Bestämma kabelarea från diameter och tvärtom: färdiga tabeller och beräkningsformler

Kablar används i stor utsträckning inom elektriska nät av olika slag. Energitransport via kabel- och ledarprodukter verkar vid första anblicken enkel och självklar.

Men för att säkerställa säker användning av elledningar måste ett antal viktiga nyanser beaktas vid projektering och installation av elnät. En sådan detalj är förmågan att korrekt beräkna kabelarean utifrån diametern, eftersom gränsen för tillåten ström genom ledaren beror på noggrannheten i bestämningen.

Hur bestämmer man area eller diameter, finns det en skillnad mellan dessa parametrar? Låt oss försöka reda ut i artikeln. Dessutom har vi förberett sammanställningstabeller som hjälper dig att välja ledare beroende på installationsförhållanden, material i kabelkärnan och effektegenskaper hos anslutna enheter.

Nödvändighet och tillvägagångssätt för beräkning

Elektrisk ström driver en mängd olika utrustningar med olika effekt. Och effektområdet är mycket brett.

Varje enskild elektrisk apparat utgör en belastning, beroende på vilken storlek som kräver tillförsel av ström med en viss styrka.

Som standard eller på grund av ren okunskap om grunderna i elektricitet är det enkelt att ansluta ledare, samtidigt som man ignorerar alla befintliga krav på diameter och area. En annan fråga är vad som kan bli resultatet av en sådan praxis under drift.

Den nödvändiga mängden ström för den önskade lasten kan ledas genom kablar med olika diameter (area).

Men när ledarens area är otillräcklig för att överföra den givna strömmängden uppstår en effekt av ökat motstånd. Som följd märks uppvärmning av kabeln.

Om man ignorerar ett sådant fenomen och fortsätter att leda ström, skapas en verklig risk för uppvärmning ända fram till antändning. En sådan situation hotar en allvarlig olycka. Det är därför man måste ägna särskild uppmärksamhet åt beräkningar och val av strömöverföringskretsar till lasten.

Konsekvenserna av felaktiga beräkningar av elektriska ledares tvärsnitt (diameter) kan leda till allt från mindre deformation av isoleringsmaterialet till verklig brand och stor eldsvåda.

Korrekt beräkning och noggrant val av kablar och ledningar har en positiv effekt även på utrustningens funktion som belastning.

Så, förutom säkerhetsaspekten, är beräkning av elektrisk kabelarea utifrån diameter eller tvärtom en nödvändig åtgärd för att säkerställa effektiv drift av elektriska maskiner.

Bestämning av ledarens diameter

Egentligen kan denna operation utföras med en enkel linjär mätning. För en noggrann mätning rekommenderas att använda ett precisionsinstrument, till exempel ett skjutmått, eller ännu bättre – en mikrometer.

Ett relativt lågt noggrant resultat, men fullt acceptabelt för många användningsområden, ger mätning av diametern med en vanlig linjal.

Mätning och bestämning av ledarens diameter med ett precisionsinstrument, i detta fall ett skjutmått. Denna linjära mätmetod ger ett resultat som är tillräckligt noggrant för efterföljande beräkning av ledarens tvärsnitt.

Självklart bör mätningen utföras på en bar ledare, det vill säga att isoleringshöljet tas bort i förväg.

Förresten, isoleringshöljet, till exempel på en koppartråd, inkluderar även ett tunt lager lack som också måste avlägsnas när mycket noggrann beräkning krävs.

Det finns en 'husmorsmetod' för diametermätning som är lämplig när inga precisionsinstrument finns till hands. För denna metod krävs en elektrikers skruvmejsel och en skollinjal.

Ledaren rengörs från isolering före mätning, varefter den lindas tätt varv för varv runt skruvmejselns skaft. Vanligtvis lindas tio varv – ett lämpligt antal för matematiska beräkningar.

Linjär diametermätning är en annan vanlig metod för att bestämma ledarens parameter för effektberäkning (kapacitet). Den utförs med en vanlig linjal och valfritt underlag där ledaren kan lindas (+)

Därefter mäts den lindade spolen på skruvmejselns skaft med en linjal från första till sista varvet. Det uppmätta värdet på linjalen måste delas med antalet varv (i detta fall 6). Resultatet av denna enkla beräkning är ledarens diameter.

Beräkning av tvärsnittsarea för elektrisk ledare

För att bestämma värdet på ledarens tvärsnitt måste man använda en matematisk formulering.

I grund och botten är ledarens tvärsnittsarea arean av ett tvärsnitt – det vill säga cirkelns area. Diametern bestäms med den metod som beskrivits ovan.

Ledarens tvärsnitt är i själva verket en cirkels area. Följaktligen kan beräkningen av denna geometriska storhet utföras med hjälp av den traditionella formeln, förutsatt att diametern eller radien är känd.

Med hjälp av diametern är det enkelt att få fram radien genom att dela diametern på mitten.

Egentligen krävs det att man lägger till konstanten π (3,14) till de erhållna uppgifterna, varefter tvärsnittsarean kan beräknas med en av formlerna:

S = π*R² eller S = π/4*D²,

där:

• D – diameter;
• R – radie;
• S – tvärsnittsarea;
• π – konstant, motsvarande 3,14.

De angivna klassiska formlerna används också för att bestämma tvärsnittsarean för flertrådiga ledare. Beräkningsstrategin förblir i stort sett oförändrad, förutom vissa detaljer.

Särskilt beräknas först tvärsnittet för en enskild tråd i bunten, varefter resultatet multipliceras med det totala antalet trådar.

Det går att beräkna tvärsnittet för en flertrådig ledare med samma matematiska metod som används för en entrådig ledare, men med ytterligare hänsyn till antalet trådar som en multiplikator.

Varför bör man anse att bestämning av tvärsnittet är en viktig faktor? En uppenbar punkt, direkt relaterad till Joule-Lenz lag, är att ledarens tvärsnittsparameter bestämmer gränsen för den tillåtna ström som går genom ledaren.

Bestämning av diameter utifrån area

Genom matematisk beräkning går det att bestämma diametern på ledarens kärna när tvärsnittsparametern är känd.

Det är naturligtvis inte det mest praktiska alternativet, med tanke på att det finns enklare sätt att bestämma diametern, men användningen av ett sådant alternativ utesluts inte.

Mätning av diameter med hög noggrannhet med hjälp av ett verktyg – mikrometern, ger i stort sett samma resultat som när beräkningar utförs med formeln.

För att utföra beräkningen krävs i princip samma numeriska uppgifter som användes vid beräkning av tvärsnittet med hjälp av den matematiska formeln.

Det vill säga konstanten π och värdet på cirkelns area (tvärsnittet).

Med dessa formelvärden nedan får man diameterns värde:

D = √4S/π,

där:

• D – diameter;
• S – tvärsnittsarea;
• π – konstant, motsvarande 3,14.

Tillämpningen av denna formel kan vara aktuell när tvärsnittsparametern är känd och det inte finns några lämpliga verktyg för att mäta diametern.

Tvärsnittsparametern kan till exempel erhållas från dokumentationen för ledaren eller från en beräkningstabell som visar de vanligaste klassiska alternativen.

Tabeller för att välja lämplig ledare

Ett bekvämt och praktiskt sätt att välja rätt ledning (kabel) är att använda speciella tabeller där diametrar och tvärsnitt anges i förhållande till effekt och/eller ström.

Att ha en sådan tabell till hands är ett enkelt och smidigt sätt att snabbt bestämma sig för en ledare för den önskade elektriska installationen.

Att bestämma de erforderliga värdena med hjälp av en klassisk tabell är ett av de mest praktiska sätten att välja rätt ledare vid installationsarbete.

Med tanke på att traditionella elledare består av produkter med koppar- eller aluminiumledare, finns det tabeller för båda metalltyperna.

Tabellvärdena visar ofta värden för spänning 220 volt och 380 volt. Dessutom beaktas installationsförhållandena – dold eller öppen ledning.

I praktiken innebär det att ett enda pappersark eller en bild laddad i en smartphone innehåller en stor mängd teknisk information som gör att du klarar dig utan de matematiska (linjära) beräkningarna som nämnts ovan.

Dessutom erbjuder många tillverkare av kabelprodukter, för att förenkla köparens val av rätt ledare, till exempel för installation av uttag, en tabell med alla nödvändiga värden.

Det återstår bara att avgöra vilken belastning som planeras för en specifik elpunkt och hur installationen ska utföras, och utifrån den informationen välja rätt ledning med koppar- eller aluminiumledare.

Exempel på sådana beräkningsalternativ för tråddiameter baserat på tvärsnitt ges i tabellen, som omfattar alternativ för koppar- och aluminiumledare samt installationsmetoder – öppen eller dold typ. Från den första tabellen kan du bestämma tvärsnittet baserat på effekt och ström.

Tabell över överensstämmelse mellan tvärsnitt och diameter för koppar- och aluminiumledare beroende på installationsförhållanden

Dessutom finns det en standard för tvärsnitt och diametrar för runda (formade) icke-kompakterade och kompakterade strömförande ledare i kablar, ledningar och sladdar. Dessa parametrar regleras av GOST 22483-2012.

Standarden omfattar kablar av koppar (förtennad koppar), aluminiumtråd utan metallisk beläggning eller med metallisk beläggning.

Koppar- och aluminiumledare i kablar och ledningar för fast installation indelas i klass 1 och 2. Ledningar, sladdar och kablar för både tillfällig och fast installation där högre grad av flexibilitet krävs vid montering indelas i klasserna 3 till 6.

Tabell över klassificering för kabel- (lednings-) kopparledare

För aluminiumledare och -kablar anger GOST 22483-2012 också parametrar för nominellt tvärsnitt som motsvarar en given diameter beroende på ledarklass.

Dessutom, enligt samma GOST, kan angivna diametrar användas för kopparledare klass 1 om man behöver beräkna dess minsta diameter.

Tabell över klassificering för kabel- (lednings-) aluminiumledare

Ytterligare rekommendationer om val av ledningstyper och kablar för elnät i lägenhet och hus finns i artiklarna:

1. Vilken kabel ska man använda för heminstallation: rekommendationer vid val
2. Vilken kabel för ledningar i trähus: typer av obrännbar kabel och säker läggning
3. Vilken kabel ska man använda för ledningar i lägenheten: översikt av kablar och val av bästa alternativet

Slutsatser och användbar video om ämnet

I videoklippet nedan visas ett praktiskt exempel på hur man bestämmer ledarens tvärsnitt med enkla metoder.

Att titta på videon rekommenderas eftersom den visuella informationen ökar kunskapsmängden:

Arbete med elektriska ledningar kräver alltid ett ansvarsfullt förhållningssätt när det gäller beräkning.

Därför måste en elektriker på alla nivåer känna till beräkningsmetoder och kunna använda befintliga tekniska tabeller. Därmed uppnås inte bara betydande kostnadsbesparingar vid installation tack vare noggrann beräkning, utan framför allt – garanteras driftsäkerheten för den nya linjen.

Har du något att tillägga, eller har du frågor om att bestämma ledningens tvärsnitt? Du kan lämna kommentarer till inlägget, delta i diskussioner och dela med dig av dina egna erfarenheter av att välja ledningar för elnätet i huset eller lägenheten. Kontaktformuläret finns i det nedre blocket.