Tpo-gefest.ru

ТПО Гефест
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Причины и способы устранения нагрева кабелей

Чтобы понять причину нагрева электрической проводки, необходимо вспомнить азы электротехники. Электрический ток – это упорядоченное движение свободных электронов, на пути которых возникают другие атомы вещества. Определённое количество таких атомов называется электрическим сопротивлением. При слишком большом сопротивлении, увеличивается температура материала.

Пример надёжно затянутых проводов

Пример надёжно затянутых проводов

Данный принцип успешно применяется, например, в водонагревателях. В других бытовых приборах или электрической сети необходимо наоборот, снизить нагрев проводников – довести его до номинального уровня.

Основные причины нагрева кабелей и проводов:

  • Главная причина, почему происходит нагрев провода – это выбор его неправильного сечения. При выборе малого сечения проводов, что преследует практически всех горе-электриков, и неизменной силе тока, происходит быстрое повышение температуры кабеля. Такой же принцип в водопроводных трубах – чем больше диаметр, тем больший напор воды.
  • Перегрев линии возникает при неправильном монтаже. Например, незначительное короткое замыкание, на которое не срабатывает автоматический выключатель с завышенными номинальными параметрами. Автомат не размыкает линию – кабель продолжает греться, и через некоторое время прогорает.
  • Некачественное место соединения или окисление контактов. Очень быстро окисляются алюминиевые провода, места соединения которых следует проверять чаще медных. Чтобы не беспокоиться за качество скрутки, лучше воспользоваться специальными клеммниками или тщательно пропаять кабели.
  • Использование кабеля или провода низкого качества. Сейчас рынок электротехники стремительно наполняется продукцией из Кореи и Китая, качество которой оставляет желать лучшего. Такой кабель, даже при правильном монтаже, сам по себе может стать причиной нагрева и возгорания.

Разогрев кабеля не будет постоянно расти в связи с тем, что тепло должно куда-то уходить. Причем его количество зависит от разности между температурой кабеля и окружающей среды. В конце концов наступит равновесие, и температура проводников станет постоянной.

Когда тепловыделение от нагрузки становится равным количеству рассеиваемого кабелем тепла, режим работы становится стабильным:

— P = θ/∑S = (tж — tср)/(∑S), где θ — разница между температурой жилы и среды, 0 С; tж — tср — температурный перепад, 0 С; ∑S — термосопротивление кабеля.

Тепло будет уходить из кабеля тем больше, чем лучше проводимость среды. Длительно допустимый ток кабеля рассчитывается так: Iдоп = √((tдоп — tср)/( Rn∑S)), где tдоп является допустимой температурой нагрева жил (зависит от типа кабеля).

Читайте так же:
Зарядный ток кабеля формула

Строение кабеля ВВГ

Строение кабеля ввг

Обычный силовой кабель ВВГ различается по размерам, материалам и типам. Каждый из них включает в себя такие ключевые компоненты, как:

  • проводник;
  • изоляция;
  • защитная оболочка.

Состав каждого кабеля может отличаться от другого в зависимости от сферы использования, однако преимущественно для всех нужд используют силовой кабель ВВГ на основе алюминия. Материал и особенности строения каждой модели, которая относится к кабелю типа ВВГ, могут определяться следующими факторами:

  • напряжение и мощность определяют толщину кабеля;
  • от максимального тока и удельного сопротивления зависит тот или иной размер поперечного сечения провода и его токопроводящей жилы;
  • форма и состав внешней оболочки подбираются в зависимости от внешних условий, в частности, температуры, условий прокладки (под землей или на земле) провода, влажности воздуха, химического состава окружающей среды, обилия солнечного света и частоты механических воздействий на провод.

Для силовых кабелей ВВГ чаще всего применяются алюминиевые или медные проводники, хотя небольшие модели могут быть оснащены твердыми жилами.

Сам кабель может состоять их 2-3 или 4 жил, могут быть заземляющие и нулевые жилы. Чтобы вам было удобно, они окрашены в разные цвета. Так, нулевые жилы красят синим или голубым цветом, а вот жилы заземления – желтым и зеленым. Обязательно принимайте эти цвета во внимание при монтаже проводки.

Провода, которые предназначены для прокладки в земле или на открытом пространстве могут включать себя броню из металла, оснащенную изоляцией в виде спиральной проволоки, которой обмотан кабель, или же он может быть обернут в гофрированную ленту. Также такая броня может быть изготовлена из алюминия или стали, но в таком случае потребуется подключение к заземлению.

Иногда используют и неизолированные провода, это открытый тип проводки, но следует применять только в крайних случаях.

По ГОСТ сборка провода может быть плоской или круглой. К ней можно добавить непроводящие полоски наполнителя, чтобы поддерживать нужную форму, что иногда требуется для круглого кабеля. Некоторые марки проводов, в зависимости от особенностей применения оснащены дополнительными элементами с целью вертикального или накладного использования. К ним относят, например, структурные опоры из стали или кевлароподобные.

Читайте так же:
Как светятся провода зажигания

В некоторых редких случаях силовые изделия для наружного накладного применения не оснащены общей оболочкой. А некоторые имеют ножны для жил на основе полимера или пластмассы.

Самонесущий изолированный провод СИП 2 выполнен с нулевой несущей изолированной жилой. Изоляция всех жил сделана из светостабильного сшитого полиэтилена. Несущая жила из сплава алюминия. Количество токонесущих жил от 1 до 4-х. Все жилы круглые, многопроволочные. Жилы скручены вокруг несущей жилы вправо.

Импортные аналоги: AXKA-T, AsXSn (Польша), Torsada (Франция), AsXS.

Номинальные значения токопроводящих жил провода СИП 1 и СИП 2,в таблице ниже:

Номинальное сечение фазной токопроводящей жилы, мм²Число проволок в жиле, штук.Наружный диаметр токопроводящей жилы, мм.Электрическое сопротивление 1 киллометра фазной жилы постоянному току, Ом, не более
1614,35-4,451,910
1674,60-5,101,910
2575,7-6,11,200
3576,7-7,10,868
5077,85-8,350,641
7079,45-9,950,443
95711,1-11,70,320
951911,0-12,00,320
1201912,5-13,10,253
1501914,0-14,50,206

Номинальные значения нулевых, несущих жил провода СИП 1 и СИП 2,в таблице ниже:

Номинальное сечение несущих жил, мм²Допустимый ток нагрузки, А, не болееДопустимый ток односекундного короткого замыкания, кА, не более
161001.5
251302.3
351603.2
501954.6
702406.5
953008.8
12034010.9
15038013.2

Провод СИП 3

Провод одножильный самонесущий из сплава алюминия. Жила многопроволочная, круглая. Изоляция жилы из светостабильного сшитого полиэтилена. При прокладке радиус изгиба провода 10 диаметров провода

Аналоги: PAS, SAX (Финляндия)

Допустимые токовые нагрузки проводов и допустимый ток короткого односекундного замыкания должны соответствовать указанным в таблице:

Номинальное сечение основных жил, мм²Допустимый ток нагрузки, А, не болееДопустимый ток односекундного короткого замыкания, кА, не более
352003,0
502454,3
703106,0
953708,2
12043010,3
15048512,9

Температура почвы

Средние месячные и годовые температуры почвы на глубине 0,8 м и 1,6 м для городов СССР приведены в справочном пособие по проектированию «Водяные тепловые сети» Н.К. Громова. 1988 г Приложение 3.

Водяные тепловые сети. Приложение 3. Начало

Водяные тепловые сети. Приложение 3. Продолжение

Водяные тепловые сети. Приложение 3. Окончание

Также информацию о температуре почвы и не только, вы сможете найти в «Справочнике по климату СССР», выпуски 1 – 34.

Читайте так же:
Выбрать кабель по току таблица пуэ

Для получения же более точных значений климатических параметров, советую использовать сайт «Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды», где представлено более 600 станций, так как в основном справочник по климату СССР – в настоящее время не актуален.

Данные на данном сайте предоставляются бесплатно, нужно только зарегистрироваться.

Критерии выбора

Проектирование энергосети начинают с характеристик предполагаемого к монтажу оборудования и передаточных средств. Основные из них – шнуры и провода. Для предупреждения разрушения кабеля из-за длительной эксплуатации под нагрузкой необходимо правильно выбрать его параметры.

Основные критерии оценки работоспособности схемы:

  1. значения рабочего и длительно допустимого тока;
  2. мощность приёмников электроэнергии;
  3. сетевое напряжение.

Токовая нагрузка по сечению кабеля

Источник нагрева проводников – своеобразное трение, возникающее при соприкосновении движущихся электронов с кристаллической решёткой металла. Преимущество заключается в использовании принципа тепловыделения в различных нагревательных приборах: утюгах, чайниках и калориферах. Недостаток выражается вероятностью разрушения оболочки кабеля при высокой температуре и его возгоранию, приведению в негодность оборудования и электротехники.

Причин перегрева много, но чаще он возникает из-за неправильного выбора сечения проводника и слабых контактов на присоединительных устройствах. В первом случае действуют по следующей схеме.

При нахождении в цепи нескольких потребителей их нагрузка суммируется с запасом 30-40% для правильного выбора сечения передаточных линий на каждом участке и на вводе от генерирующего источника. По установленной мощности и напряжению сети определяют длительно допустимый ток кабеля, от него зависит выбор сечения отдельных жил. После этого выясняют условия эксплуатации сети: температуру окружающей среды и способ укладки – в земле, коробе или на открытом пространстве.

Другой фактор проявляется в распределительных шкафах, щитках, разъединителях и автоматических выключателях. При неполном прилегании клемм и проводников происходит нагрев до степени разрушения устройства. Эта причина устраняется периодическим контролем состояния и подтягиванием соединений, применением специальных клеммников.

Длительно допустимая токовая нагрузка по сечению кабеля – это величина тока, при которой температура достигает максимально разрешённого значения. Для разных марок изделий, внешних условий и режима эксплуатации устанавливают соответствующий размер допустимой нагрузки.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Читайте так же:
Кабель ввг 4х185 допустимый ток

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S– площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Площадь рассчитывается по формуле:
S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:
I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U=220 Вольт

K=0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:
I=P/(U*√3*cos φ)

U=380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Raschet secheniia kabelia tablitsa

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Читайте так же:
Выключатель с подсветкой для приборов
Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:
∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

– номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:
ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I=4000 Вт/220 В=18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R=0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU=18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector