Ako určiť prierez vodiča podľa priemeru a naopak: hotové tabuľky a výpočtové vzorce

Vodiče sa široko používajú v oblasti elektrických sietí rôzneho určenia. Preprava energie prostredníctvom káblových a vodičových výrobkov sa na prvý pohľad zdá jednoduchá a zrozumiteľná.

Avšak na zabezpečenie bezpečnej prevádzky elektroinštalácie je potrebné zohľadniť rad dôležitých detailov pri projektovaní a zriaďovaní elektrických sietí. Jednou z takýchto detailov je schopnosť správne vypočítať prierez vodiča podľa priemeru, pretože od presnosti určenia závisí hranica prípustného prúdu prechádzajúceho vodičom.

Ako určiť prierez alebo priemer, je medzi týmito parametrami rozdiel? Pokúsime sa to objasniť v článku. Okrem toho sme pripravili súhrnné tabuľky, ktoré pomôžu vybrať vodič v závislosti od podmienok montáže elektrickej siete, materiálu výroby káblovej žily a výkonových charakteristík pripájaných zariadení.

Potreba a postup výpočtu

Elektrickým prúdom sa napája najrôznejšie zariadenie s rôznym výkonom. A rozsah výkonov je veľmi široký.

Každý jednotlivý elektrický aparát predstavuje záťaž, v závislosti od veľkosti ktorej je potrebný prívod prúdu určitej intenzity.

Podľa «predvoleného» alebo banálneho nepoznania základov elektrotechniky je možné vodiče jednoducho pripojiť, ignorujúc všetky existujúce požiadavky na priemery a prierezy. Iná otázka – čo môže vzniknúť z takejto praxe v procese prevádzky.

Potrebné množstvo prúdu pre požadovanú záťaž je možné prepustiť cez vodiče rôzneho priemeru (prierezu).

Ale v podmienkach nedostatočného prierezu vodiča na prechod daného objemu prúdu vzniká efekt zvýšeného odporu. Ako dôsledok – zaznamenáva sa zahrievanie vodiča (kábla).

Ak sa ignoruje podobný jav a pokračuje sa v prepúšťaní prúdu, vzniká reálne nebezpečenstvo zahrievania až do okamihu vznietenia. Takáto situácia hrozí vážnou haváriou. Preto je potrebné venovať zvýšenú pozornosť výpočtom a výberu obvodov na prenos prúdu k záťaži.

Dôsledky nepresných výpočtov elektrických vodičov podľa prierezu (priemeru) môžu sprevádzať javy od nepatrnej deformácie izolačného materiálu až po skutočné vznietenie a veľký požiar

Správny výpočet, kvalifikovaný výber káblov a vodičov pozitívne ovplyvňuje aj prácu zariadenia, ktoré vystupuje ako záťaž.

Takže okrem bezpečnostného faktora je výpočet prierezov elektrického kábla podľa priemeru alebo naopak povinným úkonom z hľadiska zabezpečenia efektívnej prevádzky elektrických strojov.

Určenie priemeru žily vodiča

V podstate túto operáciu možno vykonať jednoduchým lineárnym meraním. Na presné meranie sa odporúča použiť bodový nástroj, napríklad posuvné meradlo, alebo ešte lepšie – mikrometer.

Relatívne nízky z hľadiska presnosti výsledok, ale celkom prijateľný pre mnohé varianty použitia vodičov, poskytuje meranie priemeru bežným pravítkom.

Meranie a určenie priemeru žily bodovým nástrojom, ktorým je posuvné meradlo. Tento spôsob lineárneho merania poskytuje výsledok dostatočne presný na následný výpočet prierezu vodiča.

Samozrejme, meranie by sa malo vykonávať na stave holého vodiča, to znamená, že predtým sa odstráni izolačný obal.

Mimochodom, izolačným obalom, napríklad medeného vodiča, sa považuje aj tenká vrstva laku nastriekaného, ktorú je tiež potrebné odstrániť, keď sa vyžaduje veľmi presný výpočet.

Existuje „domáci“ spôsob merania priemeru, vhodný v prípadoch, keď nie sú po ruke bodové meracie nástroje. Na použitie tohto spôsobu bude potrebný skrutkovač elektrikára a školské pravítko.

Vodič na meranie sa predbežne očistí od izolácie, potom sa pevne navíja závit po závite na tyč skrutkovača. Zvyčajne sa navíja desať závitov – vhodné číslo na matematické výpočty.

Lineárne meranie priemeru – ďalší široko rozšírený spôsob určenia parametra vodiča na výpočet výkonu (priepustnosti). Používa sa s použitím bežného pravítka a ľubovoľného podkladu, na ktorý je možné vodič navinúť (+)

Potom sa cievka navinutá na tyči skrutkovača meria pravítkom od prvého po posledný závit. Získanú hodnotu na pravítku je potrebné vydeliť počtom závitov (v tomto prípade 6). Výsledkom takéhoto jednoduchého výpočtu bude priemer žily vodiča.

Výpočet prierezu elektrického vodiča

Na určenie hodnoty prierezu žily vodiča bude potrebné už použiť matematickú formuláciu.

V podstate prierezom žily vodiča je plocha priečneho rezu – to jest plocha kruhu. Jeho priemer sa určuje metódou opísanou vyššie.

Prierez žily – v skutočnosti plocha kruhu. Následne je výpočet tohto segmentu geometrickej matematiky možné vykonať pomocou tradičného vzorca za predpokladu známej hodnoty priemeru alebo polomeru.

Vychádzajúc z hodnoty priemeru je jednoduché získať hodnotu polomeru vydelením priemeru na polovicu.

V podstate je potrebné k získaným údajom pridať konštantu «π» (3,14), potom je možné vypočítať hodnotu prierezu podľa jedného zo vzorcov:

S = π*R² alebo S = π/4*D²,

kde:

• D – priemer;
• R – polomer;
• S – priečny prierez;
• π – konštanta, zodpovedajúca 3,14.

Uvedené klasické vzorce sa používajú aj na určenie prierezu viacžilových vodičov. Stratégia výpočtu zostáva prakticky nezmenená, s výnimkou niekoľkých detailov.

Konkrétne na začiatku sa vypočíta prierez jednej žily zväzku, potom sa získaný výsledok vynásobí celkovým počtom žíl.

Vypočítať prierez viacžilového vodiča je možné pomocou rovnakého matematického spôsobu, aký sa používa na jednoduchý vodič, ale dodatočne sa zohľadní počet existujúcich žíl ako násobiteľ.

Prečo by sa malo považovať za dôležitý faktor určenie prierezu? Je zrejmý moment, súvisiaci priamo s Joule-Lenzovým zákonom, – pretože parametrom prierezu vodiča sa určuje hranica prípustného prúdu, ktorý preteká týmto vodičom.

Určenie priemeru podľa prierezu

Matematickým výpočtom je možné určiť priemer žily vodiča, keď je známy parameter prierezu.

To samozrejme nie je najpraktickejšia možnosť, vzhľadom na existenciu jednoduchších spôsobov určenia priemeru, ale použitie takejto možnosti nie je vylúčené.

Meranie priemeru s vysokou presnosťou pomocou nástrojárskeho nástroja – mikrometra, poskytuje prakticky analogický výsledok, keď sa výpočty vykonávajú pomocou vzorca.

Na vykonanie výpočtu budú potrebné v podstate tie isté číselné údaje, ktoré sa používali pri výpočtoch prierezu pomocou matematického vzorca.

To jest konštanta «π» a hodnota plochy kruhu (prierezu).

Použitím týchto hodnôt vzorca nižšie sa získa hodnota priemeru:

D = √4S/π,

kde:

• D – priemer;
• S – priečny prierez;
• π – konštanta, zodpovedajúca 3,14.

Použitie tohto vzorca môže byť aktuálne, keď je známy parameter prierezu a po ruke nie sú žiadne vhodné nástroje na meranie priemeru.

Parameter prierezu je možné získať napríklad z dokumentácie k vodiču alebo z výpočtovej tabuľky, kde sú uvedené najčastejšie používané klasické varianty.

Tabuľky na výber vhodného vodiča

Pohodlným a praktickým spôsobom výberu potrebného vodiča (kábla) je používanie špeciálnych tabuliek, kde sú označené priemery a prierezy vzhľadom na výkony a/alebo vedené prúdy.

Mať takúto tabuľku po ruke je ľahký a jednoduchý spôsob, ako sa rýchlo rozhodnúť pre vodič pre požadovanú elektrickú inštaláciu.

Určenie potrebných hodnôt pomocou klasickej tabuľky je jeden z najpohodlnejších spôsobov výberu požadovaného vodiča pri vykonávaní montážnych prác

Vzhľadom na to, že tradičnými vodičmi elektrotechnickej inštalácie sú produkty s medenými alebo hliníkovými žilami, existujú tabuľky pre oba druhy kovov.

Takisto sú tabuľkovými údajmi často uvedené hodnoty pre napätie 220 voltov a 380 voltov. Navyše sa zohľadňujú hodnoty podmienok montáže – uzavretá alebo otvorená elektroinštalácia.

V skutočnosti sa ukazuje, že na jednom liste papiera alebo na obrázku nahranom do smartfónu je obsiahnutý rozsiahly technický informačný obsah, ktorý umožňuje zaobísť sa bez vyššie uvedených matematických (lineárnych) výpočtov.

Navyše mnohí výrobcovia káblových produktov, aby zákazníkovi uľahčili výber potrebného vodiča, napríklad na inštaláciu zásuviek, ponúkajú tabuľku, v ktorej sú uvedené všetky potrebné hodnoty.

Ostáva už len určiť, aké zaťaženie sa plánuje na konkrétny elektrický bod a akým spôsobom bude vykonaná montáž, a na základe týchto informácií vybrať správny vodič s medenými alebo hliníkovými žilami.

Príklady takýchto variantov výpočtu priemeru vodiča podľa prierezu sú uvedené v tabuľke, kde sú zohľadnené varianty pre medené a hliníkové žily, ako aj spôsoby ukladania elektroinštalácie – otvorený alebo skrytý typ. Z prvej tabuľky je možné určiť ukazovateľ prierezu podľa výkonu a prúdu.

Tabuľka zhody prierezu s priemerom medených a hliníkových žíl v závislosti od podmienok montáže

Okrem toho existuje štandard prierezov a priemerov, vzťahujúci sa na kruhové (tvarové) nezhutnené a zhutnené prúdovodné žily káblov, vodičov, šnúr. Tieto parametre upravuje GOST 22483-2012.

Pod štandard spadajú káble z medeného (pocínovaného medeného), hliníkového drôtu bez kovového povlaku alebo s kovovým povlakom.

Medené a hliníkové jadrá káblov a vodičov stacionárneho uloženia sa rozdeľujú do tried 1 a 2. Vodiče, šnúry, káble nestacionárneho a stacionárneho uloženia, kde sa vyžaduje zvýšený stupeň ohybnosti pri montáži, sa rozdeľujú do tried 3 až 6.

Tabuľka zhody podľa tried pre káblové (vodičové) medené jadrá

Pre hliníkové vodiče a káble GOST 22483-2012 takisto stanovuje parametre nominálneho prierezu jadra, ktoré zodpovedajú príslušnému priemeru v závislosti od triedy jadra.

Navyše, podľa toho istého GOST-u, uvedené priemery možno použiť pre medený vodič triedy 1, ak je potrebné vypočítať jeho minimálny priemer.

Tabuľka zhody podľa tried pre káblové (vodičové) hliníkové jadrá

Ďalšie odporúčania pre výber typu vodičov a káblov na vybavenie elektrických sietí v byte a dome sú uvedené v článkoch:

1. Aký vodič použiť na elektroinštaláciu v dome: odporúčania pre výber
2. Akým káblom robiť elektroinštaláciu v drevenom dome: typy nehorľavého kábla a jeho bezpečná inštalácia
3. Aký kábel použiť na elektroinštaláciu v byte: prehľad vodičov a výber najlepšej možnosti

Závery a užitočné video k téme

Videom nižšie sa demonštruje praktický príklad určenia prierezu vodiča jednoduchými metódami.

Prezeranie videa sa odporúča, pretože názorne prezentované informácie prispievajú k zvýšeniu objemu vedomostí:

Práca s elektrickými vodičmi vždy vyžaduje zodpovedný prístup z hľadiska výpočtu.

Preto elektrikár akejkoľvek úrovne musí poznať metodiku výpočtu a vedieť používať existujúce technické tabuľky. Tým sa dosahuje nielen výrazná úspora nákladov na montáž vďaka presnému výpočtu, ale hlavne – zaručuje sa bezpečnosť prevádzky zavádzanej linky.

Máte čo doplniť, alebo máte otázky ohľadom určenia prierezu vodiča? Môžete zanechávať komentáre k publikácii, zúčastňovať sa diskusií a deliť sa o vlastné skúsenosti s výberom vodičov na vybavenie elektrickej siete v dome alebo byte. Kontaktný formulár sa nachádza v dolnom bloku.