Montuojant naują elektros instaliaciją arba keičiant seną elektros energijos paskirstymo tipą TN-C į TN-C-S arba TN-S sistemą, labai dažnai tenka suskaičiuoti reikalingą kabelio skerspjūvio plotą. Kad elektros instaliacija atitiktų poreikius ir būtų saugi, svarbu parinkti reikiamo skersmens kabelius.
Kabelio skerspjūvis - tai kabelio viduje esančio laidininko (dažniausiai vario arba aliuminio) skerspjūvio plotas, kuris matuojamas kvadratiniais milimetrais (mm²). Jis rodo, kokio storio yra laidininkas viduje, o tai tiesiogiai lemia, kiek elektros srovės kabelis gali saugiai perduoti. Kadangi kabeliai paprastai turi ne vieną laidininką arba gyslą, nurodomas vienos gyslos skerspjūvis. Pavyzdžiui, 3×2,5 mm².
Tačiau tipinis kabelio skerspjūvis toli gražu ne visur pritaikomas ir tenka apskaičiuoti reikalingą jo plotą, kad būtų pasirinktas reikiamas kabelis.
Svarbu parinkti reikiamo skersmens kabelius dėl:
- Srovės apkrovos - kuo didesnis skerspjūvis, tuo didesnę srovę neperkaisdamas gali praleisti kabelis.
- Įtampos kritimo - ilgos grandinės kabeliams mažesnis skerspjūvis lemia didesnį įtampos kritimą.
- Saugumo - per plonas kabelis esant dideliam apkrovimui gali įkaisti ir sukelti gaisrą.
Neapskaičiavę laidininko skerspjūvio arba neteisingai apskaičiavę, galima susidurti su viena iš dviejų problemų. Pirma problema - laidų perkaitimas, sudaromos palankios sąlygos savaiminiam užsidegimui ir trumpiesiems jungimams. Antra - nepagrįstai didelės kabelių tiesimo išlaidos, taip atsitinka tais atvejais, kai parenkamas per didelis laidininkų skersmuo.
Pradiniai duomenys, reikalingi kabelio skerspjūvio apskaičiavimui
Kabelių skerspjūvio skaičiavimo būdų yra įvairių, senesnių, naujesnių, pagal formules ir lenteles. Bet kuriuo atveju, norint apskaičiuoti tinkamą kabelio skerspjūvį pagal galią, ilgį ir kitus parametrus, reikia žinoti tam tikrus pradinius duomenis.
Pirmiausia reikia atsižvelgti į reikalingą srovės apkrovą - kokią didžiausią srovę kabelis gali perduoti be perkaitimo.
Supaprastintai skaičiuojama, kad minimalus 1,5 mm² skersmens kabelis tinka 1 kW apkrovai.
Jeigu skaičiuojama aliuminio kabelio skerspjūvis, norint, kad jis atitiktų vario ekvivalentą, aliuminio gyslos skersmenį reikia padidinti 60 procentų.
Rekomenduojama rinktis šiek tiek didesnį skersmenį negu rodo pirminiai skaičiavimai - atsargai, jeigu padidės apkrova dėl papildomai prijungtų prietaisų.
Trifazių apkrovų atveju gali būti tiesiamas 4 arba 5 laidų kabelis (3 fazės, nulinis laidas ir kartais apsauginis laidas). Bet kuriuo atveju apskaičiavimui imamas kiekis iš 3 laidų (nulinis laidas neįskaitomas). Vienfazės apkrovos atveju tiesiamas 2 ar 3 laidų kabelis (fazė, nulis, apsauginis/įžeminimo laidas). Laidų kiekis apskaičiavimui - 2.
Kabelio skerspjūvio ploto skaičiavimo formulės pavyzdys:
- P - apkrovos galia, W;
- U - įtampa tinkle, 380 V;
- cos ϕ - aktyvios galios koeficientas (nurodytas el. prietaiso techniniame pase).
Šios kabelio skerspjūvio skaičiavimo formulės yra supaprastintos, nes neatsižvelgiama į daugybę kitų faktorių: pastato tipą, lauko ir aplinkos sąlygas, kabelio montavimo būdą ir grandinės ilgį - šie faktoriai yra labai svarbūs teisingam rezultatui.
Kabelio skerspjūvio ploto skaičiavimo būdai
Kabelio skerspjūvio ploto apskaičiavimas pagal formules yra labai apytikslis būdas, jis būdavo naudojamas anksčiau.
Formulė kabelio skerspjūviui apskaičiuoti:
Kur:
- S - kabelio skerspjūvis (mm²),
- ρ - varžos koeficientas (varis - 0.0175, aliuminis - 0.028),
- L - atstumas (viena kryptimi, m),
- I - srovė (A),
- ΔU - leidžiamas įtampos kritimas (V), pvz., 5 proc.
Pavyzdžiui, galia - 5 kW, tinklas - 230 V vienfazis, cos(φ) - 0,95, ilgis - 30 m (viena kryptimi), medžiaga - varis, leistinas kritimas - 5 proc.
I=5000 : (230⋅0.95)≈22.9 A.
Pagal pateiktą formulę apskaičiuojame reikiamą kabelio skerspjūvį:
S=2⋅0,0175⋅30⋅22,9:11,5≈2.1 mm².
Internete yra daug lentelių, kuriose pagal srovės apkrovą nurodomas reikalingas kabelio skerspjūvis. Tačiau lentelės sudarytos skirtingų gamintojų, skirtingu laiku, vadovaujantis neaišku kokiais standartais. Paprastais ir aiškiais atvejais galima orientuotis į bendrovės „Prysmian" pateikiamas kabelių charakteristikas, tarp kurių nurodomas apytikris išorinis kabelio diametras. Kabelio techninėje charakteristikoje nurodoma montavimo vieta, kabelio konstrukcija, izoliacijos tipas, gamybos standartai.
Taip pat svarbu atsižvelgti ir į kabelio ilgį. Kuo ilgesnis kabelis - tuo didesni nuostoliai (prakrenta įtampa). Lentelėse nurodyti galingumai yra rekomenduojami kabelių trasoms ne ilgesnėms kaip 50 metrų. Jeigu planuojate tiesti ilgesnį atstumą - rekomenduoju pasirinkti didesnį skerspjūvį, kad kompensuoti nuostolius.
Pastaba: Žemiau pateiktose lentelėse trifaziam tinkle galios koeficientas paimtas kaip 1.
Kabelio laidininkų skerspjūvis apskaičiuojamas elektros projekte ir priklauso nuo apkrovos galios (leistinos ilgalaikės srovės), paklojimo būdo, kabelio laidininkų medžiagos, izoliacijos ir kitų faktorių, skaičiuojant naudojami įvairūs esamos situacijos pataisų koeficientai. Kabelio skerspjūvis turi būti suderintas su maksimalia apkrova, elektrikai rekomenduoja kloti šiek didesnio skersmens nei reikia įvadinį kabelį, nes ateityje gali prireikti didesnės galios.
Priklausomai nuo laidininkų medžiagos ir kabelio izoliacijos, kabelio skerspjūvio parinkimui individualiame sklype standartinėse situacijose reikia vadovautis „Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisyklių" 4 ir 5 lentelėse nurodytais kabelių skerpjūviais, kurie pateikti šių taisyklių 4 ir 5 lentelėse.
Individualiam 160 kv. m namui suvartojamos galios poreikis yra 5-7 kW. Pagal aukščiau apskaičiuotą leistinąją galią, tai galėtų būti 5 gyslų 6 mm² varinis kabelis. Kabelio skerspjūvis yra orientacinė vertė, svarbiau yra kabelio elektrinė varža.
Minimalus kabelio skerspjūvis
Minimalus skersmuo variniams laidams - 1,5 mm²; aliumininiams - 16 mm².
Kabelio pasirinkimas pagal medžiagą
Turbūt jau seniausiai baigėsi tie laikai, kai reikėjo taupyti ant kabelių. Tad vidiniam tinklui, be abejo, renkamės tik varinius kabelius. Tai geresnis laidininkas. Jis lankstesnis ir atsparesnis korozijai. Aliuminis, po sąlyčio su oru, labai greitai oksiduojasi. Po tam tikro laiko susidaro plėvelė, kuri blogai praleidžią srovę, o tai mažina kontakto kokybę. Blogas kontaktas gali būti gaisro priežastimi. Aliumininį laidą (gyslą) reikia labai atsargiai valyti nuo izoliacijos, naudojant peilį. Ir valydami aliumininę gyslą - izoliaciją nuo jos reikia pjauti lyg drožtumėte pieštuką. Kitaip sakant - tą reikia mokėti taisyklingai padaryti. Varis yra kantresnis ir dirbti su juo paprasčiau. Taip pat variniai laidai ir kabeliai leidžia pro juos leisti didesnes sroves negu per aliumininius.
Aliuminio pliusai: Kaina. Vienas iš pačių svariausių. Yra tokių sistemų (komercija, gamyba ir t.t.), kuriose pakloti 70-150 metrų varinio kabelio (dar ir nemažo skersmens) - tai milžiniška suma. O jeigu tas kabelis dar ir ne vienas? Kartais yra racionalu naudoti aliuminį. Aišku, namo ar buto instaliacija - reikalas kitas. Nors ir čia be aliuminio neapsieisime. Senos statybos namuose aliumininė instaliacija jau po 30-50 metų atidirbo. Tinkamai prižiūrima - dar nemažai atidirbs. Tiesiog su aliuminiu reikia daugiau kantrybės ir įgūdžių.
Taip pat svarbu žinoti, kad aliumininius laidus ir kabelius negalima jungti tiesiogiai su variniais. Tai viena iš pagrindinių gaisru priežasčių. Apie sujungimus ir jų tipus - kitame straipsnyje.
Grįžtame prie esmės. Kabelių skerspjūvis parenkamas pagal konkretų prietaiso ar prietaisų grupės galingumą.
Kabelio galia - t.y., gyslų skaičius ir skerspjūvis, priklauso nuo įvado leistinosios galios, elektros poreikio. Pavyzdžiui, trifaziam 10 kW įvadui užtenka 5 gyslų ne mažesnio kaip 10 mm² ploto varinio kabelio arba 16 mm² aliuminio. Tikslus kabelio skerspjūvis turi būti nurodytas elektros instaliacijos projekte.
Svarbu: Reikalingas kabelis AL 5X10 arba Cu 5x6. Įverti į plastikinį vamzdį 32 mm, užkasti 0,7 metro gylyje, pakloti 0,3 m nuo žemės paviršiaus įspėjamą juostą 'kabelis' ir sutvarkyti žemės paviršių. Atlikti elektrofizikinius kabelio matavimus.
Kabelio skerspjūvis yra orientacinė vertė, svarbiau yra kabelio elektrinė varža. Gali pasitaikyti, kai matuojant fizinį laidininko skerspjūvį gaunamas kitoks rezultatas, nei ant kabelio pažymėtas dydis. Kabelio laidininko varžos ribinės vertės yra pateiktos labai tiksliai, nes nuo jų priklauso leidžiama srovė.
Kaip ir elektrinis radiatorius, kabelis įkaista dėl per jį tekančios srovės. Maksimalią kabelio darbinę temperatūrą dažniausiai riboja kabelyje naudojamų medžiagų savybės, kurias viršijus, kabelis ima prarasti savo savybes. Kuo šiltesnė yra aplinka aplink kabelį, tuo mažiau jį galima apkrauti ir atvirkščiai - gerai aušinamų kabelių apkrova gali būti žymiai didesnė.
Pavyzdžiui, sausame smėlyje ir drėgnoje dirvoje įrengto kabelio maksimalios apkrovos srovės skirtumas gali būti beveik dvigubas. Tuo pačiu išskiriama šiluma yra tiesioginiai nuostoliai, kurių negalima naudingai panaudoti, todėl naudojant didesnio skerspjūvio kabelį galima daug sutaupyti.
Internete galima rasti įvairių kabelio skerspjūvių ir srovės priklausomybės lentelių, naudojamų praktikų, bet visada reikia atidžiai peržiūrėti į pateikiamas skaičiavimo sąlygas.
Kalbant apie įvadinį namo kabelį, tiesiamą grunte, tam tikslui naudojami specialus kabelis, jis įveriamas į PVC techninį vamzdį ir užkasamas apie 1 m gylyje.
Elektros kabeliai eksploatuojami 50 ir daugiau metų, todėl neverta jam taupyti ir ieškoti neaiškios kilmės gaminių. Patikimų gamintojų kabelių techninėje specifikacijoje visada nurodomi standartai, pagal kuriuos jie gaminami, dėl nuolat į rinką patenkančios nekokybiškos produkcijos ugniai atsparių ir galios kabelių gamybos ir bandymų standartai įrašyti į „Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisykles". Kabelių standartas turėtų būti nurodytas elektros projekte, nepriklausomai nuo to, ar tai individualus namas, ar biurų pastatas. Nurodyti kabelių degumo klasę privaloma.
Dažniausiai jis nurodomas ant laidų izoliacijos, tačiau kartais jis būna sunkiai įžiūrimas arba toks žymėjimas praleidžiamas. Tais atvejais, kai laidininkas nėra monolitinis, t. y. susideda iš kelių gyslų, pavyzdžiui - 19, reikia pamatuoti vienos gyslos skersmenį - d ir padauginti iš gyslų skaičiaus laidininke (plonesnės gyslos matuojamos slankmačiu).
S - laidininko plotas, d - vienos laidininko gyslos skersmuo, o 19 - pateiktų gyslų skaičius laidininke (jis nustatomas suskaičiuojant gyslas)
Kabelių skerspjūvio skaičiavimo programa CableApp
Daug patikimesnė yra kabelių skerspjūvio skaičiavimo programa CableApp, sukurta kompanijos "Prysmian", gaminančios elektros laidus ir kabelius. Programa per kelias sekundes atliks sudėtingus apskaičiavimus ir dar pasiūlys tinkamą „Prysmian" kabelio tipą, atitinkantį jūsų poreikius ir sąlygas.
Tačiau daug patogiau kabelio skersmenį skaičiuoti tiksliai ir greitai „Prysmian" išmaniesiems įrenginiams sukurta programėle CableApp, kurioje atsižvelgdama į objekto tipą ir montavimo būdą bei į kitus duomenis. CableApp atsižvelgia į daugybę skirtingų veiksnių ir apskaičiuoja ne tik minimalų techninį sprendimą, bet ir parodo, kiek sutaupoma ir kiek sumažėja anglies dvideginio emisija naudojant vieną ar kitą kabelio skerspjūvį.
Pasirinkti tinkamą kabelį padės nemokamas „Prysmian Group Baltics" įrankis - CableApp programėlė. Žinant reikalingą kabelio įtampą arba srovę ir klojimo būdą, programėlėje nuosekliai pažymimas pastato tipas, laidininko medžiaga, montavimo būdas, įtampa, apkrova, grandinės ilgis ir kiti parametrai. Pagal juos automatiškai apskaičiuojamas kabelio skersmuo.
Štai kaip naudotis CableApp:
- Atsisiųskite ir įdiekite programėlę iš Google Play arba App Store.
- Paleiskite programėlę ir užsiregistruokite.
- Suveskite reikiamus duomenis apie pastato tipą, kabelio medžiagą, montavimo būdą, įtampą, apkrovą ir grandinės ilgį.
- Programa automatiškai apskaičiuos reikiamą kabelio skerspjūvį.
Programa pritaikyta kompiuteriams ir išmaniesiems telefonams. Kompiuterinį programos variantą galima rasti adresu cableapp.com, o į telefoną nemokamą programėlę galima parsisiųsti iš Google Play arba iš App Store. Lietuviška programėlės versija sukurta atsižvelgiant į statybos produktų reikalavimus Lietuvoje.
Užsiregistravus galima pradėti skaičiavimus, programa apskaičiuoja optimalų kabelio skerspjūvį ir siūlo alternatyvius sprendimus. CableApp produktai yra susieti su „Prysmian Group" internetiniu produktų katalogu. Jame galima rinktis gaminius taikant įvairius filtrus, produktų technines charakteristikas ir produktų eksploatacinių savybių deklaracijas.
Teisingai parenkant laidus elektros įrangai pajungti, svarbu kiek galima tiksliau nustatyti laido skerspjūvio plotą.
Klausimas: Koks reikalingas kabelis prijungimui nuo apskaitos iki ūkinio pastato, duotas galingumas 10kw trifazis, įvadinis automatas 20 a, ilgis iki ūkinio nuo atramos 100m. Bus pastatyta tarpinė skirstymo dėžutė ant namo sienos 50m nuo įvadinio skydo. Likęs ilgis iki ūkinio 50m, galios ėmėjų ūkiniame šiuo metu nėra daug, kadangi buvęs galingumas eilę metų tenkino 4kw, bet šiuo metu iškeliama apskaita ir keliamas galingumas iki 10kw. Noriu sužinoti kabelio skerspjūvį.
Komentarai: Kadangi atstumas nuo apskaitos skydo iki namo yra 50 m, todėl klojant kabelį nuo elektros apskaitos skydo iki namo rekomenduočiau kloti 4 gyslų ne mažiau kaip 10 mm² skerspjūvio ploto varinį kabelį arba 4 gyslų ne mažiau kaip 16 mm² skerspjūvio ploto aliuminį kabelį. Tokio kabelio turėtų užtekti dabartiniams ir artimiausios ateities poreikiams.
Šiuo atveju prie namo būtina papildomai sumontuoti apsauginį įžeminimą, kurio įžeminimo varža turi būti ne didesnė negu 10 omų ir kuris turi būti prijungtas prie namo skirstomojo skydelio apsauginio įžeminimo laidininko (neįrengus papildomo apsauginio įžeminimo kontūro bus neįmanoma gauti Valstybinės energetikos inspekcijos pažymos apie elektros įrenginių patikrinimo būklę).
Nuo namo skirstomojo skydelio iki ūkinio pastato, kuris yra už 50 m rekomenduočiau kloti 5 gyslų ne mažiau kaip 6 mm² skerspjūvio ploto varinį kabelį arba 5 gyslų ne mažiau kaip 10 mm² skerspjūvio ploto aliuminį kabelį. Jeigu šiame ūkiniame pastate bus tik kelios apšvietimo lemputės, tuomet pakaktų pakloti 3 gyslų 4 mm² skerspjūvio ploto varinį kabelį.
Visi lauko kabeliai turi būti skirti kloti žemėje lauko sąlygomis.
| Laidininko skerspjūvis, mm² | Kabeliai su gumine arba plastikine izoliacija | Kabeliai su izoliacija iš vulkanizuoto polietileno |
|---|---|---|
| 1,5 | 15 | 19 |
| 2,5 | 21 | 27 |
| 4 | 28 | 36 |
| 6 | 36 | 46 |
| 10 | 50 | 64 |
| 16 | 65 | 83 |
Pastaba: Ši lentelė pateikia tik orientacinius duomenis. Tikslius duomenis reikia žiūrėti kabelio gamintojo specifikacijoje.