Dobór przekroju kabla elektrycznego jest jednym z kluczowych zagadnień projektowych w instalacjach niskiego napięcia. Zgodnie z normą PN-HD 60364, przekrój przewodu musi spełniać jednocześnie kilka warunków: przenieść wymagany prąd obciążenia, ograniczyć spadek napięcia do dopuszczalnego poziomu oraz zapewnić skuteczne samoczynne wyłączenie zasilania w przypadku zwarcia. Pominięcie któregokolwiek z tych aspektów prowadzi do instalacji niezgodnej z normami i potencjalnie niebezpiecznej.
Zależność między mocą, prądem i przekrojem kabla
Podstawą doboru przekroju przewodu jest wyznaczenie prądu roboczego odbiornika na podstawie jego mocy znamionowej.
Układ jednofazowy (230 V)
Dla obwodów jednofazowych prąd oblicza się według wzoru:
I = P / (U × cosφ)
gdzie:
-
I – prąd roboczy [A],
-
P – moc czynna [W],
-
U – napięcie znamionowe [V],
-
cosφ – współczynnik mocy.
Układ trójfazowy (400 V)
W przypadku odbiorników trójfazowych, typowych dla silników i maszyn przemysłowych, stosuje się wzór:
I = P / (√3 × U × cosφ × η)
gdzie dodatkowo:
-
η – sprawność urządzenia.
Uwzględnienie sprawności jest szczególnie istotne dla silników elektrycznych, ponieważ moc pobierana z sieci jest wyższa niż moc oddawana na wale.
Wyznaczony prąd porównuje się z dopuszczalną obciążalnością długotrwałą przewodu, określoną w normach oraz tabelach producentów kabli.
Sprawdź również: Przewody głośnikowe
Materiał przewodnika – miedź a aluminium
Najczęściej stosowanym materiałem żył roboczych jest miedź, ze względu na bardzo dobrą przewodność, stabilność połączeń i wysoką odporność mechaniczną. Przewody aluminiowe mają gorszą przewodność elektryczną, dlatego dla tej samej mocy wymagają większego przekroju.
Z punktu widzenia norm i praktyki instalacyjnej należy jednak doprecyzować:
-
w instalacjach wewnętrznych budynków nie stosuje się przewodów aluminiowych o małych przekrojach,
-
minimalny dopuszczalny przekrój aluminium w instalacjach stałych wynosi zazwyczaj 10 mm² lub 16 mm², w zależności od interpretacji wymagań dotyczących wytrzymałości mechanicznej i zacisków.
Aluminium o przekrojach rzędu 2,5 mm² spotyka się wyłącznie w starych instalacjach i nie spełnia aktualnych wymagań normowych. W nowoczesnych instalacjach niskonapięciowych standardem jest miedź.
Spadek napięcia – wymagania normowe
Spadek napięcia jest kolejnym kryterium, które musi spełniać prawidłowo dobrany przekrój kabla. Nadmierny spadek prowadzi do nieprawidłowej pracy urządzeń, spadku momentu silników oraz wzrostu strat energii.
Zgodnie z wytycznymi normowymi i praktyką projektową:
-
od złącza do układu pomiarowego: ok. 0,5%,
-
od licznika do odbiornika końcowego: 2–3%,
-
łączny spadek napięcia w całej instalacji nie powinien zazwyczaj przekraczać 4%.
W przypadku długich tras kablowych często konieczne jest zastosowanie większego przekroju przewodu, nawet jeśli obciążalność prądowa byłaby formalnie spełniona.
Czytaj również: Łączenie kabla w ziemi
Warunki ułożenia i współczynniki korekcyjne
Norma PN-HD 60364 wymaga, aby przy doborze przekroju uwzględniać:
-
sposób ułożenia kabla (w ziemi, w powietrzu, w rurkach, w korytkach),
-
temperaturę otoczenia,
-
liczbę przewodów ułożonych równolegle,
-
możliwość odprowadzania ciepła.
Każdy z tych czynników wpływa na rzeczywistą obciążalność prądową przewodu i wymaga stosowania współczynników korekcyjnych.
Pętla zwarcia i samoczynne wyłączenie zasilania (SWZ)
Kluczowym, a często pomijanym kryterium doboru przekroju kabla jest warunek skuteczności ochrony przeciwporażeniowej, czyli zapewnienie samoczynnego wyłączenia zasilania.
Przekrój przewodu musi być tak dobrany, aby:
-
impedancja pętli zwarcia była wystarczająco niska,
-
prąd zwarciowy osiągnął wartość gwarantującą szybkie zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego.
Zbyt mały przekrój lub zbyt długa linia kablowa powodują wzrost impedancji pętli zwarcia, co może uniemożliwić wyzwolenie wyłącznika w wymaganym czasie. W efekcie zwarcie nie zostaje odłączone, co stanowi realne zagrożenie pożarowe, nawet jeśli przewód spełnia warunki obciążalności i spadku napięcia.
Dobór przekroju przewodu do mocy
Dobór przekroju kabla do mocy nie może opierać się wyłącznie na prądzie obciążenia. Zgodnie z PN-HD 60364 przekrój przewodu musi spełniać trzy podstawowe warunki jednocześnie:
-
dopuszczalną obciążalność prądową,
-
dopuszczalny spadek napięcia,
-
skuteczność samoczynnego wyłączenia zasilania.
Dopiero spełnienie wszystkich tych kryteriów gwarantuje instalację bezpieczną, trwałą i zgodną z obowiązującymi normami. W praktyce oznacza to, że prawidłowy dobór przekroju kabla zawsze powinien wynikać z obliczeń, a nie wyłącznie z „utartych przekrojów”.
Artykuł sponsorowany
