Podczas projektowania instalacji elektrycznej niezwykle ważnym zadaniem jest dobór odpowiednich kabli i przewodów, które poradzą sobie z długotrwałymi obciążeniami prądowymi. Ma to bezpośredni wpływ na bezpieczne i efektywne działanie całej instalacji. Żeby obciążalność prądowa długotrwała przewodów nie była zbyt intensywna, należy wykonać odpowiednie obliczenia. Pozwoli to na uniknięcie kłopotów i minimalizację ryzyka awarii, do czego może doprowadzić przegrzanie się przewodów. W tym poradniku przedstawimy najważniejsze zasady i metody pomagające w precyzyjnym określeniu parametrów prądowych dla instalacji z różnorodnymi odbiornikami. Omówimy ponadto obliczenia związane z pądem obciążenia, zapotrzebowaniem na moc oraz wyznaczeniem prądu znamionowego. Zapraszamy do lektury!
Sprawdź kable i przewody w hurtowni Onninen
Jak obliczyć spodziewany prąd obciążenia?
Zbyt duże obciążenie jest dla instalacji zabójcze, dlatego też obciążalność prądowa przewodów powinna zostać odpowiednio obliczona. Na tej podstawie dopasujemy właściwe elementy instalacji, co odnosi się zwłaszcza do przekroju przewodów i kabli. Przez obciążalność prądową długotrwałą rozumiemy zbyt dużą moc prądu, która płynie przez przewody.
Musimy więc określić, jak duży prąd się pojawi - czy będzie w normie, czy ją przekroczy, co może prowadzić do sytuacji zwarciowych. Proces ten wymaga zsumowania współczynnika mocy wszystkich odbiorników elektrycznych zasilanych przez daną instalację. W dalszej kolejności należy podzielić otrzymaną wartość przez napięcie robocze systemu. Tak uzyskamy wartość prądu obciążenia w amperach (A).
Musimy też tu uwzględnić kilka istotnych czynników, zwłaszcza współczynnik jednoczesności. Mówi on o tym, jak wiele urządzeń będzie pracować jednocześnie. Trzeba też określić margines bezpieczeństwa, co pozwoli na większą elastyczność w użytkowaniu instalacji.
Pamiętajmy o tym, gdyż niewłaściwy przekrój przewodu dopasowany do prądu obciążenia może doprowadzić do przegrzania się przewodów, co zwiększa ryzyko awarii lub nawet pożaru. Cieplne oddziaływanie prądów przeciążeniowych może być więc bardzo niebezpieczne!
Obliczanie zapotrzebowania na moc przed odbiornik nieliniowy
Kolejnym ważnym zagadnieniem jest bez wątpienia obliczanie zapotrzebowania na moc dla odbiorników nieliniowych. Wymaga to szczególnej uwagi, przede wszystkim ze względu na specyfikę tych urządzeń. Odbiorniki nieliniowe to na przykład komputery czy oświetlenie LED. Ich specyfika polega na tym, że nie pobierają one prądu w sposób ciągły i proporcjonalny do napięcia. Może to prowadzić do zniekształceń prądu i napięcia w sieci.
Aby temu zapobiec, należy określić zapotrzebowanie na moc. Uwzględniamy więc współczynnik mocy (cos φ), pamiętając o tym, że w kontekście odbiorników nieliniowych może być on niski - znacznie mniejszy niż 1. Chcąc obliczyć moc rzeczywistą (kW), musimy podzielić moc pozorną (kVA) przez współczynnik mocy. Żeby uniknąć zaś problemów związanych z nadmiernym obciążeniem przewodów, weźmy pod uwagę przewody instalacyjne.
Liczy się ich odpowiednie przewymiarowanie. Istotne jest też zastosowanie urządzeń kompensujących moc bierną. Można też pomyśleć o zainstalowaniu filtrów harmonicznych, które minimalizują wpływ zniekształceń na sieć.
Podstawowe zasady wyznaczania prądu znamionowego
Pozostaje nam jeszcze jedna kwestia dotycząca wyznaczania prądu znamionowego. To kluczowy etap w doborze przewodów oraz zabezpieczeń instalacji elektrycznej. Prąd znamionowy (określany symbolem ln) to maksymalna wartość prądu, z jaką kable i przewody, urządzenia elektryczne czy inne elementy instalacji są w stanie przewodzić prąd bez ryzyka uszkodzenia.
Najważniejsze, by dopasować prąd znamionowy do obciążenia elektrycznego instalacji. Obciążenie to zaś wynika z mocy podłączonych odbiorników. Obliczenia jednak opierają się nie tylko na mocy urządzeń, ale też na napięciu, przy jakim pracują. Trzeba jednocześnie uwzględnić warunki środowiskowe, zwłaszcza temperaturę otoczenia. Wpływać ona może na zdolność przewodzenia prądu przez przewody. Jeśli temperatura jest wyższa, mogą wystąpić przeciążenia, więc przewody powinny być odpowiednio przewymiarowane.
Niemniej istotny jest współczynnik jednoczesności, jak również sposób ułożenia przewodów. Pytanie: czy będą prowadzone w kanałach kablowych, na przykład jako kable elektroenergetyczne, czy na otwartym powietrzu. Ma to wpływ na ich zdolność do odprowadzania ciepła.
Jak widzimy, kwestia doboru kabli oraz przewodów do długotrwałych obciążeń prądowych, to rzecz absolutnie kluczowa. Mamy nadzieję, że przygotowany przez nas poradnik rozjaśnił tę tematykę.