Vysvětlení oblasti průřezu vodiče: Vzorec, výpočet, AWG a výběr kabelu

Jaká je plocha průřezu drátu?

Představte si specifikaci projektu, která říká „namontujte měděný vodič 2,5 mm²“. Je snadné předpokládat, že průměr je 2,5 mm. není. Plocha průřezu vodiče je plocha kruhové plochy, kterou získáte, když čistě proříznete vodič, a 2,5 mm² se vztahuje na tuto plochu, nikoli na šířku kabelu. Tento rozdíl je důležitý, protože plocha vodiče určuje odpor, proudovou zatížitelnost, pokles napětí a to, zda kabel běží bezpečně pod zatížením.

Tato příručka vysvětluje, co znamená plocha průřezu vodiče, jak ji vypočítat a jak ji použít při výběru kabelů.

Tyto hodnoty popisují pouze holý vodič. Po přidání izolace a pláště je celkový průměr kabelu mnohem větší, takže vnější rozměr kabelu by neměl být používán k identifikaci oblasti vodiče.

Jak vypočítat plochu průřezu drátu z průměru

Pokud máte pevný drát a potřebujete znát jeho oblast, postup je jednoduchý:

1. Odizolujte krátkou část izolace, aniž by došlo k poškrábání mědi.
2. Změřte průměr holého vodiče mikrometrem.
3. Vydělte průměr dvěma, abyste získali poloměr, nebo použijte průměr přímo.
4. Vypočítejte plochu pomocí A = π × d² / 4.
5. Zaokrouhlete výsledek na nejbližší standardní metrickou velikost.

Například pevný měděný drát s naměřeným průměrem 1,78 mm dává A = 3,1416 × 1,78² / 4 = 2,49 mm². Nejbližší standardní velikost je 2,5 mm².

U pramenného vodiče je celková plocha kovu součtem ploch jednotlivých pramenů. Pokud má vodič n stejných pramenů, každý o průměru d, je celková plocha přibližně A = n × π × d² / 4. Tento vzorec nepoužívejte na průměr většího svazku, protože mezery mezi prameny způsobují, že svazek vypadá větší než skutečná kovová plocha.

Proč záleží na ploše průřezu?

Vztah mezi plochou vodiče a elektrickým výkonem je přímý. U jakéhokoli kovového vodiče závisí odpor na měrném odporu, délce a ploše:

R = měrný odpor × délka / plocha

To znamená, že pokud zdvojnásobíte plochu průřezu, snížíte odpor vodiče při stejné délce na polovinu. Nižší odpor dává kabelu tři praktické výhody:

• Nižší pokles napětí u dlouhých kabelů.
• Menší tvorba tepla při stejném proudu.
• Vyšší proudová zatížitelnost, než izolace dosáhne své jmenovité teploty.

Existuje také bezpečnostní výhoda. Vodič, který je příliš malý pro zátěžový proud, se rychleji zahřívá a může poškodit izolaci, způsobit požár nebo způsobit nepříjemné vypínání. Výběr správné oblasti je jedním z prvních rozhodnutí v jakémkoli designu kabelu.

V Severní Americe jsou velikosti vodičů často vyjádřeny v AWG. Pro přibližnou referenci, 10 AWG má plochu průřezu asi 5,26 mm² a 12 AWG má asi 3,31 mm². Na rozdíl od mm² nejsou čísla AWG úměrná ploše, což způsobuje běžné chyby převodu, když návrh používá jednu konvenci a dodavatel jinou.

Splétaný drát, mezery a co ta oblast skutečně znamená

V průmyslových a užitkových kabelech je většina vodičů spíše splétaných než pevných. Díky splétání je kabel dostatečně pružný, aby se mohl vtáhnout do trubek, ohýbat se kolem kabelových žlabů a končit v rozváděči. Konstrukce pramenů však přináší důležitý problém měření: celkový průměr svazku zahrnuje vzduchové mezery mezi kruhovými prameny.

Uvedená plocha průřezu slaněného vodiče tedy není stejná jako plocha kruhu o průměru rovném svazku. Místo toho je to ekvivalentní kovová plocha. Lankový vodič 16 mm² má přibližně stejný odpor a trvalou proudovou kapacitu jako pevný vodič 16 mm², ale jeho průměr svazku je větší než 4,51 mm kvůli mezerám. Pro hlubší srovnání viz naše průvodce výběrem lanka versus plný drát .

Nadzemní vedení je dobrým příkladem z praxe. Holé vodiče jako např Venkovní vodiče AAAC, AAC a ACSR jsou splétány ve vrstvách kvůli pevnosti a pružnosti, ale jejich jmenovitý proud se vypočítává z kovového průřezu, nikoli z vnějšího průměru hotového vodiče. Pokud vidíte silný horní vodič, může být použitelná hliníková plocha stále menší, než naznačuje celkový profil, takže vždy raději zkontrolujte deklarovanou plochu vodiče než měřidlo na vnější průměr.

Dodavatelé AAAC、AAC & ACSR, společnost - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng China velkoobchod AAAC, dodavatelé AAC & ACSR a společnost AAAC, AAC & ACSR, podrobnosti: Referenční standardTento produkt se vyrábí s ... Zobrazit produkt →

Výběr správného průřezu vodiče

Když vyberete kabel pro instalaci, oblast vodiče se vybere tak, aby splňovala několik podmínek současně:

• Trvalý zatěžovací proud nesmí překročit kapacitu kabelu pro zvolený způsob instalace.
• Pokles napětí nad skutečnou délkou kabelu musí zůstat v rámci projektového limitu.
• Vodič musí vydržet zkratový proud, dokud ochranné zařízení neodstraní poruchu.
• Do výpočtu snížení ratingu musí být zahrnuto seskupení, okolní teplota a pohřbení nebo vystavení slunci.
• Umožněte alespoň určitou rezervu pro budoucí růst zatížení nebo očekávané změny zatížení.

To je důvod, proč stejný jmenovitý proud může vést k různým oblastem vodičů v různých instalacích. Kabel ve volném vzduchu běží chladněji, zatímco pět kabelů sdružených v trubce může potřebovat větší vodič, aby dosáhl stejné kapacity.

Pro typické rozvody budov NN, Napájecí kabely 0,6/1 kV XLPE/PVC patří mezi nejběžnější možnosti, protože nabízejí silné elektrické a mechanické vlastnosti za praktickou cenu. Výběr oblasti vodiče by měl být stále potvrzen z plánu zatížení a výpočtu poklesu napětí. Pokud porovnáváte izolační materiály pro projekt, naše výběr nízkonapěťového kabelu mezi XLPE a PVC průvodce vysvětluje rozdíly.

XLPE/PVC izolovaný napájecí kabel pro jmenovité napětí 0,6/1 kV Dodavatelé, společnost - Ji Dongfeng Čína velkoobchodní XLPE/PVC izolovaný napájecí kabel pro jmenovité napětí 0,6/1kV dodavatele a XLPE/PVC izolovaný napájecí kabel pro jmenovité ... Zobrazit produkt →

Velké průřezy a vysokonapěťové aplikace

S rostoucí úrovní výkonu se zvětšují průřezy vodičů. Velké vodiče snižují ztráty, ale vytvářejí své vlastní problémy: jsou těžší, hůře se ohýbají, hůře se zakončují a jejich instalace je dražší. Výroba vodiče s velkým průřezem také vyžaduje pečlivé splétání a zhutňování, protože běžná konstrukce s kulatým pramenem může vytvořit zbytečně tlustý kabel.

Pro podzemní přenosové a průmyslové vysokonapěťové obvody zvolená oblast vodiče často kombinuje velký měděný průřez s robustním systémem izolace a pláště. Vysokonapěťové XLPE napájecí kabely s měděnými vodiči a vlnitým hliníkovým pláštěm jsou praktickým řešením, protože velká kovová plocha udržuje odpor a dielektrické ztráty v přijatelných mezích. Mechanické provedení vlnitého kovového pláště také pomáhá chránit kabel během instalace a provozu. Více podrobností o tom, co se děje u velkých vodičů a jak výrobci tyto problémy řeší, naleznete v našem článku o inženýrské výzvy pro vodiče s velkým průřezem pokrývá téma více do hloubky.

XLPE izolační kabel vlnitý hliníkový plášť pro jmenovité napětí 290/500 kV S Dongfeng Čína velkoobchod XLPE izolační kabel vlnitý hliníkový plášť pro jmenovité napětí 290/500 kV dodavatelů a XLPE izolační kabina... Zobrazit produkt →

Praktické s sebou

Plocha průřezu drátu je nejužitečnější číslo pro předpovídání elektrického výkonu. U pevných kulatých drátů jej vypočítejte přímo z průměru. U lankových kabelů se místo měření vnějšího svazku spoléhejte na výrobcem deklarovanou plochu a odpor na jednotku délky. Pro výběr správné velikosti použijte zatěžovací proud, délku obvodu, podmínky instalace a nastavení ochrany. Oblast vodičů je technická specifikace, ale je to také jeden z nejjednodušších způsobů, jak udržet elektrickou instalaci bezpečnou, účinnou a nákladově efektivní.