Determinarea sectiunii conductoarelor electrice

Determinarea sectiunii conductoarelor electrice

a) Dimensionarea conductoarelor electrice

Dimensionare conductoarelor electrice din retelele de distributie si din instalatiile de utilizare se face tinandu-se seama de urmatoarele conditii care trebuie indeplinite simultan :

-rezistenta mecanica suficienta a conductoarelor ;

-nedepasirea limitei de incalzire a conductoarelor;

-nedepasirea unui anumit procent de pierdere de tensiune in conductor;

-stabilitate dinamica suficienta la scurtcircuite(in cazul barelor).

Rezistenta mecanica a conductoarelor in timpul montarii si exploatarii lor se asigura prin sectiunile minime (indiferent de incarcare) m, stabilite de normativele tehnice pentru diferite categorii de conductoare precum si prin anumite distante limita admise intre suporturile acestora.

Conditia esentiala la dimensionarea conductoarelor este aceea de nu a depasi o anumita limita de incalzire a lor. O incalzire exagerata ar deteriora izolatia si ar putea da nastere la incendii in instalatiile de utilizare sau ar produce pierderi mari de energie ( prin caldura degajata) in retelele de distributie cu conductoare neizolate.

Pentru evitarea supraincalzirii trebuie respectate, la dimensionarea conductoarelor, intensitatile maxime admisibile ale curentilor ( in regim permanent) , prevazute in normativele tehnice, pentru diferite sectiuni, tipuri si feluri de materiale.

Pentru functionarea normala a receptoarelor electrice este necesar sa se asigure la bornele acestora, o tensiune cat mai apropiata de tensiunea lor nominala, adica sa se evite o pierdere de tensiune prea mare in conductoarele de alimentare respective.In acest scop sunt fixate anumite limite de pierderi procentuale de tensiune in retele, bransamente si instalatii de utilizare ( de iluminat si de forta) , care nu trebuiesc depasite.

In cazul liniilor electrice de transport, al retelelor de distributie si in general acolo unde transportul energiei electrice se face pe distante mari, este obligatoriu sa se tina cont la dimensiuonarea conductoarelor, si de anumite limite de pierderi procentuale de putere.Pentru determinarea sectiunilor conductoarelor ( din instalatiile electrice demutilizare) , calculul poate fi facut in doua feluri si anume :

Prima cale :Calculam, mai intai, cu ajutorul formulelor respective, Intensitatea curentului (I), care va circula prin conductoare ( avand cunoscuta, bineinteles, puterea receptoarelor si celelalte date), dupa care sa procedeaza astfel :

-determinarea sectiunii conductoarelor cu ajutorul formulelor care ne dau sectiunea pentru o pierdere de tensiune ( sau de putere) data.Aceasta se rotunjeste in plus intotdeauna la valoarea tensiunilor normalizate.

-verificarea la incalzire a sectiunii obtinute ( consultand tabelele din normativ cu incarcarile conductoarelor ) , adica se verifica in tabel daca intensitatea curentului care va circula prin conductoare nu este mai mare decat cea maxima admisa pentru aceasta sectiune. In cazul in care curentul din conductoare este mai mare decat cel admis, sectiunea se mareste corespunzator indicatiilor din tabel. In instalatiile pentru electromotoare, in afara de verificarea la incalzire, mai verificam sectiunea la care ne-am fixat si la :

-densitatea de curent din conductoare la pornirea motoarelor ( maxim 20 A/mm² la Al si maxm 35 A/mm² la Cu).

-pierderea de tensiune din conductoare la pornirea motoarelor ( indicata de constructorul motoarelor)

A doua cale :Determinam mai intai intensitatea curentului (I) ce va circula prin conductor, dupa care procedam invers ca mai sus, astfel :

-stabilim sectiunea care sa corespunda la incalzire ; pentru aceasta consultam tabelele din normativ si alegem sectiunea nominala care corespunde curentului (I) determinat ;

-Verificam cu ajutorul formulelor daca sectiunea aleasa corespunde la pierderea de tensiune admisa in regin permanent precum si in regim tranzitoriu la densitatea de curent si perderea de tensiune la pornirea motoarelor, daca este cazul.

In cele ce urmeaza se indica formulele de calcul si modul lor de folosire pentru calculul sectiunilor conductoarelor electrice.

Formula prin care se determina sectiunea unui conductor , care sa corespunda la o piedere de tensiune data, deriva din relatia cunoscuta a pierderii de tensiune.

Inlocuind pe obtunem : , unde:

-l este lungimea conductorului in m

- este conductivitatea

-U este pierderea de tensiune in V

Cand pierderea de tensiune se da in V, formula este :

Cand pierderea de tensiune se da in procente (%), formula este :

Daca se considera in calcul puterea (P) in loc de intensitate (I), avem:

Cand pierderea de tensiune se da in V;

Cand pierderea de tensiune se da in procente :

De retinut ca l este in toate cazurile lungimea simpla a liniei.

In unele cazuri, in loc de conductivitate (), se foloseste rezistenta specifica (). In acest caz se introduce la numarator, deoarece

Tabelele cu sectiunile minime admise pentru conductoarele utilizate in instalatiile electrice , curenti maximi admisibili in regim permanent la conductoare izolate si curentii maximi admisibili in regim permanent la conductoare din cupru, se prezinta in tabelele anexate.

Exemple de calcul:

1 Ce sectiune este necesara la conductoarele de Al ale unui circuit de iluminat monofazat in lungime de 30 m , ce va alimenta 12 lampi cu incandescenta de cate 200 W, la 220V ? Pierderea de tensiune admisa in conductoare va fi de maxim 2%(=32)

Prima cale de calcul : Se determina mai intai curentul care va strabate circuitul in plina sarcina.

P=12*200W=2400W

Inlocuind, se obtine :

Se determina apoi sectiunea conductorului cu ajutorul uneia din formule(in care pierderea de tensiune este in volti, fie in procente)

( se alege S=6mm²)

Se verifica la incalzire sectiunea obtinuta. In tabele, se prevede pentru doua conductoare de Al de 6mm² montate in tub o intensitate maxima de 30A, deci mult mai mare decat cazul nostru.

Adoua cale de calcul : Se determina intensitatea curentului total care va strabate circuitulin plina sarcina :

P=12*200W=2400W adica

Se consulta tabelele normativului si se constata ca pemtru 11A este necesara o sectiune de 2,5mm² Al.

Se verifica pierderea de tensiune care se produce in conductorul de 2,5 mm² , la curentul de 11A(pentru a se vedea daca se incadreaza in limita maxima de 2% admisa)

Pierderea de tensiune fiind aproape dubla (decat 2%) alegem sectiunea de 6 mm², pe care o verificam din nou la pierderea de tensiune :

Exemplul 2 :Ce sectiune este necesara pentru conductoarele de Al ale unui circuit monofazat care va alimenta un electromotor de 5,5Kw, situat la 50m de tablou, stiind ca U=220V ; cos, iar pierderea de tensiune admisa in mersul normal, in plina sarcina , este de 4% din U ?

Rezolvare :Prima cale de calcul : Se determina mai intai curentul absorbit de motor ( se considera ca tensiunea la borne este egala cu cea de la tablou U=220 V)

Pentru determinarea sectiunii, se foloseste fie formula cu pierderea de tensiune in volti:

unde

fie cu formula cu pierdera de tensiune in procente:

(normalizata=10mm²)

Se verifica sectiunea obtinuta la incalzire.In tabele, este prevazut pentru doua conductoare de Al de 10 mm² , montate in tub, intensitatea maxima admisibila in regim permanent de 41A ( deci mai mare decat 29A) ; rezulta deci ca tensiunea de 10mm² este buna.

A doua metoda de calcul : Dupa determinarea curentului absorbit de motor ( I=29A) se alege din tabele sectiunea corespunzatoare acestui curent si anume S= 6mm² ; se determina pierderea de tensiune din conductoarele de 6mm² Al pentru a se vedea daca se incadreaza in procentul de 4% admis :

(mai mare de 4%)

Procentul de pierdere de tensiune fiind mai mare decat cel admis, luam o sectiune mai mare si anume de 10 mm²