Inhaltsverzeichnis:
- Warum muss der Kabelquerschnitt ausgewählt werden?
- Auswahl des Kabels für eine Gruppe von Verbrauchern
- Ein Beispiel für die Auswahl eines Kabels für einen Haushaltskessel
Video: Auswahl Und Korrekte Berechnung Des Kabelquerschnitts
2024 Autor: Douglas Hoggarth | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 13:30
- Warum muss der Kabelquerschnitt ausgewählt werden?
- Auswahl des Kabels für eine Gruppe von Verbrauchern
- Ein Beispiel für die Auswahl eines Kabels für einen Haushaltskessel
Der Kabelquerschnitt ist die Querschnittsfläche des stromführenden Leiters. In den meisten Fällen ist der Schnitt des Kabelkerns rund und seine Querschnittsfläche kann anhand der Formel für die Fläche eines Kreises berechnet werden. Angesichts der Vielzahl der Kabelformen wird jedoch nicht eine lineare Abmessung verwendet, um die wichtigsten physikalischen Eigenschaften zu beschreiben, sondern der Wert der Querschnittsfläche. Dieses Merkmal ist in allen Ländern standardisiert. In unserem Land ist dies durch die PUE "Electrical Installation Rules" geregelt.
Warum muss der Kabelquerschnitt ausgewählt werden?
Die richtige Auswahl des Kabelquerschnitts ist in erster Linie Ihre Sicherheit. Wenn das Kabel der Strombelastung nicht standhält, überhitzt es sich, die Isolierung schmilzt und es kann zu einem Kurzschluss und einem Brand kommen.
Wie wählt man ein Kabel mit dem erforderlichen Querschnitt und vermeidet dabei Fälle, in denen beim gleichzeitigen Einschalten mehrerer Geräte der Geruch einer schmelzenden Isolierung auftritt und man kein zusätzliches Geld mit Drähten mit großem Rand überbezahlt?
Für die Stromversorgung von Wohngebäuden werden zwei Haupttypen von Kabeln verwendet: Kupfer und Aluminium. Kupfer ist teurer als Aluminium. In der modernen Verkabelung wird dies jedoch bevorzugt. Aluminium hat einen höheren Innenwiderstand und ist ein sprödes Metall, das schnell oxidiert. Kupfer ist ein flexibles Material, das weniger anfällig für Oxidation ist. In jüngster Zeit wurden Aluminiumkabel ausschließlich zur Wiederherstellung der Verkabelung in Gebäuden aus der Sowjetzeit verwendet.
Für die vorläufige Auswahl des erforderlichen Querschnitts eines Kupferkabels wird angenommen, dass ein Kabel mit einem Querschnitt von 1 mm 2 einen elektrischen Strom von bis zu 10 A durchlassen kann. 6 mm 2 (unter Verwendung des vorgeschlagenen Verhältnisses, Strom bis zu 60 A). Ein Elektrokabel mit diesem Querschnitt reicht völlig aus, um eine Phase in eine Standard-Dreizimmerwohnung einzuführen.
Die meisten Elektriker verwenden Kabel mit folgenden Querschnitten, um die Verbraucher in Innenräumen mit Strom zu versorgen:
- 0,5 mm 2 - Scheinwerfer;
- 1,5 mm 2 - Hauptbeleuchtung;
- 2,5 mm 2 - Buchsen.
Dies ist jedoch für den Hausgebrauch akzeptabel, vorausgesetzt, jedes Elektrogerät wird über eine eigene Steckdose mit Strom versorgt, ohne dass Zwillinge, T-Stücke und Verlängerungskabel verwendet werden müssen.
Es ist richtiger, bei der Auswahl eines Kabels spezielle Tabellen zu verwenden, mit denen Sie einen Querschnitt auswählen können, der auf der bekannten Leistung des Elektrogeräts (kW) oder der aktuellen Last (A) basiert. Die Stromlast ist in diesem Fall ein wichtigeres Merkmal, da die Last in Ampere immer für eine Phase angegeben wird, während bei einem einphasigen Verbrauch (220 V) die Last in Kilowatt für eine Phase und mit einer dreiphasigen Last angezeigt wird - insgesamt für alle drei Phasen.
Bei der Auswahl eines Kabelquerschnitts muss die Art der Verkabelung berücksichtigt werden: im Freien oder versteckt. Dies liegt an der Tatsache, dass bei versteckten Kabeln die Wärmeübertragung des Kabels abnimmt, wodurch eine intensivere Erwärmung des Kabels auftritt. Daher werden für versteckte Verkabelungen Kabel mit einer etwa 30% größeren Querschnittsfläche als bei offenen Kabeln verwendet.
Tabelle zur Auswahl der Querschnittsfläche eines Kupferkabels für offene und versteckte Verkabelung:
Querschnittsfläche | Verkabelung öffnen | Versteckte Verkabelung | ||||
S. | ich | P. | ich | P. | ||
220 V. | 380 V. | 220 V. | 380 V. | |||
0,5 | elf | 2.4 | - - | - - | - - | - - |
0,75 | fünfzehn | 3.3 | - - | - - | - - | - - |
1 | 17 | 3.7 | 6.4 | vierzehn | 3 | 5.3 |
1.5 | 23 | fünf | 8.7 | fünfzehn | 3.3 | 5.7 |
2 | 26 | 5.7 | 9.8 | 19 | 4.1 | 7.2 |
2.5 | dreißig | 6.6 | elf | 21 | 4.6 | 7.9 |
4 | 41 | neun | fünfzehn | 27 | 5.9 | zehn |
fünf | 50 | elf | 19 | 34 | 7.4 | 12 |
zehn | 80 | 17 | dreißig | 50 | elf | 19 |
Sechszehn | 100 | 22 | 38 | 80 | 17 | dreißig |
25 | 140 | dreißig | 53 | 100 | 22 | 38 |
35 | 170 | 37 | 64 | 135 | 29 | 51 |
Tabelle zur Auswahl der Querschnittsfläche des Leiters eines Aluminiumkabels für offene und versteckte Verkabelung:
Querschnittsfläche | Verkabelung öffnen | Versteckte Verkabelung | ||||
S. | ich | P. | ich | P. | ||
220 V. | 380 V. | 220 V. | 380 V. | |||
2 | 21 | 4.6 | 7.9 | vierzehn | 3 | 5.3 |
2.5 | 24 | 5.2 | 9.1 | Sechszehn | 3.5 | 6 |
4 | 32 | 7 | 12 | 21 | 4.6 | 7.9 |
fünf | 39 | 8.5 | vierzehn | 26 | 5.7 | 9.8 |
zehn | 60 | dreizehn | 22 | 38 | 8.3 | vierzehn |
Sechszehn | 75 | Sechszehn | 28 | 55 | 12 | 20 |
25 | 105 | 23 | 39 | 65 | vierzehn | 24 |
35 | 130 | 28 | 49 | 75 | Sechszehn | 28 |
S - Kabelquerschnittsfläche (mm 2), I - Strombelastung (A), P - Gesamtleistung elektrischer Geräte (kW).
Bei der Auswahl des Kabelquerschnitts müssen auch Anpassungen unter Berücksichtigung seiner Länge vorgenommen werden. Um den Querschnitt des Kabels anhand der Stromstärke aus der Tabelle zu wählen, berechnen wir seinen Widerstand unter Berücksichtigung der Länge anhand der folgenden Formel:
R = p ≤ L / S.
Wo:
- R - Drahtwiderstand, Ohm;
- p ist der spezifische Widerstand des Materials, Ohm · mm 2 / m (für Kupfer - 0,0175, für Aluminium - 0,0281);
- L - Kabellänge m;
- S - Kabelquerschnittsfläche, mm 2.
Mit dieser Formel können Sie den Widerstand eines Kabelkerns ermitteln. Da der Strom durch einen Kern fließt und durch den anderen zurückkehrt, muss der Widerstand seines Kerns mit zwei multipliziert werden, um den Wert des Kabelwiderstands zu erhalten:
R gesamt = 2 ⋅ R.
Als nächstes müssen Sie den Spannungsverlust berechnen:
dU = I ⋅ R gesamt
Wo:
- dU - Spannungsverlust, W;
- I - Stromstärke, A;
- R total - berechneter Kabelwiderstand, Ohm.
Wenn die Auswahl des Kabelquerschnitts nach der Gesamtleistung des Geräts erfolgt ist und die Stromstärke nicht bekannt ist, kann dies nach folgender Formel berechnet werden:
I = P / U ⋅ cos φ - für ein einphasiges 220-V-Netz
I = P / 1,732 ⋅ U ⋅ cos φ - für ein dreiphasiges 380-V-Netz
Wo:
- Р - insgesamt verbrauchte Leistung elektrischer Geräte (W);
- U - Spannung (V);
- cos φ = 1 (für Haushaltsbedingungen) und cos φ = 1,3 (für leistungsstarke Elektrogeräte).
Als nächstes berechnen wir die Verluste als Prozentsatz: (dU / U) ⋅ 100%.
Wenn der erhaltene Wert 5% nicht überschreitet, wird der Kabelquerschnitt unter Berücksichtigung seiner Länge korrekt ausgewählt. Wenn es überschreitet, muss ein Kabel mit größerem Querschnitt (als nächstes in der Reihe) aus der Tabelle ausgewählt und erneut berechnet werden.
Diese Tabellen gelten für Kabel mit Gummi- und Kunststoffisolierung. Der entsprechend ausgewählte Kabelquerschnitt funktioniert effektiv, wenn er gemäß GOST hergestellt wird.
Auswahl des Kabels für eine Gruppe von Verbrauchern
Um den Kabelquerschnitt für eine Gruppe von Verbrauchern auszuwählen (z. B. ein Eingangskabel zu einer Wohnung), können Sie die Formel verwenden, um die zulässige Strombelastung zu bestimmen. Berechnen wir die aktuelle Last für ein 220-V-Netz, das häufig in der Haushaltsstromversorgung verwendet wird:
I = P ≤ K / U ≤ cos ≤
Wo:
- P ist die insgesamt verbrauchte Leistung der elektrischen Ausrüstung (W), U ist die Spannung (V), K ist der Koeffizient für die Berücksichtigung des gleichzeitigen Einschaltens von Geräten (gleich 0,75);
- cos φ = 1 (für Haushaltsbedingungen) und cos φ = 1,3 (für leistungsstarke Elektrogeräte).
Nachdem Sie die zulässige Strombelastung für eine Gruppe von Verbrauchern anhand der obigen Tabellen berechnet haben, können Sie ein Kabel mit dem erforderlichen Querschnitt auswählen. Wenn ein langfristiges gleichzeitiges Einschalten aller möglichen Verbraucher erwartet wird (z. B. elektrische Heizung), muss die Berechnung der zulässigen Strombelastung ohne Berücksichtigung der K durchgeführt werden.
Ein Beispiel für die Auswahl eines Kabels für einen Haushaltskessel
Auf der Grundlage des Vorstehenden werden wir versuchen, ein Kupferkabel mit dem erforderlichen Querschnitt für einen einphasigen Elektrokessel mit einem 2,0-kW-Heizelement zu berechnen und auszuwählen, vorausgesetzt, das Kabel dazu wird in einer Box verlegt. Die Kabellänge beträgt 10 Meter.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass der Wert von 3,0 kW nahe an der Leistung liegt, was dem Wert des Kabelquerschnitts 1 mm 2 entspricht. Berechnen wir unter Berücksichtigung der Kabellänge:
- Berechnen wir die Stromstärke: I = 2000 W / 220 V ⋅ 1 = 9,09 A.
- Lassen Sie uns die Berechnung der Widerstand des Kabelkerns: R = 0,0175 Ohm⋅mm 2 / m м 10 m / 1 mm 2 = 0,175 Ohm.
- Gesamtkabelwiderstand: R gesamt = 2 ⋅ R = 0,35 Ohm.
- Wir berechnen den Spannungsverlust: dU = 9,09 A ⋅ 0,35 Ohm = 3,18 V.
- Wir berechnen den Verlust als Prozentsatz: (3,18 V / 220 V) ⋅ 100% = 1,45% (nicht mehr als 5%).
Ein 1 mm 2 Kabel eignet sich zum Anschluss des im Beispiel gezeigten Elektrokessels.
Häufig geben Hersteller in den Geräteanweisungen die erforderliche Kabelquerschnittsfläche für ihre Geräte an. Wenn es eine solche Anweisung gibt, ist es notwendig, sie zu befolgen.
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