Длительно допустимая нагрузка кабеля: Допустимые нагрузки кабелей и кабельных линий. Поправочные коэффициенты для рядом проложенных кабелей в земле.

Допустимые токовые нагрузки кабелей с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена

ТомсккабельПродукцияСправочная информацияДопустимые токовые нагрузки кабелей с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена

• Кабель и провод
• Наличие на складе
• Импортозамещение
  • ТОФЛЕКС СРГК
  • ТОФЛЕКС Р
  • ТОФЛЕКС ЭМС
  • ТОФЛЕКС КГШРЭКП
• Печатные каталоги
• Оборудование для кабельного производства
• Медная проволока марки ММ
• Медная луженая проволока марки ММЛ
• Полимерные маты
• Справочная информация
• СКАНКАБ
• Спецтехника по специальным ценам
• Индивидуальная конструкция кабеля под заказ
• Политика в области качества

Номиналь- ное сечение жилы, мм²	Допустимая токовая нагрузка силовых кабелей, А
	одножильных				многожильных**
	На постоянном токе		На переменном токе*		На переменном токе
	На воздухе	В земле	На воздухе	В земле	На воздухе	В земле
2,5	35	36	26	34	24	32
4,0	46	46	35	44	34	42
6,0	59	59	43	54	43	50
10,0	80	77	58	71	58	67
16,0	108	94	79	93	78	87
25,0	144	176	112	114	108	112
35,0	176	211	138	136	134	135
50,0	217	251	171	161	158	157
70,0	276	309	216	198	203	195
95,0	340	371	267	237	248	233
120,0	399	423	313	271	290	267
150,0	457	474	360	304	330	299
185,0	531	539	419	346	382	341
240,0	636	629	501	403	453	397

* — при прокладке треугольником вплотную

** — для определения токовых нагрузок четырехжильных кабелей с жилами равного сечения в четырехпроводных сетях при нагрузке во всех жилах в нормальном режиме, а также для пятижильных кабелей данные значения должны быть умножены на коэффициент 0,93.

Пожалуйста, подождите..

что это такое, особенности, как выбирается

Определение.

Допустимый длительный ток (continuous current-carrying capacity ampacity) (I_z) — это максимальное значение электрического тока, который проводник, устройство или аппарат способен проводить в продолжительном режиме без превышения его установившейся температуры определенного значения (определение согласно ГОСТ 30331.1-2013) [1].

Данный термин в некоторой нормативной документации некорректно называют «допустимой токовой нагрузкой проводника», «токопроводящей способностью проводника» или «номинальным током проводника». По сути эти 3 термина тождественны между собой, но корректно использовать именно термин «допустимый длительный ток проводника», так как он получил более широкое распространение.

Особенности.

Харечко Ю.В., проведя всесторонний анализ нормативной документации заключил следующее [2]:

« В национальной нормативной документации термин «допустимый длительный ток», как правило, используют в качестве характеристики проводников, посредством которой устанавливают максимальный электрический ток, который проводник способен проводить в продолжительном режиме (неделями, месяцами, годами), не перегреваясь при этом. Допустимый длительный ток проводника фактически является его номинальным током. »

« Сечение проводников, используемых в электроустановках зданий, всегда выбирают с учетом электрических токов, которые могут по ним протекать при нормальных условиях. Электрический ток, протекающий по любому проводнику, не должен превышать его допустимый длительный ток. При соблюдении этого условия установившаяся температура проводника не будет превышать предельно допустимую температуру, заданную нормативными документами. »

« В противном случае, если электрический ток, протекающий в проводнике, превышает его допустимый длительный ток, проводник будет перегреваться. Его изоляция будет подвержена ускоренному старению. При очень больших электрических токах проводник, разогретый до нескольких сотен градусов, может стать причиной пожара. Для исключения перегрева проводников в электроустановках зданий применяют специальную защиту, именуемую защитой от сверхтока, с помощью которой сокращают до безопасного значения продолжительность протекания по проводникам электрических токов, превышающих их допустимые длительные токи. »

В разделе 523 «Допустимые токовые нагрузки»¹ ГОСТ Р 50571.5.52-2011, который цитируется дальше, в частности, указано, что «В качестве допустимой токовой нагрузки для заданного периода времени при нормальных условиях эксплуатации принимается нагрузка, при которой достигается допустимая температура изоляции. Данные для разных типов изоляции приведены в таблице 52.1. Значение тока должно быть выбрано в соответствии с 523.2 или определено в соответствии с 523.3».

Примечание 1:

« В ГОСТ Р 50571.5.52-2011 вместо словосочетания «допустимая токовая нагрузка» следовало использовать термин «допустимый длительный ток проводника». Поэтому раздел 523 должен быть назван иначе: «Допустимые длительные токи». »

Первое требование в стандарте МЭК 60364‑5‑52 сформулировано иначе: «Ток, проводимый любым проводником для длительного периода при нормальном оперировании, должен быть таким, чтобы не была превышена предельная температура изоляции. »

То есть в требованиях международного стандарта упомянут ток, протекающий по проводнику, измеряемый в амперах, а не нагрузка на проводник, которую измеряют в киловаттах.

В таблице 52.1 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 приведены максимально допустимые температуры, которые могут иметь проводники с разной изоляцией.

Извлечения из таблицы 52.1 «Максимальные рабочие температуры для типов изоляции» ГОСТ Р 50571.5.52-2011:

Тип изоляции	Максимальная температура, °С
Термопласт (PVC1)	70 проводника
Реактопласт (XLPE2 или резина EPR3)	90 проводника
Минеральная (оболочка термопласт (PVC), или голая4, доступная прикосновению)	70 оболочки
Минеральная (голая, не доступная прикосновению и не в контакте с горючими веществами)	105 оболочки

Пояснения к таблице:

¹⁾ PVC – поливинилхлорид (ПВХ).
²⁾ Cross-linked polyethylene – сшитый полиэтилен.
³⁾ Ethylene-propylene rubber – этиленпропиленовая резина.
⁴⁾ В стандарте МЭК 60364-5-52 указано иначе: Минеральная без оболочки.

Как выбирается допустимый длительный ток проводника?

Для изолированных проводников и кабелей без брони требования п. 523.2 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 предписывают выбирать допустимые длительные токи проводников по таблицам приложения В:

• в таблице В.52.2 которого приведены допустимые длительные токи проводников при разных вариантах монтажа электропроводки, имеющей два нагруженных медных или алюминиевых проводника с изоляций из поливинилхлорида;
• в таблице В.52.4 – три нагруженных проводника.
• В таблицах В.52.3 и В.52.5 приложения В указаны допустимые длительные токи проводников соответственно для двух и трех нагруженных медных и алюминиевых проводников с изоляцией из сшитого полиэтилена и этиленпропиленовой резины.

В приложении В имеются также другие таблицы.

Харечко Ю.В. при этом дополняет [2]:

« При этом два нагруженных проводника могут быть в составе двухпроводной электрической цепи переменного тока, выполненной фазным и нейтральным проводниками или двумя фазными проводниками, а также двухпроводной электрической цепи постоянного тока, выполненной полюсным и средним проводниками или двумя полюсными проводниками. Три нагруженных проводника могут быть в трех- или четырехпроводной электрической цепи переменного тока, выполненной соответственно тремя фазными проводниками или тремя фазными и нейтральным проводниками. В последнем случае током, протекающим по нейтральному проводнику, пренебрегают. »

Пункт 523.3 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 предусматривает следующие альтернативные способы определения значений допустимых длительных токов проводников: или в соответствии с требованиями комплекса МЭК 60287 «Электрические кабели. Вычисление номинального тока», в состав которого входит 8 стандартов, или в результате испытаний, или вычислением по методике, утвержденной в установленном порядке. Причем там, где это необходимо, должно быть уделено внимание характеристике нагрузки проложенных в земле кабелей с учетом теплового сопротивления почвы.

1. ГОСТ 30331.1-2013
2. Харечко Ю.В. Краткий терминологический словарь по низковольтным электроустановкам. Часть 4// Приложение к журналу «Библиотека инженера по охране труда». – 2015. – № 6. – 160.
3. ГОСТ Р 50571.5.52-2011

Основы кабелей: понимание динамической несущей способности

Выбор наилучшего кабеля для промышленного применения является одним из наиболее важных проектных решений любой сложной автоматизированной системы. Дизайнеры часто выбирают кабели задним числом, не давая достаточно времени для принятия взвешенного решения. Являясь источником жизненной силы системы, кабели и провода жизненно важны для своевременной и надежной передачи электроэнергии и отправки управляющих сигналов и данных на большие расстояния. Здесь мы рассмотрим некоторые из наиболее важных факторов, которые следует учитывать при выборе промышленного кабеля.

Провода и кабели, предназначенные для использования в кабельных трассах, подвергаются огромным нагрузкам. При выборе правильного кабеля, особенно в высокодинамичных приложениях, следует учитывать несколько факторов: долговечность, малый вес, небольшой минимальный радиус изгиба и способность прокладываться в ограниченном пространстве. Многие из современных автоматизированных производственных сред должны соответствовать строгим критериям производительности, часто требуя, чтобы компоненты выдерживали скорость 5 м/с и ускорение 50 м/с ² на очень длинных путях. Чтобы соответствовать этим требованиям, каждый компонент системы должен быть оптимизирован для совместной работы, включая кабель, проводку, кабельные трассы и держатели.

Знание конкретного применения и промышленных условий, в которых будет использоваться кабельная трасса, поможет определить характеристики, необходимые для ее внутренних частей — кабелей и проводов. Хорошо бы начать с понимания физических сил, действующих на систему. Что касается механики, необходимо учитывать следующие нагрузки:

Толкающие и тянущие нагрузки — Эти силы действуют в продольном направлении проволоки.

• Статическая — Вертикальные силы, такие как сила тяжести, действуют на стационарные тросы (например, фонтанные погружные насосы).
• Динамический — Горизонтальные силы от ускорения/замедления действуют на провода внутри кабельной трассы.
• Статическая и динамическая —Кабели, движущиеся вертикально по кабельным трассам, подвергаются как силе тяжести, так и ускорению/замедлению, например, в лифте.

Нагрузки на изгиб — Три различных метода изгиба включают следующее.

• Простое изгибание (тик/так) —Изгибание в одной определенной точке останова.
• Непрерывное изгибание — Изгибание, происходящее по всей длине кабеля.
• Направляемое изгибание — Непрерывное изгибание с использованием направляющего компонента. (напр. шкивы)

Кабели, используемые в путях, подвергаются изгибу по всей своей длине и поэтому подвергаются постоянному изгибу. При выборе компонентов для такого типа использования важно выбрать кабель, специально предназначенный для восприятия этих сил.

2. За счет увеличения этой «длины свивки» кабель способен выдерживать большие скручивающие усилия и часто используется в роботизированных приложениях.

Нагрузки при кручении — Изгибание при кручении обычно происходит в роботизированных приложениях. Кабели со специальной стойкостью к скручиванию

предназначены для того, чтобы выдерживать повышенные напряжения при кручении, и имеют другую конструкцию, чем непрерывные гибкие кабели. В то время как жилы непрерывных гибких кабелей плотно скручены, чтобы обеспечить относительное перемещение отдельных проводников во время изгиба, кабели для роботов имеют значительно большую длину свивки, чтобы компенсировать более высокие силы кручения.

Как правило, необходимо учитывать следующие параметры: требуемая длина пути, максимальное ускорение и скорость, минимальные радиусы изгиба кабелей и проводов, общий вес всех движущихся компонентов (включая кабельную трассу и соответствующие кабели) и желаемый ожидаемый срок службы полная система.

Выбор лучшего изолятора — Молекулярная структура соединения определяет его основные физические характеристики, такие как огнестойкость и способность противостоять определенным маслам. В свою очередь, эти свойства определяют пригодность материала в качестве изолятора проводов. Поливинилхлорид (ПВХ) доминирует на рынке кабельной изоляции, хотя также используются и другие материалы, такие как термопластичные эластомеры (ТЭП), полиуретан (ПУР) и полипропилен (ПП).

3. Несмотря на то, что ПВХ является основным материалом для оболочки кабеля, в качестве материала оболочки также доступны дополнительные материалы, такие как полиуретан (PUR).

Каждый материал обладает уникальными характеристиками, которые делают его пригодным для различных типов кабелей. Например, ПВХ предлагает относительно высокую механическую прочность, хорошее сопротивление изоляции и гибкость по разумной цене. Для сравнения, полиуретан на основе эфира гарантирует стойкость к микроорганизмам и обладает высокой стойкостью к истиранию, прочностью на растяжение, устойчивостью к определенным маслам и хорошей гибкостью.

Как правило, кабели и провода в высокодинамичных приложениях должны выдерживать ускорение до 50 м/с². Однако ускорение не является основным фактором, который следует учитывать при выборе материалов — резкое замедление гораздо важнее. В течение доли секунды трос тормозится до полной остановки. Из-за этого необходима определенная жесткость, которую можно гарантировать только с помощью подходящих изоляционных материалов. Выбор неправильных материалов в конечном итоге приведет к поломке кабельной трассы из-за экстремальных сил и высокодинамичных ускорений и замедлений, которым постоянно подвергается кабель.

Еще одно важное соображение — материалы оболочки — Хотя выбор сверхгибкого материала для кабелей, используемых в движущихся путях, может показаться интуитивно понятным, относительно жесткие, самонесущие материалы на самом деле обеспечивают самый длительный срок службы кабеля. Изоляция из полипропилена распространена благодаря отличным изоляционным свойствам в сочетании с высокой прочностью и низкой плотностью. Это означает меньше материала и более тонкий, легкий и гибкий кабель. С меньшими гусеницами и уменьшенным минимальным радиусом изгиба дополнительные направляющие системы могут быть установлены на меньшем пространстве. Дополнительным преимуществом этого сокращения является снижение энергопотребления машины при непрерывном ускорении и замедлении. В свою очередь, экономия места и энергоэффективность способствуют увеличению срока службы машины, тем самым повышая общую эффективность.

Методы радиуса изгиба и скрутки — Материалы изоляции и оболочки кабеля неизбежно изнашиваются из-за скольжения и абразивного взаимодействия с дорожкой. Изношенные детали необходимо регулярно заменять и заменять. Для максимального увеличения эксплуатационных характеристик и срока службы кабеля требуются строгие протоколы испытаний. Кабели подвергаются интенсивным испытаниям на изгиб, чтобы подтвердить их срок службы в течение миллионов циклов изгиба. Для имитации широкого спектра реальных условий при испытаниях используются различные системы для испытаний кабельных трасс с различной длиной хода, диапазонами скоростей и ускорений. Чтобы гарантировать надежную работу в высокодинамичных приложениях, можно протестировать скорость перемещения 10 м/с и ускорение до 100 м/с².

Что касается радиуса изгиба, примите во внимание следующее эмпирическое правило: чем больше минимальный радиус изгиба кабеля, тем больше места требуется для направляющей в машине. В дополнение к минимальному радиусу изгиба и его влиянию на площадь, занимаемую машиной, также играет роль физическая структура кабеля. В конструкциях промышленных кабелей обычно используются два различных метода скрутки:

• Скрученные в несколько слоев — Проводники, расположенные концентрическими слоями вокруг оси трубы.
• Скручивание в пучки — В совокупности несколько проводников в пучках, скрученных вместе с другими пучками вокруг оси трубы.

Существенным преимуществом кабелей, выполненных в послойной скрученной конструкции, являются значительно меньшие наружные диаметры, а также простота демонтажа и снятия оболочки. Однако процедура скрутки в жгут используется только с большим количеством проводов, обычно от 11 до 12. Что касается ожидаемого срока службы, то после многочисленных испытаний в лаборатории Лаппа существенных различий между двумя методами скрутки выявлено не было. Одним заметным преимуществом многожильных проводов в жгутах является более высокая устойчивость к скручивающим нагрузкам. Из-за меньшего наружного диаметра кабелей, скрученных в несколько слоев, им также требуется меньше места в трассе по сравнению с кабелями, скрученными в пучки. Это позволяет указывать более мелкие дорожки. Важно отметить, что выбор кабельной трассы должен производиться только после указания правильных кабелей, а не наоборот.

4. Чтобы избежать больших усилий в высокодинамичных кабельных трассах, общая масса системы должна быть уменьшена для обеспечения надежной работы машины.

Кроме того, необходимо учитывать вес всей кабельной трассы системы. Вес является важным фактором, особенно в высокодинамичных приложениях. Сила, возникающая в результате динамического движения машины, получается из произведения массы и ускорения. Чтобы избежать огромных усилий с соответствующими требованиями к значениям ускорения, полезно уменьшить массу всех движущихся частей. Помимо кабельной трассы, необходимо учитывать все другие движущиеся компоненты, включая опорные элементы и направляющие каретки. Еще одним преимуществом является то, что нагрузка на поверхность кабельной трассы снижается, что приводит к меньшему потреблению энергии и более высоким значениям ускорения.

5. Цели разработки силовых и контрольных кабелей с высоким ускорением.

Что касается методов монтажа, важно, чтобы длина траверсы кабельного канала была как можно короче. Кроме того, выбор соответствующих компонентов, предназначенных для совместной работы, обеспечивает бесперебойную и надежную работу. Имейте в виду, что не каждая кабельная трасса рассчитана на ускорение до 50 м/с². В частности, в высокодинамичных сценариях желательно, чтобы гусеницы были как можно более легкими и прочными, как того требует приложение. Кроме того, гусеницы должны обладать определенной жесткостью при скручивании, чтобы соответствовать требованиям быстрого и динамичного движения машин.

Сепараторы должны легко изменять конфигурацию по мере необходимости, и необходимо учитывать абразивное поведение кабелей и стержней, работающих вместе. Если в трассу проложены кабели разного диаметра, важно убедиться, что они разделены разделителями во избежание спутывания и нарушения передачи сигнала и мощности. Наконец, установщики должны убедиться, что провода не перекручены при установке их в кабельную трассу, чтобы кабели и провода могли свободно перемещаться в пределах радиуса изгиба.

Выбор поставщика, прошедшего тщательное всестороннее тестирование, является ключевым моментом при выборе кабелей, особенно для использования в высокоскоростных динамических приложениях. Кроме того, чтобы избежать повреждения кабельных трасс, предпочтительнее использовать рамные перемычки или перфорированные алюминиевые стойки, поскольку эти конструкции обеспечивают наименьшее нежелательное взаимодействие между дорожкой и кабелем.

Для получения дополнительной информации посетите сайт www.lappusa.com

Выводы по выбору кабеля

• Повышенная жесткость лучше противостоит дополнительным нагрузкам, возникающим у кабелей, подвергающихся высоким ускорениям и торможениям. • Важно, чтобы высокоскоростные тросы были как можно легче для ограничения усилий. • Округлость кабеля важна для хорошего соединения и защиты от пыли и коррозии окружающей среды.

Правильный расчет номинального тока для предотвращения перегрева кабеля

Опубликовано:

10 февраля 2022 г.

В современной конструкции судов распространены электрические движители и большие потребители с непрерывной работой, что увеличивает риск перегрева кабелей. Например, когда слишком много кабелей сложено вместе без циркуляции воздуха для охлаждения. Эта новость дает возможность правильно рассчитать амплитуду.

ДОЛЯ:

Во время ходовых испытаний произошел перегрев кабеля. Проблема была решена добавлением большего количества кабелей для распределения нагрузки, а затем установкой пучков кабелей на расстоянии друг от друга для обеспечения циркуляции воздуха.

Актуально для судовладельцев и менеджеров, конструкторских бюро, верфей и поставщиков.

Технические требования

Правила классификации DNV, часть 4, глава 8 и морской стандарт DNV-OS-D201 устанавливают требования к определению допустимой нагрузки кабеля по току (импульса) на судах класса DNV. Электротехнические правила содержат таблицы для токов вместе с коэффициентами снижения номинальных значений, взятыми из IEC 6009.2-352 (2005). Стандарт описывает два альтернативных расчета токовой нагрузки в Приложении B и Приложении A.

Приложение B: Общие установки

Таблицы токовой нагрузки в Правилах DNV основаны на Приложении B. Первоначально установленные в 1958 г. и основанные на ограниченных экспериментальных данных, IEC 60092-352 Приложение B дает табличные значения токов для обычных установок. Он состоит из одной таблицы, в которой проектировщик выбирает размер жилы кабеля и является ли он одножильным, двухжильным или многожильным кабелем. До шести кабелей можно связать вместе без ухудшения номинальных характеристик. Для более чем шести кабелей, сгруппированных вместе, требуется коэффициент снижения номинальных характеристик 0,85. Приложение B популярно, потому что оно простое в использовании. Во многих случаях этот метод для общих установок дает приемлемые результаты. Как описано в Приложении B, в таблицах приведены только средние значения текущих рейтингов; они не совсем применимы ко всем кабельным конструкциям и всем условиям установки, существующим на практике.

Приложение A: Определенные установки

Этот метод расчета основан на технической основе, основанной на экспериментальных данных по ряду кабелей и деталям установки. Он включает в себя шесть различных способов установки и три таблицы поправок. Из-за подробного ввода методов установки расчеты по Приложению А считаются более точными из двух методов А и В. Согласно правилам DNV, Приложение А должно использоваться в следующих двух случаях:

• Если ожидается, что пучки кабелей будут находиться под полной непрерывной нагрузкой одновременно с риском перегрева, то следует использовать приложение А IEC 60092-352.
• Когда более шести одножильных кабелей сгруппированы без промежутка для циркуляции воздуха вокруг каждого кабеля, поправочный коэффициент должен соответствовать IEC 60092-352, Приложение A. (THD) могут создавать дополнительные тепловые потери, которые не включены в Приложения A и B. Из-за высоких частот гармоник скин-эффект может еще больше уменьшить эффективную площадь проводника кабеля. Обе проблемы требуют увеличения размеров проводников кабеля, чтобы избежать перегрева кабелей.

  Максимум два слоя: Силовые кабели при полной непрерывной нагрузке не должны прокладываться более чем в два слоя. Это предотвратит циркуляцию воздуха вокруг кабелей внутри пучка и сделает невозможным оценку температуры кабелей во время ходовых испытаний. Исключение составляет шесть многожильных кабелей, уложенных в трилистник с двумя наружными размерами (НД) кабеля между пучками.

  Сравнение между Приложением A и Приложением B

  Обратите внимание на случаи, когда средние расчеты Приложения B допускают более высокие токи, чем Приложение A, что может привести к более высокому риску перегрева кабелей. Чтобы снизить этот риск, приводится подробное сравнение различных способов установки.

  Сравнение одножильных кабелей:

  Таблица 1: Сравнение результатов, основанных на расчетах приложений A и B для одножильных кабелей. Значения являются средними для сечений от 25 мм2 до 630 мм2.

  Сравнение многожильных кабелей:

  
  

  Значения являются средними для сечений от 25 мм2 до 630 мм2. Следует соблюдать особую осторожность, чтобы избежать перегрева, если многожильные кабели рассчитываются с использованием Приложения B. Но кабели, которые, как предполагается, одновременно находятся под полной непрерывной нагрузкой, должны быть рассчитаны в соответствии с Приложением A, чтобы избежать «красных пунктов» выше.

  Рекомендации

  Приложение А следует использовать, если предполагается, что пучки силовых кабелей одновременно будут находиться под постоянной полной нагрузкой. Приложение А должно также использоваться, когда более шести одножильных кабелей сгруппированы без промежутков для циркуляции воздуха вокруг каждого кабеля. Более экономично разделить большие пучки кабелей на более мелкие пучки, окруженные воздухом, чтобы избежать ненужного ухудшения характеристик дорогих кабелей. Руководство по проверке температуры кабеля во время ходовых испытаний включено в приложение.

  Справочная литература

  • Правила классификации судов: Часть 4 «Системы и элементы», Глава 8 «Электроустановки»
  • Морские стандарты (ОС), Электроустановки, Код документа: DNV-OS-D201

  Приложение

  Руководство по определению предельно допустимого превышения температуры наружной оболочки кабеля при ходовых испытаниях (см.