Kako določiti presek žice po premeru in obratno: pripravljene tabele in računske formule

Žice se pogosto uporabljajo na področju električnih omrežij najrazličnejših namenov. Prenos energije s pomočjo kabelskih in vodniških izdelkov se na prvi pogled zdi preprost in razumljiv.

Vendar je treba za zagotovitev varnega delovanja električne napeljave upoštevati številne pomembne podrobnosti pri načrtovanju in urejanju električnih omrežij. Eden takšnih detajlov je sposobnost pravilnega izračuna preseka žice po premeru, saj je od natančnosti določitve odvisna meja dovoljenega toka, ki teče skozi vodnik.

Kako določiti presek ali premer, ali obstaja razlika med tema parametroma? Poskusili bomo ugotoviti v članku. Poleg tega smo pripravili zbirne tabele, ki vam bodo pomagale izbrati vodnik glede na pogoje namestitve električnega omrežja, material izdelave kabelske žile in karakteristike moči priključenih naprav.

Nujnost in postopek izvedbe izračuna

Z električnim tokom se napaja najrazličnejša oprema z različno močjo. In razpon moči je zelo obsežen.

Vsak posamezen električni aparat predstavlja obremenitev, glede na velikost katere je potreben dovod toka določene jakosti.

Po »privzetku« ali banalnem nepoznavanju osnov elektrotehnike vodnike ni težko priključiti, ne da bi upoštevali vse obstoječe zahteve glede premerov in presekov. Drugo vprašanje pa je, kaj se lahko zgodi iz takšne prakse med obratovanjem.

Potrebno količino toka za zahtevano obremenitev je mogoče spustiti skozi žice različnih premerov (presekov).

Toda v pogojih nezadostnega preseka vodnika za prehod določene količine toka se pojavi učinek povečanega upora. Posledično se opazi segrevanje žice (kabla).

Če boste ignorirali takšen pojav in še naprej prepuščali tok, nastane resnična nevarnost segrevanja do trenutka vžiga. Takšna situacija grozi z resno nesrečo. Zato je treba izračunom in izbiri tokokrogov za prenos toka do obremenitve nameniti povečano pozornost.

Posledice netočnih izračunov preseka (premera) električnih vodnikov se lahko kažejo kot pojavi od rahle deformacije izolacijskega materiala do dejanskega vžiga in obsežnega požara.

Pravilen izračun, strokovna izbira kablov in žic pozitivno vpliva tudi na delovanje opreme, ki deluje kot obremenitev.

Tako je poleg varnostnega dejavnika izračun prerezov električnega kabla po premeru ali obratno obvezno dejanje z vidika zagotavljanja učinkovitega delovanja električnih strojev.

Določitev premera žile vodnika

To operacijo lahko izvedete s preprostim linearnim merjenjem. Za natančno merjenje priporočamo uporabo točkovnega instrumenta, na primer pomičnega merila, še bolje pa – mikrometra.

Merjenje premera z navadnim ravnilom daje razmeroma nizko natančen rezultat, vendar je za številne načine uporabe žic povsem sprejemljiv.

Merjenje in določitev premera jedra s točkovnim instrumentom, ki ga predstavlja pomično merilo. Ta način linearnega merjenja daje rezultat, ki je dovolj natančen za kasnejši izračun prereza vodnika.

Seveda je treba meritev opraviti na golem vodniku, torej je treba predhodno odstraniti izolacijsko plast.

Mimogrede, izolacijski plašč, na primer bakrene žice, vključuje tudi tanek sloj laka, ki ga je prav tako treba odstraniti, kadar je potreben zelo natančen izračun.

Obstaja »gospodinjski« način merjenja premera, primeren v primerih, ko nimate pri roki točkovnih merilnih instrumentov. Za uporabo te metode potrebujete električarski izvijač in šolsko ravnilo.

Vodnik za meritev predhodno očistite izolacije, nato pa ga tesno navijete zavoj za zavojem na palico izvijača. Običajno navijete deset zavojev – primerno število za matematične izračune.

Linearno merjenje premera je še en pogosto uporabljen način določanja parametra vodnika za izračun moči (nosilnosti). Uporablja se z navadnim ravnilom in katero koli podlago, na katero je dovoljeno naviti vodnik (+).

Nato tuljavo, navito na palico izvijača, izmerite z ravnilom od prvega do zadnjega zavoja. Dobljeno vrednost na ravnilu delite s številom zavojev (v tem primeru s 6). Rezultat tako preprostega izračuna bo premer jedra žice.

Izračun preseka električne žice

Za določitev vrednosti prereza jedra vodnika bo treba uporabiti matematično formulacijo.

V bistvu je presek jedra vodnika površina prečnega prereza – to je površina kroga. Njegov premer se določi z metodo, opisano zgoraj.

Presek jedra je dejansko površina kroga. Skladno s tem je izračun tega segmenta geometrijske matematike mogoče izvesti s tradicionalno formulo ob poznavanju vrednosti premera ali polmera.

Na podlagi vrednosti premera je preprosto dobiti vrednost polmera, tako da premer razpolovite.

Dejansko je treba pridobljenim podatkom dodati konstanto »π« (3,14), nato pa lahko izračunate vrednost preseka z eno od formul:

S = π*R² ali S = π/4*D²,

kjer:

• D – premer;
• R – polmer;
• S – presek;
• π – konstanta, ki ustreza 3,14.

Navedene klasične formule se uporabljajo tudi za določitev preseka večžičnih vodnikov. Strategija izračuna ostaja skoraj nespremenjena, razen nekaterih podrobnosti.

Zlasti se najprej izračuna presek enega jedra iz snopa, nato pa se dobljeni rezultat pomnoži s skupnim številom jeder.

Izračun preseka večžičnega vodnika je mogoče izvesti z isto matematično metodo, ki se uporablja za enožilni kabel, vendar se dodatno upošteva število obstoječih jeder kot množitelj.

Zakaj je treba določitev preseka šteti za pomemben dejavnik? Očiten vidik, neposredno povezan z Joule-Lenzovim zakonom, je, ker parameter preseka vodnika določa mejo dovoljenega toka, ki teče skozi ta vodnik.

Določitev premera glede na presek

Z matematičnim izračunom je mogoče določiti premer jedra vodnika, ko je znan parameter preseka.

To seveda ni najbolj praktična možnost, glede na obstoj enostavnejših načinov določanja premera, vendar uporaba takšne možnosti ni izključena.

Meritev premera z visoko natančnostjo s pomočjo orodja – mikrometra, daje praktično enak rezultat, ko se izračuni izvajajo s pomočjo formule.

Za izvedbo izračuna so potrebni praktično isti numerični podatki, kot so bili uporabljeni pri izračunih preseka s pomočjo matematične formule.

To je konstanta »π« in vrednost površine kroga (preseka).

Z uporabo teh vrednosti v spodnjih formulah dobimo vrednost premera:

D = √4S/π,

kjer:

• D – premer;
• S – presek;
• π – konstanta, ki ustreza 3,14.

Uporaba te formule je lahko aktualna, kadar je znan parameter preseka in pri roki ni nobenega primernega orodja za merjenje premera.

Parameter preseka je mogoče pridobiti na primer iz dokumentacije za vodnik ali iz tabele za izračune, kjer so predstavljene najpogosteje uporabljane klasične možnosti.

Tabele za izbiro ustreznega vodnika

Udobna in praktična možnost izbire potrebne žice (kabla) je uporaba posebnih tabel, kjer so označeni premeri in preseki glede na moči in/ali prevodne tokove.

Imeti takšno tabelo pri roki je lahek in preprost način za hitro določitev vodnika za zahtevano električno napravo.

Določanje potrebnih vrednosti s pomočjo klasične tabele je eden najbolj priročnih načinov izbire zahtevanega vodnika pri izvajanju inštalacijskih del.

Glede na to, da so tradicionalni vodniki elektrotehničnih inštalacij izdelki z bakrenimi ali aluminijastimi žilami, obstajajo tabele za obe vrsti kovin.

Prav tako so v tabelah pogosto podane vrednosti za napetost 220 voltov in 380 voltov. Poleg tega se upoštevajo vrednosti pogojev namestitve – zaprta ali odprta napeljava.

V bistvu se izkaže, da en list papirja ali slika, naložena v pametni telefon, vsebuje obsežne tehnične informacije, ki omogočajo, da se izognemo zgoraj omenjenim matematičnim (linearnim) izračunom.

Še več, številni proizvajalci kablov, da bi kupcu poenostavili izbiro potrebnega vodnika, na primer za namestitev vtičnic, ponujajo tabelo, v kateri so vključene vse potrebne vrednosti.

Ostane le še določiti, kakšna obremenitev je predvidena za določeno električno točko in kako bo izvedena namestitev, ter na podlagi teh informacij izbrati pravilno žico z bakrenimi ali aluminijastimi žilami.

Primeri takšnih možnosti izračuna premera žice glede na presek so podani v tabeli, kjer so obravnavane možnosti za bakrene in aluminijaste žile ter načini polaganja napeljave – odprti ali skriti tip. Iz prve tabele je mogoče določiti kazalnik preseka glede na moč in tok.

Tabela ujemanja preseka s premerom bakrenih in aluminijastih žil glede na pogoje namestitve

Poleg tega obstaja standard presekov in premerov, ki velja za okrogle (oblikovane) nezbite in zbite tokovodne žile kablov, žic in vrvic. Te parametre ureja GOST 22483-2012.

V standard spadajo kabli iz bakrene (bakrene kositrane) ali aluminijaste žice brez kovinske prevleke ali s kovinsko prevleko.

Bakrene in aluminijaste žile kablov in žic za stacionarno polaganje se ločijo v razreda 1 in 2. Žice, vrvice, kabli za nestacionarno in stacionarno polaganje, kjer je potrebna višja stopnja gibčnosti pri montaži, se ločijo v razrede od 3 do 6.

Tabela skladnosti po razredih za kabelske (žične) bakrene žile

Za aluminijaste vodnike in kable GOST 22483-2012 predvideva tudi parametre nazivnega preseka žile, ki ustrezajo ustreznemu premeru, odvisnemu od razreda žile.

Poleg tega se lahko v skladu z istim GOST-om navedeni premeri uporabijo za bakreni vodnik razreda 1, če je treba izračunati njegov najmanjši premer.

Tabela skladnosti po razredih za kabelske (žične) aluminijaste žile

Dodatna priporočila za izbiro vrst žic in kablov za urejanje električnih omrežij v stanovanju in hiši so navedena v člankih:

1. Katero žico uporabiti za napeljavo v hiši: priporočila za izbiro
2. S kakšnim kablom narediti napeljavo v leseni hiši: vrste negorljivega kabla in njegova varna namestitev
3. Kateri kabel uporabiti za napeljavo v stanovanju: pregled žic in izbira najboljše možnosti

Zaključki in koristen video na to temo

Spodnji videoposnetek prikazuje praktičen primer določanja preseka vodnika s preprostimi metodami.

Ogled posnetka je priporočljiv, saj nazorno predstavljene informacije prispevajo k povečanju obsega znanja:

Delo z električnimi žicami vedno zahteva odgovoren odnos z vidika izračuna.

Zato mora električar katere koli ravni poznati metodologijo izračuna in znati uporabljati obstoječe tehnične tabele. S tem se ne doseže le znatnega prihranka sredstev pri montaži zaradi natančnega izračuna, ampak, kar je najpomembneje, zagotavlja se varnost obratovanja uvajane linije.

Imate kaj dodati ali imate vprašanja o določanju preseka žice? Lahko pustite komentarje k objavi, sodelujete v razpravah in delite svoje lastne izkušnje pri izbiri žic za urejanje električnega omrežja v hiši ali stanovanju. Obrazec za stik se nahaja v spodnjem bloku.