Pour un service de câble long et fiable, il doit être correctement sélectionné et calculé. Les électriciens, lors de l'installation du câblage, choisissent principalement la section des fils, principalement en fonction de leur expérience. Cela conduit parfois à des erreurs. Le calcul de la section de câble est nécessaire, tout d'abord, en termes de sécurité électrique. Ce sera faux si le diamètre du conducteur est plus petit ou plus grand que nécessaire.
Section de câble trop faible
Ce cas est le plus dangereux, car les conducteurs surchauffent à cause de la densité de courant élevée, tandis que l'isolation fond et qu'un court-circuit se produit. Cela peut également détruire l'équipement électrique, provoquer un incendie et les travailleurs peuvent devenir sous tension. Si vous installez un disjoncteur pour le câble, il fonctionnera trop souvent, ce qui créera un certain inconfort.
La section du câble est plus élevée que nécessaire
Ici, le principal facteur est économique. Plus la section du fil est grande, plus il est cher. Si vous faites le câblage de tout l'appartement avec une grande marge, cela vous coûtera très cher. Parfois, il est conseillé de faire l'entrée principale d'une section plus grande, si une nouvelle augmentation de la charge sur le réseau domestique est attendue.
Si vous réglez le disjoncteur approprié pour le câble, les lignes suivantes seront surchargées si l'une d'entre elles ne déclenche pas son disjoncteur.
Comment calculer la taille du câble ?
Avant l'installation, il est conseillé de calculer la section du câble en fonction de la charge. Chaque conducteur a une certaine puissance, qui ne doit pas être inférieure à celle des appareils électriques connectés.
Calcul de puissance
Le moyen le plus simple est de calculer la charge totale sur le fil d'entrée. Le calcul de la section de câble en fonction de la charge se réduit à déterminer la puissance totale des consommateurs. Chacun d'eux a sa propre dénomination, indiquée sur l'étui ou dans le passeport. Ensuite, la puissance totale est multipliée par un facteur de 0, 75. Cela est dû au fait que tous les appareils ne peuvent pas être allumés en même temps. Pour la détermination finale de la taille requise, le tableau de calcul de section de câble est utilisé.
Calcul de la section de câble par courant
Une méthode plus précise est le calcul de la charge actuelle. La section du câble est calculée en déterminant le courant qui le traverse. Pour un réseau monophasé, la formule est appliquée:
Icalc.=P/(Unom∙cosφ),
où P - puissance de charge, Unom. - tension secteur (220 V).
Si la puissance totale des charges actives dans la maison est de 10kW, alors le courant nominal Icalc.=10000/220 ≈ 46 A. Lorsque la section du câble est calculée par courant, une correction est apportée aux conditions de pose du cordon (indiqué dans certains tableaux spéciaux), ainsi qu'une surcharge lors de la mise en marche d'appareils électriques d'environ plus de 5 A. En conséquence, Icalc.=46 + 5=51 A.
L'épaisseur des noyaux est déterminée par le livre de référence. Le calcul de la section de câble à l'aide de tableaux permet de trouver facilement la bonne taille pour le courant continu. Pour un câble à trois conducteurs posé dans la maison par l'air, vous devez sélectionner une valeur dans le sens d'une section standard plus grande. C'est 10mm2. L'exactitude de l'auto-calcul peut être vérifiée à l'aide d'un calculateur en ligne - calcul de section de câble, qui peut être trouvé sur certaines ressources.
Échauffement du câble pendant le passage du courant
Lorsque la charge est en marche, de la chaleur est générée dans le câble:
Q=I2Rn w/cm, où I est le courant, R est la résistance électrique, n est le nombre de noyaux.
De l'expression, il s'ensuit que la quantité de puissance libérée est proportionnelle au carré du courant circulant dans le fil.
Calcul du courant admissible en fonction de la température de chauffe du conducteur
Le câble ne peut pas chauffer indéfiniment, car la chaleur est dissipée dans l'environnement. À la fin, l'équilibre se produit et une température constante des conducteurs est établie.
Pour un processus stable, le rapport est vrai:
P=∆t/∑S=(tw - tav)/(∑S),
où ∆t=tw-tav - la différence entre la température du milieu et celle du cœur, ∑S - résistance à la température.
Le courant admissible à long terme traversant le câble est trouvé à partir de l'expression:
Iadd=√((tadd - tav)/(Rn ∑S)),
where tadditional - température de chauffage du noyau admissible (dépend du type de câble et de la méthode d'installation). Habituellement, il fait 70 degrés en mode normal et 80 degrés en cas d'urgence.
Conditions de dissipation thermique avec le câble en marche
Lorsqu'un câble est posé dans un environnement, la dissipation thermique est déterminée par sa composition et son humidité. La résistivité calculée du sol est généralement supposée être de 120 Ohm∙°C/W (argile avec sable à une teneur en humidité de 12-14%). Pour clarifier, vous devez connaître la composition du milieu, après quoi vous pouvez trouver la résistance du matériau selon les tableaux. Pour augmenter la conductivité thermique, la tranchée est recouverte d'argile. La présence de débris de construction et de pierres n'est pas autorisée.
Le transfert de chaleur du câble dans l'air est très faible. Il s'aggrave encore plus lors de la pose dans un canal câblé, où des couches d'air supplémentaires apparaissent. Ici, la charge actuelle doit être réduite par rapport à celle calculée. Dans les caractéristiques techniques des câbles et des fils, la température de court-circuit admissible est donnée, qui est de 120 ° C pour l'isolation en PVC. La résistance du sol est de 70% du total et est la principale dans les calculs. Au fil du temps, la conductivité de l'isolant augmente à mesure qu'il sèche. Ceci doit être pris en compte dans les calculs.
Chute de tension du câble
En raison du fait que les conducteurs ont une résistance électrique, une partie de la tension est dépensée pour les chauffer, et moins vient au consommateur qu'au début de la ligne. En conséquence, le potentiel est perdu sur la longueur du fil en raison des pertes de chaleur.
Le câble doit non seulement être sélectionné en fonction de la section pour garantir ses performances, mais également prendre en compte la distance sur laquelle l'énergie est transmise. Une augmentation de la charge entraîne une augmentation du courant dans le conducteur. Dans le même temps, les pertes augmentent.
Une petite tension est appliquée aux projecteurs. S'il diminue légèrement, cela se remarque immédiatement. Si vous choisissez les mauvais fils, les ampoules situées plus loin de l'alimentation semblent sombres. La tension est considérablement réduite dans chaque section suivante, ce qui se reflète dans la luminosité de l'éclairage. Par conséquent, il est nécessaire de calculer la section du câble sur la longueur.
La section la plus importante du câble est le consommateur situé le plus loin du reste. Les pertes sont considérées principalement pour cette charge.
Sur la section L du conducteur, la chute de tension sera:
∆U=(Pr + Qx)L/Un,
où P et Q sont la puissance active et réactive, r et x sont la réactance active et de la section L, et Un - tension nominale à laquelle la charge fonctionne normalement.
Le ∆U admissible des sources d'alimentation aux entrées principales ne dépasse pas ±5 % pour l'éclairage des bâtiments résidentiels et des circuits électriques. De l'entrée à la charge, les pertes ne doivent pas dépasser 4 %. Pour les lignes longues, il faut tenir compte de la réactance inductive du câble, qui dépend de la distance entre conducteurs adjacents.
Méthodes de connexion des consommateurs
Les charges peuvent être connectées de différentes manières. Les plus courantes sont les suivantes:
- à la fin du réseau;
- les consommateurs sont équitablement répartis le long de la ligne;
- une ligne avec des charges uniformément réparties est connectée à une section étendue.
Exemple 1
La puissance de l'appareil est de 4 kW. La longueur du câble est de 20 m, résistivité ρ=0,0175 Ohm∙mm2.
Le courant est déterminé à partir de la relation: I=P/Unom=4∙1000/220=18,2 A.
Ensuite, le tableau de calcul de section de câble est pris et la taille appropriée est sélectionnée. Pour un fil de cuivre, ce sera S=1,5 mm2.
Formule de calcul de section de câble: S=2ρl/R. Grâce à elle, vous pouvez déterminer la résistance électrique du câble: R=2∙0,0175∙20/1, 5=0,46 Ohm.
A partir de la valeur connue de R, on peut déterminer ∆U=IR/U∙100%=18.2100∙0.46/220∙100=3.8%.
Le résultat du calcul ne dépasse pas 5%, ce qui signifie que les pertes seront acceptables. En cas de pertes importantes, il serait nécessaire d'augmenter la section des âmes du câble en choisissant la taille adjacente la plus grande de la gamme standard - 2,5 mm2.
Exemple 2
Trois circuits d'éclairage sont connectés en parallèle sur une phase d'une ligne triphasée équilibrée en charge, constituée d'un câble à quatre fils de 70 mm2 50 m de long et transportant un courant de 150 A. Pour chaquedes lignes d'éclairage de 20 m de long transportent un courant de 20 A.
Les pertes entre phases sous la charge réelle sont: ∆Uphase=150∙0,05∙0,55=4,1 V. Vous devez maintenant déterminer la perte entre le neutre et phase, puisque l'éclairage est relié à une tension de 220 V: ∆Ufn=4, 1/√3=2, 36 V.
Sur un circuit d'éclairage connecté, la chute de tension sera: ∆U=18∙20∙0, 02=7, 2 V. Les pertes totales sont déterminées par la somme de Utotal=(2, 4+7, 2)/230∙100=4,2 %. La valeur calculée est inférieure à la perte admissible, qui est de 6 %.
Conclusion
Pour protéger les conducteurs contre la surchauffe lors d'une charge de longue durée, à l'aide de tableaux, la section de câble est calculée en fonction du courant admissible à long terme. De plus, il est nécessaire de calculer correctement les fils et les câbles afin que la perte de tension ne soit pas supérieure à la normale. En même temps, les pertes dans le circuit de puissance sont additionnées avec eux.
