DOBÓR PRZEWODÓW I KABLI DO OBCIĄŻENIA ORAZ WARUNKÓW PRACY

Przewody i kable są podstawą każdej instalacji elektrycznej. To nimi energia dociera do oświetlenia, gniazd, urządzeń, maszyn, rozdzielnic i odbiorników końcowych. Na co dzień są zwykle niewidoczne, ale to właśnie od ich właściwego doboru zależy bezpieczeństwo, trwałość instalacji i stabilna praca urządzeń.

Źle dobrany przewód lub kabel nie zawsze od razu powoduje awarię. Często instalacja działa, urządzenia pracują, a zabezpieczenia nie wyłączają obwodu. Problem może rozwijać się stopniowo: przewód pracuje w zbyt wysokiej temperaturze, izolacja szybciej się starzeje, pojawiają się spadki napięcia, a urządzenia zaczynają pracować niestabilnie.

Dlatego dobór przewodów i kabli powinien uwzględniać nie tylko przekrój żyły, ale również napięcie znamionowe izolacji, warunki ułożenia, obciążenie prądowe, długość trasy oraz środowisko pracy.

OD CZEGO ZALEŻY DOBÓR PRZEWODU LUB KABLA

Dobór przewodu lub kabla zależy od kilku podstawowych parametrów:

• prądu obciążenia,
• długości trasy,
• sposobu ułożenia,
• temperatury otoczenia,
• liczby żył obciążonych,
• rodzaju izolacji,
• napięcia znamionowego izolacji,
• warunków środowiskowych,
• dopuszczalnego spadku napięcia,
• rodzaju zabezpieczenia.

Ten sam przekrój żyły może mieć różną dopuszczalną obciążalność w zależności od tego, czy przewód jest prowadzony w ścianie, w rurze instalacyjnej, w ziemi, w powietrzu, w ociepleniu lub razem z innymi przewodami. Norma PN-HD 60364-5-52 uwzględnia różne sposoby układania przewodów i kabli oraz warunki wpływające na ich obciążalność.

PRZEWODY A KABLE – RÓŻNICE TECHNICZNE

Nazwy „przewód” i „kabel” często są używane zamiennie, ale w praktyce technicznej oznaczają różne konstrukcje i inne zastosowania.

Przewody instalacyjne stosowane są głównie wewnątrz budynków. Mają lżejszą konstrukcję i przeznaczone są przede wszystkim do układania pod tynkiem, na tynku lub w rurach instalacyjnych. Typowym przykładem jest przewód YDY lub YDYp. Przewody tego typu mają najczęściej napięcie znamionowe izolacji 300/500 V i są przeznaczone do instalacji wewnętrznych. Przykładowo przewód YDYp 300/500 V producenta ELPAR ma żyły miedziane jednodrutowe, izolację PVC i powłokę PVC, a temperatura pracy podana w karcie produktu wynosi od -40°C do +70°C.

Kable energetyczne mają bardziej odporną konstrukcję i są przeznaczone do trudniejszych warunków pracy. Mogą być układane wewnątrz, na zewnątrz, w ziemi, w betonie oraz w instalacjach zasilających. Typowym przykładem są kable YKY, YKYżo, NAYY, YAKXS. Kable energetyczne niskiego napięcia bardzo często mają napięcie znamionowe 0,6/1 kV. Kable YKY 0,6/1 kV są przeznaczone do układania na stałe, wewnątrz i na zewnątrz pomieszczeń, bezpośrednio w ziemi i w obudowach betonowych.

NAPIĘCIE IZOLACJI – WAŻNA RÓŻNICA MIĘDZY PRZEWODEM A KABLEM

Napięcie izolacji to parametr, który określa, do jakiego napięcia znamionowego może być stosowany dany przewód lub kabel. Nie należy go mylić z napięciem pracy odbiornika. Jest to cecha konstrukcyjna przewodu lub kabla, wynikająca z budowy izolacji i powłoki.

Najczęściej spotykane wartości:

W praktyce oznacza to, że przewód instalacyjny 300/500 V nie jest zamiennikiem kabla energetycznego 0,6/1 kV. Nawet jeśli przekrój żyły wydaje się odpowiedni, różnice w konstrukcji, powłoce, odporności środowiskowej i napięciu znamionowym mogą całkowicie zmieniać zakres zastosowania.

NAJCZĘŚCIEJ STOSOWANE RODZAJE PRZEWODÓW I KABLI

YDY / YDYp
Przewody instalacyjne do instalacji wewnętrznych. Stosowane najczęściej w obwodach oświetleniowych i gniazdowych. Typowe napięcie znamionowe: 300/500 V.

H07V-K / H07V-U
Przewody jednożyłowe do instalacji w rurach, kanałach, szafach i rozdzielnicach. Typowe napięcie znamionowe: 450/750 V.

YKY / YKYżo / YKXs / YKXs żo
Kable energetyczne miedziane, przeznaczone do układania na stałe, również na zewnątrz i w ziemi. Typowe napięcie znamionowe: 0,6/1 kV.

NAYY / YAKy
Kabel energetyczny aluminiowy z izolacją i powłoką PVC, stosowany w zasilaniu i liniach energetycznych niskiego napięcia. Typowe napięcie znamionowe: 0,6/1 kV.

YAKXS
Kabel energetyczny aluminiowy z izolacją XLPE, stosowany w energetyce, zasilaniu budynków i instalacjach zewnętrznych. Typowe napięcie znamionowe: 0,6/1 kV. NKT opisuje YAKXS jako kabel z żyłą aluminiową i izolacją XLPE przeznaczony do układania na stałe, wewnątrz, na zewnątrz i bezpośrednio w ziemi. (NKT)

OWY / OMY
Przewody elastyczne do urządzeń ruchomych, przedłużaczy i odbiorników przenośnych. Dobór zależy od zastosowania, warunków pracy i napięcia znamionowego konkretnego typu przewodu.

OBCIĄŻALNOŚĆ PRĄDOWA – DLACZEGO NIE MA JEDNEJ UNIWERSALNEJ WARTOŚCI

Obciążalność prądowa określa, jaki prąd może długotrwale płynąć przez przewód lub kabel bez przekroczenia dopuszczalnej temperatury żyły. Nie jest to jedna stała liczba przypisana wyłącznie do przekroju.

Na obciążalność wpływają:

• materiał żyły: miedź Cu lub aluminium Al,
• przekrój żyły,
• rodzaj izolacji: PVC, XLPE, EPR,
• liczba żył obciążonych,
• sposób ułożenia,
• temperatura otoczenia,
• grupowanie kabli,
• warunki chłodzenia.

Przewód ułożony swobodnie w powietrzu będzie oddawał ciepło lepiej niż przewód zamknięty w rurze lub przykryty warstwą izolacji cieplnej. Dlatego przy projektowaniu instalacji trzeba korzystać z tabel obciążalności, współczynników korekcyjnych i danych producenta.

ORIENTACYJNA OBCIĄŻALNOŚĆ KABLI I PRZEWODÓW Cu ORAZ Al

Poniższa tabela ma charakter orientacyjny i służy do wstępnego porównania obciążalności żył miedzianych i aluminiowych. Nie zastępuje projektu instalacji ani doboru według PN-HD 60364-5-52 i kart katalogowych producenta.

Założenia ogólne:

• przewody/kable niskiego napięcia,
• izolacja PVC 70°C,
• temperatura otoczenia 30°C,
• obciążenie długotrwałe,
• typowe warunki instalacyjne.

Dla precyzyjnego doboru należy sprawdzić tabelę producenta dla konkretnego typu kabla. Przykładowo ELPAR publikuje parametry techniczne kabli elektroenergetycznych 0,6/1 kV z podziałem na aluminium i miedź oraz izolację PVC i XLPE. (elpar.pl)

RÓŻNICE POMIĘDZY Cu A Al

Miedź ma wyższą przewodność niż aluminium, dlatego dla tej samej obciążalności zwykle wystarcza mniejszy przekrój żyły miedzianej. Kable aluminiowe są lżejsze i często korzystniejsze ekonomicznie przy dużych przekrojach, ale wymagają większego przekroju dla uzyskania zbliżonej obciążalności.

W praktyce:

• Cu dominuje w instalacjach wewnętrznych i obwodach końcowych,
• Al jest często stosowane w zasilaniu, WLZ, energetyce i dużych przekrojach,
• połączenia aluminium wymagają odpowiedniej technologii i osprzętu,
• nie wolno przypadkowo łączyć Cu i Al bez właściwych złączek.

SPADEK NAPIĘCIA – PARAMETR, KTÓRY POTRAFI ZMIENIĆ DOBÓR PRZEKROJU

Przekrój przewodu nie powinien być dobierany wyłącznie na podstawie obciążalności prądowej. Przy dłuższych trasach bardzo ważny jest spadek napięcia.

Zbyt duży spadek napięcia może powodować:

• słabszą pracę urządzeń,
• problemy z rozruchem silników,
• migotanie oświetlenia,
• błędy elektroniki,
• zakłócenia pracy falowników i automatyki.

W praktyce często przyjmuje się maksymalny spadek napięcia do 3% dla oświetlenia i do 5% dla pozostałych odbiorów. Przy długiej trasie może się więc okazać, że przewód dobrany poprawnie pod kątem obciążalności trzeba zwiększyć ze względu na spadek napięcia.

WPŁYW TEMPERATURY I SPOSOBU UŁOŻENIA

Przewód podczas pracy nagrzewa się. Im trudniejsze warunki oddawania ciepła, tym niższa dopuszczalna obciążalność.

Największe znaczenie mają:

• prowadzenie przewodów w izolacji termicznej,
• prowadzenie wielu przewodów obok siebie,
• wysoka temperatura otoczenia,
• ograniczona wentylacja,
• układanie kabli w ziemi o niekorzystnych parametrach cieplnych.

W takich przypadkach stosuje się współczynniki korekcyjne. Podwyższenie temperatury otoczenia obniża obciążalność długotrwałą przewodów, co omawia m.in. opracowanie dotyczące obciążalności cieplnej przewodów i kabli. (Edward Musiał)

DOBÓR PRZEWODÓW DO TYPOWYCH OBWODÓW

Obwody oświetleniowe
Najczęściej stosuje się przewody miedziane 3×1,5 mm². Zabezpieczenia dobiera się zależnie od projektu instalacji, warunków ułożenia i obciążenia.

Obwody gniazdowe
Najczęściej stosuje się przewody miedziane 3×2,5 mm². Dobór musi uwzględniać sposób ułożenia, długość trasy i zabezpieczenie.

Płyty indukcyjne i większe odbiorniki
Często stosuje się przewody 5×4 mm² lub 5×6 mm², ale ostateczny dobór zależy od mocy urządzenia, układu zasilania, długości przewodu i warunków montażu.

Zasilanie garażu, warsztatu lub budynku gospodarczego
W takim przypadku przekrój kabla powinien być dobrany po analizie długości trasy, planowanego obciążenia, spadku napięcia i warunków ułożenia. Często stosuje się kable energetyczne 0,6/1 kV, np. YKY, NAYY lub YAKXS.

PRZEWODY I KABLE DOSTĘPNE w ELPIE

W ofercie Elpie dostępne są przewody i kable do zastosowań domowych, instalacyjnych, przemysłowych oraz energetycznych, w tym:

• przewody instalacyjne,
• przewody jednożyłowe,
• kable energetyczne,
• kable ziemne,
• przewody sterownicze,
• przewody gumowe,
• przewody do automatyki,
• przewody bezhalogenowe.

Dostępni producenci obejmują m.in.:

• NKT,
• BITNER,
• TECHNOKABEL,
• ELPAR,
• HELUKABEL,
• TKD,
• LAPPKABEL
• ELEKTROKABEL.

PODSUMOWANIE

Dobór przewodów i kabli powinien uwzględniać nie tylko przekrój żyły, ale także napięcie znamionowe izolacji, materiał przewodnika, sposób ułożenia, temperaturę, długość trasy, spadek napięcia i warunki środowiskowe.

Najważniejsze zasady:

• przewód instalacyjny 300/500 V nie jest zamiennikiem kabla energetycznego 0,6/1 kV,
• miedź i aluminium mają różną obciążalność,
• ten sam przekrój może mieć różną dopuszczalną obciążalność zależnie od sposobu montażu,
• przy długich trasach trzeba sprawdzić spadek napięcia,
• końcowy dobór powinien być zgodny z normami i dokumentacją producenta.
   

ŹRÓDŁA TECHNICZNE

• PN-HD 60364-5-52
• PN-IEC 60364-5-523
• Katalogi i karty techniczne NKT, ELPAR, BITNER, HELUKABEL