Plocha průřezu drátu. Tabulky a vzorce.

V tomto článku porozumíme pojmu „úseková oblast“ a analyzujeme referenční data. Volbě průřezové plochy drátů (jinými slovy tloušťky) je věnována velká pozornost v praxi i v teorii. Vždyť odpor 1 metru drátu závisí na ploše průřezu, což znamená maximální proud, omezený teplotou ohřevu, a úbytek napětí v tomto úseku drátu.

Výpočet průřezu drátu

Přísně vzato se pojem „tloušťka“ pro drát používá hovorově a vědeckejšími pojmy jsou průměr a plocha průřezu. V praxi je tloušťka drátu vždy charakterizována jeho průřezovou plochou.
V praxi je výpočet průřezu drátu velmi jednoduchý. Když znáte průměr (například měřením posuvným měřítkem), můžete snadno vypočítat plochu průřezu pomocí vzorce

S – průřez vodiče, mm2
π – 3,14
D – průměr vodiče drátu, mm. Dá se měřit např. posuvným měřítkem.
Vzorec pro průřezovou plochu drátu lze napsat v pohodlnější podobě: S = 0,8 D².

Pozměňovací návrh. Upřímně řečeno, 0,8 je zaokrouhlený faktor. Přesnější vzorec: π (1/2)² = π/4 = 0,785

Uvažujme pouze měděný drát, protože se používá v 90% elektrických rozvodů a elektrických instalací. Výhody měděných drátů oproti hliníkovým drátům jsou snadná instalace, odolnost a menší tloušťka (při stejném proudu).

S rostoucím průměrem (plochou průřezu) však vysoká cena měděného drátu spotřebovává všechny jeho výhody, takže hliník se používá hlavně tam, kde proud přesahuje 50 ampér. V tomto případě se používá kabel s hliníkovým jádrem 10 mm2 nebo silnějším.

Plocha průřezu vodičů se měří v milimetrech čtverečních. Nejběžnější průřezové plochy v praxi (v domácí elektrotechnice): 0,75, 1,5, 2,5, 4 mm2

Existuje další jednotka pro měření plochy průřezu (tloušťky) drátu, používaná především v USA – systém AWG. Je zde tabulka průřezů vodičů dle systému AWG a převodu z AWG na mm2.

Při výběru průřezu vodičů byste se měli řídit třemi základními principy.

1. Plocha průřezu drátu (jinými slovy jeho tloušťka) musí být dostatečná pro průchod elektrického proudu. Dostatečný – to znamená, že když v tomto případě projde maximální možný proud, bude zahřívání drátu přijatelné (obvykle ne více než 60 C)
2. Průřez vodiče musí být dostatečný, aby úbytek napětí na něm nepřesáhl přípustnou hodnotu. To platí zejména pro dlouhá kabelová vedení (desítky a stovky metrů) a vysoké proudy.
3. Tloušťka drátu a jeho ochranná izolace musí zajistit jeho mechanickou pevnost, a tedy i spolehlivost.

Například pro napájení lustru v obývacím pokoji se používají žárovky s celkovým příkonem 100 W (proud lehce nad 0,5 A). Zdá se, že dráty s plochou průřezu 0,5 mm2 jsou docela dost? Ale který elektrikář se zdravým rozumem by instaloval takový drát do stropní desky? V tomto případě se obvykle používá 1,5 mm2.

Ve skutečnosti závisí výběr tloušťky drátu na jednom parametru – maximální provozní teplotě. Pokud je tato teplota překročena, drát a izolace na něm se začnou tavit a hroutit se. Jinými slovy, maximální provozní proud pro drát s určitým průřezem je omezen pouze jeho maximální provozní teplotou. A doba, po kterou může drát fungovat v takových podmínkách.

Níže je známá tabulka průřezů vodičů pro výběr plochy průřezu měděných vodičů v závislosti na proudu. Počáteční údaj je plocha průřezu vodiče.

Maximální proud pro různé tloušťky měděných drátů

(Údaje z tabulky 1.3.4 PUE)

Hodnoty vodičů používaných v domácí elektrice jsou zvýrazněny. „Jeden dvoužilový“ je kabel se dvěma vodiči, jeden z nich je fáze, druhý je nula. To znamená, že se jedná o jednofázové napájení zátěže. „Single Three-Wire“ je pro třífázové napájení.

Tato tabulka ukazuje, při jakých proudech a za jakých podmínek lze vodič daného průřezu provozovat.

Palčivý příklad z praxe – pokud je na zásuvce uvedeno “Max.16A”, tak pro toto jedna zásuvka položte drát o průřezu 1,5 mm2. Zásuvku ale určitě chraňte jističem na proud maximálně 13A, nebo ještě lépe 10A.

Jednožilový drát v tabulce znamená, že v blízkosti neprochází žádné další dráty (ve vzdálenosti menší než 5 průměrů drátu). Dvoužilový vodič – dva vodiče vedle sebe, obvykle v jedné společné izolaci. Jedná se o přísnější tepelný režim, takže maximální proud je menší. A čím více drátů v kabelu nebo svazku, tím menší musí být maximální proud pro každý vodič kvůli možnému vzájemnému zahřívání.

Tento stůl mi připadá pro cvičení nepříliš vhodný. Koneckonců, nejčastěji je počátečním parametrem výkon spotřebitele elektřiny, nikoli proud, a na základě toho musíte vybrat drát.

Jak najít proud s vědomím síly? Musíte vydělit výkon P (W) napětím (V) a dostaneme proud (A): I = P/U
Jak najít výkon s vědomím proudu? Musíte vynásobit proud (A) napětím (V), dostaneme výkon (W): P = IU
Tyto vzorce jsou pro případ aktivní zátěže (spotřebitelé v obytných prostorách, jako jsou žárovky a žehličky). Pro reaktivní zátěže se obvykle používá faktor 0,7 až 0,9 (v průmyslu, kde pracují velké transformátory a elektromotory).

Nabízím Vám druhou tabulku, ve které jsou výchozími parametry spotřeba proudu a výkon a požadované hodnoty jsou průřez vodiče a vypínací proud ochranného jističe.

Výběr tloušťky vodiče a jističe na základě spotřeby energie a proudu

Níže je tabulka pro výběr průřezu vodiče na základě známého výkonu nebo proudu. A v pravém sloupci je výběr jističe, který je instalován v tomto vodiči.
Tabulka 2

Červeně jsou zvýrazněny kritické případy, ve kterých je lepší hrát na jistotu a nešetřit na drátu výběrem drátu silnějšího, než je uvedeno v tabulce. A proud stroje je menší.

Při pohledu na talíř si snadno vyberete aktuální průřez vodičeNebo průřez drátu podle výkonu.

A také – vyberte jistič pro danou zátěž.

Tato tabulka ukazuje data pro následující případ.

• Jednofázový, napětí 220V
• Okolní teplota +30 C
• Položení na vzduchu nebo v krabici (v uzavřeném prostoru)
• Třížilový drát, obecně izolace (kabel)
• Nejběžnější systém TN-S se používá se samostatným zemnícím vodičem
• Spotřebitel dosahující maximálního výkonu je extrémní, ale možný případ. V tomto případě může maximální proud fungovat po dlouhou dobu bez negativních důsledků.

Pokud je okolní teplota o 20 C vyšší, nebo je ve svazku více kabelů, pak se doporučuje zvolit větší průřez (další v řadě). To platí zejména v případech, kdy se hodnota provozního proudu blíží maximu.

Obecně například v případě jakýchkoli kontroverzních a pochybných záležitostí

• možné budoucí zvýšení zátěže
• vysoké náběhové proudy
• velké změny teploty (elektrický drát na slunci)
• požárně nebezpečné prostory

musíte buď zvýšit tloušťku drátů, nebo přistupovat k výběru podrobněji – viz vzorce a referenční knihy. Ale zpravidla jsou tabulkové referenční údaje docela vhodné pro praxi.

Požádejte o zpětné zavolání