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Como descobrir quanta energia um cabo ou fio pode suportar
Ao conectar aparelhos elétricos à rede de suprimentos, uma das principais condições é a seleção de um cabo ou fio de seção adequada. Mas às vezes acontece que você já possui algum tipo de condutor e não tem certeza se é adequado para uma tarefa específica.
Se você conectar muita carga no cabo, ele aquecerá e talvez até superaqueça. Por esse motivo, o isolamento derreterá, o que é perigoso com um curto-circuito, choque elétrico e incêndio. Isso levanta a questão: "como você sabe quanta energia um cabo ou fio pode suportar?". Vamos descobrir!
O que afeta o poder permitido?
É importante notar imediatamente que a seção transversal e a potência do cabo não estão, em princípio, interconectadas. Para o condutor, o papel decisivo é desempenhado por corrente contínua admissível. Esses valores estão descritos na seção 1 da PUE, capítulo 1.3. O fato é que, se ele pode suportar uma corrente de 16A, em uma rede de 220V é de 3,5 kW, para 380V é de 10 kW e em uma rede de 12V é de apenas 192W. Portanto, é razoável falar sobre a energia permitida para o cabo apenas no contexto de uma tensão conhecida.
Para converter quilowatts em watts, basta dividir o kW por 1000.
Para converter Watts em Amps, você precisa dividir Watts por voltagem em volts.
E para uma rede trifásica, ela também é dividida em 1,73 (raiz de 3) e CosF.
CosФ - fator de potência, indicado na placa localizada no corpo da maioria dos aparelhos elétricos.
Tabela de seção transversal do fio e corrente permitida
Existem tabelas especiais que descrevem a correspondência da seção do cabo, corrente, tensão e potência. Mas as informações nelas nem sempre são válidas para a seleção de cabos.
Se para cálculos de fiação de apartamento, onde o comprimento da linha raramente exceda 15-20 metros entre os pontos extremos e a temperatura ambiente geralmente seja de 20 a 25 graus, isso ainda é verdade ...
Mas imagine uma situação em que você vai colocar uma cerca em uma seção de uma casa particular e precisará usar uma ferramenta elétrica ao instalá-la e uma máquina de solda, também um misturador de concreto e, além disso, a rua está quente ao sol além de 30 graus Celsius. Então, você precisa de um bom cabo de extensão para conectá-lo na garagem ou em casa, e trabalhará em todo o perímetro do local.
Eu acho que essa é uma situação familiar para você.
Todas as opções acima incluem vários fatores que afetam a quantidade de energia que o cabo pode suportar, a saber:
1. O comprimento da linha.
2. A temperatura do ambiente e o próprio condutor.
Ambos os fatores afetam a resistência do cabo e isso, por sua vez, afeta a perda de energia e o aquecimento do condutor. Se você selecionar um condutor com uma seção transversal muito pequena para esta potência, então, sob carga, a tensão no final cairá. É indesejável permitir perdas de mais de 3-5%. Nos circuitos de iluminação, uma queda de tensão de 10% é permitida.
Resistência, comprimento, material, temperatura como estão conectados?
A resistência do condutor é determinada pela fórmula
R = po * L / S
Onde Po é a resistividade do metal, Ohm * sq. Mm / m, L é o comprimento em metros, S é a área da seção transversal em sq. mm
Por exemplo, a resistência específica Po do cobre é 0,018 e a do alumínio é 0,029. Portanto, você pode ver na tabela acima que, com a mesma seção transversal, o condutor de cobre pode suportar mais corrente que o alumínio. Isto é devido a perdas, falaremos sobre elas abaixo.
Também na fórmula aparecem mais duas quantidades - o comprimento e a área de seção transversal. Quanto maior o comprimento e menor a área da seção transversal, maior a resistência. Consequentemente, com um aumento na seção transversal a um comprimento constante, a resistência diminui, também com uma diminuição no comprimento.
Existe uma analogia interessante com a rodovia: quanto mais pistas para dirigir em uma direção, mais carros andam e, se houver muitos carros (alta corrente) e houver apenas uma faixa em cada direção, eles serão empurrados em um engarrafamento.
Nos metais, a resistência também aumenta com o aumento da temperatura e, consequentemente, a condutividade diminui, em palavras simples, devido ao fato de que, quando aquecidas, as partículas no metal e nos carregadores de carga iniciam movimentos aleatórios, e é por isso que colidem com mais frequência.
Perda
Para resumir, do que as perdas dependem:
1. Material do cabo (alumínio ou cobre).
2. O comprimento da linha.
3. A área de seção transversal.
4. A temperatura ambiente.
5. Colocando vários cabos em um tubo. Nesse caso, não há condições para o resfriamento, além disso, as temperaturas dos cabos adjacentes se afetam de maneira pior.
Você precisa selecionar o cabo para que as perdas resultantes sejam as menores possíveis. Idealmente, até 3-5%. Em casos extremos, se não houver outras opções, até 10%. De fato, com uma tensão na rede de 220 volts a 10%, isso já representa perdas de 22V e 192V na saída, desde que a rede ainda não esteja desperdiçada. E a uma corrente de pelo menos 10A, são 220W de perdas apenas nos fios. Isso é descrito em GOST 721 e GOST 21128.
Seção
Vamos passar à essência da pergunta "Como sei a potência que o cabo pode suportar?". Com base no exposto, é necessário determinar a seção transversal do condutor. Para fazer isso, meça seu diâmetro. É mais conveniente e rápido fazer uma pinça. Este método é adequado para todas as seções e fios.
Se o fio estiver com um núcleo de fio único (monolítico), basta medir seu diâmetro. Se o núcleo for flexível, com vários fios, meça o diâmetro de um fio, encontre sua área e multiplique pelo número total de fios no fio. Portanto, encontre a seção transversal comum de cabos e fios.
Para calcular a seção transversal por diâmetro, você precisa quadrá-la e multiplicar por 0,785.
Como medir o diâmetro do cabo com uma régua?
Para cabos grossos, não há nenhum problema específico, basta conectar a régua ao núcleo, mas com cabos finos isso não funcionará. Portanto, use o seguinte método.
Você precisa enrolar firmemente um fio 10 em uma chave de fenda ou outro objeto oblongo e depois medir o comprimento da espiral resultante com uma régua e dividi-la pelo número de voltas. Para determinar a seção transversal de uma veia fina a partir de um núcleo com vários fios, será necessário dar mais voltas de 30 a 50 para que seja mais conveniente medir.
Quando você já sabe área de seção transversal do cabo, você pode olhar na tabela e descobrir sua corrente permitida. Se a linha não for longa (até 10 metros) e a corrente for maior que a corrente da carga esperada, você poderá usá-la com segurança.
Como simplificar os cálculos?
Para evitar cálculos de perdas e seções transversais, você pode usar calculadoras ou aplicativos on-line para smartphones, especialmente porque eles funcionam offline e ele está sempre com você. Por exemplo, para usuários do sistema operacional Android, há um aplicativo Mobile Electric, que possui funções:
1. O cálculo da resistência do condutor com o conhecido: material, seção transversal, comprimento e temperatura.
2. Cálculo do comprimento do condutor com o conhecido: resistência, temperatura e seção transversal.
3. O cálculo da seção transversal para conhecido: comprimento, tensão, perdas admissíveis, corrente do material do núcleo e temperatura.
4. Cálculo do comprimento máximo do condutor conhecido: tensão, perdas admissíveis, material do núcleo, corrente e temperatura. E outros
Eles permitirão que você avalie a energia permitida e escolha o fio certo para uma energia específica.
Além desta aplicação, existem outras, examinei o que me uso no trabalho.
Conclusão
Para resumir. Para descobrir se o cabo ou fio pode suportar a carga, é necessário determinar:
1. O material do qual os núcleos são feitos.
2. Sua seção transversal.
3. O comprimento da linha.
4. A corrente de carga.
Em seguida, faça cálculos ou use calculadoras.
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