Průřez vodičů a kabelů se určuje na základě přípustného ohřevu s přihlédnutím k normálnímu a nouzovému režimu, jakož i nerovnoměrnému rozložení proudů mezi jednotlivými vedeními, protože ohřev mění fyzikální vlastnosti vodiče, zvyšuje jeho odpor, zvyšuje zbytečná spotřeba elektrické energie na ohřev vodivých částí a zkrácení životnosti izolace. Nadměrné teplo je škodlivé pro izolaci a kontaktní spojení a může způsobit požár a výbuch.

Výběr průřezu kabelu a topného drátu

Volba průřezu z podmínek přípustného ohřevu spočívá v použití odpovídajících tabulek dlouhodobých přípustných proudových zatížení Id, při kterých jsou vodiče ohřívány na maximální přípustnou teplotu stanovenou praxí tak, aby se zabránilo předčasnému opotřebení izolace, zaručují spolehlivý kontakt na spoji vodičů a eliminují různé nouzové situace, které nastávají, když Id ≥ Ip, Ip je vypočtený zatěžovací proud.

Při výběru průřezu kabelu se periodické zatížení přerušovaného režimu přepočítá na snížený trvalý proud

kde Ipv je přerušovaný proud přijímače s dobou zapnutí FV.

Výběr průřezů kabelů a vodičů

Při volbě průřezu vodičů a kabelů je třeba mít na paměti, že při stejné teplotě ohřevu by měla být přípustná proudová hustota vodičů s větším průřezem menší, protože jejich průřez se ve větší míře zvětšuje. než chladící plocha roste (viz obr. 1). Z tohoto důvodu se v zájmu úspory barevných kovů často volí místo jednoho kabelu většího průřezu dva nebo více kabelů menšího průřezu.

Graf závislosti přípustné proudové hustoty na průřezu měděných vodičů otevřeného třížilového kabelu pro napětí 6 kV s impregnovanou papírovou izolací, zahřátého proudem na teplotu +65 °C na vzduchu teplota +25

1. Graf závislosti přípustné proudové hustoty na průřezu měděných vodičů otevřeného třížilového kabelu pro napětí 6 kV s impregnovanou papírovou izolací, ohřátého proudem na teplotu +65 ° Obr. C při teplotě vzduchu +25 “C.

Výběr průřezů kabelů a vodičů

Při konečném výběru vodičů a kabelů na základě podmínek přípustného ohřevu podle příslušných tabulek je třeba vzít v úvahu nejen výpočtový proud vedení, ale také způsob jeho uložení, materiál vedení. vodičů a okolní teploty.

Kabelová vedení pro napětí nad 1000 V, zvolená podle podmínek přípustného ohřevu trvalým proudem, jsou také kontrolována na ohřev zkratovými proudy. Překročí-li teplota měděných a hliníkových vodičů kabelů s impregnovanou papírovou izolací pro napětí do 10 kV 200 °C a kabelů pro napětí 35 – 220 kV nad 125 °C, jejich průřez se přiměřeně zvětší.

Průřez vodičů a kabelů vnitřních napájecích sítí s napětím do 1000 V je sladěn se spínacími schopnostmi zařízení jištění vedení – pojistek a jističů – tak, aby byla opodstatněná nerovnost I d / I z z, kde k z je násobek přípustného dlouhodobého proudu vodiče ve vztahu ke jmenovitému proudu nebo vybavovacímu proudu ochranného zařízení I z (z PUE). Nedodržení výše uvedené nerovnosti si vynutí odpovídající zvětšení zvoleného průřezu jader.

Výběr průřezu kabelů a vodičů pro ztrátu napětí

Průřez kabelů a vodičů, zvolený z podmínek ohřevu a dohodnutý na spínacích schopnostech ochranných zařízení, musí být zkontrolován na relativní lineární ztrátu napětí.

kde U je napětí zdroje elektrické energie, Unom je napětí v místě připojení přijímače.

Přípustná odchylka napětí na svorkách motoru od jmenovité hodnoty by neměla překročit ±5 %, v některých případech může dosáhnout až +10 %.

READ
Jak funguje automatický odvzdušňovací ventil?

V osvětlovacích sítích by snížení napětí u nejvzdálenějších svítidel vnitřního pracovního osvětlení a světlometových instalací vnějšího osvětlení nemělo překročit 2,5 % jmenovitého napětí svítidel, u svítidel vnějšího a nouzového osvětlení – 5 % a v sítích s napětí 12 V – 42 %. Větší snížení napětí vede k výraznému snížení osvětlenosti pracovišť, způsobuje pokles produktivity práce a může vést ke stavům, kdy není zaručeno zapálení výbojek. Nejvyšší napětí na lampách by zpravidla nemělo překročit 10% své jmenovité hodnoty.

Zvyšování napětí vnitřních napájecích sítí nad úroveň stanovenou normami není přípustné, protože vede k výraznému zvýšení spotřeby elektrické energie, snížení životnosti silových a osvětlovacích elektrických zařízení a někdy i ke snížení spotřeby elektrické energie. kvalitu výrobků.

Výpočet ztráty napětí v třífázovém tříprůchodovém vedení při volbě průřezu kabelů a vodičů

Rýže. 2. Výpočet úbytku napětí v třífázovém tříprůchodovém vedení při volbě průřezu kabelů a vodičů: a – s jednou zátěží na konci linky, b – s několika rozloženými zátěžemi.

Kontrola průřezu vodičů třífázového třívodičového vedení s jednou zátěží na jeho konci (obr. 2, a), charakterizovaného vypočteným proudem I p a účiníkem cos phi pro relativní lineární ztráta napětí se provádí následovně:

kde Unom je jmenovité síťové napětí sítě, V, Ro a Ho jsou činný a indukční odpor jednoho kilometru vedení, vybraný z referenčních tabulek, Ohm / km, P r je vypočtený činný výkon zátěže, kW , L je délka linky, km.

Pro nerozvětvené hlavní třífázové třívodičové vedení konstantního průřezu, nesoucí zatížení rozložené podél něj se jmenovitými proudy I p 1, I p 2,. I p a odpovídající účinníky cos phi1, cos phi2, . cos phi, vzdálené od zdroje energie ve vzdálenostech L1, L2, . Ln (obr. 2, b), relativní lineární ztráta napětí k nejvzdálenějšímu přijímači:

kde P r i činný výkon je vypočtená i-tá zátěž odpojená od zdroje energie ve vzdálenosti L.

Pokud se ukáže, že vypočtená relativní ztráta napětí d U je vyšší, než je normami přípustné, je nutné zvolený průřez zvětšit, aby byla zajištěna normovaná hodnota této hodnoty.

Pro malé průřezy vodičů a kabelů lze indukční reaktanci Xo zanedbat, což výrazně zjednodušuje odpovídající výpočty. v třífázových třívodičových rozvodech venkovního osvětlení značné délky je třeba věnovat pozornost správnému zařazení ekvidistantních svítidel, protože jinak jsou ztráty napětí mezi fázemi rozděleny nerovnoměrně a mohou dosahovat až několika desítek procent vzhledem ke jmenovitému napětí .

Schémata zapínání ekvidistantních venkovních svítidel: a - správně, b - špatně

Výběr průřezu kabelu na základě ekonomické hustoty proudu

Volba průřezu vodičů a kabelů bez zohlednění ekonomických faktorů může vést k výrazným ztrátám elektrické energie ve vedení a výraznému zvýšení provozních nákladů. Z tohoto důvodu musí být průřez vodičů elektrických sítí vnitřního napájení značné délky, jakož i sítí pracujících s velkým počtem hodin maximálního zatížení – Tmax > 4000 h – menší než průřez odpovídající doporučená ekonomická proudová hustota, která stanoví optimální poměr mezi kapitálovými náklady a provozními náklady, která je definována takto:

kde I r je návrhový proud vedení bez zohlednění nárůstu zatížení při haváriích a opravách, J e je ekonomická proudová hustota založená na návratnosti kapitálových nákladů během 8 – 10 let.

Výběr průřezů kabelů a vodičů

Vypočtený ekonomický průřez se zaokrouhlí na nejbližší normu a pokud je větší než 150 mm2, nahradí se jedno kabelové vedení dvěma nebo více kabely s celkovým průřezem odpovídajícím ekonomickému. Nedoporučuje se používat kabely s mírně se měnícím zatížením s průřezem menším než 50 mm2.

READ
Co jsou produkty Vibropressed?

Průřez kabelů a vodičů s napětím do 1000 V při počtu hodin maximálního zatížení použití Tmax

V třífázových čtyřprůchodových sítích se průřez nulového vodiče nepočítá, ale považuje se za minimálně 50 % průřezu zvoleného pro hlavní vodiče a v sítích napájejících výbojky, které způsobit výskyt vyšších harmonických proudu, je stejný jako u hlavních vodičů.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Tento článek “Technologie PoE v otázkách a odpovědích” hovořili jsme o nových přepínačích Zyxel navržených pro budování video monitorovacích systémů a dalších segmentů IT infrastruktury s využitím napájení přes PoE.

Pouhý nákup dobrého switche a připojení příslušných zařízení však není vše. To nejzajímavější se může objevit o něco později, kdy bude muset být tato farma obsluhována. Někdy existují zvláštní úskalí, o jejichž existenci byste si měli být vědomi.

Měděný kroucený pár

V různých zdrojích informací o používání PoE můžete najít frázi jako „Používejte pouze měděné kabely“. Nebo „Nepoužívat pro kroucenou dvojlinku CCA“. Co tato varování znamenají?

Existuje dobře zavedená mylná představa, že kroucený drát je vždy vyroben z měděného drátu. Ukazuje se, že ne vždy. V některých případech používá výrobce v zájmu úspory peněz tzv. poměděný kabel.

Jedná se v podstatě o hliníkový kabel, jehož vodiče jsou potaženy tenkou vrstvou mědi. Celé jméno: hliníková kroucená dvojlinka potažená mědí

Kroucený pár pevných měděných vodičů je označen jako „Cu“ (z latinského „cuprum“

Mědí plátovaný hliník je označen jako “CCA” (Copper-clad Aluminium – mědí plátovaný hliník).

Výrobci CCA jej nemusí označovat vůbec. Někdy dokonce i bezohlední výrobci kreslí parametr „Cu“ na kroucený pár vyrobený z poměděného hliníku.

Poznámka. Podle GOST se takové označení nevyžaduje.

Jediným nesporným argumentem ve prospěch měděného kabelu je jeho nízká cena.

Dalším mnohem méně významným argumentem je menší hmotnost. Předpokládá se, že hliníkové kabelové cívky se během instalace snadněji pohybují, protože měrná hmotnost hliníku je menší než měrná hmotnost mědi.

Poznámka. V praxi není vše tak jednoduché. Roli hraje hmotnost obalu, hmotnost izolace, dostupnost dostupných prostředků mechanizace a podobně. Přivézt 5-6 krabic s cívkami CCA kabelu na vozík a zvednout je na výtah zabere přibližně stejné množství času a úsilí jako stejný počet krabic s cívkami „plnohodnotné mědi“.

Jak přesně rozpoznat hliníkový kabel

Hliník potažený mědí není vždy snadné rozpoznat. Tipy jako: „Poškrábejte povrch drátu nebo odhadněte hmotnost cívky kabelu zvednutím v ruce“ – fungují velmi relativně.

Nejdostupnější a nejrychlejší test: zapalte odizolovaný konec drátu například zapalovačem. Hliník začne poměrně rychle hořet a drolit se, zatímco konec čistého měděného vodiče se může rozžhavit, ale zachovává si svůj tvar a po ochlazení vrací fyzikální vlastnosti, například pružnost.

READ
Jak se jmenuje lampa s bublinkami uvnitř?

Prach zbylý po zapálení poměděného hliníku je v zásadě tím, v co se takový „ekonomický“ kabel časem promění. Všechny děsivé příběhy systémových administrátorů o „vypadávání kabelů“ jsou jen o „mědi“.

Poznámka. Z drátu můžete odstranit izolaci a zvážit jej s výpočtem specifické hmotnosti. V praxi se však tato metoda používá jen zřídka. K tomu potřebujete přesné váhy nainstalované na přísně vodorovném, rovném povrchu a volný čas.

Tabulka 1. Porovnání měrných hmotností mědi a hliníku.

Naši kamarádi z firmy NeoNate, která mimochodem sama vyrábí velmi dobrý kabel, vyrobili tuto cedulku, aby vám pomohla.

Ztráta výkonu během přenosu

měrný odpor mědi – 0 ohm*mm0175/m;

Odpor hliníku – 0 ohm*mm0294/m/

Celkový odpor takového kabelu se vypočítá podle vzorce:

Vzhledem k tomu, že tloušťka měděného povlaku na levném poměděném kabelu „má tendenci k nule“, získáme větší odpor díky hliníku.

A co kožní efekt?

Efekt kůže je pojmenován z anglického slova skin. “kůže”.

Při přenosu vysokofrekvenčního signálu je pozorován efekt, kdy je elektrický signál přenášen primárně podél povrchu kabelu. Tento jev slouží jako argument, kterým se výrobci levných kroucených párových kabelů snaží ospravedlnit úspory v podobě poměděného hliníku, když říkají, že „proud bude stále téct po povrchu“.

Ve skutečnosti je kožní efekt poměrně složitý fyzikální proces. Tvrdit, že v každém měděném krouceném páru přenos signálu bude vždy probíhat striktně podél měděného povrchu, aniž by „zachytil“ hliníkovou vrstvu, není zcela férové ​​prohlášení.

Jednoduše řečeno, bez laboratorní studie této konkrétní značky drátu nelze spolehlivě říci, že tento kabel CCA díky kožnímu efektu přenáší vlastnosti o nic horší než vysoce kvalitní měděný kabel.

Menší síla

Hliníkový drát se přetrhne mnohem snadněji a rychleji než měděný drát stejného průměru. „Vezmi to a rozbij to“ však není ten největší problém. Mnohem větším nešvarem jsou mikrotrhlinky v kabelu, které zvyšují odpor a mohou vést k plovoucímu efektu útlumu signálu. Například, když je kabel čas od času vystaven ohybu nebo teplotním vlivům. Hliník je pro tento druh vlivu kritičtější.

Kritičnost vůči změnám teploty

Všechna fyzická těla mají schopnost pod vlivem měnit objem
teplota. S různými koeficienty roztažnosti se budou tyto kovy měnit jinak.
To může ovlivnit jak integritu měděného pokovení, tak i
kvalita kontaktů na přechodech hliníkových vodičů a zařízení
upevnění Schopnost hliníku expandovat více s rostoucí teplotou
podporuje vznik mikrotrhlin, které poškozují el
charakteristiky a snižují pevnost kabelu.

Schopnost hliníku rychleji oxidovat

Kromě tepelné roztažnosti je potřeba počítat s vlastností hliníku rychle oxidovat, což dokazuje i test zapalovače.

Ale i když hliníkový drát není vystaven otevřenému plameni a externím vysokoteplotním ohřívačům, v průběhu času, v důsledku teplotních změn nebo zahřívání v důsledku přenosu elektrického proudu do napájecích zařízení (PoE), více atomů kovu přichází do kontaktu s kyslíkem . To vůbec nezlepšuje elektrické vlastnosti kabelu.

Kontakt hliníku s jinými neželeznými kovy

Hliník se nedoporučuje připojovat k vodičům z jiných neželezných kovů, především mědi a slitin obsahujících měď. Důvodem je zvýšená oxidace hliníku na spojích.

READ
Co je to hrubé kamenivo?

Postupem času se budou muset vyměnit konektory a předělat vodiče v patch panelu. Je nepříjemné, že s tím mohou být spojeny plovoucí chyby.

Problémy s PoE pro kroucenou dvoulinku s měděnou vazbou

V případě PoE je elektrický proud k napájení zařízení přenášen částečně měděným povlakem, ale především hliníkovou výplní, tedy s vysokou odolností a tedy s vysokými ztrátami výkonu.

Kromě toho vznikají další problémy: v důsledku zahřívání vodičů při přenosu silového proudu, pro které tato kroucená dvoulinka nebyla navržena; kvůli mikrotrhlinám, oxidaci drátu a tak dále.

Co dělat, když byl SCS s kabelem vyrobeným z poměděného hliníku „zděděn“?

Musíte mít na paměti, že některé segmenty budou muset být časem vyměněny (z toho či onoho důvodu). Je lepší si pro tento případ okamžitě vyhradit prostředky v rozpočtu. (Chápu, že to zní jako sci-fi, ale co jiného můžete dělat?)

Sledujte stav SCS. Sledujte teplotu, vlhkost a další fyzické indikátory v místnostech a na dalších místech, kde procházejí kroucené dvoulinky. Pokud je tepleji, chladněji, vlhko, nebo existuje podezření na mechanické namáhání, např. vibracemi, vyplatí se zvážit preventivní opatření. V zásadě v situaci s tradiční měděnou kroucenou dvojlinkou taková kontrola také neublíží, ale hliníkové dráty jsou k těmto jevům vrtošivé.

Panuje názor, že už nemá smysl pořizovat nějaké zvlášť dobré patch panely, síťové zásuvky, propojovací kabely pro připojení uživatelů a další pasivní zařízení. Protože drátová část není, řekněme, „ne fontána“, utrácet peníze za skvělou „body kit“ se již nemusí vyplatit.

Na druhou stranu, pokud časem stále chcete nahradit takový úžasný „v zásadě žádný jiný“ kroucený pár CCA za osvědčený „měď“ – vyplatí se řídit se zásadou „jeden krok vpřed, dva kroky zpět“, nákup patche panely a zásuvky nyní? za výhodnou cenu?

Musíte si také dávat velký pozor na náhlou ztrátu komunikace. Když nějakou dobu nezazněl ani ping, a zatímco se dívali, „zázračně“ se vše obnovilo. Kvalita kabelu a připojení může v takových incidentech hrát důležitou roli.

Pokud plánujete použít PoE například pro video monitorovací kamery, pro tuto oblast je lepší okamžitě vyměnit kroucený pár za měď. V opačném případě se můžete dostat do situace, kdy jste nejprve nainstalovali kameru s nízkou spotřebou energie, pak ji změnili na jinou a budete si muset lámat hlavu nad tím, proč to nefunguje.

5E je dobré, ale kategorie 6 je lepší!

Kategorie 6 je odolnější proti rušení a teplotním vlivům, vodiče v takových kabelech jsou kroucené s menšími roztečemi, což zlepšuje elektrické vlastnosti. V některých případech je v kat. 6 jsou separátory instalovány k oddělení párů (vzdálenost od sebe, aby se zabránilo vzájemnému ovlivňování). To vše zvyšuje spolehlivost během provozu.
Pro připojení zařízení s PoE se takové změny budou hodit například pro zajištění stabilního provozu sítě při výkyvech teplot.

Kabely SCS se někdy pokládají v místnostech se špatnou klimatizací, například přes stropní prostor, v suterénu, technickém nebo suterénním podlaží, kde rozdíl teplot během dne dosahuje 25 °C. Takové teplotní výkyvy ovlivňují vlastnosti kabelu.

READ
Jak určit plus a mínus pomocí indikačního šroubováku?

Položení dražšího, ale také spolehlivějšího kabelu kategorie 6 s lepšími vlastnostmi místo kategorie 5E není zvýšením „režie“, ale investicí do lepší a spolehlivější komunikace.
Více si můžete přečíst zde.

Ruské zastoupení společnosti Zyxel provedlo vlastní studii závislosti povolené vzdálenosti pro přenos PoE napájení na typu použitého kabelu. K testování byly použity spínače
GS1350-6HP a GS1350-18HP

Obrázek 1. Vzhled přepínače GS1350-6HP.

Obrázek 2. Vzhled přepínače GS1350-18HP.

Pro usnadnění jsou výsledky shrnuty v tabulce rozdělené podle výrobce videokamery (viz tabulky 2-8 níže).

Tabulka 2. Postup zkoušky

Postup testu
Krok Popis
1 Povolit rozšířený dosah na portu 1,2
-GS1300: DIP přepínač do polohy ON a stiskněte tlačítko reset&apply na předním panelu
-GS1350: Web GUI pro přihlášení > Přejděte na „Nastavení portu“ > povolte rozšířený rozsah a použijte.
2 Chcete-li získat přístup k fotoaparátu, připojte k přepínači počítač nebo notebook
3 Připojte kabel Cat-5e 250 m k portu 1 a připojte kameru pro zapnutí.
4 Použijte PC/Laptop k PING IP kamery, neměli byste vidět ztrátu pingu.
5 Otevřete fotoaparát a zkontrolujte, zda je kvalita videa dobrá a plynulá.
6 Pokud krok #4 nebo 5 selhal, vyměňte kabel za Cat-6 250m a opakujte test od kroku #3
7 Pokud krok #4 nebo 5 selhal, vyměňte kabel za Cat-5e 200m a opakujte test od kroku #3

Tabulka 3. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení LTV kamer

Tabulka 4. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení LTV kamer (pokračování)

Tabulka 5. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení LTV kamer (pokračování 2).

Tabulka 6. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení kamer UNIVIEW.

Tabulka 7. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení kamer UNIVIEW (pokračování).

Tabulka 8. Srovnávací charakteristiky kabelů pro připojení kamer Vivotek.

Závěr

Problémy popsané v článku nejsou nutné pro nákup. Možná se najde někdo, kdo řekne: „Ve svých projektech vždy používám poměděný kroucený párový kabel kategorie 5E a neznám žádné problémy.“ Velkou roli samozřejmě hraje kvalita zpracování, provozní podmínky, periodické sledování a včasná údržba. Stále je však potřeba používat PoE a pro takovou situaci je použití kroucené dvoulinky kategorie 6 perspektivnějším řešením.

Možné úspory při použití levných měděných kroucených párů kabelů jsou zcela specifické. Pokud mluvíme o rozsáhlých projektech na podnikové úrovni pro podniky kritické z hlediska IT, je moudřejší používat vysoce kvalitní měděné páry od osvědčených a zavedených výrobců. Pokud mluvíme o malých sítích, pak úspora na krouceném páru kabelu, zejména v podmínkách „přicházejícího správce“, vypadá poněkud pochybně. Někdy je lepší si připlatit za kvalitní kabel, abyste odstranili případné problémy, zlepšili spolehlivost, rozšířili rozsah schopností (PoE) a snížili náklady na údržbu.

Děkujeme našim kolegům z firmy NeoNate za pomoc při tvorbě materiálu.

Zveme vás na náš telegramový kanál a na fórum. Podpora, poradenství při výběru vybavení a právě komunikace mezi profesionály. Vítejte!

Máte zájem stát se partnerem Zyxel? Začněte registrací na našem partnerském portálu.