Қиманы қалай таңдау керек: қысқа жауап
Қима екі нәтиженің ең үлкені бойынша таңдалады: төсеу жағдайларына түзетулері бар есептік жүктеме тогы және нақты желі ұзындығы үшін кернеу төмендеуін тексеру. Рұқсат етілген токтар кестелері бастапқы нүкте береді, бірақ ұзын желілер үшін кернеу төмендеуін тексеруді алмастырмайды.
Бір фазалы 220 В желісі үшін есептік ток: I = P / (U · cos φ). Үш фазалы 380 В үшін: I = P / (√3 · U · cos φ). Қуат ваттпен, кернеу вольтпен беріледі, нәтиже ампермен алынады. Алынған ток таңдалған төсеу тәсілі, өзек материалы және оқшаулау түрі үшін рұқсат етілген ұзақ мерзімді ток кестесімен салыстырылады, содан кейін кестелік мән түзету коэффициенттеріне көбейтіледі.
Есептеу үшін қандай деректер қажет
Есептеуді орындау үшін қажет:
- Жүктеме қуаты — бір уақытта жұмыс істей алатын тұтынушылардың номиналды қуаттарының қосындысы, Вт немесе кВт.
- Желі кернеуі — 220 В (бір фазалы) немесе 380 В (үш фазалы).
- cos φ — қуат коэффициенті. Белсенді жүктемелер үшін (жылытқыштар, қыздыру шамдары) 1-ге жақын. Электр қозғалтқыштары мен трансформаторлар үшін паспорт бойынша қабылданады.
- ПӘК — қозғалтқыштар үшін, егер қуат білікте көрсетілсе, желіден тұтынылатын емес.
- Желі ұзындығы — қалқаннан жүктемеге дейін, м.
- Төсеу тәсілі — ашық, құбырда, жерде, лотокта, шоқпен.
- Өзек материалы — мыс немесе алюминий. Мыс және алюминий өзек арасындағы айырмашылық рұқсат етілген токқа және кернеу төмендеуіне әсер етеді.
- Қоршаған орта температурасы — егер нормаланғаннан (+25 °C ауа үшін, +15 °C жер үшін) өзгеше болса.
- Бірге төселген жүктелген кабельдер саны — топтық төсеу кезінде.
Формулалар және есептеу принципі
Есептік жүктеме тогы
Бір фазалы 220 В желісі:
I = P / (U · cos φ)
мұндағы I — есептік ток, А; P — жүктеменің белсенді қуаты, Вт; U — фазалық кернеу, 220 В; cos φ — қуат коэффициенті.
Үш фазалы 380 В желісі (симметриялық жүктеме):
I = P / (√3 · U · cos φ)
мұндағы √3 ≈ 1,732; U — желілік кернеу, 380 В. Қозғалтқыш үшін, егер біліктегі қуат көрсетілсе, формула келесі түрге ие: I = Pном / (√3 · U · cos φ · η), мұндағы η — ПӘК.
Есептік ток пен рұқсат етілген ұзақ мерзімді ток арасындағы байланыс
Есептік ток — берілген жүктеме кезінде кабель арқылы өтетін ток. Кабельдің рұқсат етілген ұзақ мерзімді тогы — белгілі бір төсеу жағдайларында өзек температурасы берілген оқшаулау түрі үшін рұқсат етілгеннен аспайтын нормаланған мән. Таңдау шарты:
Iесеп ≤ Iрұқ · k1 · k2 · …
мұндағы Iрұқ — рұқсат етілген ұзақ мерзімді токтың кестелік мәні; k — түзету коэффициенттері (температура, топтық төсеу және т.б.).
Кернеу төмендеуін тексеру
Ұзындығы 10–15 м-ден асатын желі үшін кернеу төмендеуі бөлек тексеріледі.
Бір фазалы желі: ΔU = 2 · I · L · (ρ / S) · cos φ
Үш фазалы желі: ΔU = √3 · I · L · (ρ / S) · cos φ
мұндағы ΔU — кернеу төмендеуі, В; I — есептік ток, А; L — желі ұзындығы, м; ρ — өзек материалының меншікті кедергісі: мыс үшін 0,0175 Ом·мм²/м, алюминий үшін 0,028 Ом·мм²/м; S — өзек қимасы, мм²; cos φ — қуат коэффициенті.
Рұқсат етілген кернеу төмендеуі: жарықтандыру желілері үшін 3 %-дан аспайды және күштік желілер үшін 5 %-дан аспайды — Қазақстан Республикасының ПУЭ бойынша.
Қадамдық мысал: қуаттан тексеруге дейін
Бастапқы деректер. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыш: Pном = 15 кВт білікте, U = 380 В, cos φ = 0,85, η = 0,88. Қалқаннан қозғалтқышқа дейінгі желі — 80 м, лотокта тағы екі жүктелген кабельмен бірге ашық төселген. Бөлмедегі ауа температурасы +35 °C. Өзектер мыс, оқшаулау ПВХ.
1-қадам. Есептік ток.
I = Pном / (√3 · U · cos φ · η) = 15 000 / (1,732 · 380 · 0,85 · 0,88) ≈ 30,4 А.
2-қадам. Кесте бойынша алдын ала таңдау.
ПВХ оқшаулауы бар мыс өзектер үшін ашық төсеу кезінде рұқсат етілген ток бойынша ең жақын қима — 4 мм² (Iрұқ = 36 А ҚР ПУЭ 1.3.6 кестесі бойынша қабықтағы кабельдер үшін, ашық). Алайда 36 А — нормаланған жағдайлар үшін кестелік мән (+25 °C, жалғыз кабель).
3-қадам. Түзету коэффициенттері.
Температура +35 °C: ПВХ оқшаулауы үшін нормаланған +25 °C кезінде түзету коэффициенті ≈ 0,88 (ҚР ПУЭ түзету коэффициенттері кестесі бойынша).
Топтық төсеу: лотокта үш жүктелген кабель — төмендету коэффициенті ≈ 0,85 (ҚР ПУЭ 1.3.26 кестесі бойынша қатар төселген кабельдер үшін).
Түзетілген рұқсат етілген ток: Iрұқ.түз = 36 · 0,88 · 0,85 ≈ 26,9 А.
Есептік ток 30,4 А 26,9 А-дан асады. 4 мм² қима жарамсыз.
4-қадам. Қайта таңдау.
Келесі қима — 6 мм² (Iрұқ = 46 А сол кесте бойынша). Түзетілген ток: 46 · 0,88 · 0,85 ≈ 34,4 А. 30,4 ≤ 34,4 шарты орындалады.
5-қадам. Кернеу төмендеуін тексеру.
ΔU = √3 · I · L · (ρ / S) · cos φ = 1,732 · 30,4 · 80 · (0,0175 / 6) · 0,85 ≈ 12,5 В.
ΔU% = 12,5 / 380 · 100 ≈ 3,3 %.
Күштік желі үшін 5 %-ға дейін рұқсат етіледі (ҚР ПУЭ). Шарт орындалады.
6-қадам. Қорытынды.
Қимасы 6 мм² мыс өзекті кабельді қабылдаймыз. Бастапқы таңдалған 4 мм² қиманы температура мен топтық төсеу салдарынан ұлғайтуға тура келді. Егер желі ұзағырақ болса, кернеу төмендеуі шешуші болуы мүмкін еді. Күштік кабельдің құрылымы мен сипаттамалары бөлек материалда сипатталған.
Нәтижені не өзгертуі мүмкін
| Параметр | Таңдауға қалай әсер етеді |
|---|---|
| Төсеу тәсілі | Ашық, құбырда, жерде — рұқсат етілген токтың әртүрлі кестелік мәндері. Жерде салқындату құбырға қарағанда жақсы, бірақ төмен ауа температурасында ашыққа қарағанда нашар. |
| Қоршаған орта температурасы | Нормаланғаннан (+25 °C ауа, +15 °C жер) ауытқу кезінде түзету коэффициенті енгізіледі. Температура көтерілгенде рұқсат етілген ток төмендейді. |
| Жүктелген өзектер саны | Үш өзекті кабель бірдей токта бір өзектіге қарағанда қаттырақ қызады. Үш өзекті кабельдер үшін кестелік мәндер төменірек. |
| Топтық төсеу | Бірнеше кабель қатар бірін-бірі қыздырады. Төмендету коэффициенттері енгізіледі (ҚР ПУЭ 1.3.26 кестесі). |
| Өзек материалы | Мыс бірдей қимада алюминийге қарағанда үлкенірек токқа жол береді. Мыс пен алюминийді салыстыру. |
| Оқшаулау түрі | ПВХ өзектің +70 °C-қа дейін қызуына жол береді, тігілген полиэтилен (XLPE) — +90 °C-қа дейін. XLPE үшін рұқсат етілген токтар жоғарырақ. |
| Желі ұзындығы | Айтарлықтай ұзындықта кернеу төмендеуі шешуші болады, және қима қыздыру бойынша қажеттіден үлкенірек талап етілуі мүмкін. |
| cos φ | Төмен cos φ кезінде бірдей белсенді қуатта ток жоғарырақ, бұл қиманы ұлғайтады. |
| ПӘК | Қозғалтқыштар үшін тұтынылатын қуат біліктегі қуаттан жоғары, сондықтан ток үлкенірек. |
Типтік қателіктер
- Түзетулерсіз бір кесте бойынша таңдау. Кестелік токтар нормаланған жағдайлар үшін берілген. Нақты төсеу әрдайым дерлік өзгеше.
- Кернеу төмендеуін елемеу. 100 м және одан ұзын желі үшін қыздыру бойынша қима 2,5 мм² болуы мүмкін, ал кернеу төмендеуі бойынша 6 мм² қажет болады.
- Қозғалтқыштар үшін cos φ = 1 қолдану. Асинхронды қозғалтқыштарда cos φ = 0,7–0,9. Бұл токты 10–40 %-ға арттырады.
- ПӘК туралы ұмыту. Біліктегі қуат әрдайым тұтынылатыннан аз. 15 кВт қозғалтқыш үшін ток η-сыз есептеуге қарағанда жоғарырақ болады.
- Ескірген кестелерді пайдалану. ҚР ПУЭ 2015 ҚР Энергетика министрінің 31.10.2022 №340 бұйрығының редакциясында — қолданыстағы құжат. КСРО ПУЭ 6-басылымына сілтеме жасау дұрыс емес.
- Топтық төсеуді елемеу. Қатар тұрған үш кабель — бұл рұқсат етілген токтың 15–20 %-ға төмендеуі.
Қысқаша таңдау алгоритмі
- Деректерді жинау: қуат, кернеу, cos φ, ПӘК, ұзындық, төсеу тәсілі, температура, қатардағы кабельдер саны.
- Бір фазалы немесе үш фазалы желі үшін формула бойынша токты есептеу.
- Өзек материалы мен оқшаулау түрін ескере отырып, рұқсат етілген токтар кестесі бойынша (ҚР ПУЭ, 5-қосымшаның 4–7 кестелері) алдын ала қиманы таңдау.
- Температура мен топтық төсеуге түзету коэффициенттерін енгізу. Егер Iесеп > Iрұқ · k болса, қиманы ұлғайту.
- Кернеу төмендеуін тексеру. Егер ΔU% 3 %-дан (жарықтандыру) немесе 5 %-дан (күштік желілер) асса, қиманы ұлғайту.
- Қыздыру және кернеу төмендеуі бойынша алынған қималардың ең үлкенін қабылдау.
- Бір өзекті және көп өзекті орындау арасында таңдау кезінде монтаж жағдайларын ескеру. Бір өзекті немесе көп өзекті кабель — бөлек талдау.
Жиі қойылатын сұрақтар
Қиманы тек қуат бойынша, токсыз таңдауға бола ма?
Болмайды, егер дайын «қуат — қима» кестелерін пайдалансаңыз, бірақ олар типтік жағдайлар үшін шамамен нәтиже береді (cos φ ≈ 1, қысқа желі, жалғыз төсеу). Қозғалтқыштар, ұзын желілер және топтық төсеу үшін ток бойынша есептеу міндетті.
Қандай кернеу төмендеуі рұқсат етілген болып саналады?
ҚР ПУЭ белгілейді: жарықтандыру желілері үшін 3 %-дан аспайды және күштік желілер үшін 5 %-дан аспайды. Жауапты тұтынушылар үшін (мысалы, жиілік реттеуі бар электр қозғалтқыштары) жобалаушылар кейде қатаңырақ шектеулер қабылдайды.
Неліктен бірдей қуат үшін 380 В желісінде ток 220 В-қа қарағанда аз?
Үш фазалы желіде қуат үш фазаға бөлінеді, ал желілік кернеу фазалықтан √3 есе жоғары. I = P / (√3 · U · cos φ) формуласы бір фазалы I = P / (U · cos φ) салыстырғанда бірдей қуатта азырақ ток береді.
Әртүрлі тұтынушылар тобы үшін cos φ-ны қалай ескеру керек?
Топ үшін cos φ-ның орташа өлшенген мәні формула бойынша қабылданады: cos φорт = ΣPi / √( (ΣPi)² + (ΣQi)² ), мұндағы Qi — әрбір тұтынушының реактивті қуаты. Тұрмыстық есептеулер үшін жиі cos φ = 0,9–0,95 қабылданады.
Егер қима қыздыру бойынша таңдалған болса, кабельді кернеу жоғалтуына тексеру қажет пе?
Иә, егер желі ұзындығы 10–15 м-ден асса. Қысқа желілер үшін (қалқан — сол бөлмедегі розетка) кернеу төмендеуін тексеру әдетте нәтижені өзгертпейді, бірақ 50 м және одан ұзын желілер үшін ол шешуші болады.
Пайдаланылған дереккөздер
- Қазақстан Республикасының электр қондырғыларын салу ережелері 2015 ж., ҚР Энергетика министрінің 31.10.2022 №340 бұйрығының редакциясында — ҚР ИИДМ Техникалық реттеу және метрология комитеті — https://base.spinform.ru/show_doc.fwx?rgn=71151
- ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009 Төмен кернеулі электр қондырғылары. 5-52 бөлім. Электр жабдықтарын таңдау және монтаждау. Электр сымдары — Росстандарт — https://dokipedia.ru/document/5149532
- ҚР СТ ГОСТ Р МЭК 60227-5-2009 Поливинилхлоридті оқшаулауы бар кабельдер, номиналды кернеуі 450/750 В қоса алғанда. Икемді кабельдер (шнурлар) — ҚР ИИДМ Техникалық реттеу және метрология комитеті — https://informproekt.ru/docs/1200100209/
- Кеден одағының техникалық регламенті ТР КО 004/2011 «Төмен кернеулі жабдықтың қауіпсіздігі туралы» — ЕАЭО — https://docs.eaeunion.org/docs/ru-ru/0145005
