Calculul cablajului cu calculatorul de sarcină. Tipuri de cabluri sip, secțiune și caracteristici de proiectare
Căutând prin simplitatea Internetului pentru instalații electrice, am găsit pe un forum un subiect cu o discuție despre „dacă sip 4x16 15 kW îi poate rezista”. Întrebarea apare deoarece 15 kW 380 volți sunt alocați pentru a conecta o casă privată. Ei bine, oamenii se întreabă dacă nu este suficient să așezi 16 pătrate pe o ramură de la linia aeriană? M-am uitat la PUE, dar din anumite motive nu am găsit nimic pe tema puterii SIP. Există doar o placă 1.3.29 „Curentul continuu permis pentru firele goale în conformitate cu GOST 839-80”. Și arată că curentul maxim admisibil pentru o secțiune transversală de 16kv. mm. tipul de fir AC, AKS, ASK în aer liber este de 111 amperi. Ei bine, măcar cu ceva pentru început.
Câți kilowați pot rezista la SIP 4x16?
Dar apoi există GOST 31943-2012 „Firme izolate și protejate autoportante pentru liniile electrice aeriene”. La sfârșitul invitatului, în paragraful 10 al manualului de instrucțiuni, există un semn
Câți kilowați pot rezista SIP - tabel:
| Secțiune transversală SIP | tensiune 380V | tensiune 220V |
|---|---|---|
| SIP 4x16 | 38 kW | 66 kW |
| SIP 4x25 | 50 kW | 85 kW |
| SIP 4x35 | 60 kW | 105 kW |
| SIP 4x50 | 74 kW | 128 kW |
| SIP 4x70 | 91 kW | 158 kW |
| SIP 4x95 | 114 kW | 198 kW |
| SIP 4x120 | 129 kW | 225 kW |
| SIP 4x150 | 144 kW | 250 kW |
| SIP 4x185 | 166 kW | 288 kW |
| SIP 4x240 | 195 kW | 340 kW |
Metoda de calcul
Luăm placa 10 și din ea aflăm că o venă a unui vultur are 16 mm pătrați. rezistă - 100 de amperi. Și apoi cel mai important lucru, cu cât ar trebui înmulțiți acești 100A - cu 220 sau 380? Aici este necesar să privim din punctul de vedere al consumatorilor care vor fi conectați la vultur. Dacă aceasta este o clădire rezidențială obișnuită, atunci nu există atât de multe aparate trifazate (ei bine, singurul lucru care îmi vine în minte este un aragaz cu inducție sau un cuptor electric, deși sunt în esență 220V), dacă acesta este un fel de atelier de reparații, atunci există deja mai multe echipamente trifazate (ascensoare, sudură, compresor).
La începutul subiectului s-a pus întrebarea „dacă poate rezista sip 4x16 15 kW”? Prin urmare, pentru o casă privată, înmulțim 220Vx100A = 22kW cu fază. Dar nu uitați că avem trei faze. Și asta este deja 66 de kilowați in total pentru o cladire rezidentiala. Ce este 4x stoc cu privire la caietul de sarcini emis.
Scopul principal al cablurilor SIP este transmiterea energiei electrice prin linii aeriene. Cablul este utilizat activ în devierea energiei electrice de pe principalele autostrăzi către clădiri rezidențiale și comerciale, în construcția de rețele de iluminat pe străzile așezărilor.
Sârmă izolată autoportabilă (SIP)
Construcție SIP
Fază fire de aluminiu acoperit cu un strat izolator negru stabilizator de lumină. Învelișul din polietilenă este foarte rezistent la umiditate și razele ultraviolete ale soarelui, care distrug izolația din cauciuc sau polimer convențional.
Firele sunt răsucite într-un mănunchi în jurul miezului de aluminiu zero, în centrul căruia se află un fir de oțel. Miezul miezului zero este baza de susținere a întregului cablu. Unele modele de cabluri SIP cu o secțiune transversală mică și un număr mic de miezuri sunt ușoare, deoarece aceste tipuri nu au un miez de oțel. SIP înseamnă sârmă izolată autoportanta.
Tipuri și structură
Există cinci tipuri principale de fire SIP:
- SIP-1 include trei faze, fiecare dintre acestea fiind răsucită într-un pachet de mai multe fire de aluminiuîn jurul miezului din aliaj de aluminiu. Firele celui de-al patrulea miez zero sunt răsucite în jurul miezului de oțel. Fazele sunt izolate cu termoplastic rezistent la raze ultraviolete. Pe marca de cablu SIP-1A, firul neutru, ca și conductorii de fază, este într-o manta izolată. Astfel de cabluri rezistă la un timp lung de încălzire la 70°C.
Design cablu SIP-1, SIP-1A
- SIP-2 și SIP-2A au un design similar cu SIP-1 și 1A, diferența este doar în mantaua izolatoare. Izolația este „polietilenă reticulata” - conexiunea polietilenei la nivel molecular într-o rețea cu celule largi cu legături încrucișate tridimensionale. O astfel de structură de izolație este mult mai rezistentă la stres mecanic și rezistă mai jos și temperaturi mari cu expunere prelungită (până la 90 ° C). Acest lucru vă permite să utilizați această marcă de cablu SIP în climate reci cu sarcini grele. Tensiunea maximă a energiei electrice transmise este de până la 1Kv.
- SIP-3 este un cablu cu un singur conductor cu un miez de oțel, în jurul căruia sunt răsucite firele din aliaj de aluminiu AlMgSi. Învelișul izolator din „polietilenă reticulata” permite utilizarea SIP-3 pentru construcția liniilor aeriene de transport a energiei electrice cu o tensiune de până la 20 kV. Temperatura de funcționare a cablului este de 70°С, acesta poate fi funcționat pentru o lungă perioadă de timp la temperaturi cuprinse între minus 20°С și + 90°С. Astfel de caracteristici permit utilizarea SIP-3 în diferite condiții climatice: într-un climat temperat, rece sau la tropice.
Structura internă a cablului SIP-3
- SIP-4 și SIP-4N nu au un fir neutru cu tijă de oțel, ele constau din fire pereche. Litera H indică faptul că firele sunt într-un miez de aliaj de aluminiu. Izolația din PVC este rezistentă la UV.
Proiectarea firului izolat autoportant SIP-4
- SIP-5 și SIP-5N - două miezuri au o structură similară cu SIP-4 și SIP-4N, diferența este în manta izolatoare. Tehnologia polietilenei reticulate permite creșterea timpului de funcționare la temperatura maximă admisă cu 30 la sută. Liniile electrice care utilizează SIP-5 sunt utilizate în climatele reci și temperate, transmitând energie electrică cu o tensiune de până la 2,5 kV.
Structura internă a firului izolat autoportant SIP-5
În funcție de condițiile de funcționare și de sarcina energiei electrice consumate, se selectează marca și secțiunea cablului SIP.
Selectarea secțiunii SIP
Selectarea și calculul secțiunii transversale a firelor SIP pentru conectarea diferitelor obiecte de consum se efectuează conform metodei clasice. Se adună consumul maxim de energie al instalațiilor electrice, calculul sarcinii curente se efectuează după formula:
I = P\U√³, unde
— P este consumul total de energie;
- I - consum maxim de curent;
- U - tensiune în rețea.
Ghidat de valoarea curentului maxim, conform tabelelor precalculate, ar trebui să selectați secțiunea transversală necesară a firelor SIP.
Parametrii celor mai utilizate cabluri SIP pentru conectarea clădirilor de la coloana vertebrală principală a liniilor electrice (SIP-1, SIP-1A, SIP-2, SIP-2A)
| Secțiune transversală în mm și numărul de miezuri | A rezista- tive- treptarea la Ohm pentru 1 km | Maxim admisibilă curent de fază c termoplastic tec izo- raţie | Curentul de fază maxim admisibil cu polietilenă reticulata fief | curent scurt închideri în kA la durata 1s |
|---|---|---|---|---|
| 1x16+1x25 | 1.91 | 75 | 105 | 1 |
| 2x16 | 1.91 | 75 | 105 | 1 |
| 2x25 | 1.2 | 100 | 135 | 1.6 |
| 3x16 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 3x25 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3x16+1x25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 3x25+1x35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3x120 +1x95 | 0.25 | 250 | 340 | 5.9 |
| 3х95+1х95 | 0.32 | 220 | 300 | 5.2 |
| 3х95+1х70 | 0.32 | 220 | 300 | 5.2 |
| 3x50+1x95 | 0.44 | 180 | 240 | 4.5 |
| 3x70+1x70 | 0.44 | 180 | 240 | 4.5 |
| 3x50+1x70 | 0.64 | 140 | 195 | 3.2 |
| 3x50+1x50 | 0.64 | 140 | 195 | 3.2 |
| 3x35+1x50 | 0.87 | 115 | 160 | 2.3 |
| 3x25+1x35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.6 |
| 3x16+1x25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 4x16+1x25 | 1.91 | 70 | 100 | 1 |
| 4x25+1x35 | 1.2 | 95 | 130 | 1.2 |
Atunci când alegeți secțiunea și marca de fire SIP, este important să luați în considerare nu numai sarcina maximă de curent, ci și temperatura, timpul în care cablul poate fi operat în condiții extreme. De obicei, durata admisă este între 4000 și 5000 de ore.
Temperatura maxima pentru fire
Atunci când alegeți marca cablului SIP și secțiunea de încălzire a acestuia, este necesar să țineți cont de tipul de izolație: polietilenă reticulat sau termoplastic. Luând în considerare pierderile de tensiune, rezistența termică în caz de scurtcircuit, rezistența mecanică, dacă unul dintre parametri este insuficient, se alege un cablu cu o secțiune transversală mare.
În timpul funcționării cablului SIP, supraîncărcările sunt permise până la 8 ore pe zi, 100 ore pe an și nu mai mult de 1000 de ore pentru întreaga perioadă de funcționare. Cel mai adesea, SIP-2A este utilizat pentru a conecta clădiri rezidențiale sau facilități de afaceri, acest lucru se datorează unor deficiențe ale altor modele de cablu:
- pe SIP-1 și SIP-2, miezul zero nu este izolat; dacă se rupe, poate exista un potențial indus periculos pentru oameni;
- SIP-1(A), SIP-4 are izolație fragilă;
- SIP-3 este utilizat numai la tensiuni peste 1000V, acesta este un singur fir;
- SIP-4 sau SIP-5 nu au un miez de transport central, prin urmare pot fi folosite doar pe distanțe scurte, la intervale mari cablul se întinde și se lasă.
Din tabelul de mai sus se poate observa că cablul SIP-2A poate avea secțiuni transversale identice sau diferite ale nucleelor. De obicei, cu o secțiune transversală a conductorilor de fază de 70 mp / mm, un conductor zero pentru rezistență este realizat de 95 mm / mp. Cu o secțiune transversală mai mare a fazelor, faza purtătoare nu este crescută, rezistența mecanică este suficientă. Cu o distribuție uniformă a energiei electrice în faze, miezul zero al sarcinii electrice și termice practic nu se confruntă. Pentru rețelele de iluminat, se folosesc de obicei cabluri cu o secțiune transversală a miezului de 16 sau 25 mp / mm.
Exemplu de calcul
Un exemplu de calcul al secțiunii transversale a cablului SIP pentru conectarea unui obiect cu o putere totală a aparatelor electrice de 72 W, la o distanță de 340 m de linia de alimentare principală.Suporturile pentru agățarea cablului SIP trebuie plasate la intervale de nu mai mult de 50 m, acest lucru va reduce semnificativ sarcina mecanică a firelor. Curentul maxim pentru un circuit trifazat trebuie calculat atunci când toate aparatele electrice sunt pornite. Cu condiția ca sarcina să fie distribuită uniform între faze, o fază va avea:
72 kW / 3 = 24 kW.
Curentul maxim într-o fază, ținând cont de sarcina inductivă și capacitivă a aparatelor electrice (coeficient cos fi = 0,95), va fi:
24 kW / (230V* 0,95) = 110A.
Conform tabelului, este selectat un cablu SIP cu o secțiune transversală de 25 A, totuși, având în vedere lungimea cablului de 340 m, trebuie luate în considerare pierderile de tensiune, care nu trebuie să fie mai mari de 5%. Pentru ușurință de calcul, lungimea cablului este rotunjită la 350 m:
- în SIP, rezistența specifică a aluminiului este de 0,0000000287 ohm/m;
- rezistenta firului va fi Rpr. \u003d (0,0000000287 / 0,000025) ohmi / m * 350 m \u003d 0,4 ohmi;
- rezistență la sarcină pentru 24 kW. Rn \u003d U 2 * cos fi: P \u003d 230 2 * 0,95 / 24kW \u003d 2,094 Ohm;
- impedanta - Rtot. = 0,40 ohmi. + 2,094 ohmi. = 2,5 ohmi.
Pe baza datelor calculate, curentul maxim în conductorul de fază va fi:
I \u003d U / R \u003d 230V: 2,5 Om \u003d 92 A
Căderea de tensiune este I max * Rpr. \u003d 93A * 0,4 Ohm \u003d 37V.
37 de volți reprezintă 16 la sută din tensiunea de rețea U = 230V, ceea ce este mai mult decât 5%. Conform calculelor, SIP cu o secțiune transversală de 95 mp / mm este potrivit. Pierderile cu un astfel de fir sunt de 11 V, adică 4,7%. Când se calculează o linie monofazată, puterea totală nu este împărțită la 3, lungimea cablului este înmulțită cu 2.
Montare. Video
Sfaturi pentru instalarea cablului SIP în casă sunt prezentate în acest videoclip.
Se poate concluziona că cablurile SIP au o serie de avantaje față de modelele mai vechi de cablu din aluminiu neizolat. Cablul este protejat în mod fiabil de scurtcircuite atunci când este așezat în ramurile copacilor și în alte condiții dificile de funcționare. Poate fi așezat pe pereții clădirilor, structurilor, de-a lungul gardurilor și nu este necesară calificarea înaltă a lucrătorilor. Absența suporturilor și izolatoarelor speciale reduce timpul și costurile de instalare. Datorită izolației și altor caracteristici de proiectare, domeniul cablurilor SIP s-a extins semnificativ.
Astăzi, pentru așezarea liniilor electrice aeriene, în loc de mai multe fire de aluminiu goale separate între ele, înșurubate pe izolatori, se folosește un fir. ÎNGHIŢITURĂ(Sârmă izolată autoportabilă). SIP este unul sau un pachet de mai multe fire izolate, care este atașat la suporturi cu elemente de fixare speciale pentru unul sau toate miezurile în același timp (în funcție de tipul său).
Varietăți de SIP
SIP are mai multe soiuri:
- SIP-1 - conductor zero purtător fără izolație, conductorii de fază sunt izolați. Izolație - polietilenă termoplastică stabilizată la lumină. Fixat la miezul zero. Tensiune de funcționare: până la 0,66/1 kV cu o frecvență de 50 Hz.
- SIP-1A - la fel ca SIP-1, dar toate miezurile sunt izolate
- SIP-2 - conductor zero purtător fără izolație, conductorii de fază sunt izolați. Izolație - polietilenă stabilizată la lumină reticulat (polietilenă cu legături moleculare transversale). Fixat la miezul zero. Tensiune de funcționare: până la 0,66/1 kV cu o frecvență de 50 Hz.
- SIP-2A - la fel ca SIP-2, dar toate miezurile sunt izolate.
- SIP-3 - fir cu un singur conductor. Miezul este realizat dintr-o construcție din aliaj compactat sau din sârmă de oțel-aluminiu compactată. Izolație - polietilenă stabilizată la lumină reticulat. Tensiune de funcționare: până la 35 kV.
- SIP-4 - toate miezurile sunt izolate. Izolație - polietilenă termoplastică stabilizată la lumină. Nu are miez de transport. Se atașează la toate nucleele în același timp. Tensiune de funcționare: până la 0,66/1 kV cu o frecvență de 50 Hz.
- SIP-5 - la fel ca SIP-4, dar izolația este polietilenă stabilizată la lumină reticulat.
Pentru așezarea liniilor aeriene în SNT, cel mai acceptabil este firul SIP-2A.
Dezavantajele altor tipuri de SIP:
- Pentru SIP-1 și SIP-2, pe un conductor neutru neizolat, dacă se rupe, este posibil un potențial periculos pentru oameni.
- SIP-1, SIP-1A și SIP-4 au o izolație mai puțin durabilă.
- SIP-3 este proiectat pentru tensiuni de peste 1000 volți. În plus, acesta este un singur fir, nu este pliat într-un pachet.
- SIP-4 și SIP-5 pot fi utilizate numai pentru robinete la case. Din cauza lipsei unui miez de transport întărit, acestea se pot întinde în timp.
Calculul secțiunii transversale a nucleelor de fază ale SIP
La calcularea secţiunii fire de fază luați în considerare nu numai curentul maxim pe care îl pot gestiona, ci și căderea de tensiune la capătul liniei, care nu trebuie să depășească 5% la sarcină maximă. La distanțe de peste 100 de metri, căderea de tensiune în linie devine deja un blocaj. Firul încă ține sarcina, dar o tensiune prea scăzută ajunge la capătul firului.
Luați în considerare situația pe exemplul SNT-ului meu. Lungimea liniei principale este de 340 de metri. Puterea maximă a dispozitivelor de recepție a puterii este de 72 kW. Este necesar să selectați SIP-ul corespunzător. Pentru a face acest lucru, calculăm curentul maxim care poate curge în fire:
Să calculăm puterea maximă pe 1 fază.
72kW / 3 faze = 24kW = 24000W.
Să calculăm curentul maxim al unei faze. La ieșirea transformatorului conform standardului 230 V. La calcul, luăm în considerare și sarcina capacitivă și inductivă de la aparatele de uz casnic, folosind cosinus phi = 0,95.
24000W / (230V * 0,95) = 110A
Deci, firul trebuie să țină 110 A. Ne uităm specificații SIP pentru diferite secțiuni și vedem că 110 A va rezista pe deplin SIP cu o secțiune transversală a conductorilor de fază de 25 mm pătrați.
S-ar părea că ce altceva este nevoie? Dar nu totul este atât de simplu. Avem o linie lungă de 340 de metri, iar orice fir are o rezistență proprie, care reduce tensiunea la capăt. Conform toleranțelor, căderea de tensiune la sarcina maximă la capătul liniei nu trebuie să depășească 5%. Să calculăm căderea de tensiune pentru cazul nostru cu conductori de 25 mm pătrați.
Calculați rezistența unui fir de 350 m cu o secțiune transversală de 25 mm pătrați:
Rezistența specifică a aluminiului în SIP este de 0,0000000287 ohm m.
Secțiunea transversală a firului - 0,000025 mp.
Rezistivitatea firului 25 mm2 = 0,0000000287 / 0,000025 = 0,001148 ohm m
Rezistență 350 de metri de sârmă cu o secțiune transversală de 25 mm pătrați. = 0,001148 * 350 = 0,4018 ohmi
Să calculăm rezistența la sarcină de 24.000 W:
Obținem o formulă convenabilă pentru calcul.
- P = U * I * 0,95
- de aici
- P=U*(U/R)*0,95
- P=U*U*0,95/R
- R = U * U * 0,95 / P
230V*230V*0.95/24000W=2.094ohm
Calculați rezistența totală a întregului circuit adunând cele două rezistențe obținute mai sus:
0,4018 ohmi + 2,094 ohmi = 2,4958 ohmi
Calculați curentul maxim în fir care poate apărea, pe baza impedanței circuitului:
230 V / 2,4958 ohmi = 92,1564 A
Calculați căderea de tensiune în fir înmulțind curentul maxim posibil și rezistența firului:
92,1564 A * 0,4018 ohmi = 37 V
Căderea de tensiune în fir la 37 de volți este de 16% din tensiunea inițială de 230 de volți, ceea ce este mult mai mult decât 5%. În loc de 230 de volți la capătul liniei la sarcină maximă, vor exista doar 230 - 37 \u003d 193 de volți în loc de 230 - 5% admisibili \u003d 218,5. Prin urmare, secțiunea transversală a venelor trebuie mărită.
Pentru cazul pe care îl luăm în considerare este potrivită o secțiune de conductori de fază de 95 mp. Aceasta este semnificativ mai mare decât cerințele curente, dar la sarcina maximă la sfârșitul liniei, o astfel de secțiune transversală va da o cădere de tensiune de 10,8 V, ceea ce corespunde la 4,7% din tensiunea inițială, care se încadrează în toleranță.
Astfel, pentru o linie de 350 de metri și o sarcină de 24 kW pe fază, avem nevoie de SIP-2A cu o secțiune transversală a conductorilor de fază de 95 mm pătrați.
Observ că, cu o sarcină neuniformă asupra fazelor, curentul prin conductorul neutru crește, ceea ce înseamnă că și rezistența sa începe să joace un rol și ar trebui inclusă în calcul (de exemplu, crește lungimea calculată a firului, de exemplu , o dată și jumătate). Cu o sarcină foarte neuniformă (de exemplu, iarna, când în SNT locuiesc 1-2 persoane, încălzite de încălzitoare electrice care stau pe 1 sau chiar 2 faze), poate apărea un dezechilibru de fază pe transformatorul însuși. În acest caz, tensiunea pe fazele încărcate scade și mai mult, iar pe fazele fără sarcină crește. Prin urmare, în mod ideal, astfel de consumatori ar trebui să aibă o intrare trifazată și să pornească diferite încălzitoare în diferite faze.
P.S.:
Calculul unei linii monofazate se realizează în mod similar cu una trifazată, doar puterea consumatorilor nu este împărțită în 3 faze și este indicată lungimea dublă a liniei, deoarece într-o linie monofazată miezul zero este încărcat egal cu faza unu.