Wyjaśnienie pola przekroju poprzecznego drutu: wzór, obliczenia, AWG i dobór kabla

Jakie jest pole przekroju poprzecznego drutu?

Wyobraź sobie specyfikację projektu, która mówi „zamontuj przewód miedziany o przekroju 2,5 mm²”. Łatwo założyć, że średnica wynosi 2,5 mm. Tak nie jest. Pole przekroju poprzecznego drutu to obszar okrągłej powierzchni, który powstaje po czystym przecięciu przewodnika, a 2,5 mm² odnosi się do tego obszaru, a nie do szerokości kabla. To rozróżnienie ma znaczenie, ponieważ powierzchnia przewodu określa rezystancję, obciążalność prądową, spadek napięcia i to, czy kabel działa bezpiecznie pod obciążeniem.

W tym przewodniku wyjaśniono, co oznacza przekrój poprzeczny przewodu, jak go obliczyć i jak go stosować przy doborze kabli.

Wartości te opisują tylko nieizolowany przewodnik. Po dodaniu izolacji i osłony całkowita średnica kabla jest znacznie większa, dlatego do identyfikacji powierzchni przewodu nie należy używać zewnętrznego rozmiaru kabla.

Jak obliczyć pole przekroju poprzecznego drutu na podstawie średnicy

Jeśli masz drut lity i musisz znać jego powierzchnię, proces jest prosty:

1. Zdejmij krótki odcinek izolacji, nie nacinając miedzi.
2. Zmierz średnicę gołego przewodu za pomocą mikrometru.
3. Podziel średnicę przez dwa, aby uzyskać promień, lub użyj bezpośrednio średnicy.
4. Oblicz pole za pomocą A = π × d² / 4.
5. Zaokrąglij wynik do najbliższego standardowego rozmiaru metrycznego.

Na przykład lity drut miedziany o zmierzonej średnicy 1,78 mm daje A = 3,1416 × 1,78² / 4 = 2,49 mm². Najbliższy standardowy rozmiar to 2,5 mm².

W przypadku przewodu linkowego całkowita powierzchnia metalu jest sumą obszarów poszczególnych żył. Jeśli przewodnik ma n identycznych żył, każda o średnicy d, całkowita powierzchnia wynosi w przybliżeniu A = n × π × d² / 4. Nie stosuj tego wzoru do średnicy wiązki, ponieważ przerwy między żyłami sprawiają, że wiązka wydaje się większa niż rzeczywista powierzchnia metalu.

Dlaczego powierzchnia przekroju ma znaczenie?

Zależność między powierzchnią przewodnika a wydajnością elektryczną jest bezpośrednia. W przypadku każdego przewodnika metalicznego rezystancja zależy od rezystywności, długości i powierzchni:

R = rezystywność × długość / powierzchnia

Oznacza to, że jeśli podwoisz pole przekroju poprzecznego, opór przewodnika zostanie zmniejszony o połowę na tej samej długości. Niższy opór daje kablowi trzy praktyczne korzyści:

• Niższy spadek napięcia przy długich kablach.
• Mniejsze wytwarzanie ciepła przy tym samym prądzie.
• Wyższa obciążalność prądowa, zanim izolacja osiągnie temperaturę znamionową.

Istnieje również korzyść związana z bezpieczeństwem. Przewodnik, który jest za mały w stosunku do prądu obciążenia, nagrzewa się szybciej i może uszkodzić izolację, spowodować ryzyko pożaru lub powodować uciążliwe wyłączanie. Wybór odpowiedniego obszaru jest jedną z pierwszych decyzji przy każdym projekcie kabla.

W Ameryce Północnej rozmiary przewodów są często wyrażane w AWG. Dla przybliżonego odniesienia, 10 AWG ma pole przekroju poprzecznego około 5,26 mm², a 12 AWG ma około 3,31 mm². W przeciwieństwie do mm², liczby AWG nie są proporcjonalne do powierzchni, co powoduje częste błędy konwersji, gdy projekt wykorzystuje jedną konwencję, a dostawca inną.

Skrętka, szczeliny i znaczenie tego obszaru

W kablach przemysłowych i użyteczności publicznej większość przewodów jest spleciona, a nie lita. Skręcanie sprawia, że ​​kabel jest wystarczająco elastyczny, aby można go było wciągnąć do kanałów kablowych, zgiąć wokół korytek kablowych i zakończyć w rozdzielnicy. Jednak konstrukcja splotkowa wprowadza ważny problem pomiarowy: całkowita średnica wiązki uwzględnia szczeliny powietrzne pomiędzy okrągłymi splotkami.

Podana powierzchnia przekroju poprzecznego przewodu linkowego nie jest zatem równa powierzchni koła o średnicy równej wiązce. Zamiast tego jest to równoważny obszar metaliczny. Przewód linkowy o przekroju 16 mm² ma mniej więcej taką samą rezystancję i ciągłą obciążalność prądową jak przewód lity o przekroju 16 mm², ale jego średnica wiązki jest większa niż 4,51 mm z powodu przerw. Aby uzyskać głębsze porównanie, zobacz nasze Przewodnik po wyborze drutu linkowego i litego .

Linie napowietrzne są dobrym praktycznym przykładem. Gołe przewodniki, np Przewody napowietrzne AAAC, AAC i ACSR są splecione warstwowo, co zapewnia wytrzymałość i elastyczność, ale ich prąd znamionowy jest obliczany na podstawie metalowego przekroju poprzecznego, a nie zewnętrznej średnicy gotowego przewodnika. Jeśli widzisz gruby przewód napowietrzny, użyteczna powierzchnia aluminium może być w dalszym ciągu mniejsza, niż sugeruje ogólny profil, dlatego zawsze sprawdzaj zadeklarowaną powierzchnię przewodu, zamiast mierzyć suwmiarką do średnicy zewnętrznej.

Dostawcy AAAC, AAC i ACSR, firma - Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd. Dongfeng Chiny hurtowi dostawcy AAAC, AAC i ACSR oraz firma AAAC, AAC i ACSR, szczegóły: Standard referencyjny Ten produkt jest produkowany z ... Zobacz produkt →

Wybór odpowiedniego przekroju przewodu

Wybierając kabel do instalacji, obszar żyły jest dobierany tak, aby spełniał jednocześnie kilka warunków:

• Ciągły prąd obciążenia nie może przekraczać obciążalności kabla dla wybranej metody instalacji.
• Spadek napięcia na rzeczywistej długości kabla musi mieścić się w granicach projektu.
• Przewodnik musi wytrzymać prąd zwarciowy, dopóki urządzenie zabezpieczające nie usunie zwarcia.
• Przy obliczaniu obniżenia wartości znamionowych należy uwzględnić grupowanie, temperaturę otoczenia oraz zakopanie lub ekspozycję na słońce.
• Pozostaw przynajmniej trochę miejsca na przyszły wzrost obciążenia lub oczekiwane zmiany obciążenia.

Dlatego też ten sam prąd znamionowy może prowadzić do różnych obszarów przewodów w różnych instalacjach. Kabel na wolnym powietrzu jest chłodniejszy, podczas gdy pięć kabli zwiniętych w rurkę może wymagać większego przewodnika, aby osiągnąć tę samą pojemność.

W przypadku typowej dystrybucji budynków NN, Kable zasilające 0,6/1 kV XLPE/PVC należą do najpopularniejszych opcji, ponieważ zapewniają dobre właściwości elektryczne i mechaniczne przy praktycznych kosztach. Wybór obszaru przewodu należy jeszcze potwierdzić na podstawie harmonogramu obciążenia i obliczeń spadków napięcia. Jeśli porównujesz materiały izolacyjne dla projektu, nasze wybór kabla niskiego napięcia pomiędzy XLPE i PVC przewodnik wyjaśnia różnice.

Izolowany kabel zasilający XLPE/PVC na napięcie znamionowe 0,6/1 kV Dostawcy, firma - Ji Dongfeng Chiny hurtowy izolowany kabel zasilający XLPE/PVC dla dostawców napięcia znamionowego 0,6/1 kV i izolowany kabel zasilający XLPE/PVC dla dostawców ... Zobacz produkt →

Duże przekroje i zastosowania wysokonapięciowe

Wraz ze wzrostem poziomu mocy zwiększają się przekroje przewodów. Duże przewody zmniejszają straty, ale stwarzają własne problemy: są cięższe, trudniejsze do zgięcia, trudniejsze do zakończenia i droższe w instalacji. Wytwarzanie przewodu o dużym przekroju poprzecznym wymaga również starannego skręcenia i zagęszczenia, ponieważ zwykła konstrukcja z okrągłym splotem może spowodować powstanie niepotrzebnie grubego kabla.

W przypadku podziemnych obwodów przesyłowych i przemysłowych obwodów wysokiego napięcia wybrany obszar przewodu często łączy duży przekrój miedziany z solidnym systemem izolacji i osłony. Kable elektroenergetyczne wysokiego napięcia XLPE z żyłami miedzianymi i osłoną z karbowanego aluminium są praktycznym rozwiązaniem, ponieważ duża powierzchnia metaliczna utrzymuje rezystancję i straty dielektryczne w dopuszczalnych granicach. Konstrukcja mechaniczna osłony z blachy falistej pomaga również chronić kabel podczas instalacji i eksploatacji. Więcej szczegółów na temat tego, co dzieje się nie tak w dużych przewodnikach i jak producenci rozwiązują te problemy, można znaleźć w naszym artykule na temat: wyzwania inżynieryjne dla przewodów o dużych przekrojach omawia temat głębiej.

Kabel izolacyjny XLPE Powłoka aluminiowa falista na napięcie znamionowe 290/500 kV S Dongfeng China hurtownia kabla izolacyjnego XLPE z falistej osłony aluminiowej na napięcie znamionowe dostawców 290/500 kV i kabiny izolacyjnej XLPE... Zobacz produkt →

Praktyczne dania na wynos

Pole przekroju poprzecznego drutu jest najbardziej przydatną liczbą do przewidywania parametrów elektrycznych. W przypadku drutów okrągłych pełnych należy obliczyć je bezpośrednio ze średnicy. W przypadku kabli linkowych należy opierać się na powierzchni deklarowanej przez producenta i rezystancji na jednostkę długości, zamiast mierzyć wiązkę zewnętrzną. Aby wybrać odpowiedni rozmiar, należy wziąć pod uwagę prąd obciążenia, długość obwodu, warunki instalacji i ustawienia zabezpieczeń. Powierzchnia przewodu to specyfikacja techniczna, ale jest to również jeden z najprostszych sposobów zapewnienia bezpieczeństwa, wydajności i opłacalności instalacji elektrycznej.