電気負荷の計算方法。負荷に応じてケーブルの断面積を正しく計算する方法

家やアパートで配線するケーブルセクションを選択する問題は非常に深刻です。このインジケータが回路内の負荷に対応していない場合、ワイヤの絶縁は単に過熱し始め、溶けて燃えます。最終結果は短絡です。問題は、負荷が特定の電流密度を生み出すことです。また、ケーブルの断面が小さい場合、その中の電流密度は大きくなります。したがって、購入する前に、負荷に応じてケーブルの断面を計算する必要があります。

もちろん、断面積の大きいワイヤーを無作為に選ぶべきではありません。これは最初に予算に達します。断面積が小さいと、ケーブルが負荷に耐えられず、すぐに故障する可能性があります。したがって、ケーブルの負荷をどのように計算するかという質問から始めるのが最善です。そして、この指標に従って、電線自体を選択してください。

電力計算

最も簡単な方法は、家やアパートが消費する総電力を計算することです。この計算は、電線の柱から導入機コテージへ、または私道からアパートへ、最初のジャンクションボックスへ。同様に、ループや部屋の配線も計算されます。入力ケーブルが最大のセクションを持つことは明らかです。そして、最初からさらに接続箱、数値が減少します。

しかし、計算に戻ります。したがって、まず、消費者の総力を決定する必要があります。それらのそれぞれ（家電製品と照明ランプ）について、このインジケーターはケースに表示されています。見つからない場合は、パスポートまたは説明書を調べてください。

その後、すべての権限を追加する必要があります。これは、家またはアパートの総電力です。等高線に沿ってまったく同じ計算を行う必要があります。しかし、ここで 1 つの論点があります。一部の専門家は、すべてのデバイスが同時に回路に接続されるわけではないという規則に従って、合計に 0.8 の削減係数を掛けることを推奨しています。それどころか、家やアパートに追加の家電製品が現れる可能性が高いという事実のために、1.2の倍率を掛けることを提案する人もいます。これにより、将来に一定のマージンが生まれます。私たちの意見では、2 番目のオプションが最適です。

ケーブルの選択

これで、総電力インジケータがわかったので、配線セクションを選択できます。 PUE には、この選択を容易にする表があります。 220 ボルトで通電された電線の例をいくつか示します。

総電力が 4 kW の場合、ワイヤの断面積は 1.5 mm² になります。
電力 6 kW、断面積 2.5 mm²。
電力 10 kW - 断面積 6 mm²。

同じテーブルが存在します電気ネットワーク 380ボルトの電圧。

現在の負荷の計算

これは、現在の負荷に対して実行された計算の最も正確な値です。これには、次の式が使用されます。

I=P/U cos φ、ここで

私は現在の強さです。
P は総電力です。
U - ネットワークの電圧 (この場合は 220 V);
cos φ は力率です。

三相電気回路網には次の式があります。

I=P/(U cos φ)*√3.

PUEの同じ表に従ってケーブルの断面積が決定されるのは、電流強度の指標によるものです。繰り返しますが、ここにいくつかの例を示します。

電流強度 19 A - ケーブル断面積 1.5 mm²。
27A - 2.5mm²。
46A - 6mm²。

電力で断面積を決定する場合と同様に、ここでも現在の強度指標に倍率 1.5 を掛けるのが最適です。

オッズ

配線内の電流が増減する特定の条件があります。たとえば、オープン電気配線では、ワイヤーが壁や天井に沿って敷設されている場合、電流強度は閉回路よりも増加します。それは温度に直接関係しています。環境. それが大きいほど、このケーブルはより多くの電流を流すことができます。

注意！上記のPUEの表はすべて、ケーブル自体の温度が+ 65°C以下で、ワイヤが+ 25°Cの温度で動作するという条件下で計算されています。

つまり、一度に複数のワイヤを1つのトレイ、コルゲーション、またはパイプに配置すると、ケーブル自体の加熱によりワイヤ内部の温度が上昇することがわかります。これにより、許容電流負荷が10〜30パーセント減少します。同じことが言えますオープン配線加熱された室内。したがって、次のように結論付けることができます。ケーブルの断面積を計算するときは、動作温度が上昇したときの電流負荷に応じて、より小さな面積のワイヤを選択できます。もちろん、これは良い節約です。ちなみに、PUEには削減係数の表もあります。

使用される長さに関するもう1つのポイントがあります電気ケーブル. 配線が長くなるほど、セクションでの電圧損失が大きくなります。どの計算でも 5% の損失が使用されます。つまり、これが最大です。それ以上の損失がある場合与えられた値、ケーブルの断面積を増やす必要があります。ちなみに、配線抵抗と電流負荷がわかっていれば、電流損失を個別に計算することは難しくありません。最適なオプションは、負荷モーメントと損失の依存関係が確立されている PUE テーブルを使用することです。この場合、負荷モーメントは、キロワット単位の消費電力とメートル単位のケーブル自体の長さの積です。

ネットワークに長さ 30 mm のケーブルが設置されている例を見てみましょう。交流電流 220 ボルトの電圧は 3 kW の負荷に耐えます。この場合、負荷モーメントは 3 * 30 \u003d 90 になります。 PUE 表を見ると、この瞬間が 3% の損失に相当することがわかります。つまり、額面の 5% を下回っています。許可されているもの。前述のように、計算された損失が 5% の壁を超える場合は、より大きなケーブルを購入して設置する必要があります。

注意！これらの損失は、低電圧ランプでの照明に大きな影響を与えます。 220 ボルトでは 1 ～ 2 V は強く反射されませんが、12 V ではすぐに見えます。

現在アルミ線配線にはほとんど使用されません。ただし、抵抗値が銅の 1.7 倍であることを知っておく必要があります。したがって、彼らの損失は何倍も大きくなります。

三相ネットワークに関しては、ここで負荷モーメントは6倍大きくなります。それは、負荷自体が3つのフェーズに分散されているという事実に依存しており、したがって、これはトルクの王位の増加です。さらに、フェーズごとの電力消費の対称的な分布による 2 倍の増加。この場合、ゼロ回路の電流はゼロに等しくなければなりません。位相分布が非対称で、これが損失の増加につながる場合は、各ワイヤの負荷のケーブル断面を個別に計算し、計算された最大サイズに従って選択する必要があります。

トピックに関する結論

ご覧のとおり、ケーブルの断面を負荷別に計算するには、さまざまな係数 (減少と増加) を考慮する必要があります。あなたがアマチュアまたは初心者のマスターのレベルの電気技師である場合、これを行うのは簡単ではありません。したがって、アドバイス - 優秀な専門家を招待し、すべての計算を自分で行い、有能な配線図を作成してください。しかし、インストールは自分の手で行うことができます。

仮説 電気負荷の計算、その基礎は1930年代に形成され、与えられた受電器と電気負荷のグラフ（インジケータ）に対して明確な解決策を与える一連の式を決定することを目的としていました. 一般に、実際には、個々の電力消費者とそのグループの初期データに基づく「ボトムアップ」アプローチの限界が示されています。この理論は、既知のデータを使用して少数の受電器の動作モードを計算する場合、限られた数のグラフを追加する場合、2UR を計算する場合に依然として重要です。

1980年代から1990年代。電気負荷を計算する理論は、ますます形式化されていない方法、特に電気負荷を計算するための統合された方法にますます準拠しており、その要素は「電源システムの電気負荷を計算するためのガイドライン」（RTM 36.18.32.0289）に含まれています）。電気的および技術的指標に関する情報データベース、クラスター分析およびパターン認識理論、専門家および専門家による評価のための確率的および年代学的分布の構築を使用することで、電力供給システムのすべてのレベルでの電気負荷を計算する問題を最終的に解決できる可能性があります。技術的または投資上の意思決定のすべての段階で。

電気負荷計算の公式化何年にもわたっていくつかの方向に発展し、次の方法につながりました。

経験的（需要係数の方法、2項の経験的表現、特定の電力消費と特定の負荷密度、技術スケジュール）;
計算された有効力率に従って計算に変換された順序図。
実際には統計的です。
負荷曲線の確率モデリング。

需要率法

需要率法は最も単純で最も普及しており、負荷の計算はそれから始まりました。それは、式 (2.20) を使用することにあります: 既知の (与えられた) 値 Ru および参考文献で与えられた表の値によると (表 2.1 の例を参照):

Kc の値は、個々の受信機の数と電力に関係なく、同じグループ (同じモードで動作する) の電力受信機では同じであると想定されます。物理的な意味は、電気受信機の定格電力の合計の一部であり、実際に予想される最大の同時動作モードと、設置された受信機のいくつかの無期限の組み合わせ（実装）の負荷を統計的に反映しています。

Kc および Kp の参照データは最大値に対応しており、数学的な期待値には対応していません。平均ではなく最大値を合計すると、必然的に負荷が過大評価されます。現代の電気経済 (1930 ～ 1960 年代ではない) の ES のグループを検討すると、「均質なグループ」の概念の慣習性が明らかになります。係数の値の違い - 1:10 (最大 1:100 以上) - は避けられず、電気経済の歴史的特性によって説明されます。

表で。 2.2は、ポンプをグループとして特徴付けるLGS値を示しています。 KQ4 をさらに研究すると、たとえば原水ポンプのみの場合、1:10 の広がりもあるかもしれません。

消費者（セクション、部門、ワークショップ）の全体としてKcを評価することを学ぶ方が正しいです。表と同様に、電源システムの同じレベルのすべてのテクノロジー関連オブジェクトの計算値と実際の値の分析を実行すると便利です。 1.2 と 1.3。これにより、個人情報バンクが作成され、計算の正確性が確保されます。特定のエネルギー消費量の方法は、セクション（設備）2UR（エネルギーシステムの2番目、3番目...レベル）、ZURの部門、およびワークショップ4URに適用できます。ここでは、技術製品が均一で、定量的にほとんど変化しません（通常、出力の増加）電気の原単位を削減します（Aui）。

メソッド「最大電力」

実際の状況では、消費者の連続動作は、接続点での負荷の一定性を意味するものではありません。上級電源システム。消費電力 A とボリューム L/ によって以前に識別されたオブジェクトについて決定された統計値 Lud として、既知の、多くの場合、月単位または年単位の間隔での平均化があります。したがって、式 (2.30) を適用すると、最大負荷ではなく平均負荷が得られます。 ZUR 変換器を選択するには、Рav = Рmax を取ることができます。一般的なケースでは、特に 4UR (ワークショップ) の場合、有効電力を最大に使用した実際の年間 (1 日) の生産操作時間を T として Kmax を考慮する必要があります。

特定の負荷密度の方法

特定の負荷密度の方法は、前のものに近いです。与えられた電力密度(負荷密度) y であり、建物の構造またはセクション、部門、工場の面積によって決定されます (たとえば、機械製造および金属加工工場の場合、y = 0.12 ... 0.25 kW/m2; 酸素変換工場の場合) y = = 0.16 ... 0.32 kW/m2)。一部の地域、特に単位電力が 1.0 ～ 30.0 MW の単一受電器がある地域では、0.4 kW / m2 を超える負荷が発生する可能性があります。

工程図法

技術スケジュール方式は、ユニット、ライン、またはマシンのグループのスケジュールに基づいています。たとえば、アーク製鋼炉の操作スケジュールは次のように指定されます: 溶解時間 (27 ～ 50 分)、酸化時間 (20 ～ 80 分)、溶解回数、操作との技術的リンク他の製鋼ユニットが示されています。グラフでは、溶融ごとの総電力消費量、サイクルごとの平均 (次の溶融までの時間を考慮)、および供給ネットワークを計算するための最大負荷を決定できます。

オーダーチャート方式

1960 年代から 1970 年代にかけて指令で適用された順序付き図の方法。 1980年代から1990年代にかけて、電源システムのすべてのレベルと設計のすべての段階で。計算された有効力率による負荷の計算に変換されました。受電器の数、それらの電力、動作モードに関するデータがある場合は、それを使用して、電源システム2UR、ZUR（ワイヤ、ケーブル、バスバー、低電圧機器）を供給する要素を計算することをお勧めします最大1 kVの電圧の電力負荷（ワークショップ全体の受信機の有効数、つまり電圧が6〜10 kV 4URのネットワーク用に簡略化）。順序付けられた図の方法と定格有効力率による計算の違いは、定格有効力率 Ap による比 Pmax / Rav (2.16) として常に明確に理解される最大係数の置き換えにあります。ノード要素の計算順序は次のとおりです。

電力レシーバーのリスト (数) がコンパイルされ、それらの公称 PHOMi (インストールされた) 電力が示されます。

電力消費量が最も多い勤務シフトが決定され、特徴的な日が (技術者および電力システムと) 合意されます。

電力消費に影響を与える技術プロセスの特徴が説明され、負荷の不均一性が高い電力受信機が区別されます（最大有効負荷に応じて、それらは異なると見なされます）。

次の電気受信機は計算から除外されます (リスト): 低電力; b) 電気負荷を計算するための条件に従って予約する。 c) 散発的に含まれる。

同じタイプ（モード）の動作を有する電気受信機のグループｍが決定される。

これらのグループから、個々の利用率 a:u/ の値が同じサブグループが区別されます。

同じ動作モードの電気受信機が割り当てられ、それらの平均電力が決定されます。

平均無効負荷が計算されます。

有効電力のグループ利用係数 Kn があります。

n 個の受電器のグループ内の受電器の有効数は、次のように計算されます。

ここで、受電器の有効な (削減された) 数は、動作に関して均一な同じ電力の受電器の数であり、計算された最大 P の値は、電力が異なる受電器のグループと同じになります。動作モード。

受電器が 4 台以上のグループの場合、最大の受電器の定格電力 Pmutm と定格電力の比より小さい受電器の Dom mm は 3 未満です。 pの値を決定するとき、総電力がグループ全体の定格電力の5％を超えない小さな電力受信機を除外することができます。

参照データと加熱時定数 T0 に従って、計算された係数 Kp の値が取得されます。

計算された最大負荷は次のように決定されます。

電気負荷 1 kVを超える電圧のネットワーク（4UR、5URにある）の電源システムの個々のノードは、損失を含めて同様に決定することが推奨されました。

計算結果を表にまとめました。これで、計算された有効力率による負荷の計算が完了します。

電気受信機のグループの計算された最大負荷 Рmax は、簡単な方法で見つけることができます。

どこで Рnom - グループ定格電力（電気負荷の計算による予備電力を除いて、定格電力の合計）; Рav.cm ~ 最も忙しいシフトの平均有効電力。

式 (2.32) による計算は煩雑で、理解と適用が難しく、最も重要なことに、2 倍 (またはそれ以上) の誤差が生じることがよくあります。この方法は、次の仮定により、非ガウスのランダム性、不確実性、および初期情報の不完全性を克服します。同じ名前の受電器は同じ係数を持ち、スタンバイモーターは電気負荷の条件に応じて除外され、利用率は影響を受けないと見なされます。グループ内の受電器の数、ほぼ一定の負荷スケジュールを持つ受電器が区別され、最小のものは計算の受電器から除外されます。この方法は、電力供給システムのさまざまなレベルや、プロジェクトの実施（調整）のさまざまな段階で区別されません。最大有効電力 Kmax の計算された係数は、受電器の数の増加に伴って 1 になる傾向があると見なされます (実際、これは当てはまりません - 統計はこれを確認していません。300 がある部門の場合 ... ,2… 1.4)。実装市場関係、自動化、製品の多様性、グループからグループへの電気レシーバーの移動につながります。

事業を行っている企業の Rav.cm の統計的定義は、最も忙しいシフトを選択するのが難しいため複雑です (シフト内のさまざまなカテゴリの労働者の勤務開始の移動、4 シフト勤務など)。不確実性が測定値に現れます (行政区域構造の重ね合わせ)。電力システム側の制限により、あるシフトで最大負荷 Ptx が発生し、別のシフトで電力消費がより大きくなる場合があります。 Рр を決定するときは、途中の計算を除いて、Рср.см を放棄する必要があります。

この方法の欠点の詳細な考察は、電気回路と負荷曲線に関する古典的な考え方に基づく電気負荷の計算が理論的に十分な精度を提供できないことを示す必要があるために生じます。

電気負荷を計算するための統計的方法は、多くの専門家によって一貫して擁護されています。この方法では、特定の産地で動作するメカニズムの 1 つのグループであっても、係数と指標が大きく異なることを考慮に入れています。たとえば、同じタイプの非自動工作機械の包含係数は、0.03 から 0.95 まで変化し、A3 をロードすると、0.05 から 0.85 まで変化します。

特定の時間間隔で Рр 関数の最大値を見つけるタスクは、異なる動作モードの電力レシーバーと消費者が 2UR、ZUR、4UR から給電されるという事実によって複雑になります。統計的方法は、個々の受電器の動作モードおよび個々のグラフの数値的特性を参照せずに、受電器の特性グループに供給するラインの負荷を測定することに基づいています。

(xtypo_quote) この方法では、2 つの積分特性を使用します。一般負荷平均 PQp と一般標準偏差です。ここで、分散 DP は同じ平均間隔で取得されます。 (/xtypo_quote)

最大負荷は次のように決定されます。

p の値は異なると見なされます。確率論では、Pmax = Pavg ± Za という 3 シグマルールがよく使用されます。これは、正規分布では、極限確率 0.9973 に対応します。負荷を 0.5% 超える確率は、р = 2.5 に相当します。 p = 1.65 の場合、5% のエラー確率が提供されます。

統計的方法は、稼働中の産業企業の負荷を調査するための信頼できる方法であり、請求された比較的正確な値を提供します。工業企業電力系統の最大時間帯における最大負荷 Pi(miiX)。この場合、電気受信機（消費者）の動作のガウス分布を仮定する必要があります。

負荷グラフの確率論的モデル化の方法は、電力受信機のグループの総負荷の経時的な連続的なランダムな変化の確率論的性質の直接研究を含み、ランダムプロセスの理論に基づいており、自己相関 (式 ( 2.10))、相互相関関数およびその他のパラメーターが取得されます。大単位容量の電気受信機の作業スケジュール、ワークショップや企業の作業スケジュールの研究により、電力消費モードを制御し、スケジュールを平準化する方法の見通しが決まります。

需要率法による最大負荷の決定

この方法は最も簡単で、次の式を使用して最大有効負荷を計算することになります。

需要率法を使用して、この係数の値に関するデータがある一般的な受電装置、ワークショップ、および企業の個々のグループの負荷を計算できます（参照）。

受電器の個々のグループの負荷を計算する場合、この方法は、受電器が一定の負荷で動作し、スイッチング係数が 1 に等しい (またはそれに近い) グループ (ポンプ、ファンなどの電気モーターなど) に推奨されます。 .

受電器のグループごとに取得された P30 の値に応じて、無効負荷が決定されます。

さらに、tanφ は cosφ によって決定されます。これは、このグループの受電器の特性です。

次に、有効負荷と無効負荷が別々に合計され、合計負荷が求められます。

負荷 ΣР30 と ΣQ30 は、受電器の個々のグループの最大値の合計ですが、実際には合計の最大値を決定する必要があります。したがって、受電器の異種グループが多数あるネットワークセクションの負荷を決定するときは、最大オーバーラップ係数KΣを導入する必要があります。

KΣ の値は 0.8 から 1 の範囲にあり、下限通常、企業全体の負荷を計算するときに使用されます。

大電力の場合、および電気受信機の場合、設計の実践ではめったに、または初めて遭遇することさえありますが、技術者とともに実際の負荷率を明らかにすることによって、需要率を特定する必要があります。

二項式法による最大荷重の求め方

この方法はEngによって提案されました。 D. S. Livshits は、最初に金属加工工作機械の個々のドライブの電気モーターの設計負荷を決定し、その後、他のグループの電気受信機に拡張されました。

この方法によれば、同じ動作モードの受電器グループの 30 分間の最大有効負荷は、次の式から決定されます。

ここで、Run は n 個の最大受電器の設置電力、b、c 係数であり、同じ動作モードの受電器の特定のグループに対して一定です。

物理的な意味によると、計算式の最初の項は決定します平均電力、および2番目の追加の電力。これは、グループの個々の電力受信機の負荷最大値が一致した結果、30分以内に発生する可能性があります。その結果：

Ru と比較して Rup の値が小さい場合、これはほぼ同じ電力の多数の受電器で発生し、K30 ≒KI であり、そのような場合、計算式の第 2 項は無視できます。 P30 ≈ bRp ≈ Rav.cm を取ります。反対に、受電器の数が少ない場合、特に電力が大きく異なる場合は、式の第 2 項の影響が非常に大きくなります。

この方法による計算は、需要係数の方法よりも煩雑です。したがって、2項表現方法の使用は、可変負荷および小さなスイッチング係数で動作する電力受信機のグループに対してのみ正当化されます。これらのグループには、需要係数がまったく存在しないか、誤った結果につながる可能性があります。特に、例えば、金属加工工作機械の電気モーターや、定期的に製品を投入する低電力の電気抵抗炉にこの方法を使用することを推奨することができます。

この方法を使用して総負荷 S30 を決定する方法は、需要率方法について説明した方法と似ています。

電気受信機の有効数の方法による最大負荷の決定。

電力受信機の有効数は、電力が等しく、動作モードが均一な受信機の数として理解され、異なる電力と動作モードの受信機のグループとして計算された最大値と同じ値を決定します。

受電器の有効数は、次の式から決定されます。

サイズ別 n e およびこのグループの電力受信機に対応する利用率は、参照表に従って、最大 KM の係数が決定され、次に 30 分間の最大有効負荷が決定されます。

同じ動作モードの受電器の任意の 1 つのグループの負荷を計算するには、pe の定義は、グループに含まれる受電器の電力が大幅に異なる場合にのみ意味があります。

グループに含まれる受電器の電力 p が同じ場合

つまり、電気モーターの有効数は実際の数と同じです。したがって、グループの受電器の電力が同じかわずかに異なる場合は、受電器の実際の数によって KM を決定することをお勧めします。

受電器のいくつかのグループの負荷を計算するときは、次の式を使用して使用率の平均値を決定する必要があります。

受電器の有効数の方法は、間欠動作の受電器を含む、受電器の任意のグループに適用できます。後者の場合、設置電力 Ru は PV = 100%、つまり長期運用にまで削減されます。

受電器の有効数の方法は、受電器の数の関数である最大係数が負荷の決定に関与するという点で、他の方法より優れています。つまり、この方法では、需要率法などの場合のように、最大値の合計ではなく、個々のグループの負荷の最大合計が計算されます。

求められた P30 の値から負荷 Q30 の無効分を計算するには、tanφ を求める必要があります。この目的のために、受電器の各グループの平均シフト負荷を計算し、比率から tanφ を決定する必要があります。

pe の定義に戻ると、グループの数が多く、グループ内の個々の電力受信機の電力が異なる場合、ΣРу2 を見つけることは実際には受け入れられないことが判明することに注意してください。したがって、受電器の影響数の相対値p "e \u003d ne / nに応じて、peを決定するための単純化された方法が使用されます。

この数は、比率に応じて参照表に記載されています。

ここで、n1 は受電器の数で、それぞれが最も強力な受電器の半分以上の電力を持っています。ΣРпг1 はこれらの受電器の設置容量の合計です。n はすべての受電器の数です。 ΣPу は、すべての受電器の設置容量の合計です。

による最大負荷の決定特定の規範出力あたりの電力消費量

企業、ワークショップ、または企業の計画された生産性に関する情報を持つ技術グループ受信機と約、最大30分を計算できますアクティブロード表現によって、

ここで、Wyd は製品 1 トンあたりの電力消費量、M は年間生産量、Tm.a は最大有効負荷を使用する年間時間数です。

この場合、総負荷は加重平均年間力率に基づいて決定されます。

この計算方法は、企業全体または最終製品を生産する個々のワークショップの負荷を概算するのに役立ちます。電気ネットワークの個々のセクションの負荷を計算するために、この方法を使用することは原則として不可能です。

最大5台までの電気受信機の数で最大負荷を決定する特定のケース

少数の受電器を持つグループの負荷計算は、次の簡単な方法で行うことができます。

1. グループ内に 2 つまたは 3 つの受電器がある場合、計算された最大負荷として受電器の定格電力の合計を取ることができます。

それに応じて

タイプ、電力、および動作モードが均一な電気受信機の場合、全電力の算術加算が許容されます。それで、

2. グループ内に同じタイプ、電力、および動作モードの 4 ～ 5 台の電気受信機がある場合、最大負荷は平均負荷率に基づいて計算できます。この場合、合計電力の算術加算は次のようになります。許可された：

3. 同じ数の異なるタイプの受電器を使用して、計算された最大負荷は、受電器の定格電力とこれらの受電器の特性である負荷率の積の合計として取得する必要があります。

それに応じて：

グループ内の存在下での最大負荷の決定、および三相、単相の電気受信機

固定式および移動式の単相受電器の総設置電力が三相受電器の総電力の 15% を超えない場合、分布の均一性の程度に関係なく、負荷全体を三相と見なすことができます。フェーズごとの単相負荷。

それ以外の場合、つまり、単相受電器の総設置電力が三相受電器の総電力の 15% を超える場合、相ごとの単相負荷の分配は、均一性が得られます。

これが可能な場合は、通常の方法で負荷を計算できます。そうでない場合は、最もビジーなフェーズの 1 つに対して計算を実行する必要があります。この場合、次の 2 つのケースが考えられます。

1. すべての単相受電器は相電圧に接続されています。

2. 単相受電器の中には、線間電圧に接続されているものがあります。

最初のケースでは、実際の電力の 3 分の 1 を、三相受電器のグループ (存在する場合)、単相受電器のグループの設置電力 (最も負荷の高いフェーズに接続された電力) として取得する必要があります。

このようにして得られた相電力から、いずれかの方法で最も負荷の高い相の最大負荷を求め、これを3倍して三相線の負荷を求めます。

2 番目のケースでは、最も負荷の高い相は平均電力を計算することによってのみ決定できます。そのためには、線間電圧に接続された単相負荷を対応する相にする必要があります。

フェーズaに縮小有効電力たとえば、フェーズ ab と ac の間に含まれる単相レシーバは、式によって決定されます。

それぞれ、無効電力そのような受信機

ここで、Pab、Ras はそれぞれ ab 相と ac 相の間の線間電圧に接続された電力、p(ab)a、p(ac)a、q(ab)a、q(ac)a は次の低減係数です。線間電圧に接続された負荷をフェーズ a に接続します。

インデックスの円順列により、電力を任意のフェーズに持ってくる式を取得できます。

ケーブルの負荷を計算する必要があるのはなぜですか?

ケーブルのコストを決定する主なパラメータの 1 つは、その断面積です。それが大きいほど、その価格は高くなります。しかし、安価なワイヤを購入すると、その断面積が回路内の負荷に対応しないため、電流密度が増加します。このため、電気の通過中に抵抗が増加し、熱エネルギーが放出されます。電力損失が増加し、システムの効率が低下します。運用の全期間を通じて、消費者は電力の大幅な損失を負担します。

しかし、これは、誤って選択されたセクションでケーブルを取り付けることの唯一の欠点ではありません。発熱の増加により、ワイヤの絶縁が過度に加熱されます。これにより、ワイヤの寿命が短くなり、多くの場合、短絡が発生します。

ケーブル負荷計算により、次のことが可能になります。

電気代を削減します。
配線の寿命を延ばします。
短絡のリスクを軽減します。

電流が流れるとどのような損失が発生しますか?

ケーブルの負荷を計算するときは、次のことを考慮する必要があります。

1.損失電流電線を通すとき

現在の発電機から受信機（家電製品、電気機器、照明器具）への電気の移動には、熱エネルギーの放出が伴います。この物理的なプロセスは役に立ちません。放出された熱は断熱シェルを加熱し、耐用年数の短縮につながります。それらはよりもろくなり、すぐに壊れます。絶縁の完全性に違反すると、ワイヤが互いに接触すると短絡が発生し、人と接触すると危険な怪我を引き起こす可能性があります。

変身電気エネルギー熱への影響は、通過電流の密度が増加するにつれて増加する抵抗によるものです。この値は次の式で計算されます。

J = I/S a/mm2

I - 現在の強さ;

内部配線を取り付ける場合、電流密度は 6 A/mm2 を超えてはなりません。その他の作業では、電流のケーブル断面積の計算は、デバイスルールに含まれる表に基づいて行われます。技術的な操作電気設備 (PUE および PTEEP)。

計算された密度値が推奨値よりも大きい場合は、ワイヤ断面積が大きいケーブルを購入する必要があります。配線コストの増加にもかかわらず、このようなソリューションは経済的な観点から正当化されます。最適な断面サイズの配線用ケーブルを選択すると、寿命が数倍になります安全な操作ワイヤーを通過する際の電気の損失を減らします。

2. 損失電気抵抗材料

電流の伝送中に発生する材料の抵抗は、熱エネルギーの放出とワイヤの加熱につながるだけではありません。電圧の損失もあり、電気機器、家電製品、照明器具の動作に悪影響を及ぼします。

電気配線を設置する際には、ライン抵抗（Rl）の値も計算する必要があります。次の式で計算されます。

ρ – 抵抗率ワイヤーの素材。
l は行の長さです。
S- 横断面ワイヤ。

電圧降下はΔUl = IRlとして定義され、その値は元の5％以下、照明負荷の場合は3％以下でなければなりません。それが大きい場合は、断面積が大きいか、抵抗率が低い別の材料で作られたケーブルを選択する必要があります。ほとんどの場合、技術的および経済的な観点から、ケーブルの断面積を増やすことをお勧めします。

ケーブル素材の選択

弊社カタログケーブル製品 in Brest には、さまざまな素材で作られたケーブルの幅広い選択肢が含まれています。

銅の抵抗率は非常に低い (金だけが低い) ため、導電率は銅線アルミよりかなり高い。酸化しないため、有効な操作期間が大幅に長くなります。金属は非常に柔軟で、ケーブルを何度も折りたたんだり、巻いたりできます。延性が高いため、より薄いコアの製造が可能です (銅コアは 0.3 mm2 から、アルミニウムコアの最小サイズは 2.5 mm2)。

抵抗率が低いと、電流の通過中の熱エネルギーの放出を減らすことができるため、住宅地に内部配線を敷設する場合は銅線のみを使用できます。

アルミニウム

アルミニウムの比抵抗は、金、銅、銀よりも高く、他の金属や合金よりも低くなります。

主な利点アルミケーブル銅の前 - その価格は数倍低いです。また、はるかに軽量であるため、電気ネットワークの設置が容易になります。電気を取り付けるとき素晴らしい長さこれらの特性は重要です。

アルミニウムは腐食しませんが、空気に触れると表面に皮膜が形成されます。金属が大気中の湿気にさらされるのを防ぎますが、実際には電流を伝導しません。この機能により、ケーブルの接続が困難になります。

断面計算の主な種類

ワイヤの負荷の計算は、すべての重要な特性に従って実行する必要があります。

力で

家、アパート、生産ワークショップで電力を消費するすべてのデバイスの総電力が決定されます。家電製品および電気機器の消費電力は、メーカーによって示されています。

消費電力も考慮する必要がある照明器具. 家庭内のすべての電化製品が同時に動作することはめったにありませんが、電力によるケーブル断面の計算は余裕を持って実行されるため、配線の信頼性と安全性が向上します。産業施設の場合、需要係数と同時性係数を使用して、より複雑な計算が実行されます。

電圧別

電圧のケーブル断面積の計算は、電気ネットワークのタイプに基づいています。単相（複数階建ての建物のアパートやほとんどの個々のコテージ）と三相（企業）の場合があります。電圧入力単相ネットワーク三相 - 380 Vで220 Vです。

アパート内の電化製品の総電力が15 kWの場合、単相配線の場合、この数値は15 kWになり、三相配線の場合、3分の1の5 kWになります。ただし、三相配線を取り付ける場合は、断面積が小さいケーブルが使用されますが、3 芯ではなく 5 芯が含まれます。

負荷別

負荷に応じたケーブル断面の計算には、電気機器の総電力の計算も必要です。この値を 20 ～ 30% 増やすことが望ましいです。配線は長時間行われ、アパート内の家電製品やワークショップ内の機器の数が増える可能性があります。

次に、同時に電源を入れることができる機器を決定する必要があります。この数値は、住宅によって大きく異なる場合があります。いくつかたくさんの月または年に数回使用する家電製品または電気機器。必要不可欠ではあるが頻繁に使用する電化製品しか家にない人もいます。

同時性係数の値によっては、電力が負荷とわずかにまたは数倍異なる場合があります。

オープンケーブルの設置電力 (kW)

導体断面積、mm2	銅導体ケーブル		アルミニウム導体付きケーブル
導体断面積、mm2	電圧 220V	電圧 380V	電圧 220V	電圧 380V
0,5	2,4	-	-	-
0,75	3,3	-	-	-
1	3,7	6,4	-	-
1,5	5	8,7	-	-
2	5,7	9,8	4,6	7,9
2,5	6,6	11	5,2	9,1
4	9	15	7	12
5	11	19	8,5	14
10	17	30	13	22
16	22	38	16	28
25	30	53	23	39
35	37	64	28	49

ゲートまたはパイプに敷設されたケーブルの設置電力 (kW)

導体断面積、mm2	銅導体ケーブル		アルミニウム導体付きケーブル
導体断面積、mm2	電圧 220V	電圧 380V	電圧 220V	電圧 380V
1	3	5,3	-	-
1,5	3,3	5,7	-	-
2	4,1	7,2	3	5,3
2,5	4,6	7,9	3,5	6
4	5,9	10	4,6	7,9
5	7,4	12	5,7	9,8
10	11	19	8,3	14
16	17	30	12	20
25	22	38	14	24
35	29	51	16	-

電流別

計算用定格電流総負荷電力の値が使用されます。それを知っていると、最大許容電流負荷は次の式で計算されます。

I - 公称現在;
P - 合計。パワー;
U - 電圧;
cosφ - 力率。

得られた値に基づいて、テーブル内のケーブルセクションの最適なサイズを見つけます。

銅導体を隠蔽したケーブルの許容電流負荷

導体の断面、mm	銅導体、ワイヤおよびケーブル
導体の断面、mm	電圧 220V	電圧 380V
1,5	19	16
2,5	27	25
4	38	30
6	46	40
10	70	50
16	85	75
25	115	90
35	135	115
50	175	145
70	215	180
95	260	220
120	300	260

ケーブルの負荷を正しく計算するための重要なニュアンス

何かを設計するとき電気回路力計算を行います。それを踏まえた上での選択基本要素許容荷重を算出します。回路の計算なら直流難しくありません（オームの法則に従って、電流に電圧を掛ける必要があります-P \u003d U * I）、次にAC電力の計算-すべてがそれほど単純ではありません。説明については、電気工学の基本を参照する必要があります。詳細には触れずに、主な論文の簡単な要約を示します。

総電力とそのコンポーネント

AC回路では、電圧と電流の正弦波変化の法則を考慮して電力計算が実行されます。これに関連して、無効電力 (Q) と有効電力 (P) の 2 つのコンポーネントを含む総電力 (S) の概念が導入されました。これらの量のグラフィカルな説明は、べき乗三角形を介して行うことができます (図 1 を参照)。

有効成分 (P) は、ペイロードの電力 (電気を熱や光などに不可逆的に変換) を意味します。この値はワット（W）で測定され、家庭レベルではキロワット（kW）で、産業部門ではメガワット（mW）で計算するのが通例です。

リアクタンス成分 (Q) は、AC 回路の容量性および誘導性電気負荷を表し、この値の測定単位は Var です。

米。 1. 電力 (A) と電圧 (V) の三角形

グラフィック表現に従って、べき乗三角形の比率は、基本的な三角恒等式を使用して記述できます。 次の式:

S \u003d √P 2 +Q 2、 - フルパワーの場合。
および Q = U*I*cos⁡ φ 、および P = U*I*sin φ (無効成分と有効成分)。

これらの計算は、電力を計算するために、単相ネットワーク (たとえば、家庭用 220 V) に適用されます。三相ネットワーク（380 V）式に乗数を追加する必要があります-√3（対称負荷の場合）またはすべての相の電力を合計します（負荷が不平衡の場合）。

フルパワーコンポーネントの効果をよりよく理解するために、アクティブ、誘導性、および容量性形式の負荷の「純粋な」表現を考えてみましょう。

抵抗負荷

「純粋な」抵抗と適切な AC 電圧源を使用する仮想回路を考えてみましょう。このような回路の動作をグラフィカルに説明したものを図 2 に示します。この図には、特定の時間範囲 (t) の主なパラメーターが表示されています。

図 2. 理想的な抵抗負荷の電力

電圧と電流は位相と周波数の両方で同期しているのに対し、電力は 2 倍の周波数を持っていることがわかります。この値の方向は正であり、常に増加していることに注意してください。

容量性負荷

図 3 に見られるように、容量性負荷特性のグラフはアクティブ負荷とは多少異なります。

図 3. 理想的な容量性負荷のグラフ

容量性電力変動の周波数は、電圧変化の正弦波の周波数の 2 倍です。このパラメータの合計値に関しては、高調波の 1 周期中はゼロに等しくなります。同時に、エネルギー (ΔW) の増加も観測されません。この結果は、その動きがチェーンの両方向で発生していることを示しています。つまり、電圧が上昇すると、静電容量に電荷が蓄積されます。負の半サイクルが発生すると、蓄積された電荷が回路回路に放電されます。

負荷容量にエネルギーが蓄積され、その後放電される過程では、有用な作業は行われません。

誘導負荷

下のグラフは、「クリーン」の性質を示しています。誘導負荷. ご覧のとおり、力の方向のみが変化し、増加に関してはゼロに等しくなります。

無効負荷の悪影響

上記の例では、「クリーンな」リアクティブ負荷がある場合のオプションが考慮されています。影響要因積極的な抵抗考慮されませんでした。このような条件下では、反応効果はゼロであり、無視できることを意味します。ご存じのとおり、実際の状況ではこれは不可能です。仮にそのような負荷が存在するとしても、ケーブルを電源に接続するために必要なケーブルの銅またはアルミニウムコアの抵抗を除外することはできません。

無効成分は、モーター、変圧器などの回路の能動部品の加熱の形で現れることがあります。接続線、電源ケーブルなどこれにはある程度のエネルギーが費やされ、主な特性が低下します。

無効電力は次のように回路に作用します。

有用な作業を生成しません。
電化製品に重大な損失と異常な負荷を引き起こします。
重大な事故を引き起こす可能性があります。

そのため、電気回路の適切な計算を行う場合、誘導性負荷と容量性負荷の影響要因を排除することは不可能であり、必要に応じて使用を提供することはできません技術システム彼女に償うために。

消費電力計算

日常生活では、多くの場合、消費電力の計算に対処する必要があります。たとえば、リソース集約型の電気消費者 (エアコン、ボイラー、電気ストーブなど) を接続する前に、配線の許容負荷を確認する必要があります。また、そのような計算では、サーキットブレーカを選択するときに必要です配電盤アパートが電源に接続されています。

このような場合、電流と電圧で電力を計算する必要はなく、同時にオンにできるすべてのデバイスの消費エネルギーを合計すれば十分です。計算に連絡しなくても、次の 3 つの方法で各デバイスのこの値を見つけることができます。

計算するときは、一部の電化製品の始動電力が公称電力と大幅に異なる場合があることを考慮する必要があります。コンシューマデバイスの場合、このパラメータはほとんど指定されません。技術文書したがって、さまざまなデバイスの起動電力パラメータの平均値を含む対応する表を参照する必要があります（最大値を選択することをお勧めします）。

電気負荷の計算方法。 負荷に応じてケーブルの断面積を正しく計算する方法