Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Для чего нужен расчет сечения кабеля

При покупке кабеля вы можете увидеть различные обозначения. К примеру, провод 3×5 содержит три токоведущие жилы, каждая из которых имеет сечение по 5 кв. мм. Зная это, достаточно заглянуть в таблицу напряжения и мощности.

Только правильно рассчитанное сечение гарантирует отсутствие участков с перегревами кабеля. При этом провод должен выдерживать временные нагрузки, когда величина тока в 2-3 раза больше номинального значения

Вы получите запас по току, что важно, поскольку в любой момент нагрузка на сеть может возрасти из-за новых бытовых приборов. Отсутствие нагрева исключит самовозгорание и пожары на объектах

Этот момент нужно продумать заранее, поскольку в большинстве случаев используется скрытый метод монтажа электропроводки, и малейшее повреждение может привести к необходимости замены целой линии.

Электрическая мощность бытовых приборов

Технология изготовления кабелей


Автоматизированная линия RNA по производству электрического кабеля Автоматизированная линия RNA по производству электрического кабеля выполняет все этапы технологического процесса. Исходное сырье – медная или алюминиевая катанка вытягивается до необходимого размера жилы, которая должна пройти процесс обжига. Если технологией предусмотрено сплетение нескольких нитей, то материал поступает на волочильный станок для скручивания. По окончании обжига медная проволока поступает в экструдерный механизм для наложения изоляции. Полиэтилен или другой материал разогревается до жидкого состояния и через головку экструдера накладывается на медную сердцевину. Окончательную форму провод принимает после охлаждения в специальной ванне. Следующим этапом является проверка проводимости электричества. Такое испытание проводится на пробой изоляции, подается ток 20 кВт, автоматический прибор отслеживает дефекты и сигнализирует.


Изоляция каждой жили кабеля полиэтиленом

Контроль осуществляется еще и с применением прибора, контролирующего толщину кабеля. Кабель, прошедший контроль наматывается в катушки и готов к реализации.

При организации технологического процесса необходимо предусмотреть систему защиты операторов от высокого уровня шума и летящих частиц при вытягивании жгутов. Наибольшую вероятность акустического дискомфорта приносит волочильная установка, обычно при ее работе уровень шума превышает 90 ДБ. Кроме того, оплетение и рафинирование меди также высокошумные процессы, поэтому следует разместить эти установки так, чтобы минимизировать общий уровень шума, а оператору следует выполнять работу с использованием зашитых наушников. Для защиты от летящих частиц металла используют заградительные установки, на том участке линии по производству кабеля, где невозможно расположить заграждения, оператор использует очки.

Линия передачи

Поведение ВЧ соединений очень отличается от поведения обычных проводов, несущих низкочастотные сигналы, поэтому фактически используется дополнительная терминология: линия передачи – это кабель (или просто пара проводников), который должен быть проанализирован в соответствии с характеристиками распространения высокочастотного сигнала.

Во-первых, давайте проясним две вещи.

Кабель и печатные дорожки

«Кабель» – это удобный, но неточный термин в этом контексте. Коаксиальный кабель, безусловно, является классическим примером линии передачи, но дорожки на печатных платах также работают как линии передачи. Несимметричная микрополосковая («microstrip») линия передачи состоит из дорожки и близлежащего слоя земли, как показано на рисунке ниже.


Несимметричная микрополосковая линия передачи (microstrip)

Симметричная микрополосковая («stripline») линия передачи состоит из дорожки печатной платы и двух слоев земли:


Симметричная микрополосковая линия передачи (stripline)

Линии передачи на печатных платах особенно важны, поскольку их характеристики контролируются непосредственно разработчиком. Когда мы покупаем кабель, его физические свойства неизменны; мы просто собираем необходимую информацию из технического описания. При компоновке печатной платы для работы в RF диапазоне мы можем легко настроить размеры и, следовательно, электрические характеристики линии передачи в соответствии с потребностями приложения.

Критерий оценки линии передачи

Не каждое высокочастотное соединение является линией передачи; этот термин в первую очередь относится к электрическому взаимодействию между сигналом и кабелем, а не к частоте сигнала или физическим характеристикам кабеля

Итак, когда при анализе нам нужно принять во внимание влияние линии передачи?. Общая идея заключается в том, что влияние линии передачи становятся значительным, когда длина линии сравнима с длиной волны сигнала или больше нее

Более конкретный ориентир составляет одну четверть длины волны:

Общая идея заключается в том, что влияние линии передачи становятся значительным, когда длина линии сравнима с длиной волны сигнала или больше нее. Более конкретный ориентир составляет одну четверть длины волны:

  • Если длина соединения составляет менее четверти длины волны сигнала, анализ линии передачи не требуется. Само соединение не оказывает существенного влияния на электрическое поведение схемы.
  • Если длина соединения превышает одну четверть длины волны сигнала, влияние линии передачи становится существенным, и необходимо учитывать влияние самого соединения.

Напомним, что длина волны равна скорости распространения, деленной на частоту:

\

Если предположить, что скорость распространения составляет 0,7 от скорости света, мы получим следующие длины волн

1 кГц 210 км
1 МГц 210 м
1 ГГц 210 мм
10 ГГц 21 мм

Соответствующие пороги учета линий передачи будут следующими:

1 кГц 52,5 км
1 МГц 52,5 м
1 ГГц 52,5 мм
10 ГГц 5,25 мм

Поэтому на очень низких частотах влияние линии передачи незначительно

Для средних частот важно учитывать только очень длинные кабели. Однако на частоте 1 ГГц многие печатные дорожки на плате следует рассматривать как линии передачи, а по мере того, как частоты поднимаются до десятков гигагерц, линии передачи становятся повсеместным явлением

Характеристическое сопротивление (импеданс)

Наиболее важным параметром линии передачи является характеристическое сопротивление (импеданс) (обозначается как Z0). В целом это довольно простая концепция, но изначально она может вызвать путаницу.

Во-первых, примечание к терминологии. «Сопротивление» означает противодействие любому потоку электрического тока; оно не зависит от частоты. «Импеданс» или «характеристическое сопротивление» используется в контексте цепей переменного тока и часто относится к частотно-зависимому сопротивлению. Однако иногда мы используем термин «импеданс», где теоретически более целесообразно использовать термин «сопротивление»; например, мы можем ссылаться на «выходной импеданс» чисто резистивной схемы.

Таким образом, важно иметь четкое представление о том, что мы подразумеваем под «характеристическим сопротивлением (импедансом)». Это не сопротивление проводника сигнала внутри кабеля – распространенное значение характеристического импеданса составляет 50 Ом, но сопротивление 50 Ом по постоянному току для короткого кабеля было бы абсурдно высоким

Вот некоторые важные моменты, которые помогают прояснить характер характеристического сопротивления:

  • Характеристический импеданс определяется физическими свойствами линии передачи; в случае коаксиального кабеля он зависит от внутреннего диаметра (D1 на рисунке ниже) и внешнего диаметра (D2), а также от относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика между внутренним и внешним проводниками.

    Поперечное сечение коаксиального кабеля

  • Характеристический импеданс не зависит от длины кабеля. Он присутствует по всей длине кабеля, потому что он возникает из-за присущих кабелю емкости и индуктивности.

    На этом рисунке отдельные индуктивности и емкости используются для представления распределенных индуктивности и емкости, которые постоянно присутствуют по всей длине кабеля

  • На практике импеданс линии передачи не имеет отношения к постоянному току, но теоретическая линия передачи бесконечной длины будет оказывать свое характеристическое сопротивление даже для источника постоянного тока, такого как аккумулятор. Это связано с тем, что бесконечно длинная линия передачи будет постоянно проводить ток в попытке зарядить свой бесконечный источник распределенной емкости, а отношение напряжения аккумулятора к току заряда будет равно характеристическому импедансу.
  • Характеристический импеданс линии передачи носит чисто резистивный характер; фазовый сдвиг не вносится, и все частоты распространяются с одинаковой скоростью. Теоретически это справедливо только для линий передачи без потерь, то есть линий передачи, которые имеют нулевое сопротивление вдоль проводников и бесконечное сопротивление между проводниками. Очевидно, что таких линий не существует, но анализ без потерь является достаточно точным, когда применяется к реальным линиям передачи с низким уровнем потерь.

Синхронные и асинхронные электродвигатели

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3 и выражеться в амперах:

где:

  • fном. – номинальная частота сети, Гц;
  • Сд – емкость фазы статора, Ф;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В.

Емкость фазы статора Сд принимается по данным завода-изготовителя. Если же данные значения отсутствуют, можно воспользоваться следующими приближенными формулами :

для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором:

где:

  • Sном. – номинальная полная мощность электродвигателя, МВА;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, кВ.
  • для остальных электродвигателей:

где:

  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;
  • nном. – номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Строительные длины кабелей управления

Кабели управления с ПВХ изоляцией в ПВХ оболочке в процентах от партии

Марки

Длина, м

%

КУГВВ

100 и более, не менее

80

3-100, не более

20

КУГВЭВ

100 и более, не менее

50

3-100, не более

30

10-30, не более

20

КУГВВЭ

100 и более, не менее

70

3-100, не более

20

10-30, не более

10

Кабели управления с ПВХ изоляцией КУПВ, КУПВ-П, КУПВ-Пм и КУПВ-Пн

Кабель

Длина, м

Количество от общей длины партии, %

С неэкранированными жилами

более 201

не менее 70

21-200

не более 30

С экранированными и частично экранированными жилами

более 201

не менее 50

10-200

не более 50

Кабели управления с ПЭ изоляцией в резиновой оболочке КУПР, КУПР-П, КУПР-Пн, КУПР-Пм

Марки

Число жил

Строительная длина, м

Кол-во маломерных отрезков от общей длины партии, %

С неэкранированными жилами

до 37

более 101

не менее 30

51-100

не менее 30

21-50

не более 40

до 61

более 161

не менее 25

121-160

не менее 20

61-120

не менее 35

С полностью и с частично экранированными жилами

31-60

не более 20

более 44

не менее 80

21-43

не более 20

более 61

не менее 70

10-60

не более 30

Кабели управления из ПВХ пластиката

Марки

Строительная длин, м

Маломерные отрезки

Длиной не менее, м

Количество от общей длины сдаваемой партии, %, не более

КГВВ

не менее 100

10

20

Кабели управления для стационарной прокладки с ПЭ изоляцией

Марки

Строительная длина, м

Кол-во маломерных отрезков в общей длине кабеля в %

КПВ, КПВБ без экранированных жил

201 и более

не менее 40

101 – 200

не более 40

35 – 100

не более 20

КПВ, КПВБ с экранированными жилами

201 и более

не более 20

101 – 200

не более 40

35 – 100

не более 30

Кабели, провода и шнуры с ПВХ изоляцией

Марки

Минимальная строительная длина, м

МКШ

60

МКЭШ

25

НВ, НВМ

500

НВ, НВМЭ

20

ШСМРВ

30

ШВВМ

50

КМПВ

50

Провода с комбинированной волокнисто-ПВХ изоляцией

Марки

Минимальная строительная длина, м

МШВ, МГШВ, МГШВЭ

50

Провода с ПЭ изоляцией

Марки

Минимальная строительная длина, м

НП

50

НПЭ

20

МС, МСЭ 32-11

25

РМПВН

20

ПВМП-2 (2.5;4)

10

Что такое силовой кабель: характеристики и сфера применения

В общем виде силовой кабель – это конструкция, состоящая из одной или нескольких жил, отделенных друг от друга изоляцией которые находятся под одной наружной оболочкой или под одной внутренней экструдированной оболочкой (подушкой, поясной изоляцией) и наружной оболочкой. Он предназначен для передачи электрического тока от трансформаторной подстанции (ТП) до вводно-распределительного устройства или главного распределительного щита к конечным потребителям.

Кабель используют как для стационарной прокладки, так и для обеспечения электроэнергией передвижных механизмов. К ним относятся: сварочные аппараты, компрессоры, подвесные люльки, передвижные телескопические лестницы(площадки) типа «Луноход», станции замеса растворов и т. д.

В конструкции кабеля вне зависимости от назначения выделяют несколько обязательных составляющих элементов:

  • Жила (одна или несколько), по которой передается электрический ток. Они изготавливаются из меди или алюминия.
  • Изоляция, выполняет функцию защиты токопроводящей жилы от короткого замыкания. В качестве изоляционного материала используют полимеры, резину, пропитанную бумагу, полиэтилен и пр.
  • Внешняя оболочка, обеспечивает защиту токопроводящих жил от механических повреждений и проникновения влаги.

Кабели используют в сетях высокого (от 10 кВ и выше) и низкого (до 1 кВ) напряжения. Состав и конструктивную сложность кабеля можно определить по марке кабеля буквенной и цветовой маркировке на его внешней оболочке или в сопроводительных документах, паспорта, бирки, ярлыки. Конструкция кабеля зависит от его назначения, сферы и условий применения. Кроме основных элементов, кабель может иметь:

  • поясную изоляцию, внутреннюю экструдированную оболочку;
  • стальную броню и подушку под нее,
  • сердечник,
  • заполнитель,
  • экран и пр.

Способы прокладки проводов и кабелей ничем не отличаются друг от друга. Разница заключается лишь в условиях монтажа, которые определяются назначением проводников. Компания «Бонком» предлагает несколько видов качественной кабельной продукции для самых разных нужд:

Провод. Это одно- или многожильный проводник с одной изоляцией. Каждая жила – это одна или несколько проволок из меди или алюминия. Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) используются неизолированные провода марки А и АС и сомонесущие изолированные провода марки СИП-1, СИП-2, СИП-3, СИП-4.

Непосредственно кабель. Это уже система изолированных проводников, которые с целью защиты от влияния окружающей среды объединены в единую конструкцию.

Компания «Бонком» снабжает кабельной продукцией многие крупные предприятия и строительные объекты Минска и других городов Беларуси. Сотрудничество с лучшими производителями позволяет предлагать клиентам приемлемые цены и гарантировать высокое качество кабеля. Собственный склад в 2500 м2 позволяет иметь в наличии все виды кабельной продукции и максимально быстро комплектовать заказы.

Правила маркировки

Согласно установленным требованиям к кабельным линиям, маркировка является одним из основных условий действующих правил, т.е. каждой необходимо присвоить отдельный номер либо обозначение (название). При объединении нескольких кабелей в одной линии электропередач, каждому в отдельности кабелю непременно присваивается свой личный номер с буквенным показателем: А, Б, В и др.

Кабели, проложенные открытым способом, и имеющие муфты на концах оснащаются бирками со специальным нанесением марки, значения напряжения, размера диаметра, собственного номера и названия линии; бирки на муфтах, закрепляемых в местах соединения, содержат информацию о номере самой муфты и дате монтажа.

Форма бирок может быть разной в зависимости от назначения кабелей. Так, для силовых кабелей с высоким напряжением, с напряжением не выше 1 кВ и контрольных, форма будет круглой, прямоугольной и треугольной соответственно.

О том, как прокладывать кабельные линии можно подробно узнать на специализированных сайтах, используя фото и видеоматериалы.

Методика расчета расхода кабеля витая пара эмпирическим методом

При расчете ожидаемого расхода горизонтального кабеля эмпирическим методом применяется следующая формула, по которой мы определяем среднюю длину кабеля:
Lср = (Lмин + Lмакс) / 2 * 1,1 + X

где: Lмин и Lмакс — это длины наиболее короткой и наиболее длинной кабельных линий.
X – это запас на разделку кабеля (обычно 0,6 – 1,0 м).
1,1 — это коэффициент технологического запаса равный 10%.

Далее рассчитываем количество кабельных пробросов с одной упаковки кабеля:

N = Lкат / Lср

где Lкат — количество кабеля в одной упаковке (100, 305, 500, 1000)

Округляем полученное значение до минимального целого.

Делим общее количество портов на количество пробросов с одной упаковки и округляем до ближайшего большего значения.

Полученное значение умножаем на длину кабеля в упаковке.

Пример расчета

Для примера будем использовать типовое здание размерами 15х42 метра и высотой потолков около 3-х метров, в котором необходимо установить 35 рабочих мест по два информационных порта. Предполагаем, что коммутационное помещение находится в геометрическом центре этажа и все рабочие места равномерно распределены по площади помещения. Для прокладки будем использовать кабель витая пара в упаковках по 305 метров.

Тогда средняя длина кабеля будет равна (15+15+42)/2*1,1+1 = 40,6 метра

Делим длину кабеля в упаковке на среднюю длину кабельной линии и округляем в меньшую сторону:

305 / 40,6 = 7 пробросов

Делим общее количество портов на число пробросов с одной упаковки кабеля, округляем в большую сторону и получаем необходимое количество упаковок кабеля:

70 / 7 = 10 упаковок

Вычисляем необходимое количество кабеля умножая количество упаковок на длину кабеля в каждой упаковке:

10 * 305 = 3050 метров.

Статистические данные

При выполнении своих расчетов вы можете ориентироваться на следующие статистические данные, собранные мной за много лет.

Обычно средняя длина кабельной линии составляет 40..50 метров.
Исходя из этого, одной упаковки кабеля 305 метров хватает на 6..7 портов.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
Электрошок
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector