Példák háromfázisú elektromos hálózatok terheléseinek kiszámítására. Az alapzat terhelésének kiszámítása. Az áramterhelés meghatározása

Ez a maximális teljesítmény, más szóval a teljes teljesítmény (Sm) átlagos értékeinek maximuma egy félórás időtartam alatt. Kiszámított vagy lehetővé teszi a tápvezetékek keresztmetszete elegendőségének meghatározását, figyelembe véve a fűtést és az áramsűrűséget, kiválasztja a transzformátorok teljesítményét, azonosítja az áramveszteségeket és az áramkimaradásokat a hálózatban. A tervezési terhelés kiszámításához először meg kell tanulnia az alapvető fogalmakat és együtthatókat.

Így a maximális terhelés kiszámításához a maximális terhelésű eltoláshoz az átlagos aktív terhelés (Rcm) és az átlagos reaktív terhelés (Qcm), az éves villamosenergia-veszteség meghatározásához pedig az aktív (Rsg) átlagos éves terhelése szükséges. ) és reaktív (Qsg) energiára van szükség. A gyakorlatban az aktív és meddő energia átlagos terhelésének kiszámításához a megfelelő energiafogyasztás mennyiségét a mérőállások szerint egy bizonyos ideig (általában műszak alatt) korrelálják ezzel az időintervallumtal.

Létezik a maximális rövid távú vagy csúcsterhelés (Ipeak) fogalma – egy időszakosan előforduló terhelés, amely a hálózatok teszteléséhez és védelméhez, valamint a feszültségingadozások meghatározásához szükséges.

• Telepített aktív teljesítmény kihasználási tényező (Ki). Ez az azonos üzemmódú vevőkészülékek átlagos aktív teljesítményének (Рсм) és ezen elektromos vevőkészülékek beépített teljesítményének (Ру) aránya. A hosszú távú üzemmódú elektromos vevő beépített teljesítményét viszont az útlevél határozza meg, a rövid távú üzemmódú vevő pedig a hosszú távú üzemmódra csökken. A vevők egy csoportja esetén a teljes beépített aktív teljesítményt az összes vevő aktív teljesítményének összegzése határozza meg. Érdemes megjegyezni, hogy a heterogén vevőegységek csoportja esetén a Ki együttható megegyezik a teljes átlagos teljesítmény (Рсм) és a teljes beépített teljesítmény (Ру) arányával.
• Maximális hatásos teljesítménytényező (Km). Kiszámítása a számított aktív teljesítmény (Рм) és egy műszakra vagy évre vonatkozó átlagos érték (Рсм vagy Рсг) aránya. Az ábra bemutatja ennek az együtthatónak a függőségét a vevők effektív számától különböző kihasználtság mellett.

• A terhelési tényező (Kn) azt mutatja, hogy a napi és éves menetrendek esetében a terhelés egyenetlen. Értéke fordítottan arányos az előző együttható értékével.
• Az aktív teljesítményigény (Kc) azt mutatja meg, hogy minden fogyasztó tud-e egyidejűleg működni, és a számított terhelés (Pm) és az összes vevő beépített teljesítményének (Pu) arányaként kerül kiszámításra. Az alábbi táblázatban láthatja ennek az együtthatónak az értékeit.

• Kapcsolási tényező (Kv). Egy vevő esetében a működés időtartamának egy bizonyos időintervallumban (Tv) és ezen intervallum időtartamának (Tt) aránya határozza meg. Az elektromos vevők egy csoportjának együtthatóját úgy határozzák meg, hogy a csoportra bekapcsolt átlagos aktív teljesítményt elosztják a vizsgált időintervallumban a csoport beépített teljesítményével.
• Vevő aktív teljesítmény terhelési tényezője (Kz). Az előző együtthatóhoz hasonlóan a vevő működési ideje is befolyásolja. Ezt úgy számítják ki, hogy az átlagos aktív teljesítményt elosztják egy bizonyos időtartam alatti működési időszakra (Рс) a névleges teljesítménnyel (Рн). A csoportra vonatkozó együtthatót a fent említett Ki és Kv együtthatók aránya határozza meg. Ha nem lehet kiszámítani a terhelési tényezőt, akkor azok standard értékeit elfogadják: 0,9 - hosszú távú működésű vevők, 0,75 - szakaszos működéssel.
• Eltolási együttható az energiafelhasználáshoz (α). Ez az együttható, figyelembe véve a szezonalitást és az időszakos terhelést, határozza meg az éves energiafogyasztást. A vállalkozás tevékenységének típusától függően az együttható hozzávetőleges értéke 0,65-től, ami jellemző a vaskohászati ​​​​üzemek segédműhelyeire, és 0,95-ig terjedhet az alumíniumgyárakban.

• Évente hány órát üzemel a vevő a terhelési ütemezésnek megfelelő maximális terheléssel és áramfogyasztással. Ezt az értéket a maximális hatásos teljesítmény (Tm) éves használati óraszámának nevezzük, és a műszakok számától és a vállalkozás tevékenységi típusától függ. Tehát egy műszakban végzett munka esetén a Tm 1800 és 2500 óra között lehet, ha két műszakban dolgozik - legfeljebb 4500 óráig, három műszakban - akár 7000 óráig;
• A vállalkozás éves üzemóráinak száma (Tg) képet ad az éves villamosenergia-felhasználási módról. A műszakok számától, valamint azok időtartamától függ;
• A vevők effektív számának értéke lehetővé teszi, hogy a különböző üzemmódú vevők egy csoportját homogén vevőcsoporttal helyettesítsük. Az ábrán az elektromos vevők effektív számát meghatározó görbék láthatók.

Tehát hogyan határozza meg a tervezési terhelést? Mert terhelési számítások A legpontosabb módszer a rendezett diagram módszer. Az egyes vevőegységek teljesítményére, az összes vevőegység számára és műszaki céljára vonatkozó adatok birtokában, valamint a fenti együtthatók és értékek felhasználásával megvizsgáljuk a teljesítményegységek számítási eljárását:

• A vevőkészülékeket technológiai rendeltetésük szerint csoportokra osztjuk;
• Minden csoportra kiszámítjuk az átlagos aktív és meddő teljesítményt (Рcm és Qcm);
• Meghatározzuk a vevők számát (n), a teljes beépített teljesítményt (Ру), valamint az összes átlagos meddő- és aktív teljesítményt;
• Kiszámoljuk a csoport kihasználtságát (Ci);
• Meghatározzuk az elektromos vevők effektív számát;
• A fenti táblázat és ábra segítségével megtaláljuk a maximális együtthatót;
• Kiszámoljuk a számított hatásos teljesítményt (Pm), és a számított meddőteljesítmény (Qm) megegyezik az átlagos meddőteljesítménnyel (Qcm);
• Keresse meg a becsült összteljesítményt (Sm) és áramerősséget (Im).

Az otthoni kényelem és biztonság az elektromos vezetékek keresztmetszetének helyes megválasztásától függ. Túlterhelés esetén a vezető túlmelegszik, és a szigetelés megolvadhat, ami tüzet vagy rövidzárlatot okozhat. De nem jövedelmező a szükségesnél nagyobb keresztmetszetet venni, mivel a kábel ára nő.

Általában a fogyasztók számától függően számítják ki, amelyhez először meghatározzák a lakás által felhasznált teljes teljesítményt, majd az eredményt megszorozzák 0,75-tel. A PUE a terhelések táblázatát használja a kábel keresztmetszete mentén. Ebből könnyen meghatározható a magok átmérője, ami az anyagtól és az átmenő áramtól függ. Általában rézvezetőket használnak.

A kábelmag keresztmetszetének pontosan meg kell felelnie a számítottnak - a szabványos mérettartomány növelésének irányában. A legveszélyesebb, ha alábecsülik. Ezután a vezető folyamatosan túlmelegszik, és a szigetelés gyorsan meghibásodik. És ha telepíti a megfelelőt, az gyakran aktiválódik.

Ha a vezeték keresztmetszetét megnöveljük, az többe fog kerülni. Bár szükség van egy bizonyos tartalékra, mivel a jövőben általában új berendezéseket kell csatlakoztatni. Célszerű körülbelül 1,5-ös biztonsági tényezőt használni.

A teljes teljesítmény kiszámítása

A lakás által fogyasztott teljes teljesítmény a fő bemenetre esik, amely belép az elosztótáblába, majd azt követően a vezetékekbe ágazik:

• világítás;
• aljzatok csoportjai;
• egyedi nagy teljesítményű elektromos készülékek.

Ezért a tápkábel legnagyobb keresztmetszete a bemeneten van. A kimeneti vezetékeken a terheléstől függően csökken. Először is meg kell határozni az összes terhelés összteljesítményét. Ez nem nehéz, mivel minden háztartási készülék házán és útlevelében fel van tüntetve.

Minden erő összeadódik. A számításokat minden áramkörre hasonlóan végezzük. A szakértők azt javasolják, hogy az összeget meg kell szorozni 0,75-tel. Ez azzal magyarázható, hogy nem minden eszköz csatlakozik egyszerre a hálózathoz. Mások azt javasolják, hogy válasszon nagyobb részt. Ennek köszönhetően tartalék keletkezik a jövőben esetlegesen megvásárolható további elektromos készülékek utólagos üzembe helyezésére. Meg kell jegyezni, hogy ez a kábelszámítási lehetőség megbízhatóbb.

Hogyan határozzuk meg a vezeték keresztmetszetét?

Minden számítás magában foglalja a kábel keresztmetszetét. Könnyebb az átmérő alapján meghatározni, ha a képleteket használja:

• S=π D²/4;
• D= √(4×S/π).

ahol π = 3,14.

S = N×D²/1,27.

Sodrott huzalokat használnak ott, ahol rugalmasságra van szükség. Állandó telepítésekhez olcsóbb tömör vezetékeket használnak.

Hogyan válasszunk kábelt teljesítmény alapján?

A vezetékek kiválasztásához használja a kábelkeresztmetszet terhelési táblázatát:

• Ha a nyitott típusú vezeték 220 V-on van feszültség alatt, és a teljes teljesítmény 4 kW, akkor 1,5 mm² keresztmetszetű rézvezetéket veszünk. Ezt a méretet általában világítási vezetékekhez használják.
• 6 kW teljesítménynél nagyobb keresztmetszetű vezetékekre van szükség - 2,5 mm². A vezetéket olyan aljzatokhoz használják, amelyekhez háztartási készülékek csatlakoznak.
• 10 kW teljesítményhez 6 mm²-es vezeték szükséges. Általában konyhába való, ahol elektromos tűzhely van csatlakoztatva. Az ilyen terhelés ellátása külön vezetéken keresztül történik.

Melyik kábel jobb?

A villanyszerelők jól ismerik a német NUM márkájú irodai és lakóhelyiségek kábelét. Oroszországban olyan márkájú kábeleket gyártanak, amelyek alacsonyabb jellemzőkkel rendelkeznek, bár lehet, hogy ugyanaz a név. Megkülönböztethetők a magok közötti térben lévő vegyületszivárgásról vagy annak hiányáról.

A huzal monolitikus és többvezetékes kivitelben készül. Minden mag, valamint az összes csavarás kívülről PVC-vel van szigetelve, és a köztük lévő töltőanyag nem gyúlékony:

• Így a NUM kábelt beltérben használják, mivel a kültéri szigetelést a napfény tönkreteszi.
• Belső kábelként pedig a VVG márkájú kábelt széles körben használják. Olcsó és elég megbízható. Nem ajánlott földbe fektetni.
• A VVG márkájú vezeték lapos és kerek. A magok között nem használnak töltőanyagot.
• égést nem támogató külső héjjal készült. A magokat kereken, 16 mm² keresztmetszetig és a feletti szektorig gyártják.
• A PVS és ShVVP kábelmárkák többvezetékesek, és elsősorban háztartási készülékek csatlakoztatására szolgálnak. Gyakran használják otthoni elektromos vezetékekként. A korrózió miatt nem javasolt a szabadban többvezetékes vezetékek használata. Ezenkívül a hajlító szigetelés alacsony hőmérsékleten megreped.
• Az utcán páncélozott és nedvességálló AVBShv és VBShv kábeleket helyeznek el a föld alatt. A páncél két acélszalagból készül, ami növeli a kábel megbízhatóságát és ellenáll a mechanikai igénybevételnek.

Az aktuális terhelés meghatározása

Pontosabb eredményt kapunk a kábelkeresztmetszet teljesítmény és áram alapján történő kiszámításával, ahol a geometriai paraméterek az elektromosakhoz kapcsolódnak.

Az otthoni vezetékezésnél nemcsak az aktív terhelést kell figyelembe venni, hanem a reaktív terhelést is. Az áramerősséget a következő képlet határozza meg:

I = P/(U∙cosφ).

A reaktív terhelést fénycsövek és elektromos készülékek motorjai (hűtőszekrény, porszívó, elektromos szerszámok stb.) hozzák létre.

Aktuális példa

Nézzük meg, mit tegyünk, ha meg kell határozni a 25 kW összteljesítményű háztartási készülékek és a 10 kW teljesítményű háromfázisú gépek csatlakoztatásához szükséges rézkábel keresztmetszetét. Ez a csatlakozás földbe fektetett öteres kábellel történik. Az otthoni étel onnan származik

A reaktív komponenst figyelembe véve a háztartási készülékek és berendezések teljesítménye a következő lesz:

• P mindennapi élet = 25/0,7 = 35,7 kW;
• P rev. = 10/0,7 = 14,3 kW.

A bemeneti áramok meghatározása:

• Élek = 35,7 × 1000/220 = 162 A;
• I rev. = 14,3 × 1000/380 = 38 A.

Ha az egyfázisú terhelések egyenletesen oszlanak el három fázis között, akkor az egyikben az áram folyik:

I f = 162/3 = 54 A.

I f = 54 + 38 = 92 A.

Nem minden berendezés működik egyszerre. Figyelembe véve a tartalékot, minden fázis a jelenlegi:

I f = 92 × 0,75 × 1,5 = 103,5 A.

Egy öteres kábelnél csak a fázisvezetőket veszik figyelembe. Földbe fektetett kábel esetén 103,5 A áramerősség mellett 16 mm² magkeresztmetszet határozható meg (a kábelkeresztmetszet szerinti terhelések táblázata).

Az áram finomított számítása pénzt takarít meg, mivel kisebb keresztmetszetre van szükség. A kábelteljesítmény durvább számítása esetén a mag keresztmetszete 25 mm² lesz, ami többe kerül.

Kábel feszültségesés

A vezetőknek van ellenállásuk, amelyet figyelembe kell venni. Ez különösen fontos hosszú kábelek vagy kis keresztmetszetek esetén. Létrehozták a PES szabványokat, amelyek szerint a kábel feszültségesése nem haladhatja meg az 5%-ot. A számítás a következőképpen történik.

1. A vezető ellenállását meghatározzuk: R = 2×(ρ×L)/S.
2. Feszültségesés található: U pad. = I×R. A lineáris százalékhoz viszonyítva ez lesz: U % = (U esés / U lineáris) × 100.

A képletekben a következő jelöléseket használjuk:

• ρ - fajlagos ellenállás, Ohm × mm²/m;
• S - keresztmetszeti terület, mm².

A 2-es együttható azt mutatja, hogy az áram két vezetéken keresztül folyik.

Példa kábelszámításra feszültségesés alapján

• A vezeték ellenállása: R = 2 (0,0175 × 20)/2,5 = 0,28 Ohm.
• Áramerősség a vezetőben: I = 7000/220 = 31,8 A.
• Feszültségesés a hordozón: U pad. = 31,8 × 0,28 = 8,9 V.
• Feszültségesés százalékos aránya: U% = (8,9/220) × 100 = 4,1 %.

A hordozó alkalmas a hegesztőgéphez az elektromos berendezésekre vonatkozó üzemeltetési szabályzat előírásainak megfelelően, mivel a feszültségesés százaléka rajta a normál tartományon belül van. Ennek értéke a tápvezetéken azonban továbbra is nagy marad, ami negatívan befolyásolhatja a hegesztési folyamatot. Itt ellenőrizni kell a hegesztőgép tápfeszültségének alsó megengedett határát.

Következtetés

Annak érdekében, hogy az elektromos vezetékeket megbízhatóan megvédjék a túlmelegedéstől, ha a névleges áramot hosszabb ideig túllépik, a kábelkeresztmetszeteket a hosszú távú megengedett áramok alapján számítják ki. A számítás leegyszerűsödik, ha a kábel-keresztmetszet terhelési táblázatát használjuk. Pontosabb eredményt kapunk, ha a számítást a maximális áramterhelés alapján végezzük. A stabil és hosszú távú működés érdekében egy automatikus kapcsoló van beépítve az elektromos vezetékek áramkörébe.

Az alapzat terhelésének kiszámítása szükséges a geometriai méretek és az alap alapterületének helyes kiválasztásához. Végső soron az egész épület szilárdsága és tartóssága az alapozás helyes kiszámításától függ. A számítás során meg kell határozni a talaj négyzetméterére eső terhelést, és össze kell hasonlítani a megengedett értékekkel.

A számításhoz tudnia kell:

• A régió, ahol az épület épül;
• Talajtípus és talajvízmélység;
• Az anyag, amelyből az épület szerkezeti elemei készülnek;
• Épület elrendezése, emeletek száma, tetőtípus.

A szükséges adatok alapján az alapozás számítása, illetve végső hitelesítése a szerkezet tervezését követően történik.

Próbáljuk meg kiszámítani az alap terhelését egy masszív falazatú, tömör téglából épült, 40 cm falvastagságú, egyszintes háznál. A ház mérete 10x8 méter. A pince mennyezete vasbeton födém, az 1. emelet mennyezete acélgerendás fa. A tető nyeregtetős, fémcseréppel fedett, 25 fokos hajlásszöggel. Régió - Moszkva régió, talajtípus - nedves vályog, 0,5 porozitási együtthatóval. Az alapozás finomszemcsés betonból készül, az alapfal vastagsága számításhoz megegyezik a fal vastagságával.

Az alapozás mélységének meghatározása

A beépítés mélysége a fagyás mélységétől és a talaj típusától függ. A táblázat a talajfagyás mélységének referenciaértékeit mutatja különböző régiókban.

1. táblázat – Referenciaadatok a talaj fagyásának mélységére vonatkozóan

Referencia táblázat az alapozás mélységének régiónkénti meghatározásához

Általában az alapozási mélységnek nagyobbnak kell lennie, mint a fagyási mélység, de vannak kivételek a talaj típusától függően, ezeket a 2. táblázat tartalmazza.

2. táblázat - Az alapozás mélységének függése a talaj típusától

Az alapozás mélysége szükséges a talajterhelés későbbi kiszámításához és méretének meghatározásához.

A talaj fagyásának mélységét az 1. táblázat segítségével határozzuk meg, Moszkva esetében ez 140 cm. A 2. táblázat segítségével megtaláljuk a talaj típusát - vályog. A fektetési mélység nem lehet kisebb, mint a számított fagyasztási mélység. Ennek alapján a ház alapmélységét 1,4 méterre választják.

Tetőterhelés számítás

A tetőterhelés megoszlik az alapozás azon oldalai között, amelyeken a szarufarendszer a falakon keresztül támaszkodik. Normál nyeregtetőnél ez általában az alapozás két ellentétes oldala, kontyos tető esetén mind a négy oldal. A tető megosztott terhelését a tető tervezett területe határozza meg, osztva az alap terhelt oldalainak területével, és megszorozva az anyag fajsúlyával.

3. táblázat - Különböző típusú tetőfedések fajsúlya

Referencia táblázat - Különböző típusú tetőfedések fajsúlya

1. Határozza meg a tető vetületi területét. A ház mérete 10x8 méter, a nyeregtető vetületi területe megegyezik a ház területével: 10·8=80 m2.
2. Az alapozás hossza megegyezik a két hosszú oldalának összegével, mivel a nyeregtető két hosszan átellenes oldalon támaszkodik. Ezért a terhelt alap hosszát 10 2 = 20 m-ben határozzuk meg.
3. Tetővel terhelt, 0,4 m vastag alapozás területe: 20·0,4=8 m2.
4. A bevonat típusa fémcserép, a dőlésszög 25 fok, ami azt jelenti, hogy a 3. táblázat szerinti számított terhelés 30 kg/m2.
5. A tető alapra ható terhelése 80/8·30 = 300 kg/m2.

Hóterhelés számítás

A hóterhelés a tetőn és a falakon keresztül jut át ​​az alapra, így az alapozás ugyanazon oldalai kerülnek terhelésre, mint a tető számításakor. A hótakaró területe megegyezik a tető területével. A kapott értéket elosztjuk az alap terhelt oldalainak területével, és megszorozzuk a térképen meghatározott fajlagos hóterheléssel.

Táblázat - az alapítvány hóterhelésének kiszámítása

1. A lejtés hossza 25 fokos tetőnél (8/2)/cos25° = 4,4 m.
2. A tetőfelület egyenlő a gerinc hosszának és a lejtő hosszának szorzatával (4,4·10)·2=88 m2.
3. A moszkvai régió hóterhelése a térkép szerint 126 kg/m2. Megszorozzuk a tetőfelülettel és elosztjuk az alapozás terhelt részének területével 88·126/8=1386 kg/m2.

Padlóterhelés számítása

A padlók, mint a tető, általában az alap két ellentétes oldalán fekszenek, ezért a számítást ezen oldalak területének figyelembevételével végezzük. Az alapterület megegyezik az épület területével. A padlóterhelés kiszámításához figyelembe kell venni az emeletek számát és a pinceszintet, azaz az első emelet padlóját.

Az egyes emeletek területét megszorozzuk a 4. táblázatban szereplő anyag fajsúlyával, és elosztjuk az alap terhelt részének területével.

4. táblázat - A padlók fajsúlya

1. Az alapterület megegyezik a ház területével - 80 m2. A ház két szintes: egy vasbeton és egy fa acélgerendás.
2. A vasbeton födém területét megszorozzuk a 4. táblázat fajsúlyával: 80·500=40000 kg.
3. A fapadló területét megszorozzuk a 4. táblázat fajsúlyával: 80·200=16000 kg.
4. Ezeket összegezzük, és megtaláljuk az alapozás terhelt részének 1 m2-ére eső terhelést: (40000+16000)/8=7000 kg/m2.

Falterhelés számítás

A falak terhelését a falak térfogatának és a fajsúly ​​szorzataként határozzuk meg az 5. táblázatból, a kapott eredményt elosztjuk az alapozás minden oldalának hosszával, szorozva annak vastagságával.

5. táblázat - Falanyagok fajsúlya

táblázat - Falak fajsúlya

1. A falak területe megegyezik az épület magasságának és a ház kerületének szorzatával: 3·(10·2+8·2)=108 m2.
2. A falak térfogata a felület szorozva a vastagsággal, 108·0,4=43,2 m3.
3. A falak tömegét úgy kapjuk meg, hogy a térfogatot megszorozzuk az anyag fajsúlyával az 5. táblázatból: 43,2·1800=77760 kg.
4. Az alapozás minden oldalának területe megegyezik a kerület és a vastagság szorzatával: (10 2 + 8 2) 0,4 = 14,4 m 2.
5. A falak fajlagos terhelése az alapra 77760/14,4=5400 kg.

Az alapozás talajterhelésének előzetes számítása

Az alapítvány talajterhelését az alap térfogatának és az anyag fajlagos sűrűségének szorzataként számítják ki, osztva az alapterület 1 m 2 -ével. A térfogat az alapozás mélységének és az alapozás vastagságának szorzataként található meg. Az alapozás vastagságát az előzetes számítás során a falak vastagságával egyenlőnek vettük.

6. táblázat - Alapozóanyagok fajlagos sűrűsége

Táblázat - az anyagok fajlagos sűrűsége a talajhoz

1. Az alapozás területe 14,4 m2, mélysége 1,4 m Az alapozás térfogata 14,4·1,4=20,2 m3.
2. A finomszemcsés betonból készült alap tömege: 20,2·1800=36360 kg.
3. Talajterhelés: 36360/14,4=2525 kg/m2.

A teljes terhelés számítása 1 m 2 talajra

A korábbi számítások eredményeit összefoglalják, és kiszámítják az alapzat maximális terhelését, amely nagyobb lesz azokon az oldalakon, amelyeken a tető támaszkodik.

Az R 0 feltételes tervezési talajellenállást az SNiP 2.02.01-83 „Épületek és építmények alapjai” táblázatai szerint határozzák meg.

1. Összeadjuk a tető tömegét, a hóterhelést, a födémek és falak tömegét, valamint az alapozást a talajon: 300+1386+7000+5400+2525=16.611 kg/m 2 =17 t/m 2.
2. Meghatározzuk a talaj feltételes tervezési ellenállását az SNiP 2.02.01-83 táblázatai szerint. A 0,5 porozitási együtthatójú nedves vályogok esetében az R0 2,5 kg/cm2 vagy 25 t/m2.

A számításból egyértelmű, hogy a talaj terhelése a megengedett határokon belül van.

Az elektromos vezetékek tartós és megbízható működéséhez szükséges a megfelelő kábelkeresztmetszet kiválasztása. Ehhez ki kell számítania az elektromos hálózat terhelését. A számítások elvégzésekor emlékeznie kell arra, hogy egy elektromos készülék és egy elektromos készülékcsoport terhelésének kiszámítása kissé eltér.

Egyetlen fogyasztó áramterhelésének kiszámítása

A megszakító kiválasztása és egy fogyasztó terhelésének kiszámítása egy 220 V-os lakossági hálózatban meglehetősen egyszerű. Ehhez felidézzük az elektrotechnika fő törvényét - Ohm törvényét. Ezt követően az elektromos készülék teljesítményének beállítása (az elektromos készülék útlevelében feltüntetett) és a feszültség beállítása (háztartási egyfázisú hálózatok esetén 220 V) kiszámítja az elektromos készülék által fogyasztott áramot.

Például egy háztartási elektromos készülék tápfeszültsége 220 V, névleges teljesítménye 3 kW. Alkalmazzuk az Ohm-törvényt, és azt kapjuk, hogy I nom = P nom / U nom = 3000 W / 220 V = 13,6 A. Ennek megfelelően az elektromos energia fogyasztójának védelme érdekében 14 A névleges áramerősségű megszakítót kell beépíteni. Mivel ezek nem léteznek, a legközelebbi nagyobbat választjuk, azaz 16 A névleges árammal.

A fogyasztói csoportok áramterhelésének kiszámítása

Mivel a villamosenergia-fogyasztók nem csak egyenként, hanem csoportosan is elláthatók, a fogyasztói csoport terhelésének kiszámítása aktuálissá válik, mivel egy megszakítóhoz kapcsolódnak.

A fogyasztói csoport kiszámításához a K c keresleti együtthatót vezetjük be. Meghatározza annak valószínűségét, hogy egy csoport összes fogyasztója egyidejűleg csatlakozzon hosszú időn keresztül.

A Kc = 1 érték a csoport összes elektromos készülékének egyidejű csatlakoztatásának felel meg. Természetesen rendkívül ritka, mondhatnám hihetetlen, hogy egy lakásban az összes áramfogyasztót egyszerre bekapcsolják. A vállalkozások, házak, bejáratok, műhelyek stb. keresleti együtthatóinak kiszámítására teljes módszerek léteznek. Egy lakás keresleti együtthatója helyiségenként, fogyasztónként változik, és nagyban függ a lakók életmódjától is.

Ezért a fogyasztói csoport számítása valamivel bonyolultabbnak tűnik, mivel ezt az együtthatót figyelembe kell venni.

Az alábbi táblázat bemutatja az elektromos készülékek keresleti tényezőit egy kis lakásban:

A keresleti együttható egyenlő lesz a csökkentett teljesítmény és a lakás teljes K-értékének arányával = 2843/8770 = 0,32.

Kiszámoljuk az I nom = 2843 W/220 V = 12,92 A terhelőáramot. Válasszunk ki egy 16A-es gépet.

A fenti képletek segítségével kiszámítottuk a hálózat üzemi áramát. Most minden fogyasztóhoz vagy fogyasztói csoporthoz ki kell választania a kábel keresztmetszetét.

A PUE (elektromos szerelési szabályok) szabályozza a kábel keresztmetszetét különböző áramok, feszültségek és teljesítmények esetén. Az alábbiakban egy táblázat található, amelyből a 220 V és 380 V feszültségű elektromos berendezések kábelkeresztmetszete a becsült hálózati teljesítmény és áramerősség alapján kerül kiválasztásra:

A táblázatban csak a rézhuzalok keresztmetszete látható. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a modern lakóépületekben nincs alumínium elektromos vezeték.

Az alábbiakban egy táblázat található a háztartási elektromos készülékek kapacitásának tartományával a lakossági hálózatokban történő számításokhoz (az épületek, lakások, magánházak, mikrokörzetek tervezési terheléseinek meghatározására vonatkozó szabványokból).

Tipikus kábelméret kiválasztása

A kábel keresztmetszetének megfelelően automata kapcsolókat használnak. Leggyakrabban a huzal-keresztmetszet klasszikus változatát használják:

• 1,5 mm 2 keresztmetszetű világítási áramkörökhöz;
• 2,5 mm 2 keresztmetszetű aljzatáramkörökhöz;
• Elektromos tűzhelyekhez, klímaberendezésekhez, vízmelegítőkhöz - 4 mm 2;

A lakás áramellátásához 10 mm 2 -es kábelt használnak, bár a legtöbb esetben 6 mm 2 -es is elegendő. De egy 10 mm 2 keresztmetszetet tartalékkal választanak ki, úgymond, nagyobb számú elektromos készülékre számítva. Ezenkívül egy általános RCD 300 mA leállítási árammal van felszerelve a bemenetre - célja tűzvédelem, mivel a leállítási áram túl magas egy személy vagy állat védelméhez.

Az emberek és az állatok védelme érdekében 10 mA vagy 30 mA lekapcsolási áramú RCD-t közvetlenül használnak a potenciálisan nem biztonságos helyiségekben, mint például a konyha, a fürdőszoba és néha az aljzatok helyiségcsoportjai. A világítási hálózatot általában nem szállítják RCD-vel.

A helyiség elektromos vezetékeinek tervezésekor az áramkörök áramerősségének kiszámításával kell kezdenie. A számítás hibája később költséges lehet. Az elektromos aljzat megolvadhat, ha túl erős áramnak van kitéve. Ha a kábelben az áramerősség nagyobb, mint az adott anyagra és magkeresztmetszetre számított áram, a vezeték túlmelegszik, ami a vezeték megolvadásához, a hálózat megszakadásához vagy rövidzárlatához vezethet, ami kellemetlen következményekkel jár, pl. az elektromos vezetékek teljes cseréjének szükségessége nem a legrosszabb.

Ismerni kell az áramkör áramerősségét is a megszakítók kiválasztásához, amelyek megfelelő védelmet nyújtanak a hálózat túlterhelése ellen. Ha a gépet nagy tartalékkal állítják be a névleges értékére, akkor a kioldáskor a berendezés már üzemen kívül is lehet. De ha a megszakító névleges árama kisebb, mint a csúcsterhelés alatt a hálózatban megjelenő áram, akkor a megszakító megőrjít, és a vasaló vagy a vízforraló bekapcsolásakor folyamatosan lekapcsolja a helyiség áramellátását.

Képlet az elektromos áram teljesítményének kiszámításához

Ohm törvénye szerint az áram (I) arányos a feszültséggel (U) és fordítottan arányos az ellenállással (R), a teljesítményt (P) pedig a feszültség és az áram szorzataként számítják ki. Ez alapján számítjuk ki az áramerősséget a hálózati szakaszban: I = P/U.

Valós körülmények között a képlethez még egy komponens kerül hozzáadásra, és az egyfázisú hálózat képlete a következőképpen alakul:

és háromfázisú hálózat esetén: I = P/(1,73*U*cos φ),

ahol háromfázisú hálózat esetén U értéke 380 V, cos φ a teljesítménytényező, amely tükrözi a terhelési ellenállás aktív és reaktív összetevőinek arányát.

A modern tápegységeknél a reaktív komponens jelentéktelen, a cos φ értéke 0,95-nek tekinthető. Kivételt képeznek a nagy teljesítményű transzformátorok (például hegesztőgépek) és az elektromos motorok, amelyek nagy induktív reaktanciával rendelkeznek. Azokban a hálózatokban, ahol ilyen eszközök csatlakoztatását tervezik, a maximális áramerősséget 0,8 cos φ együtthatóval kell kiszámítani, vagy az áramot a szabványos módszerrel kell kiszámítani, majd 0,95/0,8 = 1,19 szorzótényezőt kell alkalmazni. .

A 220 V/380 V effektív feszültségértékeket 0,95 teljesítménytényezővel helyettesítve egyfázisú hálózatnál I = P/209, háromfázisú hálózatnál I = P/624, azaz egy háromfázisú hálózat azonos terheléssel, az áram háromszor kisebb. Itt nincs paradoxon, mivel a háromfázisú huzalozás három fázisvezetéket biztosít, és minden fázis egyenletes terhelésével háromra oszlik. Mivel az egyes fázisok és a működő nulla vezetékek közötti feszültség 220 V, a képlet átírható más formában, így egyértelműbb: I = P/(3*220*cos φ).

A megszakító névleges értékének kiválasztása

Az I = P/209 képletet alkalmazva azt kapjuk, hogy 1 kW teljesítményű terhelés mellett az egyfázisú hálózatban az áramerősség 4,78 A. Hálózatainkban a feszültség nem mindig pontosan 220 V, így nem lehet nagy hiba, ha az áramerősséget kis tartalékkal, például 5 A-rel számolja ki minden kilowatt terhelésre. Azonnal világos, hogy nem ajánlott 1,5 kW teljesítményű vasalót csatlakoztatni az „5 A” jelzésű hosszabbító kábelhez, mivel az áram másfélszer nagyobb lesz, mint a névleges érték. Azonnal „fokozhatja” a gépek szabványos besorolásait, és meghatározhatja, hogy milyen terhelésre tervezték őket:

• 6 A – 1,2 kW;
• 8 A – 1,6 kW;
• 10 A – 2 kW;
• 16 A – 3,2 kW;
• 20 A – 4 kW;
• 25 A – 5 kW;
• 32 A – 6,4 kW;
• 40 A – 8 kW;
• 50 A – 10 kW;
• 63 A – 12,6 kW;
• 80 A – 16 kW;
• 100 A – 20 kW.

Az „5 amper kilowattonként” technikával megbecsülheti a hálózatban megjelenő áramerősséget a háztartási eszközök csatlakoztatásakor. Érdekelnek a hálózat csúcsterhelései, ezért a számításhoz a maximális energiafogyasztást kell használni, nem az átlagot. Ezt az információt a termék dokumentációja tartalmazza. Ezt a mutatót aligha érdemes a készülékben található kompresszorok, villanymotorok és fűtőelemek névleges teljesítményeinek összegzésével számolni, hiszen van olyan mutató is, mint a hatékonysági tényező, amelyet spekulatívan kell majd a kockázattal értékelni. hogy nagy hibát követ el.

Lakásban vagy vidéki házban elektromos vezetékek tervezésekor a csatlakoztatandó elektromos berendezések összetétele és útlevéladatai nem mindig ismertek biztosan, de felhasználhatja a mindennapi életünkben elterjedt elektromos készülékek hozzávetőleges adatait:

• elektromos szauna (12 kW) - 60 A;
• elektromos tűzhely (10 kW) - 50 A;
• főzőlap (8 kW) - 40 A;
• átfolyós elektromos vízmelegítő (6 kW) - 30 A;
• mosogatógép (2,5 kW) - 12,5 A;
• mosógép (2,5 kW) - 12,5 A;
• Jakuzzi (2,5 kW) - 12,5 A;
• légkondicionáló (2,4 kW) - 12 A;
• Mikrohullámú sütő (2,2 kW) - 11 A;
• tárolós elektromos vízmelegítő (2 kW) - 10 A;
• elektromos vízforraló (1,8 kW) - 9 A;
• vas (1,6 kW) - 8 A;
• szolárium (1,5 kW) - 7,5 A;
• porszívó (1,4 kW) - 7 A;
• húsdaráló (1,1 kW) - 5,5 A;
• kenyérpirító (1 kW) - 5 A;
• kávéfőző (1 kW) - 5 A;
• hajszárító (1 kW) - 5 A;
• asztali számítógép (0,5 kW) - 2,5 A;
• hűtőszekrény (0,4 kW) - 2 A.

A világítóberendezések és a szórakoztatóelektronika fogyasztása kicsi, a világítóberendezések összteljesítménye általában 1,5 kW-ra becsülhető, és egy világítási csoporthoz elegendő egy 10 A-es megszakító. A szórakoztató elektronikai eszközök ugyanabba az aljzatba vannak csatlakoztatva, mint a vasalók, nem célszerű pótlólagos teljesítményt fenntartani számukra.

Ha ezeket az áramokat összegzi, az ábra lenyűgözőnek bizonyul. A gyakorlatban a terhelés csatlakoztatásának lehetőségét korlátozza a kiosztott elektromos teljesítmény mennyisége; a modern házakban elektromos tűzhellyel rendelkező lakások esetében ez 10-12 kW, a lakás bemenetén pedig egy 50 A névleges értékű gép található. És ezt a 12 kW-ot el kell osztani, figyelembe véve azt a tényt, hogy a legerősebb fogyasztók a konyhában és a fürdőszobában koncentrálódnak. A vezetékezés kevesebb aggodalomra ad okot, ha elegendő számú csoportra osztják, mindegyik saját géppel. Az elektromos tűzhelyhez (főzőlaphoz) külön bemenet készül 40 A-es automata megszakítóval és egy 40 A névleges áramerősségű konnektor kerül beépítésre, oda semmi mást nem kell csatlakoztatni. Külön csoport készül a mosógépnek és egyéb fürdőszobai felszerelésnek, megfelelő besorolású géppel. Ezt a csoportot általában egy RCD védi, amelynek névleges árama 15%-kal nagyobb, mint a megszakító névleges árama. A világításhoz és a fali aljzatokhoz minden helyiségben külön csoportok vannak kijelölve.

El kell töltenie egy kis időt a teljesítmények és áramok kiszámításával, de biztos lehet benne, hogy a munka nem lesz hiábavaló. A jól megtervezett és jó minőségű elektromos vezetékek a kulcsa otthona kényelmének és biztonságának.