Przewody elektryczne są krytycznym elementem instalacji elektrycznej. Odpowiedni dobór przekroju przewodów do wymaganej mocy i wytrzymałości mechanicznej jest kluczem do zapewnienia poprawnego i bezpiecznego działania instalacji.
Okablowanie elektryczne rozprowadza energię elektryczną i sygnały elektryczne w budynkach mieszkalnych, handlowych, przemysłowych, a także w instalacjach mobilnych, takich jak pojazdy rekreacyjne, przyczepy kempingowe, łodzie itp. przy napięciach do 600 V. Wielkość przekroju przewodu wynika m.in. z wypadkowej wartości płynącego prądu elektrycznego i zakresu bezpiecznych temperatur przewodu.
Rodzaje przewodów
Drut lity jest najczęściej używany do mniejszych średnic przewodów; grubsze kable są z kolei plecione z cienkich drucików, głównie po to aby zapewnić elastyczność. Dostępne są różne typy przewodów, obejmują one kable z niemetalicznymi pokryciami odpornymi na korozję, kabel pancerny lub kable są otoczone elastyczną metalową obudową, kable w pełni metalowe, kable sygnałowe, podziemne, ognioodporne czy kable w izolacji mineralnej lub ceramicznej. Powszechnie do produkcji kabli wykorzystuje się jako przewodnik miedź, ale jeszcze do niedawna kable aluminiowe, z uwagi na czynniki ekonomiczne, były równie często spotykane.
Materiał wykonania przewodu ma niezwykle istotne znaczenie, z uwagi na to, że miedź i glin mają różną przewodność. Kabel z miedzi wymaga mniejszej izolacji i pozwala na wykorzystanie mniejszych przekrojów przewodów, niż w przypadku zastosowania kabli z innych materiałów. Tutaj znajdziesz różne przekroje przewodów do innych zastosowań
Instalacje budowlane a dobór przekroju przewodu
Norma PN-IEC 60364-5-523:2001 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego” określa kilka typowych sposobów ułożenia przewodów, które mają wpływ na dobór rodzaju przewodu do obciążenia. Dodatkowo, norma DIN VDE 0100:2002 specyfikuje najmniejsze możliwe do wykorzystania przewody, z punktu widzenia wytrzymałości mechanicznej.
Wytrzymałość mechaniczna przewodów
Normy dotyczące wytrzymałości mechanicznej przewodów specyfikują, że w przypadku przewodów ułożonych w instalacji na stałe, chronionych przed uszkodzeniami – na przykład poprzez ułożenie w ścianie w plastikowym peszlu – najmniejsze pole przekroju przewodu aluminiowego wynieść może 2,5 mm², a miedzianego 1,5 mm². W przypadku przewodów umieszczonych na zewnątrz pomieszczeń na izolatorach przy odległości miedzy punktami mocowania równej 20 metrów przekroje nie mogą być mniejsze niż, odpowiednio 4 mm² i 16 mm², a w przypadku instalacji z punktami mocowania do 40 metrów 6 mm² i 16 mm².
Przewodów aluminiowych nie wolno stosować m. in. w rozdzielniach, czy do zasilania odbiorników ruchomych i przenośnych o prądzie znamionowym powyżej 1,5 A. Nie można ich też stosować do dołączania obwodu wtórnego przekładnika prądowego lub napięciowego, ani jako kable sterownicze ułożone na stałe w pomieszczeniach. Natomiast, możliwe jest ich wykorzystanie w liniach napowietrznych na izolatorach, z zachowaniem odpowiedniego przekroju. Warto zwrócić uwagę, że każdorazowo jest on większy niż przekrój dla miedzi, co związane jest z gorszymi własnościami mechanicznymi i elektrycznymi aluminium.
Dobór przewodów pod kątem obciążalności długotrwałej i krótkotrwałej przeciążalności
Przepływający przez żyły przewodów lub kabli prąd elektryczny powoduje wydzielanie się ciepła i wzrost temperatury żył na skutek niezerowej rezystancji przewodników. W efekcie prowadzi to do nagrzewanie się izolacji czy ekranu kabla, a także tynku, gruntu lub innego medium, w którym znajduje się przewód. W zależności od ułożenia przewodu, ciepło to może być rozpraszane na szereg sposobów: poprzez konwekcję, przewodnictwo lub promieniowanie. Normy aproksymują tempo rozpraszania ciepła z przewodu, przyjmując pewne stałe tempo uzależnione od rodzaju kabla i miejsca oraz sposobu w jaki został on ułożony.
Przy doborze przekroju przewodów pierwszym krokiem jest obliczenie przewidywanego obciążenia prądu. W uproszczeniu - dla obciążenia rezystancyjnego prąd równy jest mocy podzielonej przez napięcie znamionowej w sieci, typowo 230 V. Jeśli obciążenie ma inny charakter, wartość tą dodatkowo dzielimy przez współczynnik mocy (cosφ). W budynkach mieszkalnych możemy przyjąć, że cosφ = 0,95.
Znając prąd obciążenia dobór przekroju przewodów dokonuje się na podstawie tablic obciążalności przewodów zawartych w normie PN-IEC 60364-5-523:2001 „Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych. Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego”. Norma ta zawiera dopuszczalne długotrwałe obciążalności przewodów dla temperatury otoczenia równej 30°C oraz maksymalnej obciążalności dla kabli ułożonych w ziemi, przy założeniu rezystancji termicznej gruntu równej 2,5 K*m/W (średnia wartość rezystywności cieplnej gruntu w Polsce wynosi 1 K*m/W). Wartości podane są dla prądu stałego lub prądu przemiennego o częstotliwości 50 Hz lub 60 Hz.