Průřez vodiče v systémech se solárními panely a bateriemi se volí na základě 2 parametrů – maximálního přípustného proudu pro kabel a přípustného úbytku napětí na kabelu. V tomto případě je průřez kabelu zvolený na základě přípustného úbytku napětí obvykle 2krát větší než minimální přípustný proud. Připravili jsme doporučení pro výběr správného průřezu kabelu pro solární elektrárny. Tyto informace budou užitečné pro ty, kteří se chystají instalovat stanici svépomocí.
Doporučujeme nešetřit na drátech, volit kabel nejen s dostatečným průřezem, ale také podle provozních podmínek. Každá značka kabelu má svou vlastní oblast použití, je nutné striktně dodržovat doporučení pro výběr značky a průřezu kabelu, aby sloužily dlouho a nezpůsobily požár nebo poruchu drahého elektronického zařízení napájecího systému.
Na internetu existuje mnoho programů pro výpočet průřezu kabelu pomocí různých kritérií. Průřez kabelu závisí na jeho značce, způsobu instalace, počtu vodičů v kabelu a samozřejmě na jeho délce.
Zvláštností výběru průřezu kabelu pro baterie je, že napětí v systému je relativně nízké a každý volt úbytku napětí na kabelu výrazně ovlivňuje účinnost střídačů a regulátorů, stejně jako přesnost režimů nabíjení a vybíjení baterie. Faktem je, že téměř u všech regulátorů a střídačů se napětí měří v samotném elektronickém zařízení, takže vždy existuje chyba měření. Tato chyba bude větší, pokud se úbytek napětí na kabelu mění v širokém rozsahu v závislosti na zátěži. Navíc, pokud je kabel vybrán zcela nesprávně, může to vést k ochrannému vypnutí střídače v důsledku úbytku napětí na baterii, a to i při výkonech nižších než jmenovité.
V monitorech baterií, kde je vyžadována vysoká přesnost stanovení napětí baterie, se používají speciální signální vodiče k měření napětí přímo na baterii.
Spolehlivost, účinnost a bezpečnost celého systému závisí na správném výběru průřezu vodiče. Pro výběr průřezu kabelu je třeba znát:
- proudy protékající kabelem – maximální a jmenovitý
- kabelem protéká stejnosměrný nebo střídavý proud
- kolik žil měl kabel?
- napětí v systému
- způsob instalace (uvnitř nebo venku, skrytá nebo otevřená instalace kabelů, vystavení vlhkosti a ultrafialovému záření atd.)
- materiál kabelu (měď nebo hliník)
Negativní účinky vysokého poklesu napětí ve vodičích
• V důsledku energetických ztrát se systém stává méně účinným. V bateriích bude méně užitečné energie.
• Pro dosažení stejného výstupního výkonu se zvýší proud na straně stejnosměrného proudu. To může způsobit přepálení pojistek stejnosměrného proudu.
• Vysoké proudy mohou způsobit přetížení a přehřátí střídače.
• Pokles napětí ve vodičích během nabíjení bude mít za následek nedostatečné nabití baterií.
• Měnič dostává nižší napětí z baterie. To by mohlo potenciálně spustit ochranu proti nízkému napětí.
• Kabely baterií se zahřívají. To může způsobit roztavení izolace vodičů, poškození kabelových kanálů nebo připojeného zařízení. V extrémních případech může zahřátí kabelů způsobit požár.
• Životnost veškerého zařízení připojeného k systému se zkracuje.
Jak snížit ztráty napětí
• Kabely by měly být co nejkratší.
• Používejte kabely s dostatečným průřezem.
• Spoje provádějte pevně, ale ne příliš utaženě. Dodržujte doporučení pro utahovací momenty uvedená v návodu k obsluze zařízení.
• Ujistěte se, že všechny kontakty jsou čisté a nezkorodované.
• Používejte kvalitní kabelová oka a krimpujte je vhodným nástrojem.
• Používejte kvalitní odpojovače baterií.
• Snižte počet spojů v kabelovém vedení.
• Používejte rozvodné body stejnosměrného proudu nebo přípojnice.
• Dodržujte předpisy týkající se elektroinstalací.
Doporučuje se změřit úbytek napětí v systému po dokončení elektrické instalace obsahující baterie. Nezapomeňte, že k maximálnímu úbytku napětí dochází při protékání maximálního proudu. Úbytek napětí se zvětšuje s rostoucím proudem. K tomu dochází v obdobích, kdy je střídač zatížen maximální zátěží nebo když nabíječka nabíjí baterii maximálním nabíjecím proudem.
Můžete použít online kalkulačky průřezu kabelů
- Výpočet průřezu drátu
- Výpočet ztráty napětí na kabelu v závislosti na jeho průřezu a výkonu/proudu.
- Kalkulačka průřezu kabelu na základě výkonu a proudu
- Kalkulačka elektrických kabelů
- Kalkulačka průřezu kabelu na základě výkonu nebo proudu
Existují také aplikace pro chytré telefony. Například
Jak vypočítat požadovaný průřez kabelu na základě délky a výkonu?
Výpočet průřezu kabelu po délce předpokládá, že majitel předem stanovil, kolik metrů vodiče bude potřeba pro elektrické zapojení. Například pro připojení střídače a baterie obvykle postačuje délka kabelu 1–2 m. Výpočet bude vyžadovat následující údaje:
- L je délka vodiče, m. Například se bere hodnota 1 m.
- ρ – měrný odpor materiálu (měď nebo hliník), Ohm / mm 2 m: 0,0175 pro měď a 0,0281 pro hliník.
- I – jmenovitý proud, A.
Krok 1. Jmenovitý proud určete podle vzorce:
kde P je výkon střídače ve wattech, U je jmenovité napětí baterie ve V,
Krok 2. Určete průřez vodiče. K tomu použijte vzorec (2):
Ztráta napětí po délce vodiče by neměla být větší než 2%:
Ztráta napětí dU = I · R, tedy R = dU/I, Ohm. Průřez vodiče by pak neměl být menší než:
Příklad. Pro střídač o výkonu 3 kW, napětí 24 V, přípustnou ztrátu napětí 1 % a délku kabelu 1 m by minimální průřez kabelu měl být 10 mm2.
Tento výpočet se však provádí pro holý vodič. Při výpočtu průřezu kabelu musí odborník zohlednit i způsoby pokládky kabelu: v žlabech, ve svazcích atd.
Kromě toho je nutné hodnoty z tabulek o přípustném proudovém zatížení upravit o následující redukční faktory:
- korekční faktor odpovídající průřezu kabelu a jeho umístění v bloku;
- korekční faktor pro okolní teplotu;
- korekční faktor pro kabely uložené v zemi;
- korekční faktor pro různé počty provozních kabelů položených poblíž.
Pro izolované vodiče existuje tabulka maximálních přípustných proudů v závislosti na typu izolace a počtu vodičů v kabelu.
Vidíme, že minimální hodnota pro proud 125A pro jednožilový kabel musí být alespoň 25 mm2.
Otázka, jak vypočítat průřez kabelu, vždy vyvstává při plánování elektroinstalačních prací. Aby vodič AVBbShv 4×120 nebo výrobky jiných standardních velikostí fungovaly dlouho a spolehlivě, je třeba vzít v úvahu provozní zatížení, která určují volbu ve prospěch jednoho nebo druhého řešení. Kvalita elektrického zařízení závisí také na správné volbě vodičů.
Někteří odborníci se při přemýšlení o tom, jak vybrat správný průřez kabelu, spoléhají pouze na vlastní zkušenosti. Někdy je zvolený průřez jádra vhodný, ale v některých případech mohou nastat chyby, které vedou k negativním důsledkům. Pokud například místo vodiče AVBbShv 4×240 zvolíte špatnou velikost, to znamená, že průměr je menší nebo větší, než je požadováno, může to ohrozit bezpečnost připojení nebo způsobit nepřiměřené finanční náklady na materiál.
Na jaké parametry si dát pozor při výběru průřezu vodiče?
Průřez VBBShv 4×50 se může výrazně lišit od průřezu jiných vodičů. Z tohoto důvodu je třeba před konečným výběrem vzít v úvahu všechny faktory. Mezi nimi:
- Velikost, trvání a výkon zatížení sítě;
- Jmenovitý proud;
- Napěťové prahy.
Musíte vědět nejen to, jak vybrat průřez kabelu, ale také vzít v úvahu další vlastnosti vodiče. Musí být odolný vůči vysokým teplotám, aby nedošlo k požáru v důsledku přehřátí nebo zkratu. Vodič VBBShV 4×120 a další modely musí být také vysoce odolné proti mechanickému poškození způsobenému náhodným nebo úmyslným nárazem.
Jak vybrat správný průřez kabelu závisí na podmínkách elektrické instalace, protože v různých případech se může míra vlivu vnějšího prostředí na vodič lišit.
Snížený průřez kabelu
Při plánování, jak vypočítat průřez kabelu pro napájení, je důležité vyhnout se záměrnému zmenšování průměru. Tento přístup eliminuje riziko situace nebezpečné pro lidské zdraví a život. Při podcenění průřezu se vodič vlivem vysoké proudové hustoty neustále přehřívá.
V takových případech je izolační vrstva vodiče VBBShV 4×70 nebo vodiče jiné standardní velikosti rychle zničena, což vede ke zkratu. To může vést k poruše drahého vybavení, požáru a úrazu elektrickým proudem obsluhy. Pokud je u VBBShV 4×240 instalováno automatické vypínací zařízení, bude pravidelně vypínat kvůli přetížení, což způsobí určité nepříjemnosti v provozu.
Zvětšený průřez kabelu
Ceny kabelových a drátěných výrobků se výrazně liší v závislosti na vlastnostech modelu a důležitou roli hraje průřez. Když budete vědět, jak vybrat kabel na základě napájení, můžete se vyhnout nadměrným nákladům. Modely s větším průřezem žil mají vyšší cenu, takže při zařizování elektroinstalace v bytě či jiných zařízeních byste měli objektivně posoudit své současné i potenciální potřeby.
V některých případech, pokud vyvstane otázka, jak zvolit průřez kabelu na základě výkonu, je vhodné instalovat kabeláž s určitou rezervou. To bude stát více, ale pokud se zatížení sítě zvýší, nebudete mít problémy.
Při použití vodiče většího průřezu, pokud nastavíte automatické vypínání, dojde k přetížení následujících vedení a váš jistič nebude fungovat.
Provádění výpočtů
Před zahájením instalačních prací se musíte seznámit s tím, jak vypočítat průřez kabelu pro zátěž, abyste vybrali vodič s určitým výkonem. Jeho hodnota by neměla být nižší než hodnota zařízení připojeného k síti. Existují tři hlavní způsoby výpočtu:
Výpočet výkonu
Nejjednodušší je přijít na to, jak vybrat průřez kabelu podle výkonu. V tomto případě nás zajímá celkové zatížení vstupního kabelu. Nejprve musíte určit a shrnout indikátory napájení zařízení spotřebovávajících proud. Tyto informace jsou uvedeny na těle zařízení nebo v jeho technickém listu.
Po sečtení se celkový výkon vynásobí 0,75. Tento faktor se uplatňuje, protože všechna existující zařízení v objektu nejsou obvykle připojena k síti současně. Při výpočtech je také nutné vzít v úvahu ztráty napětí v napájecí síti. Konečnou volbu ve prospěch ASBL-10 3×240 nebo jiného standardního rozměru vám pomůže speciální tabulka, která ukazuje výpočty průřezu kabelů s různým počtem žil při položení ve vzduchu nebo v zemi.
Výpočet průměru podle proudu
Mnoho řemeslníků se zajímá o to, jak vypočítat aktuální průřez kabelu. Tato metoda poskytuje přesnější výsledky než předchozí. Výpočet průměru na základě proudového zatížení bere v úvahu proud procházející vodičem.
Pro jednofázovou síť použijte vzorec: I = P/(U ∙cosφ)
P – výkon zátěže, U – síťové napětí (220 V).
Je také nutné vzít v úvahu podmínky elektroinstalace a přidat 5 A k aktivní proudové zátěži, aby se eliminovalo možné přetížení při zapnutí přídavných zařízení. Pokud si nejste jisti, že ruční výpočet byl proveden správně, měli byste k určení průřezu kabelu použít speciální online kalkulačku.
Při výpočtu podle proudu se bere v úvahu i teplota ohřevu vodiče při průchodu proudu. VVGng-LS 3×1.5 a vodiče jiných standardních velikostí mají maximální přípustnou teplotu ohřevu jádra, která závisí na typu vodiče, izolačním materiálu a způsobu instalace. Teplota při běžném provozu je zpravidla 70 °C, v nouzovém režimu 80 °C a při zkratu 120 °C.
Když se kabel zahřeje, teplo se odvádí ven, aby se zabránilo přehřátí. V tomto ohledu hodně záleží na prostředí, jeho složení a vlhkosti. Při pokládání vzduchem a v zemi se výkon bude výrazně lišit.
Například při pokládání sítě pod zem je výkop naplněn jílem, aby se zvýšila tepelná vodivost půdy. Pokud jsou vodiče položeny vzduchem, jeho tepelná vodivost je nízká, takže proudové zatížení by mělo být sníženo.
Další důležitou nuancí je zhoršení izolačních vlastností kabelu VVGng-LS 3×2.5 a dalších typů, což je způsobeno postupným vysycháním izolační vrstvy.
Výpočet podle délky
Velmi důležitá je také otázka, jak vypočítat průřez kabelu po délce. To je způsobeno poklesem napětí v síti, protože část energie se spotřebuje na vytápění. Tepelnými ztrátami se ke spotřebiteli dostane méně tepla, než tomu bylo na začátku linky.
Vodič tedy musí být vybrán nejen podle průřezu žil, ale také s ohledem na vzdálenost, na kterou se plánuje přenos napětí. Čím větší jsou aktivní zátěže, tím více proudu protéká kabelem, ale také se zvýší tepelné ztráty.
Pokud se napětí sníží, okamžitě to ovlivní činnost zařízení spotřebovávajících proud umístěných dále než ostatní. Například, pokud mluvíme o osvětlovacích zařízeních, pak bude okamžitě patrné, že žárovky umístěné daleko od zdroje hoří slabě, což obecně zhoršuje kvalitu osvětlení objektu.
Správný výpočet průřezu drátu podél délky pomůže vyhnout se takovým problémům. V první řadě je nutné vzít v úvahu energetické potřeby spotřebitele nacházejícího se v nejvzdálenější oblasti, která je ve vzorci označena písmenem L.
Je nutné vypočítat, jaká je ztráta napětí v sekci L. Výpočet se provádí pomocí následujícího vzorce:
∆U = (Pr + Qx)L/U,
kde P a Q jsou činný a jalový výkon, rax jsou činný a jalový odpor sekce L a U je jmenovitá hodnota napětí, při které je dosaženo normálního provozu zařízení.
Přípustné hodnoty ∆U pro normální provoz silových obvodů a obytných osvětlovacích systémů by neměly překročit ±5 %. U osvětlení průmyslových staveb a veřejných budov se toto číslo pohybuje od +5 % do -2,5 %.
Spojovací zařízení
Při nastavování elektrické sítě se k ní mohou spotřebitelé připojit různými způsoby. Zátěž můžete rozložit rovnoměrně podél linky nebo vytvořit spojení na konci sítě. Možností, kterou lze také použít, je instalace dvou vedení, z nichž jedno má rovnoměrně rozložené zatížení a je připojeno k druhému.
