Drähte werden im Bereich elektrischer Netze häufig für verschiedene Zwecke verwendet. Auf den ersten Blick erscheint der Energietransport durch Kabel- und Drahtprodukte einfach und unkompliziert.
Um den sicheren Betrieb der elektrischen Verkabelung zu gewährleisten, müssen jedoch einige wichtige Nuancen bei der Planung und dem Bau elektrischer Netze berücksichtigt werden. Eines dieser Details ist die Fähigkeit, den Drahtquerschnitt nach Durchmesser korrekt zu berechnen, da die Grenze des zulässigen Stroms, der durch den Leiter fließt, von der Genauigkeit der Bestimmung abhängt.
Wie wird der Querschnitt oder Durchmesser bestimmt? Gibt es einen Unterschied zwischen diesen Parametern? Wir werden versuchen, den Artikel zu verstehen. Darüber hinaus haben wir Übersichtstabellen erstellt, die Ihnen bei der Auswahl eines Leiters in Abhängigkeit von den Installationsbedingungen des Stromnetzes, dem Material für die Herstellung des Kabelkerns und den Leistungseigenschaften der angeschlossenen Einheiten helfen.
Die Notwendigkeit und das Verfahren für die Berechnung
Eine Vielzahl von Geräten mit unterschiedlichen Kapazitäten wird mit elektrischem Strom betrieben. Und das Kapazitätsspektrum ist sehr umfangreich.
Jedes einzelne elektrische Gerät stellt eine Last dar, abhängig von der Größe, für die eine Stromversorgung mit einer bestimmten Stärke erforderlich ist.
Durch „Standard“ oder banale Unkenntnis der Grundlagen von Elektrikern sind Leiter einfach anzuschließen, wobei alle bestehenden Anforderungen an Durchmesser und Querschnitte ignoriert werden. Eine andere Frage ist, was aus einer solchen Praxis während des Betriebs erhalten werden kann.
Die für die erforderliche Last erforderliche Strommenge kann durch Drähte mit unterschiedlichen Durchmessern (Querschnitten) geleitet werden.
Bei Bedingungen mit unzureichendem Leiterquerschnitt für den Durchgang eines bestimmten Stromvolumens tritt jedoch der Effekt eines erhöhten Widerstands auf. Infolgedessen wird eine Erwärmung des Drahtes (Kabels) festgestellt.
Wenn Sie dieses Phänomen ignorieren und weiterhin Strom leiten, besteht die reale Gefahr einer Erwärmung bis zum Zeitpunkt der Zündung. Diese Situation droht mit einem ernsthaften Notfall. Aus diesem Grund erfordern die Berechnungen und die Auswahl der Stromübertragungskreise zur Last besondere Aufmerksamkeit.
Die Folgen ungenauer Berechnungen elektrischer Leiter entlang des Querschnitts (Durchmesser) können von Phänomenen begleitet sein, die von einer leichten Verformung des Isoliermaterials bis hin zu echtem Brand und Großbrand reichen
Die korrekte Berechnung und Auswahl der Kabel und Drähte wirkt sich positiv auf den Betrieb der als Last wirkenden Geräte aus.
Daher ist neben dem Sicherheitsfaktor die Berechnung der Querschnitte des Elektrokabels nach Durchmesser oder umgekehrt eine obligatorische Maßnahme, um den effizienten Betrieb elektrischer Maschinen zu gewährleisten.
Bestimmung des Durchmessers des Leiterkerns
Tatsächlich kann dieser Vorgang durch einfache lineare Messung durchgeführt werden. Für eine genaue Messung wird empfohlen, ein Punktinstrument zu verwenden, z. B. einen Messschieber oder noch besser einen Mikrometer.
Ein Ergebnis mit relativ geringer Genauigkeit, das für viele Anwendungen der Drähte durchaus akzeptabel ist, ergibt eine Durchmessermessung mit einem gewöhnlichen Lineal.
Messung und Bestimmung des Kerndurchmessers mit einem Punktinstrument, bei dem es sich um einen Messschieber handelt. Diese Methode der linearen Messung liefert ein Ergebnis, das genau genug für die nachfolgende Berechnung des Querschnitts des Leiters ist
Natürlich sollte die Messung in einem Zustand eines bloßen Leiters durchgeführt werden, dh die Isolationsbeschichtung wird zuerst entfernt.
Übrigens wird eine isolierende Beschichtung, beispielsweise eines Kupferdrahtes, auch als dünne Lackschicht angesehen, die ebenfalls entfernt werden muss, wenn eine sehr genaue Berechnung erforderlich ist.
Es gibt eine Haushaltsmethode zur Messung des Durchmessers, die für Fälle geeignet ist, in denen keine Punktmessgeräte zur Verfügung stehen. Um die Methode anwenden zu können, benötigen Sie einen Elektriker-Schraubenzieher und ein Schullineal.
Der zu messende Leiter wird vorab von der Isolierung befreit, wonach er fest auf die Schraubendreherstange gewickelt wird. Normalerweise werden ein Dutzend Windungen gewickelt - eine bequeme Zahl für mathematische Berechnungen.
Die lineare Durchmessermessung ist eine weitere übliche Methode zur Bestimmung des Leiterparameters zur Berechnung der Leistung (des Durchsatzes). Es wird mit einem gewöhnlichen Lineal und jeder Basis verwendet, an der der Leiter (+) gewickelt werden darf.
Als nächstes wird die auf die Schraubendreherstange gewickelte Spule mit einem Lineal von der ersten bis zur letzten Umdrehung gemessen. Der erhaltene Wert auf der Linie muss durch die Anzahl der Windungen geteilt werden (in diesem Fall durch 6). Das Ergebnis einer solch einfachen Berechnung ist der Durchmesser des Drahtkerns.
Berechnung des Querschnitts des elektrischen Kabels
Um den Wert des Querschnitts des Leiterkerns zu bestimmen, müssen Sie die mathematische Formulierung verwenden.
Tatsächlich ist der Querschnitt des Leiterkerns die Querschnittsfläche, dh die Fläche des Kreises. Der Durchmesser wird nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt.
Der Kernabschnitt ist eigentlich die Fläche eines Kreises. Dementsprechend kann die Berechnung dieses Segments der geometrischen Mathematik unter Verwendung einer traditionellen Formel durchgeführt werden, vorausgesetzt, der bekannte Wert des Durchmessers oder Radius
Basierend auf dem Durchmesserwert ist es einfach, den Radiuswert durch Teilen des Durchmessers in zwei Hälften zu erhalten.
Tatsächlich müssen Sie die π-Konstante (3.14) zu den erhaltenen Daten addieren, wonach Sie den Querschnittswert mit einer der folgenden Formeln berechnen können:
S = π * R.2 oder S = π / 4 · D.2,
Wo:
- D. - Durchmesser;
- R. - Radius;
- S. - Querschnitt;
- π Ist eine Konstante entsprechend 3.14.
Diese klassischen Formeln werden auch verwendet, um den Querschnitt von Litzenleitern zu bestimmen. Die Berechnungsstrategie bleibt bis auf einige Details praktisch unverändert.
Insbesondere wird zunächst der Querschnitt eines Kerns vom Strahl berechnet, wonach das Ergebnis mit der Gesamtzahl der Drähte multipliziert wird.
Der Querschnitt eines mehradrigen Leiters kann mit derselben mathematischen Methode berechnet werden, die für einen einzelnen Draht gilt, wobei jedoch zusätzlich die Anzahl der vorhandenen Kerne als Faktor berücksichtigt wird
Warum sollte die Querschnittsbestimmung als wichtiger Faktor angesehen werden? Der offensichtliche Punkt, der direkt durch das Joule-Lenz-Gesetz verbunden ist, liegt darin, dass der Grenzparameter des Leiters die Grenze des zulässigen Stroms bestimmt, der durch diesen Leiter fließt.
Schnittdurchmesserbestimmung
Durch mathematische Berechnung ist es zulässig, den Durchmesser des Leiterkerns zu bestimmen, wenn der Querschnittsparameter bekannt ist.
Dies ist natürlich nicht die praktischste Option, da einfachere Methoden zur Bestimmung des Durchmessers verfügbar sind, aber die Verwendung dieser Option ist nicht ausgeschlossen.
Die Durchmessermessung mit hoher Genauigkeit unter Verwendung eines Tischwerkzeugs - eines Mikrometers - ergibt fast das gleiche Ergebnis, wenn die Berechnungen unter Verwendung der Formel durchgeführt werden
Um die Berechnung durchzuführen, benötigen Sie praktisch dieselben numerischen Informationen, die zur Berechnung des Querschnitts mithilfe einer mathematischen Formel verwendet wurden.
Das heißt, die Konstante "π" und der Wert der Fläche des Kreises (Abschnitt).
Unter Verwendung dieser folgenden Formelwerte wird der Durchmesserwert erhalten:
D = √4S / π,
Wo:
- D. - Durchmesser;
- S. - Querschnitt;
- π Ist eine Konstante entsprechend 3.14.
Die Anwendung dieser Formel kann relevant sein, wenn der Querschnittsparameter bekannt ist und keine geeigneten Werkzeuge zum Messen des Durchmessers zur Verfügung stehen.
Der Querschnittsparameter kann beispielsweise aus der Dokumentation für den Leiter oder aus der Tabelle für Berechnungen abgerufen werden, in der die am häufigsten verwendeten klassischen Optionen dargestellt sind.
Tabellen zur Auswahl eines geeigneten Leiters
Eine bequeme und praktische Option zur Auswahl des gewünschten Drahtes (Kabels) ist die Verwendung spezieller Tabellen, in denen die Durchmesser und Querschnitte in Bezug auf Leistung und / oder Ströme angegeben sind.
Mit einem solchen Tisch können Sie schnell und einfach den Leiter für die erforderliche elektrische Installation ermitteln.
Die Ermittlung der gewünschten Werte anhand der klassischen Tabelle ist eine der bequemsten Möglichkeiten, den gewünschten Leiter während der Installationsarbeiten auszuwählen
Da es sich bei herkömmlichen Elektroinstallationsleitern um Produkte mit Kupfer- oder Aluminiumleitern handelt, gibt es Tabellen für beide Metallarten.
Tabellarische Daten enthalten häufig Werte für Spannungen von 220 Volt und 380 Volt. Außerdem werden die Werte der Installationsbedingungen berücksichtigt - geschlossene oder offene Verkabelung.
Tatsächlich stellt sich heraus, dass auf einem Blatt Papier oder einem auf ein Smartphone heruntergeladenen Bild umfangreiche technische Informationen vorhanden sind, die auf die oben genannten mathematischen (linearen) Berechnungen verzichten können.
Darüber hinaus bieten viele Hersteller von Kabelprodukten eine Tabelle an, in die alle erforderlichen Werte eingegeben werden, um die Auswahl des für den Käufer erforderlichen Leiters zu vereinfachen, beispielsweise für die Installation von Steckdosen.
Es bleibt nur zu bestimmen, welche Last für einen bestimmten elektrischen Punkt geplant ist und wie die Installation durchgeführt wird, und anhand dieser Informationen den richtigen Draht mit Kupfer- oder Aluminiumleitern auszuwählen.
Beispiele für solche Optionen zur Berechnung des Drahtdurchmessers über den Querschnitt sind in der Tabelle aufgeführt, in der die Optionen für Kupfer- und Aluminiumleiter sowie Möglichkeiten zum Verlegen der Verkabelung - offen oder verborgen - berücksichtigt werden. Aus der ersten Tabelle können Sie die Querschnittsanzeige für Leistung und Strom ermitteln.
Entsprechungstabelle für den Durchmesser von Kupfer- und Aluminiumleitern in Abhängigkeit von den Installationsbedingungen
Macht, W. | Strom, A. | Kupferleiterkern | Aluminiumleiterkern | ||||||
Offener Typ | Geschlossener Typ | Offener Typ | Geschlossener Typ | ||||||
S mm2 | D mm | S mm2 | D mm | S mm2 | D mm | S mm2 | D mm | ||
100 | 0,43 | 0,09 | 0,33 | 0,11 | 0,37 | 0,12 | 0,40 | 0,14 | 0,43 |
200 | 0,87 | 0,17 | 0,47 | 0,22 | 0,53 | 0,25 | 0,56 | 0,29 | 0,61 |
300 | 1,30 | 0,26 | 0,58 | 0,33 | 0,64 | 0,37 | 0,69 | 0,43 | 0,74 |
400 | 1,74 | 0,35 | 0,67 | 0,43 | 0,74 | 0,50 | 0,80 | 0,58 | 0,86 |
500 | 2,17 | 0,43 | 0,74 | 0,54 | 0,83 | 0,62 | 0,89 | 0,72 | 0,96 |
750 | 3,26 | 0,65 | 0,91 | 0,82 | 1,02 | 0,93 | 1,09 | 1,09 | 1,18 |
1000 | 4,35 | 0,87 | 1,05 | 1,09 | 1,18 | 1,24 | 1,26 | 1,45 | 1,36 |
1500 | 6,52 | 1,30 | 1,29 | 1,63 | 1,44 | 1,86 | 1,54 | 2,17 | 1,66 |
2000 | 8,70 | 1,74 | 1,49 | 2,17 | 1,66 | 2,48 | 1,78 | 2,90 | 1,92 |
2500 | 10,87 | 2,17 | 1,66 | 2,72 | 1,86 | 3,11 | 1,99 | 3,62 | 2,15 |
3000 | 13,04 | 2,61 | 1,82 | 3,26 | 2,04 | 3,73 | 2,18 | 4,35 | 2.35 |
3500 | 15,22 | 3,04 | 1,97 | 3,80 | 2,20 | 4,35 | 2,35 | 5,07 | 2,54 |
4000 | 17,39 | 3,48 | 2,10 | 4,35 | 2,35 | 4,97 | 2,52 | 5,80 | 2,72 |
4500 | 19,57 | 3,91 | 2,23 | 4,89 | 2,50 | 5,59 | 2,67 | 6,52 | 2,88 |
5000 | 21,74 | 4,35 | 2,35 | 5,43 | 2,63 | 6,21 | 2,81 | 7,25 | 3,04 |
6000 | 26,09 | 5,22 | 2,58 | 6,52 | 2,88 | 7,45 | 3,08 | 8,70 | 3,33 |
7000 | 30,43 | 6,09 | 2,78 | 7,61 | 3,11 | 8,70 | 3,33 | 10,14 | 3,59 |
8000 | 34,78 | 6,96 | 2,98 | 8,70 | 3,33 | 9,94 | 3,56 | 11,59 | 3,84 |
9000 | 39,13 | 7,83 | 3,16 | 9,78 | 3,53 | 11,18 | 3,77 | 13,04 | 4,08 |
10000 | 43,48 | 8,70 | 3,33 | 10,87 | 3,72 | 12,42 | 3,98 | 14,49 | 4,30 |
Darüber hinaus gibt es eine Norm für Querschnitte und Durchmesser, die für runde (geformte) nicht abgedichtete und abgedichtete Leiter von Kabeln, Drähten und Kabeln gilt. Diese Parameter werden geregelt GOST 22483-2012.
Kabel aus Kupfer (verzinntes Kupfer), Aluminiumdraht ohne Metallbeschichtung oder mit Metallbeschichtung fallen unter den Standard.
Kupfer- und Aluminiumleiter von Kabeln und Drähten mit stationärer Verlegung werden in die Klassen 1 und 2 unterteilt. Drähte, Kabel, Kabel mit instationärer und stationärer Verlegung, bei denen ein höheres Maß an Flexibilität bei der Installation erforderlich ist, werden in Klassen von 3 bis 6 unterteilt.
Klassifizierungstabelle für Kupferkabelleiter
Nennquerschnitt, mm2 | Der zulässigste Durchmesser von Kupferadern, mm | ||||
Einzeldraht (Klasse 1) | Multiwire (Klasse 2) | Multiwire (Klasse 3) | Multiwire (Klasse 4) | flexibel (Klassen 5 und 6) | |
0,05 | – | – | – | 0,35 | – |
0,08 | – | – | – | 0,42 | – |
0,12 | – | – | – | 0,55 | – |
0,20 | – | – | – | 0,65 | – |
0,35 | – | – | – | 0,9 | – |
0,5 | 0,9 | 1,1 | 1,1 | 1,1 | 1,1 |
0,75 | 1,0 | 1,2 | 1,2 | 1,3 | 1,3 |
1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
1,2 | – | – | 1,6 | 1,6 | – |
1,3 | 1,5 | 1,7 | 1,8 | 1,8 | 1,8 |
2,0 | – | – | 1,9 | 2,0 | – |
2,5 | 1,9 | 2,2 | 2,4 | 2,5 | 2,6 |
3,0 | – | – | 2,5 | 2,6 | – |
4 | 2,4 | 2,7 | 2,8 | 3,0 | 3,2 |
5 | – | – | 3,0 | 3,2 | – |
6 | 2,9 | 3,3 | 3,9 | 4,0 | 3,9 |
8 | – | – | 4,0 | 4,2 | – |
10 | 3,7 | 4,2 | 4,7 | 5,0 | 5,1 |
16 | 4,6 | 5,3 | 6,1 | 6,1 | 6,3 |
25 | 5,7 | 6,6 | 7,8 | 7,8 | 7,8 |
35 | 6,7 | 7,9 | 9,1 | 9,1 | 9,2 |
50 | 7,8 | 9,1 | 11,6 | 11,6 | 11,0 |
70 | 9,4 | 11,0 | 13,7 | 13,7 | 13,1 |
95 | 11,0 | 12,9 | 15,0 | 15,0 | 15,1 |
120 | 12,4 | 14,5 | 17,1 | 17,2 | 17,0 |
150 | 13,8 | 16,2 | 18,9 | 19,0 | 19,0 |
185 | – | 18,0 | 20,0 | 22,0 | 21,0 |
240 | – | 20,6 | 23,0 | 28,3 | 24,0 |
300 | – | 23,1 | 26,2 | 34,5 | 27,0 |
400 | – | 26,1 | 34,8 | 47,2 | 31,0 |
500 | – | 29,2 | 43,5 | – | 35,0 |
625 | – | 33,0 | – | – | – |
630 | – | 33,2 | – | – | 39,0 |
800 | – | 37,6 | – | – | – |
1000 | – | 42,2 | – | – | – |
Für Aluminiumleiter und -kabel bietet GOST 22483-2012 auch Parameter für den Nennquerschnitt des Kerns, die je nach Kernklasse dem entsprechenden Durchmesser entsprechen.
Darüber hinaus können nach demselben GOST die angegebenen Durchmesser für einen Kupferleiter der Klasse 1 verwendet werden, wenn der Mindestdurchmesser berechnet werden muss.
Klassifizierungstabelle für Kabel- (Draht-) Aluminiumleiter
Nennquerschnitt, mm2 | Durchmesser der runden Adern (Aluminium), mm | |||
1. Klasse | Klasse 2 | |||
Minimum | maximal | Minimum | maximal | |
16 | 4,1 | 4,6 | 4,6 | 5,2 |
25 | 5,2 | 5,7 | 5,6 | 6,5 |
35 | 6,1 | 6,7 | 6,6 | 7,5 |
50 | 7,2 | 7,8 | 7,7 | 8,0 |
70 | 8,7 | 9,4 | 9,3 | 10,2 |
95 | 10,3 | 11,0 | 11,0 | 12,0 |
120 | 11,6 | 12,4 | 12,5 | 13,5 |
150 | 12,9 | 13,8 | 13,9 | 15,0 |
185 | 14,5 | 15,4 | 15,5 | 16,8 |
240 | 16,7 | 17,6 | 17,8 | 19,2 |
300 | 18,8 | 19,8 | 20,0 | 21,6 |
400 | – | – | 22,9 | 24,6 |
500 | – | – | 25,7 | 27,6 |
625 | – | – | 29,0 | 32,0 |
630 | – | – | 29,3 | 32,5 |
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Das folgende Video zeigt ein praktisches Beispiel für die Bestimmung des Querschnitts eines Leiters mit einfachen Methoden.
Das Ansehen des Videos wird empfohlen, da klar dargestellte Informationen dazu beitragen, das Wissensvolumen zu erhöhen:
Die Arbeit mit elektrischen Kabeln erfordert immer eine verantwortungsvolle Haltung in Bezug auf die Berechnung.
Daher sollte ein Elektriker jeden Ranges die Berechnungsmethode kennen und in der Lage sein, vorhandene technische Tabellen zu verwenden. So werden durch genaue Berechnungen nicht nur erhebliche Einsparungen bei den Installationskosten erzielt, sondern vor allem die Betriebssicherheit der Eingangsleitung.
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