Таблица размеров кабеля и силы тока: как определить токовую нагрузку и выбрать правильный кабель

Найдите таблицу размеров кабелей и усилителей, и вы найдете десятки таблиц, которые выглядят уверенно и полно. Большинство из них не ошибаются; они просто неполны. Значение тока, напечатанное рядом с размером проводника, представляет собой базовое значение, измеренное при определенном наборе условий: определенной температуре окружающей среды, ограниченном количестве связанных проводников и максимальной температуре проводника, установленной изоляционным материалом. Переместите этот кабель в помещение с горячей электростанцией, свяжите его в кабелепровод с восемью другими цепями или используйте его при полной нагрузке в течение нескольких часов, и безопасный ток упадет.

В этом руководстве объясняется, что на самом деле означают цифры в таблице размеров кабеля и силы тока, как скорректировать их с учетом условий на вашем участке и как соединить результаты с конструкцией кабеля, которая будет эксплуатироваться еще много лет.

Что на самом деле измеряет таблица размеров кабеля и силы тока

Допустимая нагрузка — это максимальный ток, который проводник может пропускать непрерывно, не нагревая изоляцию выше номинальной температуры. Ток, протекающий через медь, встречает сопротивление, сопротивление производит тепло, и это тепло должно выходить через изоляцию, через любой экран или оплетку, через оболочку и, наконец, в окружающий воздух. Таблица размеров кабеля и силы тока — это просто сводка того, насколько хорошо этот путь работает для каждого размера проводника в одном стандартном наборе условий испытаний.

Две системы калибровки, один стол

Метрические размеры кабелей определяются по номинальному поперечному сечению проводника в квадратных миллиметрах. В североамериканской практике используется AWG, шкала диаметра, в которой меньшее число означает более толстый проводник, плюс kcmil для самых больших размеров. Провод сечением 4 мм² и проводник сечением 12 AWG достаточно близки, поэтому их часто используют для одних и тех же задач, но они не идентичны, и таблица, в которой смешаны две системы без четкого обозначения столбцов, приведет вас к неправильному ответу. Проверьте, какую колонку вы читаете, прежде чем доверять ей.

Класс изоляции определяет потолок

В большинстве диаграмм один и тот же медный проводник обозначается тремя разными значениями силы тока, поскольку его изоляция может быть рассчитана на температуру 60, 75 или 90 °C. Более высокая допустимая температура проводника означает больший ток до того, как изоляция окажется под угрозой, поэтому конструкции из сшитого полиэтилена и силикона превосходят обычный ПВХ. Одно предостережение: самое слабое звено не всегда является проводником. Сердечник, рассчитанный на температуру 90 °C, внутри оболочки, рассчитанной на температуру 70 °C, или оканчивающийся разъемом, рассчитанным на температуру 60 °C, по-прежнему ограничивает схему самым низким номиналом в цепи.

Таблица размеров медного кабеля и силы тока

В таблице ниже показаны типичные значения токовой нагрузки меди для проводников обычных размеров. Предполагается, что температура окружающей среды составляет 30 °C и не более трех токоведущих проводников в кабельной трассе или кабеле, что является основой большинства публикуемых таблиц.

Стоит запомнить одну закономерность: токовая нагрузка не растет вместе с поперечным сечением. Удвоение площади меди увеличивает ток примерно на 40–50 процентов, а не на 100 процентов, поскольку проводник большего размера имеет пропорционально меньшую площадь поверхности, от которой отводится тепло. Именно поэтому размеры длинных участков часто увеличивают из-за падения напряжения, а не из-за токовой нагрузки, и почему сама по себе таблица никогда не определяет выбор кабеля.

Температурная коррекция на первом месте

Диаграммы обычно публикуются для температуры окружающей среды 30 °C. Если ваш кабель проходит там, где воздух более горячий, над печью, внутри герметичного шкафа, в литейном цехе или рядом с солнечным инвертором, базовое значение необходимо умножить на поправочный коэффициент.

Проработанный пример делает эффект очевидным. Провод 8 AWG, рассчитанный на 50 А для изоляции 75 °C, установленный там, где температура окружающей среды достигает 45 °C, дает 50 × 0,82 = 41 А до любой другой регулировки. Проектируйте на ток 41 А, а не 50 А, и добавьте запас, если нагрузка постоянная.

Факторы снижения мощности, которые не учитываются в таблице

Температура – это только первая регулировка. Следующие факторы также влияют на полезный ток, и в загруженной промышленной установке несколько из них действуют одновременно.

• Количество связанных проводников. Когда более трех токоведущих проводников имеют общую дорожку, лоток или жгут, они нагревают друг друга. Типичные множители варьируются от примерно 0,8 для четырех-шести проводников до 0,7 или менее для семи-девяти.
• Способ установки. Кабель на открытом воздухе охлаждается гораздо лучше, чем тот же кабель в закрытом кабелепроводе, в полости стены или под теплоизоляцией. В диаграммах должно быть указано, какой метод они предполагают.
• Непрерывное дежурство. Нагрузки, работающие в течение трех часов и более, обычно считаются непрерывными, а размер проводника рассчитан на 125 процентов тока нагрузки. Прерывистые нагрузки, такие как сварка или подъем, можно рассматривать более щедро.
• Гармоники. В трехфазных четырехпроводных системах, питающих нелинейные нагрузки, в нейтрали накапливаются тройные гармоники, поэтому может потребоваться, чтобы нейтральный проводник был того же размера, что и фазные провода, или больше.
• Механическое изгибание. Многократное сгибание изменяет скрутку и, следовательно, эффективную площадь медных проводов, поэтому гибкие приложения требуют дополнительного запаса по высоте.

Медь или алюминий: одна таблица, два ответа

Алюминиевые проводники должны быть примерно на два размера AWG больше, чем медные, чтобы проводить тот же ток, и они ведут себя по-разному на клеммах из-за образования оксидов и теплового расширения. Диаграмму, построенную для меди, никогда нельзя читать так, как если бы она применялась к алюминию. Для более полного сравнения того, как обрабатываются эти два материала в опубликованных стандартах, можно воспользоваться нашим руководством по медь и алюминий просматривает рейтинги бок о бок. Для определения размеров короткая версия проста: всегда проверяйте, к какому материалу проводника относятся цифры.

Где диаграмма соответствует реальной конструкции кабеля

Каждая таблица токовой нагрузки предполагает использование общего проводника. Кабели, фактически установленные на машинах, имеют экраны, оплетки, наполнители, дренажные провода, стальные опорные элементы и толстые оболочки, и каждый слой находится между проводником и воздухом. Конструкция не меняет физику, но меняет разумную величину запаса.

Североамериканские проекты размером в AWG

Если установка соответствует североамериканской практике, таблица, по которой вы работаете, будет в формате AWG, а самому кабелю обычно требуется внесение в список UL, прежде чем инспектор подпишет его. Приведенный ниже силовой провод изготовлен и внесен в список именно для такого рода работ, его размеры AWG соответствуют основным таблицам токовой нагрузки, поэтому число, которое вы читаете в таблице, и число на катушке совпадают.

Сертифицированный UL силовой провод для Северной Америки (UL2586) Позиционирование продукта: «Универсальный кабель для подключения оборудования», который сочетает в себе высоковольтную мощность и многоядерную интеграцию, уделяя особое внимание станкам и высокотемпературным ... Просмотреть продукт →

Кабели, которые сгибаются миллионы раз

Непрерывное изгибание — это фактор, с которым таблицы токовой нагрузки справляются хуже всего. Кабель буксирной цепи можно сгибать тысячи раз в день, поэтому его жилы тонко скручены, поэтому отдельные провода не подвергаются нагреву и не ломаются. Тонкая скрутка также означает немного меньше меди для данного общего диаметра, поэтому рекомендуется сохранять значительный запас по таблице и выбирать кабель, предназначенный для изгиба, а не кабель общего назначения, который подходит к разъему.

Трос управления буксировочной цепью из высокогибкого полиуретана (TRVV-PUR) Позиционирование продукта: Неэкранированный, устойчивый к атмосферным воздействиям буксирный кабель, предназначенный для передачи энергии в экстремальных условиях. Просмотреть продукт →

Прерывистый режим работы и высокий ток

Сварочные провода, подъемные двигатели и пусковые цепи потребляют большие токи в течение коротких периодов времени, а затем делают паузу. Поскольку у тепла есть время для рассеивания между операциями, резиновый сварочный кабель может безопасно работать при более высокой плотности тока, чем предполагает диаграмма, написанная для непрерывного режима работы. Размер соответствует рабочему циклу и реальной окружающей среде, а не только пиковому значению силы тока, и следите за тем, чтобы скрутка проводника соответствовала условиям обращения с кабелем.

Высокопрочный резиновый сварочный кабель (YH) Позиционирование продукта: Специальный низковольтный сильноточный кабель для сварочных аппаратов, отличающийся низким импедансом и высокой допустимой нагрузкой по току. Он подходит для... Просмотреть продукт →

Практический контрольный список выбора

Переходить от нагрузки обратно к кабелю быстрее, чем начинать с таблицы и надеяться, что она подойдет.

1. Установите фактический ток нагрузки и примените запас длительной работы, обычно равный 125 процентам.
2. Прочтите базовую токовую нагрузку из таблицы для размера проводника и класса изоляции, который вы собираетесь использовать.
3. Примените поправочный коэффициент температуры окружающей среды для самого жаркого реального места, а не для среднего значения.
4. Примените коэффициенты снижения характеристик при связывании и установке для реального маршрута.
5. Проверьте падение напряжения по всей длине цепи и увеличьте мощность, если падение превышает предел, допускаемый вашим оборудованием.
6. Убедитесь, что конструкция, скрутка, экранирование и материал оболочки соответствуют механической и химической среде.
7. Прежде чем размещать заказ, проверьте сертификацию, которую требует ваш целевой рынок, например UL, CE или CCC.

Прочтите правильно: таблица размеров кабеля и силы тока хорошо отвечает на один вопрос: какой ток может проводить проводник в определенной и довольно мягкой среде. Все, что не может знать диаграмма: реальная температура в помещении, количество кабелей в лотке, способ перемещения кабеля и длина трассы, — вот где на самом деле происходит проектирование. Правильно подберите обе половинки, и кабель прослужит дольше оборудования, которое он питает.

Если вы предпочитаете работать с конкретным приложением, наш группа специалистов по производству кабелей может просмотреть ваш ток, маршрут и окружающую среду, а также порекомендовать конструкцию и размер проводника, которые подходят для работы, а не в среднем.