Hoe u de kabelmaat kunt berekenen: een stapsgewijze handleiding voor veilige, echte projecten

De juiste maat geleider kiezen is een van die beslissingen die stilletjes bepaalt of een installatie dertig jaar lang comfortabel draait of oververhit raakt tijdens de eerste hete zomer. Een te kleine kabel verspilt energie, verkort de levensduur van de isolatie en creëert een reëel brandrisico; een kabel die twee maten te groot is, legt geld vast in koper dat het circuit nooit nodig had. Leren hoe je de kabelmaat kunt berekenen, gaat eigenlijk over het afwegen van vier verschillende controles tegen elkaar.

Deze handleiding volgt dezelfde volgorde die onze technici gebruiken wanneer een klant een belastingsschema opstuurt: zoek de ontwerpstroom, corrigeer deze voor de manier waarop de kabel daadwerkelijk is geïnstalleerd, bevestig de spanningsval over de volledige lengte en controleer of de geleider een kortsluiting overleeft.

Wat een juiste kabelmaat werkelijk betekent

Een geleider heeft alleen de juiste maat als aan alle vier onderstaande voorwaarden tegelijkertijd wordt voldaan. Als een van deze faalt, ga dan naar de volgende standaarddoorsnede en herhaal de berekening. Het overslaan van een controle is de meest voorkomende reden dat een kabel op papier perfect past en vervolgens ter plaatse faalt.

Stap 1: Bepaal de ontwerpstroom

Alles begint met de continue stroom die de kabel moet dragen, meestal geschreven als Ib. Voor een driefasige belasting is de relatie:

Ib = P / (1,732 × U × PF)

Voor een enkelfasig of gelijkstroomcircuit laat u eenvoudigweg de 1.732 vallen:

Ib = P / (U × PF)

Neem een driefasenmotor van 55 kW op een voeding van 400 V met een arbeidsfactor van 0,86. Dan is Ib = 55.000 / (1,732 × 400 × 0,86), wat neerkomt op ongeveer 92 A. Gebruik de echte arbeidsfactor in plaats van uit te gaan van eenheid, omdat het verschil tussen 0,86 en 1,0 ongeveer 16 procent van de stroom bedraagt ​​en vaak precies de marge is die een controle over een spanningsval beslist. Als de belasting een motor is, kijk dan ook naar de startstroom, aangezien het beveiligingsapparaat de start moet doorlopen zonder uit te schakelen.

De ontwerpstroom is niet de classificatie van de onderbreker

Zodra Ib bekend is, kiest u een beveiligingsapparaat met een classificatie van ten minste Ib en bevestigt u vervolgens dat de verminderde kabelcapaciteit ten minste gelijk is aan de classificatie van het apparaat. Door in die volgorde te werken, blijft de geleider zowel beschermd als thermisch comfortabel.

Stap 2: Pas deratingfactoren toe voor reële omstandigheden

De stroomwaarden in de catalogus gaan uit van een reeks referentieomstandigheden, gewoonlijk één circuit in de vrije lucht bij 30 °C of één circuit begraven in de grond bij 20 °C. Echte installaties voldoen zelden aan deze aannames, dus elke afwijking wordt behandeld met een correctiefactor en de factoren vermenigvuldigen zich:

Iz = It × k1 × k2 × k3 ...

waarbij dit de tabel in de tabel is en Iz de daadwerkelijk beschikbare capaciteit. Een groep van drie belaste circuits in één kanaal kan op een dag van 40 °C een derde van het nominale vermogen verliezen voordat er zelfs maar rekening wordt gehouden met een spanningsval.

Een factor van 0,87 voor een omgevingstemperatuur van 40 °C vermenigvuldigd met 0,75 voor groepering levert bijvoorbeeld 0,65 op, dus een kabel met een spanning van 130 A is in die opstelling slechts goed voor ongeveer 85 A. Tel correctiefactoren nooit bij elkaar op; vermenigvuldig ze altijd.

Stap 3: Controleer de spanningsval tijdens de run

Spanningsval is de controle die meestal een grotere geleider op lange feeders dwingt, en kan niet alleen op basis van een huidige tabel worden beoordeeld. Voor het resistieve deel van het circuit:

Vd = k × I × L × R / 1000

waarbij k 2 is voor eenfasige en gelijkstroomcircuits en 1,732 voor driefasige circuits, I is de belastingsstroom in ampère, L is de lengte van de enkele reisroute in meter en R is de geleiderweerstand in ohm per kilometer. De procentuele daling wordt vervolgens Vd gedeeld door de nominale spanning, vermenigvuldigd met 100. De meeste laagspanningsinstallaties werken tot 3 procent in het eindcircuit en 5 procent in het algemeen.

In ons voorbeeld geeft een run van 80 m bij 92 A op een koperen geleider van 50 mm² met een weerstand van ongeveer 0,387 ohm per kilometer Vd = 1,732 × 92 × 80 × 0,387 / 1000, wat ongeveer 4,9 V is, of 1,2 procent van 400 V. Dat gaat comfortabel. Bij een rit van 300 meter zou dezelfde berekening mislukken en de dwarsdoorsnede meerdere stappen omhoog duwen, wat precies de reden is waarom de routelengte vanaf het begin in de berekening hoort.

Stap 4: Controleer of u bestand bent tegen kortsluiting

Een kabel moet de foutstroom ook overleven zolang het beveiligingsapparaat nodig heeft om deze te wissen. De adiabatische vergelijking behandelt dit op één regel:

S = vierkantswortel van (I² × t) / k

waarbij S de minimale doorsnede in mm² is, I de verwachte foutstroom in ampère, t de ontkoppelingstijd in seconden is en k een constante is voor de combinatie van geleider en isolatie. Typische waarden liggen rond de 143 voor koper met XLPE-isolatie, 115 voor koper met PVC en 94 voor aluminium met XLPE.

Voor een fout van 6 kA die in 0,1 s in een koperen XLPE-kabel wordt opgelost, is de vierkantswortel van (6000² × 0,1) gedeeld door 143 vereist, wat ongeveer 13 mm² is. Onze 50 mm² geleider is comfortabel. Merk op hoe belangrijk t is: voor dezelfde fout die in één seconde wordt verholpen, zou ongeveer 42 mm² nodig zijn. Daarom horen beveiligingsinstellingen en kabelafmetingen in hetzelfde gesprek.

Alles samenvoegen

Hier is de volledige reeks voor de motor van 55 kW op een traject van 80 m, met afgeronde cijfers voor de duidelijkheid.

1. Ontwerpstroom: 92 A bij 400 V met een arbeidsfactor van 0,86. Beveiligingsapparaat met een vermogen van 100 A.
2. Installatievoorwaarden: XLPE-koperkabel op een lade met twee andere geladen circuits, omgevingstemperatuur van 40 °C. Gecombineerde reductiefactor 0,65.
3. Eerste proef op 35 mm²: capaciteit in tabelvorm ongeveer 130 A, verminderd tot ongeveer 85 A. Mislukt, omdat 85 A lager is dan het apparaatvermogen van 100 A.
4. Tweede proef op 50 mm²: verminderde capaciteit ongeveer 100 A. Voldoet aan de apparaatspecificatie.
5. Spanningsval bij 50 mm² over 80 m: 4,9 V, of 1,2 procent. Passeert.
6. Kortsluitvereiste: minimaal 13 mm² voor een fout van 6 kA die in 0,1 s wordt verholpen. Passeert.
7. Resultaat: 0,6/1 kV XLPE geïsoleerde koperen kabel, vier aders van 50 mm², met beveiliging ingesteld om een ​​fout binnen 0,1 s op te heffen.

Van de berekening tot de kabel die u daadwerkelijk bestelt

Een doorsnede is slechts een deel van de specificatie. Het isolatietype verandert hoeveel stroom een ​​geleider kan dragen, omdat XLPE-geïsoleerde kabels bij hogere geleidertemperaturen werken dan PVC-equivalenten en daarom een ​​kleinere doorsnede nodig hebben voor dezelfde belasting. We vergelijken de twee constructies in meer detail in dit artikel Prestaties van XLPE- en PVC-geïsoleerde voedingskabels . Het materiaal van de geleider is ook van belang: geleiders van aluminium en aluminiumlegeringen zijn lichter en zuiniger, maar hebben voor dezelfde stroom een ​​grotere doorsnede nodig.

Nominale spanning 0,6/1 kV XLPE geïsoleerde voedingskabel De nominale spanning 0,6/1kV gecrosslinkte polyethyleen geïsoleerde voedingskabel maakt gebruik van chemische of fysische methoden om polyethyleenmoleculen te transformeren van een lineaire structuur. Bekijk Product →

Voor het merendeel van de laagspanningsdistributiewerkzaamheden dekt een 0,6/1 kV XLPE geïsoleerde voedingskabel in koper of aluminium het bereik af, en de bovenstaande berekening is direct van toepassing. Bij middenspanning is de methode ongewijzigd, maar de deratingtabellen, foutniveaus en vereisten voor isolatiedikte zijn anders, dus feeders van 3,6/6 kV tot 26/35 kV worden meestal gedimensioneerd op basis van de eigen netwerkgegevens van het nutsbedrijf.

Nominale spanning 3,6/6 kV–26/35 kV XLPE geïsoleerde voedingskabel De gecrosslinkte polyethyleen geïsoleerde stroomkabel met een nominale spanning van 3,6/6 kV–26/35 kV maakt gebruik van een geavanceerd crosslinkingproces. Via chemische of fysische methoden kunnen polye... Bekijk Product →

Maatvoering voor zonne-energie, VFD en andere speciale belastingen

Sommige circuits hebben een aangepaste versie van dezelfde procedure nodig. DC-strings op zonne-energie transporteren continue stroom bij hoge omgevingstemperaturen op een dak, dus de derating-factor wordt toegepast op een kabel die al warm is, en de spanningsval wordt vaak op 1 of 2 procent gehouden omdat de efficiëntie van de omvormer aan beide uiteinden van het invoervenster eronder lijdt. Aandrijfcircuits met variabele frequentie voegen harmonische inhoud en gepulseerde spanning toe, dus afgeschermde kabel en een controle van de nominale spanning naar aarde worden beide onderdeel van de dimensioneringsoefening.

Fotovoltaïsche kabel (PV-kabel) Productoverzicht Fotovoltaïsche kabel is een cruciaal onderdeel dat wordt gebruikt voor DC-zijdetransmissie binnen systemen voor de opwekking van zonne-PV-energie. Speciaal ontworpen voor de rig... Bekijk Product →

Brandwerende, termietbestendige en raildoorvoerkabels volgen dezelfde rekenkunde, maar de toepasselijke norm voegt beperkingen toe, zoals circuitintegriteit onder brand, die door geen enkele berekening kan worden vervangen.

Veelvoorkomende maatfouten die we tegenkomen in aanbestedingsdocumenten

• Door één deratingfactor toe te passen en de rest te vergeten, werken de groepering, de omgevingstemperatuur en de bodemgesteldheid allemaal tegelijk in.
• Gebruikmakend van weerstandswaarden van 20 °C voor een geleider die werkt bij 70 °C of 90 °C.
• Maatvoering voor een breker die al gespecificeerd was, in plaats van voor de werkelijke belasting.
• Het negeren van de nulleider op circuits met harmonische belastingen, zoals IT-apparatuur op kantoor of LED-verlichting.
• Ervan uitgaande dat een grotere kabel een spanningsvalprobleem oplost, terwijl het echte probleem de routelengte of een slechte arbeidsfactor is.
• Het vergeten van de minimale doorsnede die nodig is voor mechanische sterkte en continuïteit van de beschermende geleider.

Voer de cijfers uit met een fabrikant die dit dagelijks doet

Wuxi Guanghuan Cable produceert sinds 1998 draad en kabel in Guanlin, Yixing, het gebied dat bekend staat als de Chinese kabelstad. Ons assortiment omvat laag- en middenspanningskabels, bovengrondse geleiders, kabels voor elektrische apparatuur en speciale kabels voor fotovoltaïsche, spoorwegdoorvoer en brandwerende toepassingen, met meer dan 100 series en 30.000 specificaties geproduceerd op meer dan 70 productie- en testlijnen. De details van onze goedkeuringen, inclusief TUV Rheinland-certificering en ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001 en ISO 50001 systeemcertificaten, staan vermeld op onze productcertificeringspagina .

Stuur ons het laadschema, de routelengte, de installatiemethode en de omgevingsomstandigheden, en onze ingenieurs zullen dezelfde vier controles uitvoeren als hierboven beschreven en komen terug met een doorsnede, een isolatietype en een kabelconstructie die de eerste keer de inspectie doorstaat.