Zasady doboru przewodów

Prawidłowy dobór przewodów w instalacji elektrycznej sprowadza się do wyznaczenia ich przekroju ze względu na następujące warunku: – obciążalność prądową długotrwałą, – dopuszczalny spadek napięcia, – wytrzymałość mechaniczną, – skuteczność ochrony przeciwporażeniowej.

Dobór przekroju przewodu ze względu na obciążalność prądową długotrwałą

Podczas przepływu prądu elektrycznego w żyle przewodu następuje jego nagrzewanie się. Ciepło powstające w przewodniku powoduje wzrost jego temperatury oraz częściowo zostaje oddane do otoczenia. Aby nie dopuścić do zniszczenia izolacji przewodu, jego temperatura nie powinna przekroczyć maksymalnej temperatury dopuszczalnej, przy której jest zachowany bilans cieplny między ciepłem wytworzonym w przewodniku a oddanym do otoczenia. Warunek ten zostanie spełniony w momencie, gdy maksymalny prąd płynący w żyle (roboczy) IB będzie mniejszy od prądu dopuszczalnego długotrwale IZ [5],

gdzie:
Iz - dopuszczalna długotrwała obciążalność prądowa dla danego typu i przekroju przewodu, [A]. Wartość tą można przyjąć z tabel umieszczonych w katalogu producenta, lub wg normy PN-IEC 60364-5-53:2001
IB - prąd obliczeniowy (roboczy) linii, [A]
P – moc obliczeniowa (szczytowa), [W]
Unf , Un – napięcie fazowe, miedzyprzewodowe, [V]
cosφ – współczynnik mocy, przyjmuje się 0,95

Dobór przekroju przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia

Odbiorniki energii elektrycznej powinny być zasilone napięciem bardzo zbliżonym do wartości znamionowych. Niestety przepływ prądu w przewodzie wywołuje na nim spadek napięcia. Oznacza to, że napięcie na początku linii zasilającej nie jest równe napięciu na jej końcu. Obowiązujące akty prawne wymagają, aby spadek napięcia między złączem instalacji a odbiornikiem nie przekroczył 4% znamionowego napięcia instalacji. Spadek napięcia wyrażony w % obliczamy z zależności [2]:

gdzie:
γ – konduktywność , [m/Ωmm²] (dla żył Cu - 56, dla żył Al - 33); l – długość linii, [m];
s – przekrój przewodu, [mm²]
X’ – reaktancja jednostkowa [Ω/m] (dla kabli: 0,08 • 10-3 Ω/m, dla instalacji w rurkach: 0,1 • 10-3 Ω/m)
IB – prąd obliczeniowy, [A]; cosφ - współczynnik mocy; R, X - rezystancja i reaktancja obwodu, [Ω];
Unf , Un - napięcie fazowe, międzyprzewodowe, [V].

W obwodach trójfazowych i jednofazowych z kablami i przewodami o przekroju żył do 16 mm2 można pominąć reaktancję przewodów, ponieważ rezystancje przewodów są ponad pięciokrotnie większe od reaktancji. Takie uproszczenie nie wpłynie w znaczący sposób na wyniki obliczeń [5].
Jeśli prawidłowo dobierzemy przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia, powinna zostać spełniona zależność [5]:

Dobór przekroju przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną

Aby został spełniony warunek na wytrzymałość mechaniczną przewodu ułożonego na stałe chronionego przed uszkodzeniami mechanicznymi powinien on posiadać minimalny przekrój 1,5mm2Cu. I tak w instalacjach elektrycznych wewnątrz budynku minimalna wartość przekroju dla obwodów oświetleniowych wynosi 1,5mm2 Cu, natomiast dla obwodów gniazd wtyczkowych 2,5mm2Cu [2].

Dobór przekroju przewodu ze względu na skuteczność ochrony przeciwporażeniowej

Przekrój przewodu powinien być tak dobrany, by w przypadku zwarcia między przewodem fazowym a ochronnym lub częścią przewodzącą instalacji zapewnić samoczynne wyłączenie zasilania przez urządzenie zabezpieczające, w określonym czasie. Ten warunek może zostać spełniony, gdy impedancja pętli zwarcia jest odpowiednio mała i spełnia zależność [2]:


gdzie:
Uo - wartość skuteczna napięcia znamionowego prądu przemiennego względem ziemi, 230 [V];
Zs - impedancja pętli zwarciowej obejmującej: źródło zasilania, przewód fazowy do punktu zwarcia, i przewód ochronny między punktem zwarcia a źródłem;
Ia - prąd powodujący samoczynne zadziałanie urządzenia wyłączającego w czasie zależnym od napięcia Uo. Dla Uo = 230 V czas wyłączania wg PN-IEC 60364-4-41 wynosi 0,4 s. Dla układu TN
ΣR, ΣX - suma rezystancji i reaktancji obwodu;
In - wartość znamionowa urządzenia zabezpieczjącego, [A];
k - krotność prądu znamionowego powodująca zadziałanie urządzenia zabezpieczającego. Przykładowo, dla wyłącznika typu CLS6 produkcji Moeller, krotność dla charakterystki B wynosi od 3 do 5.

Powrót do głównego bloga