Практические аспекты по выбору моторных кабелей

Практические аспекты по выбору моторных кабелей

В моторном кабеле, соединяющем преобразователь частоты и электродвигатель, возможны пиковые всплески напряжения, достигающие трехкратного значения напряжения в звене постоянного тока. Подобные всплески приводят к повышенному износу, как моторного кабеля, так и изоляции обмоток двигателя. В случае отсутствия на выходе преобразователя частоты du/dt-фильтра или sin-фильтра, износ кабеля и изоляции обмоток двигателя становится ещё значительнее.

Высоковольтная изоляция кабелей для соответствия этим характеристикам обычно испытывается с напряжением не менее 3500 В , 4000 В переменного тока. На практике подобные кабеля демонстрируют хорошую стойкость к пробою изоляции.

Исходя из этих условий, характеристика номинального напряжения моторного кабеля должна быть как минимум U0/U = 0,6/1 кВ.

Сечение кабеля

Требуемое сечение кабеля зависит от выходного тока преобразователя частоты, окружающей температуры и способа прокладки. Увеличение сечения кабеля существенным образом не влияет на уровень гармонических искажений, и, следовательно, не является необходимым.

Выбор и определение размера сечения кабелей и проводников определяется в соответствии со стандартом EN60204-1 и VDE 0113-1, которые содержат информацию по кабельной продукции вплоть до 120 мм 2 . В случае применения кабелей с большим, чем 120 мм 2 , сечением, справочные данные можно найти в документации VDE 0298-4.

Длина моторного кабеля

В применениях с длинным моторным кабелем необходимо учитывать падение напряжения на кабеле при выборе номинала сечения.

Закладываемые технические решения при использовании преобразователей частоты должны обеспечивать полное выходное напряжение на двигателе, даже при больших длинах моторных кабелей. Обычно длина моторного кабеля при использовании со стандартным преобразователем частоты не превышает 50 или 100 метров. Не все типы кабелей могут обеспечить полное выходное напряжение на двигателе при подобных длинах.

При необходимости использования кабелей длиной свыше 100 метров, может быть использован только ограниченный перечень марок кабелей, которые в полной мере соответствуют требованиям. В противном случае потребуется установка дополнительных моторных дросселей или выходных фильтров.

Типы кабелей с соответствующим экранированием

Экранированные кабели должны иметь покрытие экрана как минимум 80%. Ниже приведены примеры подходящих типов кабелей при использовании с преобразователем частоты:

• Lapp Olflex 100-CY
• Helu Y-CY-JB
• Helu Topflex-EMV-UV-2YSLCYK-J
• PROTOMONT EMVFC
• MCMK производства DRAKA NK Cables и пр. производителей.

Энергосбережение

Падение напряжения на моторном кабеле, также как и конечное тепловыделение (потери), почти пропорциональны длине кабеля и зависят от частоты. В связи с этим, нужно стараться проектировать систему таким образом, чтобы длина кабеля была минимальной, а сечение не превышало значения, электрически обоснованного для данного применения.

Как правильно выбрать размер силового кабеля постоянного тока

Я не могу понять, как правильно рассчитать AWG кабеля, работающего в постоянном токе при высоком токе: я нашел несколько таблиц для переменного тока, но я не знаю, могут ли они быть применены к постоянному току.

Моя система рассчитана на 70 В / 100 А; Я думаю, что я должен использовать по крайней мере 16 мм2, но как быть уверенным?

Я читал о «амплитуде», но это также применимо к AC, и я не могу понять, полезно ли это также для DC.

Я также не могу понять, на какую длину рассчитываются таблицы awg / ampacity: не должен ли AWG зависеть и от длины строки.

В моей конкретной системе у меня длина кабелей не более 1 метра, и я хочу быть уверенным, что они не нагреваются, поскольку они заключены в пластиковый корпус без воздушного охлаждения и должны безопасно выдерживать 100А в течение нескольких минут.

Джордж Херольд

Питер Беннетт

mkeith

jumpjack

Ли Аунг Йип

Ампер постоянного тока через кабель будет генерировать такой же нагрев, что и ампер переменного тока через кабель.

(# На самом деле немного меньше. Сопротивление кабеля при постоянном токе меньше, чем при переменном токе. Это связано с тем, что отсутствует скин-эффект переменного тока, поэтому сопротивление на несколько процентов меньше.)

Если вы выбираете кабель для постоянного тока с использованием направляющих / размеров кабеля переменного тока, ваш размер кабеля постоянного тока будет консервативным в отношении нагрева.

Обратите внимание, что различные факторы снижения номинальности применяются в зависимости от среды установки кабеля. Близость к другим кабелям (которые производят больше тепла), установка в закрытом воздушном пространстве (что уменьшает циркуляцию воздуха, т.е. охлаждающий воздух) и т. Д.

В Австралии стандарт AS / NZS 3008 «Выбор кабелей» подробно описывает все эти факторы снижения рейтинга.

Падение напряжения рассчитывается с использованием закона Ома и сопротивления проводника постоянного тока.

Сопротивление кабеля постоянного тока публикуется во всех респектабельных каталогах кабелей. Это включает каталоги кабелей переменного тока — сопротивление проводника постоянного тока все еще публикуется.

Сопротивление обычно дается при 20 градусах C, отрегулируйте его до максимальной рабочей температуры, используя температурный коэффициент сопротивления.

Если в вашем каталоге кабелей не указана максимальная рабочая температура, она составляет приблизительно 75 ° C для ПВХ-изоляции, 90 ° C для XLPE и 110 ° C для специального высокотемпературного кабеля, то есть кабеля EPR с номиналом 110 ° C.

Наконец, для кабелей высокого напряжения постоянного тока могут быть особые соображения — обычный кабель питания переменного тока 0,6 / 1 кВ может не подходить для постоянного тока 600 В. Кажется, я помню, что постоянный ток создает иную нагрузку на изоляцию, чем переменный ток. В вашем конкретном случае вы имеете дело только с 70 В постоянного тока, так что я бы не беспокоился об этом.

jumpjack

Ли Аунг Йип

laptop2d

Две вещи, которые следует учитывать при определении размера кабеля:
1) Самонагрев за счет сопротивления. Падение напряжения. Поскольку вы знаете, какова максимальная сила тока, подберите для этого кабели. Рассчитав сопротивление по длине кабеля, вы можете использовать площадь поперечного сечения провода для оценки сопротивления. Или найдите стол, который сделал это для вас . В таблице они уже «понизили» кабели для самонагревания и других факторов. Когда у вас есть сопротивление, вы можете использовать P = I ^ 2 * R, чтобы найти самонагрев.

2) Падение напряжения. Если вашему приложению требуется определенное напряжение, падение напряжения на кабеле может стать проблемой (не в вашем случае, так как кабели такие короткие)

Возможно, вам придется учитывать индуктивность кабелей, если это требуется для вашего приложения. (что, вероятно, незначительно в вашем случае, потому что провода короткие).

jumpjack

laptop2d

mkeith

jumpjack

jumpjack

jumpjack

Хотя я не нашел официальной таблицы для определения размеров кабелей постоянного тока, я нашел точное объяснение ответа от @ Li-aung Yip: « Если вы выбираете кабель для постоянного тока, используя направляющие для определения размеров кабелей переменного тока / амплитуды кабелей, ваш DC Размер кабеля будет консервативным в отношении отопления. «

Этот документ объясняет, как рассчитать ток в системах постоянного, переменного / монофонического и переменного тока / 3:

• DC: I = P / V
• AC / 1: I = P / (V * cosF)
• AC / 3: I = P / (V * 1,73 * cosF)

Это означает, что при одном и том же напряжении постоянный ток больше переменного / 1 и переменного / 3 тока; следовательно, использование таблиц размеров проводов для переменного тока также безопасно для систем постоянного тока , потому что нагрев кабеля прямо пропорционален току, передаваемому кабелем, и цель состоит в том, чтобы предотвратить перегрев кабеля.

Для моей конкретной системы, рассчитанной на 70 В / 100 А и заключенной в электрический скутер, я полагаю, в зависимости от обстоятельств, таблицу на стр. 22, столбец «posa interrata in tubo» (кабели в трубе), подколонка «3 cavi unipolari» ( три одножильных кабеля), так как, вероятно, тепловое сопротивление заземления равно или превышает тепловое сопротивление пластикового корпуса самоката. Для 100А я получаю сечение 25 мм2.

«AWG 3» составляет 26,7 мм2, поэтому окончательный ответ на мой вопрос:

Сечение кабеля, необходимое для системы постоянного тока 70 В / 100 А, составляет: AWG3 / 25 мм2

Но на электрическом самокате есть как постоянный, так и переменный ток: постоянный ток переходит от аккумулятора к контроллеру, но контроллер создает переменный ток, который приводит в движение двигатель; поэтому, для того же напряжения, я думаю, что размер кабеля от контроллера к двигателю (три кабеля) может быть немного меньше, чем размер кабеля аккумулятора-контроллера. К сожалению, в настоящее время я не знаю частоту тока двигателя и количество CosF.

Как узнать, какой ток используется в моей системе?

Мой скутер рассчитан на 5000 Вт, но я также «вручную» рассчитал ток, необходимый для поддержания скорости 90 км / ч на ровной дороге; Я принял фронтальную площадь 0,8 м2 и 0,8 кд для системы скутер + водитель. Это приводит к необходимости 6000 Вт ( ссылка ). В Scooter используется батарея LiFePO4 60 В с фактическим рабочим напряжением от 56 до 66 В; 6000 Вт / 66 В дает 90 А, округленное до 100 А.

Какое сечение кабеля для постоянного тока

Во время передачи электроэнергии по проводам к электроприемникам ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов, т.е. на их нагрев. Чем выше протекаемый ток и больше сопротивление провода, тем больше на нем будет потеря напряжения. Величина тока зависит от подключенной нагрузки, а сопротивление провода тем больше, чем больше его длина. Логично? Поэтому нужно понимать, что провода большой длины могут быть не пригодны для подключения какой-либо нагрузки, которая, в свою очередь, хорошо будет работать при коротких проводах того же сечения.

В идеале все электроприборы будут работать в нормальном режиме, если к ним подается то напряжение, на которые они рассчитаны. Если провод рассчитан не правильно и в нем присутствуют большие потери, то на вводе в электрооборудование будет заниженное напряжение. Это очень актуально при электропитании постоянным током, так как тут напряжение очень низкое, например 12 В, и потеря в 1-2 В тут будет уже существенной.

Чем опасна потеря напряжения в электропроводке?

1. Отказом работы электроприборов при очень низком напряжении на входе.

В выборе кабеля необходимо найти золотую середину. Его нужно подобрать так, чтобы сопротивление провода при нужной длине соответствовало конкретному току и исключить лишние денежные затраты. Конечно, можно купить кабель огромного сечения и не считать в нем потери напряжения, но тогда за него придется переплатить. А кто хочет отдавать свои деньги на ветер? Давайте ниже разберемся, как учесть потери напряжения в кабеле при его выборе.

Для того чтобы избежать потерь мощности нам нужно уменьшить сопротивление провода. Мы знаем что, чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Поэтому эта проблема в длинных линиях решается путем увеличения сечения жил кабеля.

Вспомним физику и перейдем к небольшим формулам и расчетам.

Напряжение на проводе мы можем узнать по следующей формуле, зная его сопротивление (R, Ом) и ток нагрузки (I, А).

U=RI

Сопротивление провода рассчитывается так:

R=рl/S, где

р — удельное сопротивление провода, Ом*мм 2 /м;

l — длина провода, м;

S — площадь поперечного сечения провода, мм 2 .

Удельное сопротивления это величина постоянная. Для меди она составляет р=0,0175 Ом*мм 2 /м, и для алюминия р=0,028 Ом*мм 2 /м. Значения других металлов нам не нужны, так как провода у нас только с медными или с алюминиевыми жилами.

Приведу небольшой пример расчета для медного провода. Для алюминиевого провода суть расчета будет аналогичной.

Например, мы хотим установить группу розеток в гараже и решили протянуть туда медный кабель от дома длинной 50 м сечением 1,5 мм 2 . Там будем подключаться нагрузка 3,3 кВт (I=15 А).

Учтите, что ток «бежит» по 2-х жильному кабелю туда и обратно, поэтому «пробегаемое» им расстояние будет в два раза больше длины кабеля (50*2=100 м).

Потеря напряжения в данной линии будет:

Что составляет практически 9% от номинального (входного) значения напряжения.

Значит в розетках будет уже напряжение: 220-17,5=202,5 В. Этого будет маловато для нормальной работы электрооборудования. Также свет может гореть тускло (в пол накала).

На нагрев провода будет выделяться мощность P=UI=17,5*15=262,5 Вт.

Также учтите, что здесь не учтены потери в местах соединения (скрутках), в вилке электроприбора, в контактах розетки. Поэтому реальные потери напряжения будут больше полученных значений.

Давайте повторим данный расчет, но уже для провода сечением 2,5 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/2,5*15=10,5 В или 4,7%.

Теперь повторим данный расчет, но уже для провода сечением 4 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/4*15=6,5 В или 2,9%.

Согласно ПУЭ, отклонения напряжения в линии должны составлять не более 5%.

Поэтому в нашем случае нужно выбирать кабель сечением 2,5 мм 2 для нагрузки мощностью 3,3 кВт (15 А), а не 1,5 мм 2 .

Для постоянного тока такие сечения при указанных длинах использовать нельзя. Допусти, что необходимо запитать электроприбор током 15 А от источника постоянного тока 12 В (например, от аккумулятора или понижающего трансформатора). Используется кабель сечением 2,5 мм 2 длинной 50 м.

Потери тут будут 10,5 В. Это значит, что на входе в электроприбор будет присутствовать напряжение 12-10,5=1,5 В. Это бред и ничего работать не будет. Даже кабель сечением 25 мм 2 не спасет. Тут выход один — это нужно переносить источник питания ближе к потребителю.

Если ваша розетка находится очень далеко от щитка, то обязательно посчитайте потери напряжения в данной линии.

Не забываем улыбаться:

Звонок мужу в командировку:
— Дорогой, а почему в кране нет воды?
— Понимаешь, мы живем на 22 этаже и давления, которое создает насос возможно недостаточно.
— Милый, а почему газа нет?
— Понимаешь, сейчас зима и давление в магистральном газопроводе вследствие большого разбора несколько понижено.
— Родной, но почему же тогда нет электроэнергии?!
— Пойди заплати за коммуналку, дура!

Сечение проводов по току и мощности

Для нормального функционирования всех электроприборов в доме, необходимо правильно «проложить» провода, соблюдая не только правила их разветвления, но и учитывать возможности пропуска тока в нужном количестве.

В этой ситуации, залогом исправности и долговечности всей системы, является выбор проводов с подходящей площадью сечения. Несоблюдение рекомендаций – приводит к коротким замыканиям, и как следствие, порче приборов и возгоранию жилых помещений.

Произвести вычисление можно различными способами и инструментами. В качестве измерительных приборов подходят микрометр и штангенциркуль, но если таковых нет – можно воспользоваться примитивными – карандаш с линейкой. Снятые с них показатели подставляются в формулы, расчёт по которым даёт практически точные данные.

Вычисление сечения провода по диаметру:

1. Первоначально, оголяется токовая проводная жила от изоляционной оболочки (обмотка).
2. С помощью микрометра измеряется её диаметр (результат в миллиметрах). Данный показатель подставляется в формулу S = π × D²/4, где:

• S – будущая площадь (мм²);
• D – диаметр жилы (мм);
• π – 3.14;

Пример: если измеренный диаметр составляет 1.2мм, то подставляя показатель в формулу, выходит, что S = 3.14 × 1.2 × 1.2 / 4 = 1.13мм².

Пример: формула – D = L/N, где: D – отображаемый диаметр жилы, L – длина намотки в миллиметрах, а N – количество витков. После деления данных – результат отображается в миллиметрах.

Расчёт сечения по току

Таблица сечения проводов по току и мощности

Толщина жилы, по которой проходит постоянный или переменный ток, имеет большое значение, ведь от неё зависит плотность прохождения электронов, и недостаток пространства грозит перегреванием, а также повреждением или сплавлением изолирующего материала.

Использовать этот вариант вычисления – не совсем рационально для потребителя, ведь каждый завод производитель берёт за основу показатель плотности тока проводника на своё усмотрение и устанавливает его данные с повышенными показателями безопасности. Они могут колебаться в пределах 120-180%.

Допустимая и рабочая плотность тока:

Проводники электричества могут изготовляться из наиболее востребованных цветных металлов – меди и алюминия.

Они являются самыми лучшими материалами, но имеют свои особенности:

1. Медь. Способность металла может без ущерба для своей молекулярной структуры проводить от 6 до 10А мощности тока с расчёта на 1мм².
2. Алюминий. Этот производственный материал не может похвастаться такими высокими показателями, но также применим в качестве кабельной проводки. Плотность тока составляет 4-5А на 1мм².

Для нормальной работы большинства электроприборов, плотность тока должна составлять 6А. Этот показатель устраняет возможность выхода из строя проводов, и использовать их можно десятилетиями, а перенагрузка относительно граничной отметки приводит к нагреванию и плавлению изоляции.

Схема расчёта:

Для начала расчёта нагрузки на определённую ветвь отводного провода от распределительной коробки, желательно тщательно произвести разметку монтирующих электрических точек и подсчитать их количество. Это поможет определиться с сечением.

Розетки не нуждаются в подсоединении к ним проводов свыше возможности подачи тока в 6-7А, если к ним не будут подключаться приборы выше этого параметра. Для этого примера, достаточно проводки с медной проволокой сечением в 2мм².

Пример:

1. В произвольном порядке выбираются несколько предметов, которые могут работать одновременно: фен (1кВт), кофеварка (1.5кВт) и посудомойная машина (2кВт). В общей сложности выходит 4.5кВт.
2. Далее, этот показатель делится на стандартный показатель напряжения в сети (220V). В итоге выходит около 21А.
3. Желательно предусмотреть поправочный коэффициент, который составляет около 17А.
4. Вычисление придельного показателя допустимой способности прохождения тока выглядит так: 21А × 1.4 = 29.4А.

Таким образом, выходит, что площадь сечение «шнура» должна быть не менее 3мм².

Советы

Как выбрать кабель:

1. Для приборов, потребляющих незначительное количество электрики, достаточно медного кабеля с сечением в 1мм² и вдвое больше для алюминиевого.
2. Перед покупкой, необходимо произвести подсчёт приборов, которые могут быть включены одновременно. Расчёт мощности поможет избежать излишней нагрузки (сечение должно быть с запасом).
3. Медный кабель отличается большей проводимостью тока, чем алюминиевый.
4. Для квартиры или частного дома – лучше покупать кабеля с 3 или 4 жилами, которые подключатся к фазе, нолю и заземлению.

Доп. рекомендации:

Минимальное поступление тока или перегрев линий грозит частичным или полным выходом из строя всей системы. Эти нюансы чреваты серьёзными последствиями в виде коротких замыканий с последующим ремонтом или полной заменой разводки.

Следует обращать внимание не только на заводские характеристики, но и на правильный монтаж. Большую проблему в этом процессе может составить неправильная разводка проводов из распределительных коробок. В этом случае, желательно пользоваться заранее подготовленной схемой, в которой обозначены все нюансы соединения.