Výpočet průřezu vodiče podle proudu a výkonu pro jednofázové elektrické vedení v domácnosti || AxiomPlus
Průřez nebo plocha průřezu je jedním z nejdůležitějších faktorů při výběru vodičů. Na tom závisí maximální bezpečný průtok proudu.
- Příliš tenký se začne zahřívat a tavit izolaci. Pak může dojít k požáru nebo zkratu. Nejčastěji jsou to problémy v elektrické síti domu, které způsobují požáry.
- Ten, který je příliš tlustý, bude stát více a neefektivní náklady porostou s jeho délkou. Například v jednopokojovém bytě o rozloze 40 m² je v průměru asi 150-200 m elektroinstalace. Rozdíl mezi jmenovitými rozměry 1,5 mm² a 2,5 mm² od jednoho výrobce je v průměru 10 UAH/metr. V tomto případě je cena chyby 1500-2000 UAH.
Jak správně vypočítat pro jednofázovou síť?
V tomto případě vám pomůže klasický matematický vzorec S = π (d/2)2, kde d je průměr řezu. Znát smysl π Je snadné odvodit jednodušší verzi:
S = 3,14 × d²/4= 0,785 d2 ≈ 0,8 d2.
Průměr lze snadno změřit pomocí běžného posuvného měřítka. Po změření je snadné vypočítat plochu řezu.
V 90% případů se měděný drát používá v každodenním životě, protože ve srovnání s hliníkem má řadu technických výhod:
- Pohodlnější a snadnější instalace;
- Neoxiduje tak rychle;
- Odolává 40-50 ohybům, zatímco hliník – 10-12;
- delší životnost;
- Lepší technické specifikace. Abyste mohli přenášet elektřinu se stejnými parametry, potřebujete hliníkový vodič o větší tloušťce než měď. To má své výhody při instalaci venku – čím tenčí kabel, tím méně nápadný na obecném pozadí.
Jedinou nevýhodou mědi je její cena, ta je 3-4x vyšší. Tento faktor eliminuje všechny výhody při pokládce kilometrových hlavních tratí, protože úspory dosahují statisíců hřiven. Proto se ve vedení vysokého napětí (od 50 A) stále používá převážně hliník SIP od 16 mm².
Nejoblíbenější „měď“ nominální hodnoty v každodenním životě jsou: 0,75 mm², 1 mm², 1,5 mm², 2,5 mm², 4 mm². Pro označení standardní velikosti v USA se používá systém AWG (American Wire Gauge – americká tloušťka drátu). Někteří výrobci označují evropskou i americkou verzi najednou.
| Evropská metrika mm² | Velikost USA (AWG) |
| 0,25 | 23/24 |
| 0,5 | 21/22 |
| 0,75 | 19/20 |
| 1 | 18 |
| 1,5 | 16/17 |
| 2,5 | 14/15 |
| 4 | 12/13 |
Co potřebujete vědět, abyste si vybrali správně?
- Tloušťka musí být dostatečná, aby umožnila průchod zamýšlené elektrické energie bez způsobení tepla nad 60 °C. To je nejdůležitější faktor, protože zahřátí jader nad maximální přípustnou teplotu může způsobit požár nebo havárii v elektrické síti;
- Tloušťka musí být dostatečná pro mechanickou pevnost. Například pro závěsnou instalaci jsou některé typy vyztuženy ocelovým lankem. To zvyšuje pevnost vlasce při zátěži.
Můžete si vybrat podle aktuální síly nebo celkového výkonu spotřebičů. Když znáte jeden z těchto parametrů, je snadné vypočítat druhý a poté porovnat výsledek získaný podle tabulky norem PUE.
Tabulka zatížení vodičů a kabelů
| Sekce, mm 2 | Otevřeně položené | |||||
| Měď | Hliník | |||||
| Jáₙ, A | kW | Jáₙ, A | kW | |||
| 220V | 380V | 220V | 380V | |||
| 0,5 | 11 | 2,4 | – | – | – | – |
| 0,75 | 15 | 3,3 | – | – | – | – |
| 1 | 17 | 3,7 | 11 | – | – | – |
| 1,5 | 23 | 5 | 15 | – | – | – |
| 2,5 | 30 | 6,6 | 19 | 24 | 5,3 | 15,5 |
| 4 | 41 | 9 | 26 | 32 | 7 | 20,7 |
| 6 | 50 | 11 | 32 | 39 | 8,6 | 25,2 |
| 10 | 80 | 17,6 | 52 | 60 | 13 | 38,8 |
| 16 | 100 | 22 | 65 | 75 | 16,5 | 48,5 |
| 25 | 140 | 30,8 | 90 | 105 | 23,1 | 58,1 |
| 35 | 170 | 37 | 110 | 130 | 28,6 | 71 |
| Sekce, mm 2 | Instalováno do potrubí | |||||
| Měď | Hliník | |||||
| Jáₙ, A | kW | Jáₙ, A | kW | |||
| 220V | 380V | 220V | 380V | |||
| 0,5 | – | – | – | – | – | – |
| 0,75 | – | – | – | – | – | – |
| 1 | 14 | 3 | 9 | – | – | – |
| 1,5 | 15 | 3,3 | 9,7 | – | – | – |
| 2,5 | 21 | 4,6 | 13,6 | 16 | 3,5 | 10,3 |
| 4 | 27 | 5,9 | 17,4 | 21 | 4,6 | 13,6 |
| 6 | 34 | 7,5 | 22 | 26 | 5,7 | 16,8 |
| 10 | 50 | 11 | 32,3 | 28 | 8,3 | 24,5 |
| 16 | 80 | 17,6 | 51,7 | 55 | 12,1 | 35,5 |
| 25 | 100 | 22 | 64,6 | 65 | 14,3 | 42 |
| 35 | 135 | 29,7 | 87,2 | 75 | 16,5 | 48,5 |
Jedná se o zprůměrované údaje za ideálních podmínek, někteří výrobci dávají vlastní doporučení pro provoz různých standardních velikostí z vlastního sortimentu.
Pokud domácí zásuvka vydrží proud až 16A, musí se k ní připojit vodič 1,5 mm², ale pro ochranu je třeba nainstalovat jistič s proudem 16A nebo nižším.
Z tabulky můžete vidět, že pro skryté těsnění je přípustná hodnota Iₙ menší než pro otevřené těsnění. To je způsobeno tím, že ve stěně nebo potrubí dochází ke špatnému přenosu tepla a ohřev probíhá rychleji, což znamená, že pravděpodobnost roztavení izolace je vyšší. Zpravidla platí, že čím větší počet hustě položených kabelových vedení v jednom kanálu, tím menší zatížení vydrží.
Za optimální vzdálenost mezi paralelně uloženými kabely se považuje 5 průměrů největšího z nich.
Vzpomínka na školní hodiny fyziky
Iₙ přímo závisí na celkové síle spotřebitelů. Každý zapojený elektrický spotřebič spotřebuje pouze tolik wattů elektřiny, kolik potřebuje. Čím více spotřebitelů a čím jsou výkonnější, tím větší je zatížení a tím vyšší parametry elektřiny.
S jednou fází lze vypočítat pomocí vzorce I = P/U, kde P je celkový výkon spotřebičů, W, a U je napětí, V.
Plánujete například instalaci rozvodů pro jedinou zásuvku v kuchyni, do které rozhodně nikdy nebudete připojovat rozvodky. Odhadovaná sada elektrického zařízení:
Rychlovarná konvice tedy dává největší zatížení – 1,5 kW. S vědomím, že napětí v jednofázové síti je 220 V, provádíme jednoduché výpočty:
1500W / 220V = 6,8A.
Pro tento příklad vám bude vyhovovat 1,5 mm² PPV s 16ampérovou zásuvkou, kterou již znáte.
| Zařízení | P, kW |
| Kuchyňský robot | 0,7 |
| Rychlovarná konvice | 1,5 |
| Elektrický mlýnek na maso | 1 |
| Mikrovlnná trouba | 1,4 |
| Topinkovač | 1 |
Z bezpečnostních důvodů se doporučuje v obytných prostorách instalovat výhradně měděné rozvody.
Nyní si nasimulujme jinou situaci, kdy máte více zásuvek a všechny spotřebiče jsou zapnuté současně (například připravujete večeři pro velkou společnost). V tomto případě se celkové zatížení bude rovnat:
0,7 kW + 1,5 + 1 + 1,4 + 1 = 5,6 kW.
Nyní můžeme vypočítat ampéry:
5600W / 220V = 25,5A.
V tomto případě nebude stačit jeden kabel 1,5 mm², je zapotřebí silnější analog 4 mm².
| P, kW | Jáₙ, A | Sekce, mm 2 | Hodnocení stroje, A |
| 1 | 4,5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9,1 | 1,5 | 10 |
| 3 | 13,6 | 2,5 | 16 |
| 4 | 18,2 | 2,5 | 20 |
| 5 | 22,7 | 4 | 25 |
| 6 | 27,3 | 4 | 32 |
| 7 | 31,8 | 4 | 32 |
| 8 | 36,4 | 6 | 40 |
| 9 | 40,9 | 6 | 50 |
| 10 | 45,5 | 10 | 50 |
Je důležité pochopit, že údaje v tabulce jsou relevantní pouze pro elektrickou síť s následujícími charakteristikami:
- jednofázový s napětím 220 V;
- průměrná teplota +30°C;
- jsou použity tři vodiče (s uzemněním);
- těsnění v uzavřené krabici.
Tabulka ukazuje výpočty za ideálních podmínek s mikroskopickou přesností řezu a vysokou kvalitou kovu. V praxi někdy existují levné čínské analogy s charakteristikami nižšími, než jsou deklarovány, takže pokud si nejste jisti jejich spolehlivostí, Je lepší hrát na jistotu a nainstalovat silnější analog nebo nainstalovat stroj s nižší nominální hodnotou.
Kromě toho mohou existovat určité podmínky, které ovlivňují výkon sítě:
- perspektiva připojení vysoce výkonných zařízení s vysokými startovacími proudy;
- široký rozsah provozních teplot, například když se izolace zahřívá při venkovní pokládce na slunci;
- provoz v podmínkách zvýšeného požárního nebezpečí.
Pokud je možná některá z výše uvedených možností, je lepší zvolit větší průměr a nainstalovat příslušný stroj, ale jedná se o čistě individuální rozhodnutí.
Zjednodušený výpočet pomocí „staromódní metody“
Mnoho elektrikářů ve své praxi používá jednoduché pravidlo: Iₙ (v ampérech) se vydělí 10 a získá se optimální plocha průřezu (v milimetrech čtverečních) a výsledek se zaokrouhlí nahoru.
Vezměme si tedy 22A jako příklad, takže 22A/10=2,2 (mm²). Nejbližší horní hodnota je 2,5 mm², takže ji bereme podle toho. Jak vidíte, získaný výsledek zapadá do tabulkových dat.
Pravidlo dělení 10 platí pouze pro sítě do 40A. Pro výkonnější vedení mimo dům např. na vstupu (40-80A) se doporučuje udělat větší rezervu a ampéry vydělit 8.
Na druhou stranu můžete vypočítat maximální přípustný proud; k tomu jednoduše vynásobte průřez 10.
Hliník vede elektřinu hůře než měď. Takže například pro vodivost od 0 do 40A je vyžadován drát o 20% silnější a pro 40-80A – 30%. Spoléhat na tuto skutečnost, pro hliníkový kabel musíte vydělit ampéry 6.
Vypočítáme elektroinstalaci pro třífázovou elektrickou síť
Pro třífázovou síť se používá jiný vzorec: I=P/(U*cosφ), kde P je výkon, U je napětí (380V), cosφ je účiník a pro tři fáze se rovná √3 ≈ 1,7.
Vypočítejme vodič na příkladu třífázového elektrického sporáku. Průměrný model má 4 hořáky, každý o výkonu 1-1,5 kW, což znamená, že maximální spotřeba elektrického sporáku je 6 kW. Iₙ se budu rovnat:
6 kW / (380 V × 1,7) = 9,3 A
Podle PUE budeme pro připojení potřebovat 5-vodičový PPV nebo VVG pro 1 mm². Pro větší spolehlivost lze zakoupit VVG 5×1,5. Pokud vyrábíte hliníkové kabely, bude stačit AVVG 4×2,5, ale pro domácí účely jsou stále vhodnější měděné analogy.
Při výpočtu se doporučuje přidat rezervu 15-20% na kilowatty. Jedná se o pojištění pro případ opotřebení nebo připojení přídavných zařízení.
