Yük altında kablo sıcaklığı. Ve canlı ısıtma kabloları

İletken olan teller ve kablolar yük akımı ile ısıtılır. Yalıtılmış iletkenler için izin verilen ısıtma sıcaklığının değeri, çıplak (çıplak) teller için yalıtımın özellikleri ile - kontak bağlantılarının güvenilirliği ile belirlenir. + 25ºº ortam sıcaklığında ve + 15ºº toprak veya su sıcaklığında tellerin ve kablo damarlarının uzun süreli izin verilen ısıtma sıcaklığının değerleri elektrik tesisatı kurallarında (PUE) belirtilmiştir.

Belirli bir telin veya kablo çekirdeğinin uzun vadeli izin verilen sıcaklığına karşılık gelen akım miktarı, uzun vadeli izin verilen yük akımı olarak adlandırılır ( ben ek). Tellerin ve kablo damarlarının çeşitli bölümleri için uzun süreli izin verilen akım değerleri ve bunların döşenmesi için çeşitli koşullar PUE ve referans literatüründe verilmiştir. Böylece, ısıtma yoluyla tellerin ve kablo damarlarının kesitinin belirlenmesi, hattın maksimum çalışma akımının uzun vadeli izin verilen yük akımının tablo değeri ile karşılaştırılmasına indirgenir:

buna göre tellerin ve kablo damarlarının ilgili standart bölümü tablolardan seçilir. Ortam sıcaklığı tablo değerlerinden farklıysa, uzun süreli izin verilen akımın değeri, değerleri PUE ve referans literatürüne göre alınan düzeltme faktörü ile çarpılarak düzeltilir.

Isıtma durumuna göre seçilen tellerin ve kablo damarlarının bölümü koruma ile tutarlı olmalıdır, böylece iletkenden izin verilen sıcaklığın üzerine bir akım geçtiğinde, iletken bir koruyucu cihaz (sigorta, devre kesici) ile ayrılır. , vb.).

Tellerin ve kablo damarlarının kesitlerinin hesaplanması ve seçimi aşağıdaki sırayla gerçekleştirilir:

1) koruyucu cihazın tipi seçilir - sigorta veya devre kesici;

2) bir sigorta seçilirse, iki koşulu karşılaması gereken sigortasının anma akımı belirlenir:

asenkron sincap kafesli bir motoru çalıştırırken maksimum yük akımı nerede (başlangıç ​​akımı);

Motorun çalışma koşullarını karakterize eden katsayı; normal çalışma koşulları için = 2.5; ağır koşullar için = 1,6 ... 2.0.

Sigorta bağlantısının anma akımının daha büyük hesaplanmış değerine göre, sigorta bağlantısının anma akımının standart değeri seçilir;

3) sigorta sigortasının seçilen anma akımına karşılık gelen uzun vadeli izin verilen yük akımı belirlenir:

Kağıt yalıtımlı kablolar için,

Diğer tüm kablo ve teller için;

bu oranlar, ağ kablolarının aşırı yüklenmelere karşı korunması durumunda alınır. PUE'ye göre, bu tür ağlar, konut ve kamu binalarında, endüstriyel işletmelerin ticari ve hizmet tesislerinde ve ayrıca yangın ve patlama tehlikesi olan alanlardaki aydınlatma ağlarını; telleri yalnızca kısa devrelerden korumanın gerekli olduğu durumlar için oran seçilir:

Elde edilen uzun vadeli izin verilen yük akımının hesaplanan değeri, uzun vadeli izin verilen yük akımının en yakın tablo değerine ve tellerin veya kablo damarlarının ilgili standart kesitine yuvarlanır;

4) Koruyucu cihaz olarak bir devre kesici seçilirse ve ağ kablolarını aşırı yüklenmelerden koruyorsa, yukarıdaki tüm oranlar geçerlidir, burada sigorta bağlantısının anma akımı yerine devre kesicinin anma akımı olmalıdır. belirtilmelidir;

Kablonun yük kapasitesi, hizmet ömrü ve güvenilirliği buna bağlı olduğundan, kablonun izin verilen maksimum ısıtma sıcaklığı büyük önem taşır.

Her kablo yalıtımı türü, yalıtımın yaşlanmasının yavaş olduğu belirli bir uzun vadeli izin verilen sıcaklık için tasarlanmıştır. Kablonun ısıtma sıcaklığının izin verilenin üzerinde aşılması, yalıtımın eskime sürecini hızlandırır ve kablonun kullanım ömrünü kısaltır.

Kablo ısıtıldığında, kağıt yalıtımı en hızlı yaşlanmaya uğrar, mekanik mukavemeti ve elastikiyeti azalır. Sabit bir döşemenin güç kabloları için uzun süreli izin verilen sıcaklıklar Tabloda verilmiştir. 17.

Tablo 17
Kablo damarlarının uzun süreli izin verilen ısıtma sıcaklığı

Kablo yük altında açıldığında, önce damarları, ardından yalıtım ve kılıf ısıtılır. Deneysel ölçümler, 6 kV kablonun çekirdek ve kılıfı arasındaki sıcaklık farkının yaklaşık 15 ° C ve 10 kV kablolar için - 20 ° C olduğunu belirlemiştir. Bu nedenle, pratik koşullarda, kablo çekirdeğinin sıcaklığının 15-20 °C daha yüksek olduğu göz önüne alındığında, genellikle kılıfın sıcaklığını ölçmekle sınırlıdır.

Çekirdeklerin ısıtma sıcaklığı, formül kullanılarak hesaplanarak da belirlenebilir.

burada t о6, kablo kılıfı üzerindeki sıcaklıktır, °С; I - uzun süreli maksimum kablo yükü, A; n, kablo damarlarının sayısıdır; ρ - çekirdek sıcaklığına yakın bir sıcaklıkta bakır veya alüminyumun özgül direnci, Ohm.mm 2 /m; S K - kablonun yalıtım ve koruyucu kapaklarının termal dirençlerinin toplamı, Ohm (referans kitabından belirlenir); q - kablo çekirdeğinin kesiti, mm 2.

Çalışma sırasında kabloların ısınması üzerindeki kontrol, kablo hattının muhtemelen izin verilen sıcaklıklara karşı aşırı ısınabileceği kablo yolunun bu yerlerinde kurşun veya alüminyum kılıfın veya zırhın sıcaklığı ölçülerek gerçekleştirilir. Bu tür yerler, kablo hattının soğutulması için elverişsiz koşulların yaratıldığı, ısıl direnci yüksek (cüruf, boru vb.) bir ortamda, ısı boru hatlarının yakınında contalar olabilir.

Yere döşenen kabloların yüzeyindeki sıcaklığın termokupl ile ölçülmesi tavsiye edilir. Termokuplları kablo yoluna monte etmek için, kablo ekseni boyunca çukurun duvarlarından birinde 150-200 mm'lik bir girinti ile 900x900 mm ölçülerinde bir çukur yırtılır. Dış kapağı çıkardıktan, zırhı korozyondan temizledikten sonra, termokupl teli ile güvenilir bir temas (düşük erime noktalı lehim veya folyo ile) oluşturulur.

Pirinç. 113. Çalışan bir kablonun yüzeyindeki sıcaklık ölçümü:
1 - kablo, 2 - bina, 3 - termokupl ekranları, 4 - metal boru, 5 - ısı borusu

Ölçüm telleri bir gaz borusundan dışarı alınır ve özel kutulara bağlanır, ardından çukur toprakla kaplanır. Kablo yüzeyindeki sıcaklık ölçüm şeması, Şek. 113. Soğutma koşullarını iyileştirmek için, akım yüklerinin eşzamanlı ölçümü ile kontrollü kabloların yüzeyindeki sıcaklık ölçümü 2-3 saat sonra bir gün içinde gerçekleştirilir. Bazı durumlarda, hattın aşırı ısınan bölümünün büyük kesitli bir kabloyla değiştirilmesi tavsiye edilir. Kablo yapılarına açık olarak döşenen kabloların sıcaklığının ölçümü, kablo kılıflarına sabitlenen geleneksel bir laboratuvar termometresi ile yapılabilir. Kablo yapılarında ortam sıcaklığını ve havalandırmanın çalışmasını dikkatlice izlemek gerekir. Gerektiğinde kablo ısıtması izlenir.

Bir kablo seçerken, damarların kesitinden yalıtım malzemesine kadar birçok farklı parametre dikkate alınır. Kabuk malzemesi gibi ayrıntıları bilmek neden önemlidir? Sonuçta, ana işlevi elektrik çarpmasına karşı korumaktır. Yalıtım göreve bağlıysa, kablonun daha önemli özelliklerine daha fazla dikkat edilmesi gerekir. Ne yazık ki, çoğu bu hatayı yapıyor, aslında kablonun izin verilen ısıtma sıcaklığı ve yalıtım malzemesi alışılmadık şekilde ilişkilidir. Her tip koruyucu kılıf belirli bir sıcaklık için tasarlanmıştır, eğer belirli değerleri aşarsa yalıtımın yaşlanma süreci hızlanır. Bu, kablonun ömrünü ciddi şekilde etkiler ve nadiren buna bağlı ekipmanı etkiler. Kablonun izin verilen ısıtma sıcaklığı, yalnızca kablonun yük kapasitesinin değil, aynı zamanda çalışmasının güvenilirliğinin de bağlı olduğu parametredir. Farklı yalıtım türlerine sahip bir kablonun izin verilen ısıtma sıcaklığı İletken damarlar için yalıtım olarak kullanılan tüm malzeme türlerinin kendi fiziksel özellikleri vardır. Farklı yoğunluk, ısı kapasitesi, termal iletkenliğe sahiptirler. Sonuç olarak, bu onların ısıya dayanma yeteneklerini etkiler, bu nedenle vulkanize polietilen 90 ° C'ye kadar performans özelliklerini koruyabilir. Öte yandan, kauçuk yalıtımı önemli ölçüde daha düşük bir sıcaklık yüküne dayanabilir - sadece 65ºС. PVC ile bir kabloyu ısıtmak için izin verilen sıcaklık 70 derecedir ve bu en uygun göstergelerden biridir. En önemli göstergelerden biri, kablonun izin verilen ısıtma sıcaklığıdır c. Bu kablo türü son derece yaygın olarak kullanılmaktadır ve farklı voltajlarla çalışmak üzere tasarlanmıştır. Bu nedenle bu özelliğe dikkat etmelisiniz, şu şekilde değişir:

• 1-2 kV'luk bir voltaj için, zayıf ve viskoz emprenyeli kablolar için izin verilen maksimum sıcaklık 80ºС'dir;
• 6 kV'luk bir voltaj için, viskoz emprenyeli yalıtım 65ºС'ye, tükenmiş emprenye 75ºС'ye dayanır;
• 10 kV'luk bir voltaj için izin verilen sıcaklık 60ºС'dir;
• 20 kV'luk bir voltaj için izin verilen sıcaklık 55ºС'dir;
• 35 kV'luk bir voltaj için izin verilen sıcaklık 50ºС'dir.

Bütün bunlar, kablonun uzun süreli maksimum yüküne, çalışma koşullarına daha fazla dikkat gerektirir. Günümüzde elektrik endüstrisinde talep gören bir diğer yalıtım malzemesi de çapraz bağlı polietilendir. Eşsiz performans özellikleri sağlayan karmaşık bir yapıya sahiptir. Kablonun ve XLPE yalıtımının izin verilen ısıtma sıcaklığı 70ºС'dir. Bu parametredeki liderlerden biri, 180ºС'ye dayanabilen silikon kauçuktur. Kablonun aşırı ısınması nelere yol açabilir Kablonun izin verilen ısıtma sıcaklığının aşılması, yalıtım özelliklerinin önemli ölçüde değişmesine neden olur. Çatlamaya, parçalanmaya başlar ve kısa devre riskine neden olur. Her bir derece aşıldığında kablonun hizmet ömrü ciddi şekilde azalır. Bu, daha sık onarım, maliyet gerektirir, bu nedenle başlangıçta belirli sorunları çözmek için tasarlanmış kabloyu kullanmak daha iyidir. Ancak bu yeterli olmasa da, özellikle aşırı ısınmanın varsayılabileceği yerlerde, kabuğun sıcaklığını düzenli olarak izlemek gerekir. Bunlar, ısı borularının yakınında olabilir veya soğutma için elverişsiz koşullar yaratabilir.

Bir ısıtma kablosu seçmek için, hangi teknik özelliklere dikkat etmeniz gerektiğini anlamanız ve ayrıca ısıtma ihtiyaçlarınızın ne olduğunu anlamanız gerekir. Bu makale, ısıtma suyu borularının ihtiyaçları için ısıtma kablolarının temel özelliklerini tartışacaktır.

Isıtma kablosu gücü

Dikkat etmeniz gereken ilk özellik, ısıtma kablosunun gücüdür. Lineer metre başına watt olarak ölçülür ve modellere bağlı olarak 5 ila 150 W / m arasında olabilir. Güç ne kadar büyük olursa, elektrik tüketimi ve ısı çıkışı da o kadar büyük olur.

Su kaynağını ısıtmak için düşük güçlü kablolar kullanılır - ısıtma kablosunun nasıl kurulduğuna ve su kaynağının nereden geçtiğine bağlı olarak 5 ila 25 W / m arasında, aşağıdaki güce odaklanabilirsiniz:

• su temini zemine döşenir, borunun içindeki kablo yeterlidir 5 W / m
• su kaynağı zemine döşenmiştir, kablo borunun dışındadır - 10 W / m'den güç
• su temini hava yoluyla döşenir - 20 W / m'den

Her durumda boru ve ısıtma kablosu, en az 3-5 mm'lik bir yalıtım tabakası ile yalıtılmalıdır.

Dirençli bir ısıtma kablosu durumunda, güç, borunun sıcaklığından bağımsız olarak tüm uzunluğu boyunca sabit kalır, ancak kendi kendini düzenleyen kablo, boru zaten ısıtılmışsa güç tüketimini ve sıcaklığını azaltır. Bu, önemli miktarda elektrik tasarrufu sağlar ve kendinden regüleli kablonun çalışma gücü ne kadar büyük olursa, tasarruf da o kadar büyük olur.

Isıtma gücünün sıcaklığa bağımlılığı grafikte gösterilmiştir.

Grafik, 15 W/m ila 45 W/m arasında farklı güç derecelerine sahip beş farklı kendinden regüleli kablo için sıcaklığa karşı gücü gösterir. Bu tür kabloların kullanımından en yüksek verim, çok farklı sıcaklık koşullarında çalışan genişletilmiş bir su tedarik sistemi koşullarında kullanıldığında elde edilir. Sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, tasarruf o kadar büyük olur.

Bununla birlikte, su kaynağının küçük bir bölümünü ısıtırken, o kadar belirgin değildir. Bir kuyudan su verilirse, yılın zamanından bağımsız olarak sıcaklığı 2 ila 6 derece arasında değişir ve ısıtma kablosunun görevi sadece donmasını önlemek, yani bir seviyede tutmaktır. yaklaşık +5 santigrat derece. Bu, ısıtma kablosunun 0 ila 5 derece sıcaklık aralığında çalışacağı ve güç farkının yalnızca birkaç watt olduğu anlamına gelir (düşük güçlü bir kablo için 2 W'tan 45 watt'lık bir kablo için 5 W'a kadar) .

Isıtma kablosu sıcaklığı

İkinci önemli özellik çalışma sıcaklığıdır. Bu göstergeye göre, tüm ısıtma kabloları üç kategoriye ayrılır:

1. 65 dereceye kadar çalışma sıcaklığı ile düşük sıcaklık
2. Orta sıcaklık - 120 derece
3. Yüksek sıcaklık - 240 dereceye kadar

Su kaynağını ısıtmak için sadece düşük sıcaklıklı kablolar kullanılır, ayrıca maksimum 65 dereceye yakın sıcaklıklarda bile asla çalışmazlar.

Uygulama alanı

Uygulama alanına göre kablolar iki tipe ayrılır:

1. Gıda - sadece evsel ihtiyaçlar için kullanılan, içme suyu sağlayan bir su tedarik sistemini ısıtırken bir borunun içine kurulum için kullanılabilir.
2. Teknik - her durumda borunun dışına montaj için kullanılır, sadece gıda için su kullanılmadığında (örneğin sulama, yıkama veya ısıtma sistemlerinde) borunun içine monte edilebilir.

Ayrıca okuyun:

• Isıtma kabloları, kışın suyun donmasının istenmediği sıhhi tesisat, çatı, saçak ve diğer elemanları ısıtmak için kullanılır. En basit seçenek dirençli ısıtma kablolarıdır, tek damarlı ve iki damarlıdır.
• Kendinden regüleli ısıtma kabloları, örneğin boru hattının eve girdiği noktada, toprağın donma seviyesinin üzerine serildiği yerlerde sıhhi tesisatı ısıtmak için kullanılır. Kendinden regüleli kablo, ihtiyaca bağlı olarak farklı alanlarda ısıtma yoğunluğunu bağımsız olarak değiştirme yeteneğine sahiptir: ısıtılan nesnenin sıcaklığı ne kadar düşükse, kablo o kadar fazla ısınır.
• Kendinden regüleli ısıtma kablosu farklı şekillerde monte edilebilir: borunun içine ve dışına, boru boyunca veya spiral şeklinde yerleştirilebilir.
• Termostat, yerden ısıtma sisteminde veya buzlanma önleme sistemlerinde radyatör, ısıtma kabloları gibi ısıtma cihazlarını açıp kapatmak için kullanılan bir elektrik devresi anahtarlama cihazıdır. Prensip olarak, bağlantı şeması tüm termostatlar için aynıdır.

Doğru hesaplanmış ve uygun şekilde yürütülen bir elektrik şebekesi, kısa devre durumunda elektrik devrelerinin kabul edilemez şekilde aşırı ısınmasına yol açan acil durum olasılığının ortadan kaldırıldığını garanti etmez.

Örneğin, çalışmada belirtildiği gibi benzer bir durum, yük bir uzatma kablosu aracılığıyla çıkış ağına bağlandığında ortaya çıkar. Grup hattına eklenen uzatma kablosunun belirli bir uzunluğundan başlayarak, faz-sıfır devresinin direnci, kısa devre akımının devre kesicinin elektromanyetik serbest bırakmasının çalışma eşiğinden daha az olacağı bir değere yükselir. Bu nedenle, elektrik tesisatı yapılırken, elektrik kablolarının anormal çalışma koşulları olasılığının dikkate alınması arzu edilir.

"Kısa devre koşullarında 1 kV anma gerilimi için elektrik kablolarının sınır sıcaklıkları" uyarınca, PVC yalıtımlı kablo damarlarının (300 mm 2'ye kadar) kısa devre sırasındaki sıcaklığı 160 dereceyi geçmemelidir. Bu sıcaklığın elde edilmesine 5 saniyeye kadar kısa devre süresi ile izin verilir. Böyle bir kısa devre süresi ile kablo yalıtımının aynı sıcaklığa kadar ısınması için zaman yoktur. Daha uzun kısa devreler için çekirdeklerin maksimum ısıtma sıcaklığı düşürülmelidir.

"C" grubunun otomatik anahtarını kullanma örneğini kullanarak benzer bir durumun oluşumunu ele alalım. Zaman - devre kesici akım karakteristiği, Şek. 1. Verilen özelliklerde, "a" bölgesi - bir termal serbest bırakma ve "b" bölgesi - bir elektromanyetik serbest bırakma ayırt edilir. Grafik, devre kesici parametrelerinin üretimi sırasındaki teknolojik yayılımının sınırlarını gösteren akıma karşı devre kesici çalışma süresinin iki eğrisi 1 ve 2'yi göstermektedir. Teknolojik yayılım içindeki "C" grubu devre kesiciler için, elektromanyetik serbest bırakmanın çalışma akımının termal serbest bırakmanın nominal akımına oranı 5 ila 10 arasındadır. Alternatif akım için sadece eğri 2 ile ilgileniyoruz. (AC), anahtarın maksimum çalışma süresini gösterir. Şekildeki grafikten de görüleceği üzere. 1, elektromanyetik serbest bırakmanın çalışma eşiğinin altındaki kısa devre akımında hafif bir düşüşle, devre kesicinin çalışma süresi termal serbest bırakma tarafından belirlenir ve sipariş değerine ulaşır. 6 saniye.

Pirinç. 1 Zaman - C grubunun otomatlarının mevcut özelliği.

Termal serbest bırakmanın tetiklediği süre boyunca kablolara ne olduğunu bulmaya çalışalım. Bunu yapmak için, kablo çekirdeklerinin sıcaklığının, elektromanyetik salınımın çalışma eşiğine yakın akımların içinden geçme zamanına bağımlılığını hesaplamak gerekir.

Tablo 1, 1,5 metrekare kesitli bakır damarlı bir kablo için kısa devre süresine (farklı akımlarda) bağlı olarak kablo damarlarının sıcaklıklarının hesaplanan değerlerini vermektedir. mm. Bu bölümün kablosu, konut ve kamu binalarının aydınlatılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Kablo damarlarının sıcaklıklarını hesaplamak için "Adyabatik olmayan ısıtmayı dikkate alarak termal olarak izin verilen kısa devre akımlarının hesaplanması" hesaplama yöntemi kullanıldı.

Kablo damarlarının sıcaklığı aşağıdaki formülle belirlenir:

Θ f = (Θ i +β)∙exp(I AD 2 ∙t/K 2 ∙S 2) - β (1)

burada, Θ f, kablo damarlarının C civarındaki son sıcaklığıdır;

Θ i - kablo damarlarının C civarındaki ilk sıcaklığı;

β, bakır β=234.5 için 0 °C, K'de direnç sıcaklık katsayısının tersidir;

K iletken elemanın malzemesine bağlı olarak bir sabittir, bakır için A s 1/2 /mm 2, K=226;

t - kısa devre süresi, s;

S - iletken çekirdeğin kesit alanı, mm 2;

I SC - bilinen maksimum kısa devre akımı (rms değeri), A;

I AD =I SC /ε - adyabatik ısıtma (rms değeri) temelinde belirlenen kısa devre akımı, A;

ε - komşu elemanlara ısı alımını dikkate alan katsayı;

X, Y - çekirdekler ve tel ekranlar için basitleştirilmiş formülde kullanılan sabitler, (mm 2 / s) 1/2; mm 2 /s, bakır iletkenli ve PVC izolasyonlu kablolar için X=0.29 ve Y=0.06;

Kısa devre 55 derece olmadan önce kablonun sıcaklığı için hesaplamalar yapılır. Bu sıcaklık, 30 - 35 derecelik bir ortam sıcaklığında izin verilen maksimum uzun vadeli akımın 0,5 - 0,7'si düzeyinde bir kısa devre meydana gelmeden önce kablodan geçen çalışma akımına karşılık gelir. Elektrik tesisatının beklenen çalışma koşullarına bağlı olarak, elektrik şebekesi tasarlanırken kablo damarlarının kısa devre öncesi sıcaklığı değiştirilebilir.

tablo 1

Tablo 1'den, iletkenlerin 6 saniyede 160 derecenin üzerinde ısınmasına neden olmayan maksimum kısa devre akımının (elektromanyetik serbest bırakma çalışmıyorsa) yaklaşık 100 A olduğu görülebilir. 1,5 mm2'lik bir kesit, anma akımı 10A'dan fazla olmayan "C" grubunun otomatik bir anahtarı ile korunabilir.

Kablo imalatında, damarların kesiti genellikle hafife alınır. Enine kesiti %10 ile küçümsemek yaygın bir durumdur. Piyasalarda, kesiti büyük ölçüde küçümseyen kablolar bulmak zor değildir.

Tablo 2, enine kesit %10 oranında hafife alındığında kablo damarlarının sıcaklıklarının hesaplanan değerlerini vermektedir. Tablodan da anlaşılacağı gibi C10 devre kesici böyle bir kabloyu yüzde 100 güvenilirlikle korumaz.

En kritik tesisler, özellikle bina yapıları yanıcı malzemelerden yapılmış olanlar için, iletkenlerin kesitlerinin %20 eksik ifadeyle verildiği Tablo 3'e göre bir elektrik tesisatı tasarlanırken bir devre kesici seçilmesi tavsiye edilir. . Bu tür kabloların korunması, elektromanyetik serbest bırakmanın çalışma akımının termal serbest bırakmanın nominal çalışma akımına oranının 3 ila 5 aralığında olduğu otomatik anahtar C6 veya B10 tarafından sağlanacaktır. Bu, önemli ölçüde artacaktır. elektrik kablolarının güvenilirliği.

Tablo 2

Tablo 3