоса, электроинструмента и др.).
Давайте выясним, как быть, если необходимо определить сечение медного кабеля для подключения бытовой техники суммарной мощностью 25 кВт и трехфазных станков на 10 кВт. Такое подключение производится пятижильным кабелем, проложенным в грунте. Питание дома производится от трехфазной сети.
С учетом реактивной составляющей, мощность бытовой техники и оборудования составит:
- Pбыт. = 25/0,7 = 35,7 кВт;
- Pобор. = 10/0,7 = 14,3 кВт.
Определяются токи на вводе:
- Iбыт. = 35,7×1000/220 = 162 А;
- Iобор. = 14,3×1000/380 = 38 А.
Если распределить однофазные нагрузки равномерно по трем фазам, на одну будет приходиться ток:
Iф = 162/3 = 54 А.
На каждой фазе будет токовая нагрузка:
Iф = 54 + 38 = 92 А.
Вся техника одновременно не будет работать. С учетом запаса на каждую фазу приходится ток:
Iф = 92×0,75×1,5 = 103,5 А.
В пятижильном кабеле учитываются только фазные жилы. Для кабеля, проложенного в грунте, можно определить для тока 103,5 А сечение жил 16 мм²(таблица нагрузок по сечению кабеля).
Уточненный расчет по силе тока позволяет сэкономить средства, поскольку требуется меньшее сечение. При более грубом расчете кабеля по мощности, сечение жилы составит 25 мм², что обойдется дороже.
Падение напряжения на кабеле
Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.
- Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
- Находится падение напряжения: Uпад. = I×R. По отношению к линейному в процентах оно составит: U% = (Uпад./Uлин.)×100.
В формулах приняты обозначения:
- ρ – удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
- S – площадь поперечного сечения, мм².
Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.
Пример расчета кабеля по падению напряжения
Например, необходимо рассчитать падение напряжения на переноске с сечением жилы 2,5 мм², длиной 20 м. Она необходима для подключения сварочного трансформатора мощностью 7 кВт.
- Сопротивление провода составляет: R = 2(0,0175×20)/2,5 = 0,28 Ом.
- Сила тока в проводнике: I = 7000/220 =31,8 А.
- Падение напряжения на переноске: Uпад. = 31,8×0,28 = 8,9 В.
- Процент падения напряжения: U% = (8,9/220)×100 = 4,1 %.
Переноска подходит для сварочного аппарата по требованиям правил эксплуатации электроустановок, поскольку процент падения на ней напряжения находится в пределах нормы.
Однако его величина на питающем проводе остается большой, что может негативно повлиять на процесс сварки. Здесь необходима проверка нижнего допустимого предела напряжения питания для сварочного аппарата.
Заключение
Чтобы надежно защитить электропроводку от перегрева при длительном превышении номинального тока, сечения кабелей рассчитывают по длительно допустимым токам. Расчет упрощается, если применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. Более точный результат получается, если вычисление производится по максимальной токовой нагрузке. А для стабильной и долговременной работы в цепи электропроводки устанавливают автоматический выключатель.
Как правильно выбрать сечение кабеля, таблицы сечения по мощности и току
- Таблица сечения кабеля по мощности и току
- Какие параметры необходимо учесть для выбора правильного сечения кабеля
- Способы расчёта сечения кабелей
- Расчёт сечения по нагреву
- Расчёт сечения по допустимым потерям напряжения
- Расчёт тока однофазных нагрузок
- Расчёт сечения для однофазной и трехфазной сети
- Расчёт токов в трёхфазной сети
- Какое сечения кабеля выбрать в квартиру или частный дом
Выбирая кабель особенно важно подобрать правильное сечение для надёжной и безаварийной работы электрооборудования.
Для этого используются специальные таблицы выбора сечения кабеля, учитывающие металл, из которого изготовлена токопроводящая жила, материал изоляции и другие параметры.
Обычно для практических нужд достаточно использовать таблицу сечения кабеля, которая находится в Правилах Устройства Электроустановок в таблицах 1.3.4 и 1.3.5.
Также можно использовать следующие таблицы.
Для гибкого шнура и кабеля с медной жилой (ПВС, ШВВП, КГ)
Для силового кабеля с медной жилой (ВВГ)
Для силового кабеля с алюминиевой жилой (АВВГ)
В этих таблицах указаны необходимые сечения алюминиевых и медных кабелей для различных токовых нагрузок и условий прокладки. Тип изоляции — резиновая и виниловая, аналогичен большинству видов изоляционных материалов.
Выбор производится по номинальному току нагрузки. Если ток неизвестен, то он вычисляется исходя из мощности устройства, количества фаз и напряжения сети.
Для надёжной работы электроприборов при выборе кабеля по сечению учитываются различные факторы, основными из которых являются следующие:
- номинальный ток нагрузки;
- материал токопроводящей жилы;
- тип изоляции;
- способ прокладки;
- длина кабеля.
Перед тем, как рассчитать сечение кабеля, необходимо определить эти параметры.
Есть два способа определения необходимого сечения кабеля. При расчёте необходимо применять оба метода и использовать большую из полученных величин.
Расчёт сечения по нагреву
Во время протекания электрического тока по кабелю он греется. Допустимая температура нагрева и сечение провода зависят от типа изоляции и способов прокладки. При недостаточном сечении токопроводящей жилы она нагревается до недопустимой температуры, что может привести к разрушению изоляции, короткому замыканию и пожару.
Совет! Для тщательного расчёта необходимо использовать специальные таблицы, программы или онлайн-калькуляторы, но для большинства практических задач допускается применить таблицу, которую можно найти в ПУЭ, п. 1.3.10.
Расчёт сечения по допустимым потерям напряжения
Токопроводящая жила в проводе обладает сопротивлением и при прохождении по ней тока, согласно закону Ома, происходит падение напряжения. Величина этого падения растёт при уменьшении сечения кабеля и увеличении его длины.
При прокладке кабеля большой длины его сечение, необходимое для уменьшения потерь, может многократно превышать величину, выбранную по допустимому нагреву. Для расчёта используются специальные формулы, программы и онлайн-калькуляторы.
Николай Селезнёв
Эксперт интернет магазина «РЕС.юа»Обратите внимание:
Для тщательного расчёта необходимо использовать специальные таблицы, программы или онлайн-калькуляторы, но для большинства практических задач допускается применить таблицу, которую можно найти в ПУЭ, п.
1.3.10.
Выбор кабеля производится по току нагрузки, но если он неизвестен, то выполняется выбор сечения кабеля по мощности. Методы расчёта различные для однофазных и трёхфазных нагрузок.
Расчёт тока однофазных нагрузок
Для вычисления этого параметра необходимо разделить мощность устройства на напряжение сети
I=P/U
В однофазной сети ~220В допускается использование упрощённой формулы
I=4,5P
Расчёт токов в трёхфазной сети
В трёхфазной сети 380В есть два вида нагрузок, ток которых вычисляется по-разному:
- Электродвигатели. Для расчёта необходимо учесть КПД и cosφ, но допускается использование формулы
I=2P
- Нагреватели. Эти установки рассматриваются как три однофазных нагревателя, и применяется формула
I=(P/3)/U=4,5(P/3)
Важно! При подключении электроплиты, расчёт производится по самому мощному нагревателю или двум, в зависимости от схемы аппарата.
При проектировании электропроводки в квартире или частном доме используются гибкие медные провода ПВС или ШВВП. В этом случае допускается не производить расчёт проводов, а использовать стандартные сечения токопроводящих жил:
- Освещение. Общие провода 1,5мм², подключение отдельных светильников 0,5-1мм².
- Комнатные розетки, кондиционеры и мелкая кухонная техника. Общий кабель 2,5мм², опуск к отдельным розеткам 1,5мм².
- Посудомоечные и стиральные машины, электродуховки, бойлеры. Это установки повышенной мощности и розетка для каждого из этих устройств подключается отдельным кабелем 1,5мм². При установке двух таких устройств рядом возле розеток монтируется переходная коробка с клеммником, который подключается кабелем 2,5мм². При установке нескольких мощных аппаратов сечение общего провода выбирается по суммарному току этих установок.
-
Нагреватели проточной воды. Устройство для кухни мощностью 3кВт присоединяется проводом 1,5мм², для ванной мощностью 5кВт кабелем 2,5мм², идущим прямо из вводного щитка.
- Электроплита. Двухконфорочная плита подключается кабелем 2,5мм², четырёхконфорочная в однофазной сети присоединяется проводом 4мм². В трёхфазной достаточно сечения 2,5мм².
- Электроотопление. Сечение общего кабеля определяется мощностью системы. При значительно количестве нагревателей и большой протяжённости кабеля допускается установка последовательно нескольких кабелей разного сечения. При наличии в доме трёхфазной электропроводки целесообразно электроконвектора и тёплые полы в разных комнатах подключить к различным фазам. Это позволит уменьшить сечение питающих кабелей.
Знание того, как правильно рассчитать сечение кабеля, поможет выполнить монтаж электропроводки без привлечения проектных организаций.
Комментарии
курсов PDH онлайн. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.
«Мне нравится широта ваших курсов HVAC; не только экологические курсы или курсы по энергосбережению
.
»
Рассел Бейли, ЧП
Нью-Йорк
«Это укрепило мои текущие знания и научило меня нескольким новым вещам, кроме того
познакомив меня с новыми источниками
информации».
Стивен Дедак, ЧП
Нью-Джерси
«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они
очень быстро отвечали на вопросы.
Это было на высшем уровне. Буду использовать
снова. Спасибо».
Блэр Хейуорд, P.E.0003 «Веб-сайт прост в использовании. Хорошо организован. Я действительно буду пользоваться вашими услугами снова.
Я передам название вашей компании
другим сотрудникам.»
Рой Пфлейдерер, ЧП
Нью-Йорк
«Справочный материал был превосходным, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком
с деталями Канзас
Авария в City Hyatt.
»
Майкл Морган, ЧП
Техас
«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится, что я могу просмотреть текст перед покупкой. Я обнаружил, что класс
Информативный и полезный
в моей работе. «
Уильям Сенкевич, стр.
Флорида
познавательный. Вы
— лучшие, которые я нашел. «
Рассел Смит, P.E.
Pennsylvania
Я считаю, что подход упрощает для рабочего инженера.
материала». На самом деле
человек изучает больше
от неудач. «
Джон Скондры, P.E.
Пенсильвания
«. Курс был хорошо поставлен вместе, и используется.
Путь обучения. «
Jack Lundberg, P.E.
Висконсин
» Я очень увлекаюсь тем, как вы представляете курсы; т.
е. позволяя
Студент. Для рассмотрения курса
Материал перед оплатой и
Получение викторины. «
Arvin Swanger, P.E.
Virgina
«. курсы. Я, конечно, многому научился и
получил огромное удовольствие».0002 «Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством содержания материалов и простотой поиска
онлайн-курсов
.»
Уильям Валериоти, ЧП
Техас
«Этот материал во многом оправдал мои ожидания. Курс был прост для изучения. Фотографии в основном давали хорошее представление о
обсуждаемых темах.»
Майкл Райан, ЧП
Пенсильвания
«Именно то, что я искал. Нужен 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»
Джеральд Нотт, П.Е.
Нью-Джерси
«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых кредитов PDH.
Это было
информативно, выгодно и экономично.
Я настоятельно рекомендую это
всем инженерам. «
Джеймс Шурелл, P.E.
Ohio
Я ценю вопросы« Реальный мир »и соответствует моей практике. , и
не основаны на каком-то неясном разделе
законов, которые не применяются
к «нормальной практике».0005 Марк Каноник, ЧП Нью-Йорк «Большой опыт! Я многому научился, чтобы вернуться к своему медицинскому устройству организации». Иван Харлан, ЧП Теннесси «Материал курса имеет хорошее содержание, не слишком математический, с хорошим акцентом на практическое применение технологий». Юджин Бойл, ЧП California «Это был очень приятный опыт. , а онлайн -формат был очень и простые в . Благодарность.» Патрисия Адамс, ЧП Канзас «Отличный способ добиться соответствия непрерывному обучению физкультуры в рамках временных ограничений лицензиата». Джозеф Фриссора, ЧП Нью-Джерси «Должен признаться, я действительно многому научился. Это помогает иметь обзор текстового материала. предоставлены фактические случаи». Жаклин Брукс, ЧП Флорида «Общие ошибки ADA в проектировании объектов очень полезны. Проверка требовало исследования в Документ , но Ответы были . Проще говоря.» Гарольд Катлер, ЧП Массачусетс «Это было эффективное использование моего времени. в инженерии дорожного движения, который мне нужен , чтобы выполнить требования Сертификация PTOE. « Джозеф Гилрой, стр. способ заработать CEU для моих требований PG в штате Делавэр. До сих пор все курсы, которые я посещал, были отличными. Надеюсь увидеть больше 40% Курсы с дисконтированием ». Кристина Николас, P.E. New York » только что завершены. дополнительные курсы. Процесс прост, и намного эффективнее, чем необходимость путешествовать.0004 Айдахо «Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для инженеров-профессионалов для получения единиц PDH в любое время. Очень удобно.» Пол Абелла, ЧП Аризона «Пока все было отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня не так много времени, чтобы исследовать, куда получить мои кредиты от. Кристен Фаррелл, ЧП Висконсин 
Тема была интересной и хорошо представленной, 
Спасибо за разнообразие выбора 
»
и графиками; определенно облегчает
усвоение всех
теорий.»
Виктор Окампо, P.Eng.
Альберта, Канада
«Хороший обзор принципов полупроводников. Мне понравилось проходить курс по телефону
My Wope Pace во время моего Morning
Subway Commute 9000 9000 2 до работы. .»
Клиффорд Гринблатт, ЧП
Мэриленд
«Просто найти интересные курсы, скачать документы и получить
викторина. Я буду Emong Рекомендовать
You To Every PE, нуждающийся в
CE. тем во многих областях техники».
0004
«У меня перепроизводили вещи, которые я забыл. Я также рад получить финансово
на Ваше промо-электронное письмо , которая
на 40%.» Conrado Casem, P.E. Теннесси «Отличный курс по разумной цене. Буду пользоваться вашими услугами в будущем.» Чарльз Флейшер, П.Е. Нью-Йорк «Это был хороший тест, и я фактически проверил, что я прочитал кодексы профессиональной этики и правила Нью-Мексико ». Брун Гильберт, Ч.П. Калифорния «Мне очень понравились занятия. Они стоили времени и усилий.» Дэвид Рейнольдс, ЧП Канзас «Очень доволен качеством тестовых документов. , когда потребуется дополнительная сертификация .» Томас Каппеллин, ЧП Иллинойс «У меня истек срок действия курса, но вы все равно выполнили обязательство и поставили Me, за что я заплатил — много ! » для инженера».0004 Хорошо расположено. « Глен Шварц, P.E. Нью -Джерси 
Будет использовать CEDengineerng
.
для дизайна дерева.»
Брайан Адамс, ЧП
Миннесота
0004
Роберт Велнер, ЧП
New York
«У меня был большой опыт работы с прибрежным строительством — проектирование
Building и
High Рекомендую его».
Денис Солано, ЧП
Флорида
«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики штата Нью-Джерси были очень
хорошо подготовлено. Мне нравится возможность загрузить учебный материал до
Обзор везде, где бы ни был и
всякий раз, когда ».
Тим Чиддикс, P.E.
Colorado
» Отлично! Сохраняйте широкий выбор тем на выбор».
Уильям Бараттино, ЧП
Вирджиния
«Процесс прямой, никакой чепухи. Хороший опыт.»
Тайрон Бааш, ЧП
Иллинойс
«Вопросы на экзамене были наводящими и демонстрировали понимание
материала. Тщательный
и всеобъемлющий. «
Майкл Тобин, P.
E.
Аризона
» Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложил курс, что
помогу моя линия
работы. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова.»
Анджела Уотсон, ЧП
Монтана
«Простота в исполнении. Никакой путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата.»
Кеннет Пейдж, ЧП
Мэриленд
«Это был отличный источник информации о нагревании воды с помощью солнечной энергии.
Луан Мане, ЧП
Conneticut
«Мне нравится подход, позволяющий зарегистрироваться и иметь возможность читать материалы в автономном режиме, а затем
вернуться, чтобы пройти тест.»
Алекс Млсна, ЧП
Индиана
«Я оценил количество информации, предоставленной для класса.
Я знаю
Это вся информация, которую я могу
В реальных жизненные ситуации. «
Натали Дриндер, P.E.
South Dakota
курс.»0004
«веб -сайт прост в использовании, вы можете загрузить материал для изучения, затем вернуться
и пройти тест. .»
Майкл Гладд, ЧП
Грузия
«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»
Деннис Фундзак, ЧП
Огайо
«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать сертификат PDH
. Спасибо, что сделали этот процесс простым.»
Фред Шайбе, ЧП
Висконсин
«Положительный опыт. Быстро нашел курс, который соответствует моим потребностям, и закончил
PDH за один час за
Один час.
«
Стив Торкильдсон, P.E.
Южная Каролина
» Мне нравилось загрузить документы для рассмотрения контента
и приготовимости.
наличие для оплаты
материалов.»
Richard Wymelenberg, P.E.0005 «Это хорошее пособие по ЭЭ для инженеров, не являющихся электриками.» Дуглас Стаффорд, ЧП Техас «Всегда есть место для улучшения, но я не могу придумать ничего в вашем процессе, который нуждается в улучшении.» Томас Сталкап, ЧП Арканзас «Мне очень нравится удобство прохождения онлайн-викторины и немедленного получения сертификата .» Марлен Делани, ЧП Иллинойс «Обучающие модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по многим различным техническим областям 3 за пределами
40003 Специализация одной собственной специализации
без
. 12В представляет собой электрическую цепь низкого напряжения . Он в основном используется в большинстве аккумуляторов. Для производства большего количества электроэнергии (мощности) нам обычно требуется довольно много ампер. Это означает, что нам нужен относительно большой кабель 12 В, размеры . Итак, как определить, какой размер провода вам нужен для цепи 12 В? Пример: Допустим, мы хотим подключить устройство мощностью 200 Вт к батарее 12 В. Это означает, что мы должны использовать размер провода 12 В, который может выдерживать не менее 12,5 ампер (200 Вт / 12 В = 12,5 А). Принимая во внимание правило 80% NEC (мы объясним это позже), вам нужен провод с силой тока не менее 15,62 А. В этом случае нам понадобится провод сечением 16 AWG, так как он рассчитан на ток 17 А. Далее, если батарея находится где-то расстояние от устройства (скажем, 20 футов, 50 футов или даже 80 футов), нам необходимо учитывать падение напряжения (сильное воздействие). Мы должны быть очень осторожны при выборе размеров проводов 12 В. Если мы выберем провод со слишком низкой емкостью, цепь может загореться (как и батарея). Чтобы не ошибиться с размером кабеля 12 В, вы можете использовать два ключевых ресурса: Вы можете использовать оба этих инструмента для соответствующего размера провода 12 В. Давайте сначала посмотрим на калькулятор размера кабеля 12 В, прежде чем мы перейдем к всеобъемлющей таблице размеров провода 12 В: Мы рассчитываем теоретический размер провода 12 В в два этапа: Это означает, что нам нужен размер провода с силой тока 15,63 А или выше. Чтобы выбрать правильный размер провода AWG для 12-вольтовой цепи, обратитесь к полной таблице размеров проводов AWG здесь. Из этой диаграммы видно, что провод 18 AWG имеет силу тока 14 А (медный провод, средняя температура 75°C). Правильный размер провода для цепи 150 Вт 12 В: 16 AWG с силой тока 17 А. Эта сила тока 17 А больше, чем минимально необходимая сила тока 15,63 А, которую мы рассчитали. Используя этот расчет и сверяясь с таблицей размеров проводов AWG, вы можете адекватно выбрать размер провода 12 В для устройств, которые находятся на расстоянии 0 футов (это теоретический калькулятор, для практического использования вы должны свериться с диаграммой мощности усилителя размера провода 12 В) вы найдете далее) . Чтобы помочь вам с этим калькулятором, мы создали калькулятор, который делает все это автоматически (включая правило 80% NEC): Здесь вы просто вводите макс. мощность устройства, которое вы хотите использовать с батареей 12 В, и вы получите минимальную мощность, которую должен иметь провод цепи: Вот как использовать этот калькулятор: Вы можете использовать наш пример для устройства мощностью 150 Вт 12 В. Исходя из этого мин. тока, вы можете выбрать правильный размер провода для этой цепи 12 В, ознакомившись с таблицей размеров проводов AWG. Вот как теоретически можно рассчитать необходимый размер провода 12 В для любого устройства. Однако на практике нам нужно более крупных (толстых) проводов . Почему? Потому что мы должны учитывать падение напряжения. Все провода имеют длину не менее нескольких футов (10 футов, 20 футов, 30 футов и т. д.). Когда электричество проходит по этому проводу, напряжение (первоначально 12 В) падает до 10 В, 8 В, 6 В и так далее. В системе 12 В падение напряжения не должно превышать 3% на фут длины провода. Если напряжение падает, а мы все еще хотим сохранить макс. мощность, необходимая нашему устройству, у нас есть только один выбор (согласно уравнению электрической мощности): Увеличьте силу тока. Схема сама увеличит силу тока, когда обнаружит падение напряжения. Это происходит автоматически. Что вам нужно сделать, так это признать, что ваша схема нуждается в большем количестве усилителей. Пример: Если вы теоретически подсчитали, что вашему устройству на 12 В требуется ток 15 А (и это соответствует правилу NEC 80%), вы теоретически используете провод 14 AWG с силой тока 20 А. Однако на практике у вас есть провод длиной 25 футов. Это уменьшит напряжение с 12 В до, скажем, 8 В, и теперь вам потребуется 22,5 ампера для обеспечения того же количества энергии (мощности). Это также означает, что провода 14 AWG будет недостаточно. Вместо этого вам придется использовать провод 10 AWG с силой тока 35 А. Расчет падения напряжения довольно сложен. На самом деле никто не делает это вручную. Вместо этого электрики сверяются с таблицей размеров проводов на 12 В. В этой таблице указано, какое сечение провода необходимо использовать для 12-вольтовой цепи, требующей определенного количества ампер на определенном расстоянии. (прокрутите вправо и вниз) 
Цепь
Это увеличивает необходимые нам усилители, что, в свою очередь, увеличивает размер провода 12 В (нам нужно больше мощности). Возможно, нам придется использовать провод 14 AWG (20 А), провод 12 AWG (25 А) или даже провод 10 AWG (35 А).
Если вы не выберете провод достаточной толщины (имеющий достаточную мощность), вся цепь может загореться.
В этой схеме подключения указано, какой размер провода 12 В выбрать, если устройство, которое вы хотите использовать с напряжением 12 В, находится на некотором расстоянии (от 15 футов до 9 футов).0 футов). Как рассчитать необходимое сечение провода 12 В (теоретически)?
P (Ватт) = I (Ампер) × V (Вольт)
Теперь мы должны выразить электрический ток (I, измеренный в амперах) и подключить «12В», потому что у нас есть 12-вольтовая цепь:
I (Ампер) = P (Ватт) / 12 В
С помощью этой формулы мы можем рассчитать, сколько ампер может работать в цепи 12 В.
Пример: если мы хотим запустить устройство мощностью 150 Вт, нам потребуется I = 150 Вт / 12 В = 12,5 ампер.
Мин. Сила тока = расчетный ток × 1,25
В нашем случае 150 Вт это дает:
Мин. Сила тока (150 Вт) = 12,5 А × 1,25 = 15,63 А 
Этот провод слишком мал в нашем случае; если вы выберете провод 18 AWG, вы, скорее всего, поджарите цепь. Калькулятор размера кабеля 12 В (на расстоянии 0 футов)
Переместите ползунок мощности на «150», и вы получите расчетную минимальную требуемую силу тока: 15,63 А. Учет падения напряжения (размеры проводов 12 В, используемые на практике)
Проще всего объяснить это, просто взглянув на таблицу размеров 12-вольтовых проводов здесь: Таблица размеров проводов 12 В
Длина (в футах): Провод 5 А, 12 В (60 Вт): Провод 10 А, 12 В (120 Вт): Провод 15 А, 12 В (180 Вт): Провод 20 А, 12 В (240 Вт): Провод 25 А, 12 В (300 Вт): Провод 30 А, 12 В (360 Вт): Провод 40 А, 12 В (480 Вт): Провод 50 А, 12 В (600 Вт): Провод 60 А, 12 В (720 Вт): 15 футов 16 AWG 12 AWG 10 AWG 10 AWG 8 AWG 8 AWG 6 AWG 6 AWG 4 AWG 20 футов 14 AWG 12 AWG 10 AWG 8 АВГ 8 AWG 6 AWG 6 AWG 4 AWG 4 AWG 25 футов 14 AWG 10 AWG 8 AWG 8 AWG 6 AWG 6 AWG 4 AWG 4 AWG 2 AWG 30 футов 12 AWG 10 AWG 8 AWG 6 AWG 6 АВГ 4 AWG 4 AWG 2 AWG 2 AWG 40 футов 12 AWG 8 AWG 6 AWG 6 AWG 4 AWG 4 AWG 2 AWG 2 AWG 1 AWG 50 футов 10 AWG 8 AWG 6 AWG 4 AWG 4 AWG 2 АВГ 2 AWG 1 AWG 1/0 AWG 60 футов 10 AWG 6 AWG 6 AWG 4 AWG 2 AWG 2 AWG 1 AWG 1/0 AWG 2/0 AWG 70 футов 10 AWG 6 AWG 4 AWG 2 AWG 2 AWG 2 АВГ 1/0 AWG 2/0 AWG 2/0 AWG 80 футов 8 AWG 6 AWG 4 AWG 2 AWG 2 AWG 1 AWG 1/0 AWG 2/0 AWG 3/0 AWG 90 футов 8 AWG 4 AWG 4 AWG 2 AWG 1 AWG 1/0 AWG 2/0 AWG 3/0 AWG 3/0 AWG
Вот как вы можете прочитать таблицу размеров проводов 12 В:
Допустим, у нас есть устройство мощностью 300 Вт, которое мы хотим использовать с батареей 12 В.
Расстояние между устройством и батареей (в основном длина провода) составляет 30 футов. Какой провод калибра AWG нам нужен для этой цепи 12 В?
Вы просто проверяете таблицу и видите, что вам понадобится провод 6 AWG. Провод 6 AWG имеет силу тока 65А; это довольно много и дает вам представление о том, какое огромное значение имеет падение напряжения в 12-вольтовых цепях.
Вы можете использовать эту таблицу, чтобы выбрать правильный размер провода для любой цепи 12 В.
Примечание: Как правило, если вы сомневаетесь в размере провода 12 В, выбирайте более толстый провод . Более толстая проволока имеет более высокую допустимую нагрузку и гораздо меньше шансов загореться, чем более тонкая проволока.
Надеюсь, теперь выбор размеров проводов 12В стал немного понятнее. Если вам нужна помощь, вы можете использовать раздел комментариев ниже, и мы постараемся вам помочь.
Спасибо.
Содержание
Выбор кабеля VFD
( VFD закорочен для привода с регулируемой частотой, также см.
привод с регулируемой скоростью, преобразователь частоты, привод с регулируемой скоростью… )
Производители средних и больших частотно-регулируемых приводов обычно предоставляют информацию о требованиях к силовым кабелям, соединяющим преобразователь частоты с двигателем переменного тока и от разделительного трансформатора частотно-регулируемого привода к преобразователю. Также включены рекомендации по заземлению кабелей и панелей. Каталоги поставщиков кабелей и веб-сайты содержат подробную информацию, но не обязательно всю необходимую для определения того, соблюдаются ли рекомендации производителя частотно-регулируемого привода. В этом документе представлены типичные требования, причины этих требований и некоторые полезные идеи, которые помогут читателю преодолеть разрыв между требованиями поставщика частотно-регулируемого привода и опубликованными данными поставщика кабелей.
Фон
Наличие экономичных силовых устройств на основе тиристоров и транзисторов сделало преобразование энергии с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) практичным.
Как и в случае с большинством достижений в области технологий, выявились проблемы, которых не было в предыдущих поколениях частотно-регулируемых приводов. К ним относятся проблемы с изоляцией двигателя, выход из строя подшипников, вмешательство или разрушение существующих систем VFD, а также вмешательство в постороннее оборудование завода. Большинство, если не все, из этих явлений связаны со скоростью переключения порядка 10–100 раз выше, чем у тиристоров, используемых в обычном преобразовании мощности постоянного тока.
г.
Тиристоры — это устройства с линейной коммутацией; то есть ток затвора, подаваемый, когда напряжение устройства имеет одну полярность, заставляет устройство проводить ток. Проводимость прекращается, когда полярность сетевого напряжения переменного тока меняется на противоположную и ток уменьшается до нуля. Устройства IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором), GCT (выключающий тиристор с коммутацией затвора) и IEGT (транзистор затвора с улучшенной инжекцией), используемые в преобразователях мощности с ШИМ, не имеют этого конструктивного ограничения и включаются и выключаются напряжением или током затвора.
.2 Силовые преобразователи, использующие эти устройства, не только работают на высоких частотах коммутации, но и не зависят от входной частоты энергосистемы. Результирующие гармоники частот переключения значительно превышают пятую, седьмую, 11-ю и 13-ю гармоники частоты сети, которые обычно возникают при использовании обычных приводов постоянного тока (рис. 1).
Рис. 1 Типовой спектр гармоник ШИМ-преобразователя частоты
Кабели
Широкое использование частотно-регулируемых приводов с ШИМ в 1990-х годах и ранние связанные с этим проблемы, упомянутые выше, потребовали новых типов кабелей, которые в то время не были широко доступны. Производители частотно-регулируемых приводов и кабелей провели испытания различных конфигураций кабелей, что привело к различным рекомендациям и доступности новых типов кабелей.
В указанном документе IEEE3 указаны некоторые основные проблемы, связанные с комбинацией инвертор-рабочий-двигатель:
- Внесение дополнительных гармонических токов в цепи заземления оборудования.
- Синфазные токи требуют надлежащего заземления, чтобы избежать преждевременного выхода подшипников из строя.
- Перекрёстные помехи между соседними цепями двигателя.
Следует помнить, что частотно-регулируемые приводы с ШИМ также часто применяются в качестве преобразователей, преобразующих переменный ток в постоянный для использования инверторами, которые затем подают переменное напряжение и мощность на двигатели. Поэтому аналогичные рекомендации по кабелю применимы и к схеме трансформатор-преобразователь.
Цепи заземления оборудования — Аналоговые регуляторы и оборудование преобразования энергии 1960-х годов и позже требовали отдельных цепей заземления для правильной работы. При аналоговых сигналах всего 5 В разница в несколько милливольт между различными платформами управления может привести к тому, что в цепях двигателя и генератора протекают сотни нежелательных ампер.
Отдельные цепи заземления можно классифицировать следующим образом:
- Безопасность персонала : Включает корпуса электрооборудования, рамы двигателей и т. д.
- Система управления 1 : Связывает заземление всех цепей управления в отдельных корпусах в специально отведенном месте.
- Оборудование для преобразования энергии : Отдельные цепи заземления могут использоваться для оборудования для преобразования статической энергии, в зависимости от местных норм и производителя. Это может быть связано с заземлением безопасности персонала, но не с заземлением системы управления.
- Управление S система 2 : Могут существовать несколько цепей заземления управления, особенно при добавлении дополнительных линий к существующим объектам.
д. Управление синфазными токами — Упрощенное представление об синфазном режиме состоит в том, что любая разность потенциалов между двумя точками вызывает протекание тока по пути наименьшего сопротивления. Поскольку разность потенциалов может состоять из множества различных частот, математическое решение может быть чрезвычайно сложным.
Основное решение состоит в том, чтобы обеспечить равноудаление всех потенциалов от земли, при этом путь наименьшего сопротивления, определяемый установкой, не должен проходить через компоненты оборудования, которые могут выйти из строя из-за нежелательных токов заземления.
Основной проблемой здесь является то, что неправильная установка может привести к тому, что клеммы двигателя будут находиться под гораздо более высоким напряжением, чем рассчитано на изоляцию. Кроме того, путем наименьшего сопротивления синфазному току может быть подшипник двигателя, что обычно сокращает срок службы подшипника. В случаях, когда оба подшипника двигателя изолированы, путь наименьшего сопротивления может быть проложен к подшипнику ведомого оборудования. Обратите внимание, что датчики, прикрепленные к валу двигателя, такие как тахометры, должны быть надлежащим образом защищены, чтобы их подшипники не стали путем наименьшего сопротивления.
Другой причиной высокого напряжения на клеммах двигателя является концепция стоячей волны.
Сочетание высоких скоростей переключения устройства и ШИМ-управления, которое позволяет посылать высокочастотные последовательности импульсов напряжения от преобразователя частоты, может привести к тому, что напряжение двигателя во много раз превысит номинальное. Для определенного типа кабеля существует некоторая длина кабеля, которая максимизирует эту составляющую напряжения. Алгоритм управления PWM может смягчить эту проблему.
Перекрестные помехи в цепи — Физическое разделение кабелей питания и кабелей управления обычно рекомендуется производителями частотно-регулируемых приводов, а также может требоваться нормами безопасности персонала. Несколько кабелей инвертор-двигатель в одном и том же кабелепроводе на большие расстояния могут иметь электромагнитную и/или электростатическую связь. Это может привести к тому, что одна система будет мешать работе другой. Безопасность персонала является еще одной проблемой, поскольку человек может выполнять техническое обслуживание обесточенной силовой цепи, в которой напряжение/ток индуцируются работающим частотно-регулируемым приводом.
Электромагнитная связь от силовых кабелей также может создавать помехи для другого оборудования, такого как радиоприемники, схемы управления и контрольно-измерительные приборы.
Тиристорные и диодные преобразователи
Силовые кабели между изолирующими трансформаторами ЧРП и тиристорными или диодными преобразователями соответствуют тем же рекомендациям, что и для приводов постоянного тока. Специальный кабель не требуется.
ШИМ-преобразователи и инверторы
Как отмечалось ранее, ШИМ-преобразователи переменного тока в постоянный и инверторы постоянного тока в переменный ток работают на высоких частотах переключения, производя гармоники далеко за пределами пятой, седьмой, 11-й и 13-й, присущие тиристорным и диодным преобразователям переменного тока в постоянный. Основные требования к правильно проложенным силовым кабелям, сводящим к минимуму нежелательные эффекты, включают:
- Три симметрично расположенных фазных провода.
- Три симметрично расположенных заземляющих проводника.
- Общая оболочка кабеля с высокой степенью целостности.
- Индивидуальные экраны фазных проводов рекомендуются при среднеквадратичном напряжении выше 2400 В переменного тока.
Следующие конфигурации кабелей имеют приоритет от 1 до 4, или передовой опыт для менее желательных альтернатив.
Кабель с приоритетом 1 — Расположение, показанное на рис. 2, при правильном подключении соответствует указанным выше критериям. Кабель не вносит дисбаланс фаз и сводит к минимуму высокочастотные помехи. Этот тип кабеля имеет приоритет 1, поскольку он обеспечивает минимальные синфазные токи в цепи заземления и минимальные помехи для другого оборудования на объекте.
Рис. 2 Кабель ЧРП Priority 1
Общая оболочка или экран кабеля может быть выполнена несколькими способами. К ним относятся:
- Сплошная сварная гофрированная алюминиевая оболочка. Обычно считается лучшим техническим решением для заземления высокочастотных излучений, а также обеспечивает очень хорошую механическую защиту и иногда называется «бронированным». Этот тип также является самым дорогим и сложным в установке из-за жесткости оболочки.
- Гофрированная и продольно наложенная оболочка с нахлестом. Материал, как правило, медь и обеспечивает хороший путь заземления. Гофрированная оболочка сплющивается при изгибе кабеля, обеспечивая целостность оболочки.
- Плоская медная лента с обмоткой по окружности с перекрытием 133–150 %. Уровень перекрытия обеспечивает покрытие, если радиус изгиба не слишком большой. Разделение или зазоры в оболочке допускают некоторый уровень нежелательных излучений.
- На некоторых кабелях, рекламируемых как VFD, можно найти плетеные оболочки. Плетение не обеспечивает 100% защиту от излучения из-за зазоров в плетении.
Обычно считается лучшим техническим решением для заземления высокочастотных излучений, а также обеспечивает очень хорошую механическую защиту и иногда называется «бронированным». Этот тип также является самым дорогим и сложным в установке из-за жесткости оболочки. Кабель с приоритетом 2 — Кабель с приоритетом 2 имеет один центральный заземляющий проводник.
Хотя показано для полноты и технического решения, оказалось трудно подтвердить, что заземляющий проводник расположен в центре. По-видимому, чаще всего заземляющий проводник представляет собой один из четырех случайно расположенных кабелей в жгуте, а не по центру, как показано на рис. 3. Следует избегать несимметричных кабелей.
Рис. 3 Кабель ЧРП с приоритетом 2
Кабель с приоритетом 3 — кабель с приоритетом 3 (рис. 4) не имеет отдельного заземляющего проводника и опирается исключительно на общую оболочку кабеля для заземления и контроля излучения.
Рис. 4 Кабель ЧРП приоритета 3
Кабель приоритета 4 — Кабели приоритета 4 (рис. 5) состоят из трех симметрично расположенных кабелей. Во всех схемах требуются симметричные главные фазные проводники для поддержания баланса фазных токов с целью минимизации синфазных токов на землю и высокочастотных помех.
Некоторые производители разрешают использование кабелей с приоритетом 4, когда кабели с приоритетом 1–3 недоступны. Особое внимание следует уделить обеспечению симметричного размещения трех однофазных кабелей.
Рис. 5 Кабель ЧРП с приоритетом 4
В случае использования кабеля с приоритетом 4 отдельный заземляющий проводник должен быть проложен по отдельному пути (кабелепроводу), чтобы избежать случая с приоритетом 2 несимметричных электромагнитных эффектов. В кабелях с приоритетом 4 будет асимметрия фаз, независимо от осторожности, предпринятой во время установки частотно-регулируемого привода. Также обратите внимание, что, поскольку отсутствует общая трехфазная оболочка, все три отдельные кабельные оболочки должны быть заземлены в соответствии с рекомендациями производителей.
Несколько кабелей
Если для обеспечения допустимой нагрузки требуется несколько кабелей, каждый кабель должен содержать все три фазы, как показано на рис.
6 для кабелей с приоритетом 1. Кабели прокладываются через подземные кабелепроводы или размещаются в кабельных лотках, или и то, и другое. Следует соблюдать правила ограничения допустимой нагрузки, рекомендованные изготовителем кабеля.
Рис. 6 Конфигурация с несколькими кабелями Priority 1
Если необходимо использовать несколько однофазных кабелей, есть две возможности. Можно следовать случаю Приоритета 4, или кабельные трассы размещаются в отдельных фазных каналах для минимизации синфазных токов. Однако во втором случае требуется подземный кабелепровод «точка-точка» без близости к другим силовым или контрольным кабелям. В случае, когда кабели проложены хаотично без учета фазы, концевые заделки оболочки кабеля могут сгореть из-за чрезмерных токов. В этом случае напряжение, управляющее током, относительно велико и может представлять опасность для персонала.
Номинальное напряжение кабеля
Все кабели частотно-регулируемого привода должны соответствовать местным нормам и быть рассчитаны на среднеквадратичное напряжение цепи, в которой они установлены.
Некоторые рекомендуемые номиналы кабелей, доступные в Северной Америке, приведены в Таблице 1.
Номинальное напряжение преобразователя/инвертора Заземление кабеля Обратите внимание, что оболочка/экран кабеля заземлена на обоих концах кабеля. Преобразователи обычно снабжены внутренней шиной заземления для заземления кабеля и, возможно, отдельной шиной заземления управления. Как отмечалось ранее, в новых установках обычно не используются отдельные внешние шины заземления для управления и питания. Таким образом, все заземления в конечном итоге подключаются к одной и той же цепи заземления системы, обозначенной на рис. 7 как «заземление корпуса». В этом случае требуется тщательное заземление отдельных экранов/оболочек, а также отдельно проложенный заземляющий кабель для нейтрализации синфазных токов заземления, возникающих в данной установке. Все используемые кабели имеют экран/оболочку, заземленную с обоих концов. Обратите внимание, что на Рисунке 8 не делается попытка показать физическое расположение кабеля. Руководящие принципы приоритета 4 подразумеваются и должны соблюдаться. Пример использования отдельных кабелей Рис. 9 Заземление преобразователя частоты и цепи заземления Когда ток нагрузки двигателя равен нулю, ток фазы U протекает от кабеля фазы U через оболочку и возвращается к преобразователю частоты точка ЮВ. Возврат тока в основную силовую цепь преобразователя частоты осуществляется в основном по двум путям. Один путь — это точка заземления нейтрали, а другой — через оболочки и кабели V-фазы и W-фазы. На рис. 10 показаны токи заземления Ias, Ibs и Iie, измеренные в реальной установке. Пиковый ток Ias составляет 120 А при частоте более 100 Гц. Моделирование — Моделирование было выполнено с использованием PSCAD/EMTDC версии 3. Таблица 2 Параметры для моделирования модели Рис. 11 Возможное расположение двух параллельных кабелей Priority 4 Когда вместо трехфазных кабелей используются одиночные кабели, возможности физической компоновки безграничны. Результаты моделирования показаны на рисунке 13. Смоделированные токи заземления Ias, Ibs и Iie аналогичны измеренным значениям на рисунке 8, что подтверждает результаты моделирования. Также были смоделированы токи заземления Iem, Iem2 и Ien на рис. 9. Полное сопротивление относительно земли токов со стороны двигателя, Iem и Iem2, выше, чем полное сопротивление относительно земли нейтральной точки, установленной в преобразователе частоты, и наблюдается небольшой ток или его отсутствие. Выводы Номинальное напряжение кабеля 460 600 В переменного тока с изоляцией, рассчитанной на напряжение 2000 В 575/690 1000 В переменного тока с изоляцией, рассчитанной на напряжение 2000 В 1 250 3 кВ 3300 8 кВ
Всегда обращайтесь к документации производителя оборудования для правильного обращения и установки, включая заземление. На рис. 7 показан метод заземления для случая подключения ШИМ-преобразователя к трансформатору с помощью одного кабеля с приоритетом 1.
Рис. 7 Схема заземления кабеля трансформатора и преобразователя
Три симметричных заземляющих проводника также заземляются на каждом конце кабеля. Изолирующие трансформаторы ЧРП обычно снабжены электростатическим экраном между первичной и вторичной обмотками, который подключается к цепи заземления системы. Оболочка/экран кабеля и жилы заземления также подключаются к цепи заземления системы.
Опять же, обратитесь к документации производителя, чтобы подтвердить его рекомендации.
Рис. 8 Схема заземления кабеля преобразователя частоты и двигателя
На рис. 9 показаны основные цепи питания и заземления основного ЧРП среднего напряжения IEGT, применяемого в прокатном стане. Основные силовые кабели между преобразователем частоты и двигателем относятся к типу приоритета 4; то есть три индивидуально экранированных кабеля. Каждый кабель имеет оболочку, используемую в качестве экрана и заземленную с обоих концов. Существует несколько путей протекания токов заземления, включая предполагаемые провода заземления и паразитную емкость. Ток заземления протекает следующим образом: 
Рис. 10 Измеренные токи заземления
0.8, чтобы подтвердить соответствие модели полевым измерениям. Параметры показаны в таблице 2. Напряжение шины постоянного тока 2345 В постоянного тока Дв/дт переключения 2345 В/мкс Нагрузка двигателя Без нагрузки, без тока Длина кабеля 90 м Параллельный номер кабеля 2 параллельных Прокладка кабеля Приоритет 4 (рис. 11) Модель кабеля Кабель EMTDC (рис. 12) 
Поскольку эти испытания проводились на фабрике в Японии, мы можем быть уверены, что были приняты все меры для того, чтобы рекомендации Приоритета 4 соблюдались в максимально возможной степени. Расположение каждой фазы может выглядеть так, как показано на рис. 11, с тремя одножильными кабелями, скрученными в виде тройных связок. Модель кабеля, используемая при моделировании, показана на рис. 12.
Рис. 12 Кабель, смоделированный при моделировании
Рис. 13 Результаты моделирования тока заземления: (слева) токи заземления ЧРП и (справа) другие токи заземления.
Траектория токов Ien и Iie почти одинакова, поэтому смоделированные токи заземления практически одинаковы. Резистор заземления нейтрали предназначен для управления током заземления, поэтому моделирование подтверждает желаемый результат. Сохранение нежелательных токов внутри преобразователя частоты и оболочек кабелей снижает количество нежелательных электрических помех, вносимых в сеть заземления предприятия. Важно отметить, что оболочка кабеля может пропускать значительные повторяющиеся импульсные токи и должна быть рассчитана и должным образом заделана для прохождения этих токов.
Различия в конструкциях частотно-регулируемых приводов с ШИМ могут привести к различным рекомендациям по кабелям у разных производителей. В некоторых странах рекомендуемые кабели могут быть недоступны. Однако следует как можно точнее следовать рекомендациям производителя. Правильная прокладка кабелей высокопроизводительных частотно-регулируемых приводов с ШИМ позволит избежать помех работе другого оборудования предприятия, а также обеспечит правильную работу и срок службы подключенного оборудования.
