Pár dobrých tipov pre správnu voľbu prierezov káblov z hľadiska dovoleného úbytku napätia

Často sa na nás obracajú zákazníci s požiadavkou o pomoc pri výbere vhodného prierezu jadier kábla, keď potrebujú priviesť na určitú vzdialenosť určitý výkon, t.j. prúd pri danom napätí. Jednak z hľadiska zaťažiteľnosti a mnohí aj z hľadiska úbytku napätia.

Na kábloch, ktorými preteká elektrický prúd dochádza vplyvom ich impedancie t.j. rezistancie (činného odporu) a reaktancie (indukčného a kapacitného odporu) k úbytku napätia a tým aj k poklesu napätia na spotrebičoch. Tento pokles napätia by mohol ovplyvniť prevádzkové vlastnosti spotrebičov a preto sú dovolené úbytky napätí limitované.

Pri krátkych vedeniach silových káblov a vedeniach s malým prierezom vodičov (rozvody nn) je možné vplyv indukčnej reaktancie zanedbať a do úvahy brať len rezistanciu. Pri kábloch vysokého napätia (vn) treba počítať aj s indukčným odporom.

Dovolené úbytky napätia sú závislé na druhu rozvodov. Pokiaľ dovolený úbytok napätia na spotrebiči nie je predpísaný normou platí zásada, že v mieste spotrebiča nemá byť pokles napätia vyšší ako 5% menovitého napätia siete a pokiaľ ide o pevné inštalácie v objektoch budov, nemá byť úbytok väčší ako 4% menovitého napätia inštalácie.

Zistiť zaťažiteľnosť káblov nie je problém. Väčšinou je menovitá prúdová zaťažiteľnosť udávaná v katalógoch výrobcov a platí pre základné podmienky ich uloženia.
Pokiaľ nie je udaná v katalógoch, dá sa zistiť v norme STN 33 2000 -5-52 :2012-04 Presné prepočty zaťažiteľnosti však musí urobiť projektant, pričom musí zobrať do úvahy všetky korekčné faktory súvisiace:

• s okolitou teplotou,
• spôsobom inštalovania,
• zoskupením káblov,
• počtom žíl káblov,
• počtom zaťažených žíl atď.

Použije pritom prepočítacie koeficienty udané v predmetnej norme STN 33 2000 -5-52 :2012-04 alebo tiež v nemeckej norme DIN VDE 0276-1000.

Prierez vodičov musí byť navrhnutý tak, aby ani pri najvyššom predpokladanom zaťažení úbytok napätia nepresiahol povolenú hodnotu.

Pretože z výrobcov silových káblov iba niektorí udávajú vo svojich katalógoch reaktancie (prípadne indukčnosti a kapacity), zhrnieme Vám, ako si môžete pomôcť bez nutnosti ich znalosti .

Základné vzorce použiteľné pre stanovenie prierezu vodičov z hľadiska úbytku napätia a príklad postupu výpočtu

Pre trojfázový rozvod platí: u = √3. I. L. cosφ / Κ.q
Pre jednofázový rozvod platí: u = 2.I.L. cosφ / Κ.q

pričom:

• u – úbytok napätia vo (V)
• I-prúd v (A)
• L- dĺžka trasy v (m)
• cosφ – účinník (závislý od typu záťaže napr. 0,8)
• Κ - vodivosť v (S) pre Cu =56, pre Al= 33
• q – prierez jadier kábla v (mm2 )

Výkon pri trojfázovom rozvode je daný vzorcom:
P= √3.U.I. cosφ

• P - výkon vo (W)
• U - napätie vo (V)
• I - prúd v (A)
• cosφ – účinník

Ilustračný príklad postupu výpočtu:

Bude treba navrhnúť vhodný prierez 4 žilového, kábla pre 400V rozvod, uloženého na vzduchu, na prenos 15 kW, na vzdialenosť 200m z hľadiska zaťažiteľnosti kábla a úbytku napätia na ňom.
Postup môže byť nasledovný:

• a) Z prenášaného výkonu sa vypočíta prenášaný prúd v Ampéroch
• b) Vyberie sa vhodný prierez jadier z hľadiska zaťažiteľnosti
• c) Vypočíta sa úbytok napätia vo Voltoch
• d) Porovná sa s dovoleným úbytkom napätia (musí byť menší ako 5% !! )

Konkrétne:

a)

I= P / √3.U. cosφ
I= 15000 / √3.400.0,8 = ca. 27A

b)

Zaťažiteľnosti 4 žil. káblov rôznych prierezov typu NYY resp. CYKY na vzduchu pri základnej teplote 30°C udané v katalógu fy.PRYSMIAN sú nasledovné:

• 4x4 = 34A
  4x6 = 43A
  4x10= 59A






 
•  
•  
•  
•  

Z hľadiska zaťažiteľnosti (bez zohľadnenia korekčných faktorov) by stačil prierez žíl 4 mm2
Musí sa však skontrolovať vhodnosť voľby kábla aj z hľadiska úbytku napätia.

c)

u= √3. I. L .cosφ / κ.q
u = √3.27. 200. 0,8 / 56. 4 = 33,4V (~8,4%)
u = √3.27. 200. 0,8 / 56. 6 = 22,3V (~5,6%)
u = √3.27. 200. 0,8 / 56. 10 = 13,4V (~3,3%)

d)

Porovná sa s dovoleným úbytkom napätia: 3,3% < 5%

Výsledok:

Čiste z hľadiska zaťažiteľnosti by stačil prierez kábla 4 mm2, vhodný prierez z hľadiska úbytku napätia je ale až 10 mm2

V tomto článku si nekladieme za cieľ obsiahnuť podrobne celú problematiku zaťažiteľnosti a úbytku napätia na rozvodoch tvorených nn káblami. Nie je v ňom dotknutá ani problematika ochrany samočinným odpojením elektrického zariadenia od napájania v prípade poruchy . Podrobnosti o požiadavkách na ochranu odpojením elektrického zariadenia od napájania v prípade poruchy sa dajú nájsť v norme STN 33 2000-4-41 :2007

Chceme iba upozorniť „laickú“ verejnosť, že pri voľbe prierezov žíl káblov nestačí brať do úvahy iba ich prúdovú zaťažiteľnosť, ale zároveň je potrebné ich skontrolovať aj na úbytok napätia.

Anton Mentel