Výběr průřezu vodiče v elektrických sítích je důležitým úkolem zajistit spolehlivý a bezpečný provoz elektrických instalací. Vodiče jsou hlavními prvky elektrického obvodu a musí mít dostatečný průřez, aby přenesly požadovaný proud bez přehřívání a energetických ztrát.
Výběr průřezu vodiče závisí na několika faktorech:
1. Požadovaný proud. Průřez vodičů je třeba volit tak, aby postačoval pro přenos maximálního možného proudu v elektrickém obvodu. Při volbě průřezu je nutné vzít v úvahu nejen aktuální, ale i možný budoucí proud, neboť změna zatížení elektroinstalace může vést ke změně požadovaného proudu.
2. Délky čar. Průřez vodičů závisí také na délce vedení – čím větší je vzdálenost mezi napájecím zdrojem a spotřebičem, tím větší průřez je třeba volit pro snížení energetických ztrát a snížení napětí na vedení.
Metody výběru průřezů vodičů v elektrických sítích
Při projektování elektrických sítí je důležité zvolit správný průřez vodičů, aby byl zajištěn spolehlivý a bezpečný provoz systému.
Existuje několik způsobů, jak vybrat průřezy vodičů:
- Současná metoda. U této metody se volí průřez vodičů na základě výpočtu proudového zatížení a maximálního proudu, který může protékat vodičem bez přehřátí. To zohledňuje podmínky instalace, prostředí a přípustnou úroveň ohřevu vodiče.
- Tahově-silová metoda. Tato metoda je založena na zohlednění nejen proudu, ale také napětí dodávaného do zátěže. Průřez vodiče se volí tak, aby se minimalizoval pokles napětí na vodiči a zajistila se požadovaná úroveň napětí na zátěži.
- Ekonomická metoda. V tomto případě je výběr průřezu vodiče založen na ekonomických úvahách. Zohledňují se náklady na vodiče, náklady na jejich instalaci a provoz a také projektované zatížení a spotřeba energie v budoucnu.
- Tepelná metoda. Tato metoda bere v úvahu tepelné charakteristiky vodičů a jejich schopnost odvádět teplo z vlastního proudu. Průřez vodiče se volí tak, aby nedocházelo k přehřívání a udržoval se stabilní provoz systému.
Při volbě průřezu vodičů je nutné zohlednit mnoho parametrů a požadavků, aby byl zajištěn stabilní a efektivní provoz elektrické sítě.
Výpočet průřezu vodiče na základě odběru proudu
Při návrhu elektrických sítí je nutné správně zvolit průřez vodičů tak, aby spolehlivě přenášely požadovaný odběr proudu bez přehřívání. Průřez vodiče se vypočítá na základě spotřeby proudu a délky vodiče.
Nejprve je třeba určit požadovaný odběr proudu. To lze provést výpočtem celkového výkonu všech spotřebičů připojených k elektrické síti a jeho dělením napětím sítě. Tím získáme požadovaný proudový odběr v ampérech (A).
Pro výběr průřezu vodiče potřebujete znát přípustné zatížení vodiče, které závisí na materiálu vodiče a jeho provozních podmínkách. Pro nejběžnější materiály vodičů (měď a hliník) existují tabulky, které udávají maximální dovolené zatížení pro vodič určitého průřezu.
Po určení dovoleného zatížení a požadovaného odběru proudu můžete z tabulky vybrat průřez vodiče. Je vhodné volit vodič s rezervou, aby nedošlo k přehřátí a snížení spolehlivosti elektrické sítě. Pokud mimo tabulku nejsou žádné vhodné hodnoty, měl by být vybrán vodič s větším průřezem.
Po volbě průřezu vodičů je nutné vzít v úvahu jejich délku. K tomu je nutné znát odpor vodiče při okolní teplotě a provést výpočty s přihlédnutím k odporu vodiče. Díky tomu je možné stanovit maximální přípustný odpor vodiče v souladu s požadavky regulační dokumentace.
Výpočet průřezu vodičů na základě odběru proudu je tedy důležitým krokem při návrhu elektrických sítí. Je důležité vybrat vodič s rezervou a zvážit jeho délku, aby byl zajištěn spolehlivý přenos požadovaného proudu bez přehřívání a snížení účinnosti systému.
Zohlednění úbytku napětí při výběru průřezů vodičů
Chcete-li vzít v úvahu pokles napětí při výběru průřezu vodičů, použijte vzorec:
Vzorec pro výpočet poklesu napětí:
- ∆U — pokles napětí, V
- K – koeficient (v závislosti na materiálu vodiče a teplotě)
- I – síla proudu, A
- L – délka vodiče, m
- S—průřez vodiče, mm²
V praxi se pro výběr průřezu vodičů bere v úvahu přípustný pokles napětí v souladu s požadavky regulačních dokumentů. Například pro obytné budovy je přípustný pokles napětí obvykle 3% a pro průmyslové závody – 5%.
Pro snazší volbu průřezů vodičů byly vyvinuty speciální tabulky, které udávají přípustné proudy a úbytky napětí pro různé průřezy vodičů. Při volbě velikosti vodiče je třeba vzít v úvahu jak maximální zatěžovací proud, tak délku vedení, aby byl zajištěn požadovaný úbytek napětí.
Příklad tabulky pro výběr průřezů vodičů:
| Průřez vodiče, mm² | Maximální proud, A | Pokles napětí, V |
|---|---|---|
| 1.5 | 10 | 0.14 |
| 2.5 | 16 | 0.09 |
| 4 | 25 | 0.06 |
| 6 | 35 | 0.04 |
Při volbě průřezu vodičů je tedy nutné vzít v úvahu úroveň dovoleného úbytku napětí, maximální zatěžovací proud a délku vedení, aby byl zajištěn spolehlivý a efektivní provoz elektrické sítě.
Provozní podmínky a požadavky na spolehlivost sítě při volbě průřezů vodičů
Při volbě průřezu vodičů v elektrických sítích je nutné vzít v úvahu provozní podmínky a odpovídající požadavky na spolehlivost sítě. Správný výběr průřezu umožňuje zajistit efektivní provoz systému a vyhnout se nepředvídaným poruchám a nouzovým situacím.
Provozní podmínky
Při výběru průřezu vodičů je třeba vzít v úvahu následující provozní podmínky:
- Teplotní režim. Vodiče musí být schopny pracovat stabilně za stanovených teplotních podmínek. Při vysokých teplotách musí mít vodiče dostatečnou tepelnou odolnost, aby nedošlo k přehřátí a ztrátě účinnosti systému.
- Vlhkost a agresivní prostředí. V závislosti na prostředí musí být vodiče chráněny před vlhkostí, plyny a chemikáliemi.
- Mechanický náraz. Vodiče musí být dostatečně pevné, aby vydržely mechanické namáhání, jako jsou vibrace, rázy, stlačení nebo tah.
- Elektromagnetické rušení. Vodiče musí být odstíněny před elektromagnetickými poli, aby se zabránilo zkreslení signálu a nežádoucímu ovlivnění sousedních systémů.
Požadavky na spolehlivost sítě
Při výběru průřezu vodičů je také nutné vzít v úvahu požadavky na spolehlivost sítě:
- Minimalizace energetických ztrát. Čím menší je průřez vodiče, tím větší je ztráta energie při přenosu. Správná volba průřezu umožňuje snížit energetické ztráty a zvýšit účinnost systému.
- Odolnost proti přetížení. Vodiče musí být schopny odolat dočasnému přetížení, aby se zabránilo úniku proudu a vzniku nouzových situací.
- Bezpečnost. Vodiče musí zajistit bezpečný provoz systému, zabránit možnosti úrazu elektrickým proudem a minimalizovat riziko požáru.
- Trvanlivost. Vodiče musí být vyrobeny z materiálů, které zajistí jejich odolnost a spolehlivý provoz systému po celou dobu jeho životnosti.
Výběr průřezu vodičů v elektrických sítích je jednou z důležitých etap při návrhu a provozu systému. Rozumná volba průřezu umožňuje zajistit stabilní a spolehlivý provoz systému při splnění provozních požadavků a požadavků na spolehlivost sítě.
