Kábelterhelhetőség számítása: hőegyensúly, szerelési mód, gyártói hőmérsékleti tényezők és két saját számpélda, ellenőrizhető feltételekkel.
A kábelterhelhetőség azt mutatja meg, hogy egy adott elektromos kábel mekkora áramot képes hosszú időn át vezetni a megengedett üzemi hőmérséklet túllépése nélkül. Amikor áram folyik egy ellenállással rendelkező vezetőben, Joule-hő keletkezik: a veszteségi teljesítmény P = I²R. A kábel ezt a környezetének adja le. Állandó körülmények között, a hőtermelés és a hőleadás egyensúlyakor a hőmérséklet stabil értékre állhat be.
A megfelelő terhelhetőség meghatározásához figyelembe kell venni a környezeti hőmérsékletet, a kábel anyagát, szigetelését, a fektetési módot és a mellette futó terhelt vezetékeket is. Emiatt ugyanaz a keresztmetszet különböző helyzetekben eltérő megengedett áramhoz tartozhat.
Számítási módszer és kiválasztási követelmények
Az IEC 60287-1-1 a kábelek állandósult áramterhelhetőségének számításával foglalkozik. A modell a kábel és a környezet hőtechnikai adataira épül; a megengedett vezetőhőmérséklet bemenő korlát, nem a fém alapján szabadon megválasztott érték. Az MSZ HD 60364-5-52 tárgyköre ennél más: a kábel- és vezetékrendszerek kiválasztását, szerelését és több kapcsolódó ellenőrzést fogja össze. Egy táblázat részlete nem helyettesíti az egész áramkör vizsgálatát.
A legfontosabb bemenő adatok
- Anyag és keresztmetszet: az ellenállás a vezető anyagától, méretétől, hosszától és hőmérsékletétől függ. Azonos feltételek mellett a kisebb ellenállás azonos áramnál kisebb veszteséget jelent.
- Kábelszerkezet: az erek száma, a szigetelés, a köpeny és más szerkezeti elemek befolyásolják a hőleadást és az alkalmazható hőmérsékleti határt.
- Elhelyezés: a fal, hőszigetelés, védőcső, csatorna, kábeltálca vagy talaj eltérő környezet. Ezeket nem lehet egyetlen „falban” vagy „szabadon” szóval helyettesíteni.
- Terhelt erek és csoportosítás: számít, hány érben és hány együtt elhelyezett áramkörben keletkezik hő.
- Üzem: a tartós terhelés, a szakaszos működés és az indulási folyamat eltérő kérdéseket vethet fel. Az időszakos használat nem ad önmagában tetszőleges túlterhelési engedélyt.
A szerelési mód kódja nem rövidíthető le találomra
Az A1/A2, B1/B2, C és D1/D2 különböző referencia-elrendezések, nem tetszőlegesen felcserélhető jelölések. A pontos ábrát kell összevetni a valós nyomvonallal.
Ha az útvonal egy része később hőszigetelésbe kerül, az eredeti kiválasztás alapja megváltozhat. Felújításkor ezért a nyomvonal környezetét is dokumentálni kell. A kábel külső színe nem bizonyítja az UV-állóságot, és egy földkábel megnevezéséből sem következik automatikusan, hogy a termék páncélozott.
Mit jelent a korrekciós tényező?
A táblázati áram egy meghatározott referenciahelyzethez tartozik. Ha a tényleges körülmény eltér, a hozzá tartozó korrekciót kell alkalmazni. A hőmérsékleti szorzó például a referencia-hőmérséklettől és a megengedett vezetőhőmérséklettől is függ; nincs minden kábelre egyetlen „40 °C-os szorzó”.
A LAPP Power Rating útmutatójának T12-2 táblázata 30 °C-os levegő-referencia és 70 °C-os megengedett vezetőhőmérséklet mellett a következő tényezőket adja:
Ha a táblázat nem fér ki, oldalra görgethető. Billentyűzettel a bal és jobb nyilat használd.
| Környezeti hőmérséklet | Táblázati tényező |
|---|---|
| 35 °C | 0,94 |
| 40 °C | 0,87 |
| 50 °C | 0,71 |
Ugyanezen táblázat 90 °C-os vezetőhőmérséklethez 40 °C-os környezetben 0,91-et ad. Ez mutatja, miért nem lehet a két oszlopot felcserélni. A hivatkozott gyártói táblázat a tényezők működésének szemléltetésére szolgál; a projekt alkalmazandó adatait és követelményeit külön kell kijelölni.
Saját példa: mit változtat a hőmérséklet?
Tegyük fel, hogy a megfelelően kiválasztott kiinduló táblázati érték 20 A, és a fenti 70/30 °C-os feltételek érvényesek. Ez a 20 A itt feltételezett bemenő adat: nem rendeljük egy tetszőlegesen megadott keresztmetszethez. Ha csak a környezeti hőmérsékletet változtatjuk 40 °C-ra:
20 A × 0,87 = 17,4 A.
A 17,4 A még nem a kiválasztott kismegszakító értéke és nem teljes megfelelőségi eredmény. Ha csoportosítás vagy más eltérés is van, annak helyesen megválasztott korrekciója is szükséges. Egy tetszőleges 0,85-ös kötegelési szorzó nem pótolja az elrendezés ismeretét.
Egy másik saját összehasonlításban tegyük fel, hogy ugyanannak a vezetékszakasznak az ellenállása változatlan, és az áram 10 A-ről 15 A-re nő. A veszteségi teljesítmények aránya (15/10)² = 2,25. A melegedési hatás tehát nem egyszerűen másfélszeres. A kialakuló hőmérsékletet ebből önmagában még nem ismerjük, mert ahhoz a hőleadási viszonyok is kellenek.
A túláramvédelem külön ellenőrzés
A kábel kiválasztása önmagában nem elég. A kismegszakító vagy olvadóbiztosító névleges értékét és működési tulajdonságait a vezeték terhelhetőségével, a várható túlterheléssel és a zárlati igénybevétellel együtt kell vizsgálni. A védelem működése nem azonos a falban futó vezető tényleges hőmérsékletének folyamatos mérésével.
Ha a terhelhetőség kevés, a megoldás lehet más keresztmetszet, eltérő nyomvonal, kedvezőbb elrendezés vagy más áramköri beosztás. Az új változatnál is ellenőrizni kell a feszültségesést, a csatlakozásokat és a többi védelmi feltételt. Egy nagyobb kismegszakító beszerelése önmagában nem oldja meg a hiányzó terhelhetőséget.
Hogyan legyen visszaellenőrizhető a számítás?
Kérd, hogy a dokumentáció rögzítse a kábeltípust, a nyomvonalat, a terhelt érszámot, a felhasznált táblázat pontos helyét és a korrekciók indokát. Szoftveres eredménynél is ez a bemenő adatsor teszi ellenőrizhetővé a méretezést. A program neve vagy egy zöld megfelelőségi jelzés a feltételek nélkül nem mondja meg, mi történt a számításban.
Források és további ellenőrzés
- LAPP Power Rating: T12-2 hőmérsékleti korrekciós tényezők
- Schneider Electric: referencia szerelési módok és táblázati feltételek
- IEC 60287-1-1:2023: a tartós áramterhelhetőség számításának tárgya
- MSZT: kábel- és vezetékrendszerek kiválasztása és szerelése
Ez a cikk ismeretterjesztő céllal készült. A helyszíni adottságok eltérhetnek, ezért szerelés vagy átalakítás előtt kérj megfelelő szakembertől ellenőrzést.