Hvordan bestemmes ledningens tværsnit ud fra diameteren og omvendt: færdige tabeller og beregningsformler

Ledninger anvendes bredt inden for elektriske net af forskelligartede formål. Transport af energi via kabel- og ledningsprodukter synes ved første øjekast simpel og forståelig.

Men for at sikre sikker drift af elektriske installationer er det nødvendigt at tage højde for en række vigtige nuancer ved design og etablering af elektriske net. En af disse detaljer er evnen til korrekt at beregne kabeltværsnit ud fra diameter, da nøjagtigheden af bestemmelsen afhænger af grænsen for den tilladte strøm, der går gennem lederen.

Hvordan bestemmer du tværsnit eller diameter, er der forskel på disse parametre? Vi vil forsøge at afklare det i artiklen. Derudover har vi udarbejdet oversigtstabeller, der hjælper med at vælge leder afhængigt af installationsforholdene for elnettet, materialet i kabelkernen og effektkarakteristika for de tilsluttede enheder.

Nødvendighed og fremgangsmåde ved beregning

Elektrisk strøm forsyner forskelligartet udstyr med varierende effekt. Og effektområdet er meget omfattende.

Hvert enkelt elektrisk apparat udgør en belastning, og afhængigt af belastningens størrelse kræves tilførsel af strøm af en bestemt styrke.

Som standard eller på grund af simpel uvidenhed om elektricitets grundprincipper er det let at tilslutte ledere uden at tage hensyn til alle eksisterende krav til diametre og tværsnit. Et andet spørgsmål er, hvad der kan komme ud af en sådan praksis under drift.

Den nødvendige mængde strøm til den krævede belastning kan ledes gennem ledninger af forskellig diameter (tværsnit).

Men under forhold med utilstrækkeligt ledertværsnit til at føre den givne strømmængde opstår en effekt af øget modstand. Som følge heraf bemærkes opvarmning af ledningen (kablet).

Hvis du ignorerer et sådant fænomen og fortsætter med at lede strøm, skaber det en reel risiko for opvarmning indtil antændelse. En sådan situation truer med en alvorlig ulykkessituation. Derfor skal der lægges særlig vægt på beregning og valg af strømoverføringskredsløb til belastningen.

Konsekvenserne af unøjagtige beregninger af elektriske lederes tværsnit (diameter) kan ledsages af fænomener fra mindre deformation af isoleringsmaterialet til egentlig brand og stor ildløs

Korrekt beregning og kompetent valg af kabler og ledninger har en positiv indvirkning på driften af udstyret, der fungerer som belastning.

Så ud over sikkerhedsfaktoren er beregning af elektriske kabeltværsnit baseret på diameter eller omvendt en nødvendig handling for at sikre effektiv drift af elektriske maskiner.

Bestemmelse af diameter på lederen

Denne operation kan faktisk udføres med en simpel lineær måling. Til præcis måling anbefales et punktmåleværktøj, f.eks. en skydelære, og endnu bedre – et mikrometer.

Et relativt lavt præcisionsresultat, men helt acceptabelt til mange anvendelser af ledninger, opnås ved at måle diameteren med en almindelig lineal.

Måling og bestemmelse af ledertrådens diameter med et punktmåleværktøj, i dette tilfælde en skydelære. Denne lineære målemetode giver et resultat, der er tilstrækkelig præcist til efterfølgende beregning af ledertværsnit.

Målingen skal naturligvis udføres på en blottet leder, dvs. at isoleringsbelægningen fjernes på forhånd.

Forresten betragtes isoleringsbelægningen, f.eks. på en kobbertråd, også som et tyndt lag lak, som også skal fjernes, når der kræves en meget præcis beregning.

Der findes en 'huslig' metode til at måle diameteren, som er anvendelig i tilfælde, hvor der ikke er punktmåleværktøjer ved hånden. For at bruge metoden kræves en elektriker skruetrækker og en skolelineal.

Lederen afisoleres før måling, hvorefter den vikles tæt, vind mod vind, omkring skruetrækkerens skaft. Man vikler typisk ti vindinger – et bekvemt tal for matematiske beregninger.

Lineær diameter måling – endnu en udbredt metode til at bestemme lederens parameter for effektberegning (kapacitet). Den anvendes med en almindelig lineal og enhver base, hvorpå lederen kan vikles (+)

Derefter måles spolen, der er viklet på skruetrækkerens skaft, med en lineal fra første til sidste vinding. Den opnåede værdi på linealen skal divideres med antallet af vindinger (i dette tilfælde 6). Resultatet af denne enkle beregning vil være ledertrådens diameter.

Beregning af tværsnit på elektrisk ledning

For at bestemme værdien af ledertrådens tværsnit skal man bruge en matematisk formulering.

I bund og grund er lederens tværsnit arealet af et tværsnit – det vil sige arealet af en cirkel. Dets diameter bestemmes ved den metode, der er beskrevet ovenfor.

Lederens tværsnit er i virkeligheden arealet af en cirkel. Beregningen af dette geometriske segment kan derfor udføres ved hjælp af den traditionelle formel, forudsat at diameteren eller radius er kendt.

Med udgangspunkt i diameteren er det nemt at få radius ved at halvere diameteren.

Faktisk skal konstanten π (3,14) tilføjes til de opnåede data, hvorefter tværsnitsværdien kan beregnes ved hjælp af en af formlerne:

S = π*R² eller S = π/4*D²,

hvor:

• D – diameter;
• R – radius;
• S – tværsnit;
• π – konstant svarende til 3,14.

De nævnte klassiske formler bruges også til bestemmelse af tværsnit for flertrådede ledere. Beregningsstrategien er stort set uændret, bortset fra nogle detaljer.

Især beregnes tværsnittet af en enkelt tråd i bundtet først, hvorefter resultatet ganges med det samlede antal tråde.

Det er muligt at beregne tværsnittet af en flertrådet leder ved hjælp af samme matematiske metode som for en enkelt ledning, men med yderligere hensyntagen til antallet af eksisterende tråde som en multiplikator.

Hvorfor bør bestemmelse af tværsnit betragtes som en vigtig faktor? Et åbenlyst punkt, der er direkte relateret til Joule-Lenz loven, er fordi lederens tværsnitsparameter bestemmer grænsen for den tilladte strøm, der løber gennem lederen.

Bestemmelse af diameter ud fra tværsnit

Ved matematisk beregning er det muligt at bestemme lederens diameter, når tværsnitsparameteret er kendt.

Dette er selvfølgelig ikke den mest praktiske mulighed i betragtning af eksistensen af enklere metoder til bestemmelse af diameter, men brugen af denne mulighed udelukkes ikke.

Måling af diameter med høj præcision ved hjælp af et værktøj – mikrometeret – giver stort set samme resultat, når beregningerne udføres ved hjælp af formlen

For at udføre beregningen kræves stort set de samme numeriske oplysninger, som blev brugt ved beregning af tværsnit ved hjælp af den matematiske formel.

Det vil sige konstanten π og værdien af cirklens areal (tværsnittet).

Ved at anvende disse værdier i formlen nedenfor får man diameteren:

D = √4S/π,

hvor:

• D – diameter;
• S – tværsnit;
• π – konstant svarende til 3,14.

Anvendelse af denne formel kan være relevant, når tværsnitsparameteren er kendt, og der ikke er nogen egnede værktøjer til rådighed til at måle diameteren.

Tværsnitsparameteren kan f.eks. fås fra dokumentationen for lederen eller fra en beregningstabel, hvor de mest almindeligt anvendte klassiske varianter er vist.

Tabeller til valg af passende leder

En bekvem og praktisk måde at vælge den rigtige ledning (kabel) på er at bruge specielle tabeller, hvor diametre og tværsnit er angivet i forhold til effekter og/eller førte strømme.

At have sådan en tabel ved hånden er en let og enkel måde hurtigt at bestemme den rigtige leder til den påkrævede elektriske installation.

Bestemmelse af de nødvendige værdier ved hjælp af en klassisk tabel er en af de mest bekvemme måder at vælge den krævede leder under installationsarbejde.

I betragtning af at traditionelle ledere til elektrisk installation er produkter med kobber- eller aluminiumsledere, findes der tabeller for begge metaltyper.

Tabeldataene viser ofte også værdier for spænding 220 volt og 380 volt. Derudover tages der hensyn til installationsforholdene – skjult eller åben ledningsføring.

Faktisk betyder det, at et enkelt ark papir eller et billede, der er downloadet til smartphonen, indeholder omfattende teknisk information, der gør det muligt at undvære de ovenfor nævnte matematiske (lineære) beregninger.

Desuden tilbyder mange kabelproducenter, for at gøre det lettere for køberen at vælge den rigtige leder, f.eks. til installation af stikkontakter, en tabel med alle de nødvendige værdier.

Det eneste, der er tilbage, er at bestemme, hvilken belastning der planlægges for den specifikke el-punkt, og hvordan installationen skal udføres, og på grundlag af disse oplysninger vælge den rigtige ledning med kobber- eller aluminiumsledere.

Eksempler på sådanne beregningsmetoder for ledningsdiameter ud fra tværsnit er vist i tabellen, hvor der tages hensyn til muligheder for kobber- og aluminiumsledere samt installationsmetoder – åben eller skjult type. Fra den første tabel kan man bestemme indikatoren for tværsnit ud fra effekt og strøm.

Tabel over tværsnits- og diameterforhold for kobber- og aluminiumsledere afhængigt af installationsforhold

Derudover findes der en standard for tværsnit og diametre, der gælder for runde (formede) ikke-kompakte og kompakte strømførende ledere i kabler, ledninger og snore. Disse parametre er reguleret af GOST 22483-2012.

Standarden omfatter kabler af kobber (fortinnet kobber), aluminiumstråd uden metalbelægning eller med metalbelægning.

Kobber- og aluminiumsledere i kabler og ledninger til fast installation opdeles i klasse 1 og 2. Ledninger, snore, kabler til fast og ikke-fast installation, hvor der kræves en højere grad af fleksibilitet under montering, opdeles i klasser fra 3 til 6.

Tabel over klassemæssig overensstemmelse for kabelledere af kobber

For aluminiumledere og -kabler er der i GOST 22483-2012 også fastsat parametre for nominelt tværsnit af lederen, som svarer til den tilsvarende diameter afhængig af lederens klasse.

Desuden kan de angivne diametre i henhold til samme GOST anvendes for kobberleder af klasse 1, hvis dets minimumsdiameter skal beregnes.

Tabel over klassemæssig overensstemmelse for kabelledere af aluminium

Yderligere anbefalinger til valg af type ledninger og kabler til elektriske netværk i lejlighed og hus findes i artiklerne:

1. Hvilken ledning skal du bruge til husets ledninger: anbefalinger til valg
2. Hvilket kabel skal man bruge til ledningsføring i træhus: typer af brandsikre kabler og sikker installation
3. Hvilket kabel til ledningsføring i lejligheden: oversigt over kabler og valg af den bedste løsning

Konklusioner og nyttig video om emnet

Videoen nedenfor viser et praktisk eksempel på bestemmelse af lederens tværsnit med enkle metoder.

Det anbefales at se videoen, da den visuelle information bidrager til at øge vidensniveauet:

Arbejde med elektriske ledninger kræver altid et ansvarligt forhold til beregning.

Derfor bør en elektriker af enhver rang kende beregningsmetoden og kunne bruge de eksisterende tekniske tabeller. Derved opnås ikke kun betydelige besparelser på monteringen på grund af præcis beregning, men vigtigst af alt – sikkerheden ved drift af den indførte ledning garanteres.

Har du noget at tilføje, eller er der opstået spørgsmål om bestemmelse af ledningens tværsnit? Du kan efterlade kommentarer til artiklen, deltage i diskussioner og dele din egen erfaring med valg af ledninger til elektriske netværk i hus eller lejlighed. Kontaktformularen findes i det nederste afsnit.