Wymiarowanie przewodów i kabli

Poprzez wymiarowanie staramy się określić optymalny przekrój przewodu lub kabla, który będzie spełniał wszystkie wymagania – bezpieczeństwa, niezawodności i ekonomii.

Zastosowanie niewystarczającego przekroju jest niedopuszczalne, ponieważ może spowodować poważne, nieprawidłowe działanie, pożar lub obrażenia. Z drugiej strony, stosowanie zbyt dużego przekroju jest z kolei nieekonomiczne i prowadzi do wyższych kosztów inwestycji. Aby żyły i kable mogły być wymiarowane zgodnie z podanymi warunkami pracy i wymaganiami , w dokumentacji (katalogu) dla każdej żyły lub kabla muszą być określone następujące parametry:

– prąd znamionowy In [A]

– stała czasowa ocieplenia τ [s]

– temperatura powierzchni przy prądzie nominalnym υ [ºC]

– największa oporność czynna rdzenia R [Ωkm-1]

– największa reaktancja indukcyjna rdzenia dla przewodów wielożyłowych podwójnych i oraz kabli XL [Ωkm-1]

– minimalna rezystancja izolacji żyły lub kabla w najwyższej dopuszczalnej temperaturze pracy Riz [Ωkm-1]

Zadanie wymiarowania nie jest łatwe, ale dostępne są już pomoce programowe do jego rozwiązania.

Kryteria doboru wielkości

Projektując system dystrybucji energii elektrycznej musimy spełnić podstawowe wymagania, które są podstawą kryteriów wymiarowania przewodów i kabli, do których należą:

– dobór wielkości według dopuszczalnej temperatury pracy żył i kabli,

– dobór wielkości według dopuszczalnej obciążalności prądowej,

– dobór wielkości według dopuszczalnego spadku napięcia,

– dopasowanie do potrzeb gospodarki,

– dobór wielkości według wytrzymałości mechanicznej,

– wymiarowanie według termicznych i dynamicznych efektów prądów zwarciowych,

– dobór wielkości według właściwej funkcji ochrony przed niebezpiecznym napięciem dotykowym (przed porażeniem prądem).

Przy wymiarowaniu należy zawsze brać pod uwagę wszystkie kryteria, a przekrój musi być odpowiedni dla każdego przypadku. W praktyce zatem istnieją dwa podstawowe sposoby postępowania:

1. Wymiarowanie według wszystkich kryteriów – dla wszystkich kryteriów obliczany jest przekrój przewodu i jako wynik wybierany jest największy przekrój.

2. Wymiarowanie według podstawowego kryterium – przekrój jest obliczany tylko dla podstawowego kryterium, a pozostałe kryteria są sprawdzane. cytaty o miłości

Różnica pomiędzy rozmiarem a kontrolą

Różnica między wymiarowaniem a kontrolą polega na tym, że przy wymiarowaniu stosuje się wzór, w którym przekrój S jest wielkością nieznaną. W sprawdzeniu do wzoru wprowadza się przekrój wyznaczony już przez kryterium podstawowe, a obliczenia sprawdzają, czy obserwowana zmienna mieści się w określonym przedziale. Podstawowe kryterium różni się w zależności od rodzaju okablowania instalacji elektrycznej. Na przykład. w instalacjach wewnętrznych budynków najważniejsze kryterium jest według dopuszczalnej obciążalności prądowej. W sieciach dystrybucyjnych, ze względu na większe długości linii, ważne jest kryterium według dopuszczalnego spadku napięcia.

Dobór wielkości według właściwej funkcji ochrony przed niebezpiecznym napięciem dotykowym (przed porażeniem prądem)

Przekroje przewodów ochronnych w zależności od rodzaju środka ochronnego i sposobu montażu określa STN 332000-4-41:2007.

W systemach TN przekroje przewodów muszą być na tyle duże, aby impedancja pętli wyzwalającej była na tyle niska, aby osiągnąć czasy zadziałania elementów topikowych w przypadku wystąpienia bezpośredniego zwarcia na końcu pętli (przy urządzeniu).

Przewody i kable powinny być tak zwymiarowane w układach TN, aby w suce pomiędzy przewodem skrajnym a ochronnym powstał prąd, który po przejściu przez element topikowy (bezpiecznik, wyłącznik) powoduje wyłączenie obwodu uszkodzonego przed uszczerbkiem na zdrowiu człowieka lub uszkodzeniem zabezpieczonego urządzenia lub instalacji elektrycznej.

Krytycznym elementem przy obliczaniu dopuszczalnej impedancji pętli wyzwalającej jest czas, w którym obwód uszkodzenia musi być odłączony. Zależy to od napięcia roboczego i sposobu kontaktu z uszkodzonym urządzeniem elektrycznym.

Obowiązują następujące warunki:

 – W przypadku napięcia fazowego 230 V oraz obwodów gniazdowych do 63 A, z których bezpośrednio lub za pomocą wtyczki podłączone są urządzenia elektryczne klasy ochronności I (ręczne lub przenośne), czas do rozłączenia może wynosić maksymalnie 0,4 s,

– W przypadku urządzeń elektrycznych z przewodem twardym czas odłączenia może wynosić maksymalnie 5 s,

– jeżeli warunki te nie mogą być spełnione przez zastosowanie urządzeń ochronnych nadprądowych, należy zastosować dodatkową ochronę za pomocą sprzęgła lub ochronnika przeciwprzepięciowego.

W systemach TT decydującą zmienną jest rezystancja uziemienia.