Всі ми знаємо, що допустимий струм в проводі або кабелі залежить від його перетину. І в ПУЕ є таблиці, в яких прописані значення для різних перетинів кабелю і для різних умов прокладки. Ніколи не задавалися питанням - звідки були взяті ці значення?
Основна перешкода і #xAB; ворог # xBB; в електропостачанні - це тепло. Струм, протікаючи по провіднику, викликає його нагрівання, чим більше струм, тим більше нагрів, аж до руйнування провідника і його ізоляції. Якби не було цього самого нагріву, ми б передавали величезні потужності по тоненьким проводам і горя б не знали, і трансформатори нам би були не потрібні. Але доводиться жити в світі, де діють закони фізики.
А тепер розглянемо один єдиний провідник з ізоляцією. Як визначити, який струм можна на нього подати?
Для початку визначимо, яке тепло виділяє струм, протікаючи по провіднику, нижче приведена формула:
Але крім прийнятої теплоти, провідник ще й витрачати її примудряється:
Таким чином, температура провідника стає постійною при рівній кількості виробленого і відданого тепла:
Це були складності, які можна опустити. Далі, діючи за інструкцією #xAB; як намалювати сову # xBB; і багато спрощуючи, отримуємо залежність:
По суті виходить, що допустимий струм в провіднику (круглого перетину) залежить від матеріалу провідника, його ізоляції і пропорційний його перетину, але залежність не лінійна:
Тому, коли говорять, що при розрахунку перетину потрібно брати #xAB; 8-10А на 1 кв.мм. перетину # xBB; - це, м'яко кажучи, некоректно. Нижче наведу таблицю 1.3.6 з ПУЕ в якості прикладу та ілюстрації.
Як бачите, залежність аж ніяк нелінійна. На великих перетинах вже простіше взяти два кабелі меншого перетину, ніж збільшувати перетин одного. Також видно, що збільшення кількості струмопровідних жив зменшує допустимий струм, так як погіршується тепловіддача в навколишнє середовище, жили гріють один одного. А в землі допустимий струм більше, так як земля в порівнянні з повітрям має кращу теплопровідність.
Таким чином, досить знати матеріал жили, матеріал ізоляції, перетин жили, спосіб прокладки - і вуаля, розраховані допустимі струми проводів і кабелів.
А тепер торкнуся ще один момент, пов'язаний з температурою навколишнього середовища. У ПУЕ значення в таблицях дані для температури повітря 25 гр.С, а землі - 15 гр.С. Але в реальності піки навантажень потрапляють на абсолютно інші умови, що істотно впливає на вибір перетину кабелю, при холодній температурі допустимий струм більше. Таблиця 1.3.3 в ПУЕ розкриває цю тему.
Але в цій таблиці немає місця для ізоляції із зшитого поліетилену, допустима температура якого становить 90 гр.С. Що ж робити?
Нижче наведена формула, по якій розраховані всі значення в цій таблиці.
Перевіримо ка формулу для жили з ізоляцією (60 гр.) І повітря (нормована температура 25 гр.), Реальна температура повітря 5 гр.С.
Замість формули в ПУЕ наведена таблиця, щоб не витрачати час електриків і проектувальників на непотрібні розрахунки, і відразу брати готові значення.
Рівняння теплового балансу нам ще стане в нагоді в майбутніх темах, пов'язаних з розрахунками електричних навантажень. А поки все.