Mit jelent a vezeték keresztmetszete? Ellenállás- és feszültségesés-példa a teljes áramúttal, a kiválasztás adatai és felújítási előkészítés.
Keresztmetszet és hossz: egyszerre két adatot nézz
Azonos anyagnál és hőmérsékleten a vezető ellenállása a hosszával arányosan nő, a keresztmetszetével fordítottan változik. Kétszeres hossz és kétszeres keresztmetszet együtt ugyanakkora közelítő ellenállást ad a homogén vezető modelljében.
Ez jó tanulási ellenőrzés, de nem kábelméretezési engedély. A terhelhetőséghez a beépítés hőviszonyai és a védelem is szükségesek. Kétvezetős áramkörben a fogyasztóhoz vezető és a visszatérő ér hosszát is számításba kell venni. A kábel külső átmérőjét pedig ne helyettesítsd be a keresztmetszet helyére.
A vezeték keresztmetszete befolyásolja az ellenállását, a rajta fellépő feszültségesést és a melegedését. Az 1,5 vagy 2,5 mm² jelölés a fém vezető keresztmetszeti területét adja meg; nem a szigetelt kábel külső átmérőjét. A megfelelő méret kiválasztásához azonban a terhelés és a beépítés körülményei is szükségesek.
Miért használnak különböző keresztmetszeteket?
Azonos anyagú, hosszúságú és hőmérsékletű vezetőnél a nagyobb keresztmetszet kisebb ellenállást jelent. Azonos áram mellett ezért kisebb a vezetőn eső feszültség és a hővé alakuló teljesítmény. Ez hosszú nyomvonalnál és nagyobb terhelésnél is számít.
Ebből nem következik, hogy egy mosógéphez mindig 4 mm², egy dugaljhoz pedig minden körülmények között 2,5 mm² vezeték kell. A készülék neve nem mondja meg az áramfelvételt, a nyomvonal hosszát vagy a vezeték hőleadását. A megfelelő kiválasztás a konkrét áramkör adataira épül.
A vezeték ellenállása
Egyenletes keresztmetszetű, homogén vezető közelítő egyenáramú ellenállása:
R = ρ × L / A
- R: ellenállás, Ω;
- ρ: a vezető anyagának fajlagos ellenállása, a megadott hőmérsékleten;
- L: a vizsgált vezetőszakasz hossza, m;
- A: keresztmetszeti terület.
A mértékegységek illeszkedjenek: Ω·m-ben megadott ρ mellett A-t m²-ben kell behelyettesíteni. Ha ρ egysége Ω·mm²/m, akkor A mm²-ben használható. Az átváltás: 1 mm² = 10−6 m².
Példaszámítás: egy ér vagy a teljes áramút?
A példában egy 10 m hosszú, 1 mm² keresztmetszetű rézeret vizsgálunk 20 °C-on. Az OpenStax táblázatának közelítő rézadata ρ = 1,72 × 10−8 Ω·m, ami 0,0172 Ω·mm²/m-nek felel meg. A kötési ellenállásokat most elhanyagoljuk.
R = 0,0172 × 10 / 1 = 0,172 Ω
Ez egyetlen 10 méteres ér eredménye. Egy kétvezetős egyenáramú körben, ahol a fogyasztó 10 méterre van a táptól, és az oda- és visszavezető ér azonos, összesen 20 m vezető szerepel az áramútban. A két ér együttes ellenállása a fenti feltételekkel 0,344 Ω.
Szemléltetésként 2 A árammal számolva ezen a teljes áramúton a feszültségesés ΔU = I × R = 2 × 0,344 = 0,688 V, a veszteségi teljesítmény pedig P = I2 × R = 1,376 W. Ezek saját példaszámítások; nem egy valós kábel megengedett terhelését adják meg. Váltakozó áramnál a teljes feszültségeséshez további körülmények, köztük a reaktancia és a terhelés jellege is számíthatnak.
Melegedés és túláramvédelem
A réz ellenállása a szokásos üzemi tartományban a hőmérséklettel nő. Az I²R összefüggés megmutatja a vezetőn hővé alakuló teljesítményt, de a kialakuló hőmérséklethez a hőleadást is ismerni kell. Ezért számít, hogy a vezeték szabad levegőben, csőben, más kábelekkel együtt vagy hőszigetelés közelében fut.
A termikus kioldás a védelmi eszközben keletkező melegedésre épül, amely az áram erősségétől és időtartamától függ. A kismegszakító nem a falban futó kábel hőmérsékletét méri. A vezetéket és a védelmet össze kell hangolni; a leoldás hiánya önmagában nem bizonyítja valamennyi vezeték és kötés megfelelőségét.
Milyen adatok szükségesek a kiválasztáshoz?
Ha a táblázat nem fér ki, oldalra görgethető. Billentyűzettel a bal és jobb nyilat használd.
| Adat | Miért számít? |
|---|---|
| Terhelés, feszültség és fázisszám | A készülék tényleges villamos igényét kell értékelni, nem pusztán a megnevezését. |
| Anyag és kábeltípus | A réz, alumínium, szigetelés és szerkezet adatai eltérnek. |
| Nyomvonal és hossz | A feszültségesés és a beépítés több szakaszon is korlátozó lehet. |
| Hőmérséklet és együtt vezetett kábelek | A hőleadási feltételekhez tartozó korrekciókat alkalmazni kell. |
| Védelem és csatlakozások | A védelmi eszköz és a csatlakozókapcsok alkalmassága is a kiválasztás része. |
Nincs minden kábelre helyes, általános „80–90 százalékon még biztonságos” szabály. Előbb azt kell tudni, milyen feltételekre érvényes a terhelhetőségi adat. Ugyanígy egy 100 A-es ipari áramkörhöz sem rendelhető pusztán az áram alapján egyetlen keresztmetszet.
Mit készíts elő felújításnál?
Gyűjtsd össze a meglévő áramkörjegyzéket, a bővíteni kívánt készülékek modelljét és adatlapját, a tervezett helyüket, valamint az ismert hibajelenségeket. Kérd, hogy az ajánlatból derüljön ki a vezetékcsere terjedelme, a kapcsolódó védelem, a helyreállítás és az átadáskori ellenőrzés. Ebben a felújítási tervezőlap segíthet.
Ha egy meglévő áramkör gyakran leold vagy valamelyik csatlakozás sérült, a hiba okát kell feltárni. Nagyobb kismegszakító felszerelése önmagában nem növeli a meglévő vezeték terhelhetőségét.
Források
- OpenStax: Resistance and Resistivity – a képlet és a 20 °C-os rézadat
- Nexans: a keresztmetszet-számítás bemenő adatai és korlátai
- Schneider Electric: a termikus kioldás működési elve
Három kérdés a megértés ellenőrzéséhez
Előbb fogalmazd meg a saját válaszod, majd nyisd le a magyarázatot. Minden lényegében helyes válasz 1 pont; a pontokat te számolod össze.
-
Mi történik az ellenállással, ha azonos anyag és hőmérséklet mellett kétszeres a hossz?
Válasz és magyarázat
Kétszeres lesz, ha a keresztmetszet változatlan.
-
Mi történik, ha a hossz és a keresztmetszet is kétszeres?
Válasz és magyarázat
A homogén vezető közelítő R = ρL/A modelljében az ellenállás változatlan marad.
-
Egy 10 méterre lévő fogyasztó két azonos erű áramútján mennyi vezetőhosszal számolunk?
Válasz és magyarázat
Összesen 20 méterrel: az oda- és visszavezető ér egyaránt az áramút része.
3 pont: a három kérdés lényegét érted. 2 pont: a kimaradt válasz magyarázatát olvasd újra. 0–1 pont: kezdd a gyakorlati résszel, majd próbáld meg újra. Ez rövid önellenőrzés; a cikk témájának egészét és a gyakorlati alkalmasságot nem méri.
Ez a cikk ismeretterjesztő céllal készült. A helyszíni adottságok eltérhetnek, ezért szerelés vagy átalakítás előtt kérj megfelelő szakembertől ellenőrzést.