Dobór przewodów-zadanie

@artel electric: Podczas ponad 20 letniej pracy w zawodzie kilka razy miałem okazję uczestniczyć w "przed sądowych" próbach wyjaśnienia kilku elektrycznych tematów. Inwestor zlecił wykonanie instalacji a potem okazuje się, że niektóre z podłączonych urządzeń raz działają, innym razem nie. W skrócie opiszę ostatni taki przypadek.

Na podstawie wyników z podłączonych analizatorów typu PQM ustalono, że w pewnych warunkach napięcie w sieci spada do dolnej granicy, a wewnątrz obiektu (wewnętrzne przewody około 500 m), gdy uruchamiają się duże odbiorniki to napięcie spada na tyle nisko, że niektóre czułe urządzenia zaczynają "wariować" (według instrukcji producenta napięcie spada około 2-3V poniżej minimum). Kto pokryje kilkumiesięczne koszty analiz, i przeróbek? Chętnego brak i zaczyna się "okopywanie" zatrudnianie swoich ekspertów, robienie "podkładek". W takich sytuacjach każdy biorący udział w projektowaniu lub wykonywaniu prac zaczyna zbierać na swoją obronę różne podkładki. Inwestor szuka dokumentacji w której spadki napięć są jak najmniejsze, projektant (o ile jest projekt) takiej gdzie są największe. Producent urządzenia twierdzi, że nie ma zagwarantowanych właściwych warunków zasilania, a dostawca energii nie widzi problemu bo mieści się w zakresie napięć (przecież u niego nie spada poniżej minimum). Inwestor ściga wykonawcę a jeśli jeszcze może to blokuje zapłatę za wykonane prace.

Więc w takich "zdrowych" okolicznościach zapraszam do dyskusji o spadkach napięć.

Fajnie jest zrobić teoretyczne rozważania. Wiem, że opisana sytuacja to jedna na ileś set tysięcy wykonanych instalacji, albo i rzadsza, ale takie sytuacje się zdarzają i wówczas w dziwny sposób nie ma chętnych do dyskusji.

Zapoznaj się z treścią przedstawioną na poniższej grafice i na tej podstawie powiedz jaką wartość ma napięcie w sieci zasilającej?

@Piotr Bibik: Jest jeszcze VI grupa przyłączeniowa, co też może być dla niektórych problemem przykładowa sytuacja: mam swój mały zakład do obróbki metali frezarka, tokarka ogólnie kilka silników i oświetlenie. Po ciężkiej pracy uzbierałem na "remont" swojego warsztatu który wiem że będzie trwał kilka miesięcy wynajmuje nowy lokal i podpisuję umowę z ZE na 10 miesięcy to (chyba) zalicza się do grupy VI.

VI grupa - podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane do sieci poprzez tymczasowe przyłącze, które będzie, na zasadach określonych w umowie, zastąpione przyłączem docelowym, lub podmioty, których urządzenia, instalacje i sieci są przyłączane do sieci na czas określony, lecz nie dłuższy niż rok.

"Dla grupy przyłączeniowej parametry jakościowe energii dostarczanej z sieci określa umowa o świadczenie usług przesyłania lub dystrybucji albo umowa kompleksowa ."

Czyli ZE w tym przypadku może odchodzić od 10% bo Rozporzadzenie Ministra Gospodarki tego nie reguluje ?

@Szymon028: jak widać nasza "elektryczna rzeczywistość" nie jest prosta i w wielu miejscach może każdego z nas zaskoczyć.

@Piotr Bibik:
Piotrze,
Zgadzam się z Tobą w całej rozciągłości. Błędy były, są i będą. 
A także wchodzenie sobie w zakres kompetencji też. W naszym kraju nagminne jest, że osoby niekompetentne wykonuja jakies prace, usługi. Bo w Polsce każdy jest lekarzem, elektrykiem, mechanikiem samochodowym.
I to są skutki. Pamiętam jedną niewielką inwestycję, domek. Zrobiłem do niego projekt (tak, tak... projekt). Wszystko policzone, dobrane. I co z tym zrobił inwestor... ano dogadał się z dekarzami, że mu zrobią instalację. Do projektu nawet nie zajrzeli, bo żaden nie potrafił przeczytać schematu elektrycznego zawartego na jednej stronie. 
A potem były pretensje, żale. Na szczęście nie do mnie.
Projektant też popełnia błędy, każdy co coś robi popełnić może błąd. Tego się nie uniknie.
Proces nauczania w szkołach powinien być taki, aby uczniowie którzy wchodzą w świat zawodowy nauczyli się być czujni i uważni, a jednocześnie nie wchodzili w strefy zarezerwowane dla osób o innych kompetencjach. 
Zadanie, które przedstawiono w  tym wątku, jak już pisałem, moim zdaniem miało inny cel i niepotrzebnie się tutaj próbuje zwracać uwagę, że zadanie jest nieprawidłowe. 
Fakt, może wprowadzić w błąd, jeżeli ktoś sobie je zapamięta jako dobry przykład. Ale do lekcje, laboratorium było wcześniej od tego, aby ten młody lub niemłody adept wiedział co i jak się robi.
Zadanie było proste i bardzo uproszczone. To nie było zadanie ze znajomości norm i przepisów w zakresie projektowania instalacji :) 

Spadki napięć to ważny temat niewątpliwie. Warto o tym dyskutować. Choć wydaje mi się, że lepiej dyskutować jak rozwiązać konkretny problem, niż przerzucać się przykładami coraz bardziej "futurystycznymi". Bo to nadal nie pokazuje jak rozwiązać dany problem.

Z drugiej strony patrząc, w znacznej części przypadków, gdybym w jakimś niewielkim zakładziku powiedział właścicielowi, ze to tej maszyny ma ułożyć kabel 4x50mm2 a moc to tylko 16kW to w 90% przypadków zakładowy elektryk w gabinecie prezesa wyraziłby swoją opinię na ten temat i przekonał szefa, że 6mm2 wystarczy. Spotykam się tym od czasu do czasu. Pozostaje mi życzyć, aby nie musieli wzywać strażaków.

@boss: dokładnie. Zresztą na etapie nauczania najpierw wskazuje się na prostych przykładach zasadę. Uczy się pojedynczych rzeczy, aby na końcu procesu nauczania móc kilka lub kilkanaście prostych zagadnień połączyć w jedno. W jedno które uwzględnia wszystkie niezbędne zależności i dopiero jak to zostanie opanowane można wchodzić w tematy norm itd... 

@Szymon028 poruszył ciekawy wątek. Pokazał z czym spotyka się młody człowiek. @Szymon028 proszę o więcej takich przykładów. Są fajne można sobie wiele przypomnieć a dla wielu osób mogą być pomocne. 
@artel electric w dyskusji którą przywołałeś był inny cel omawiania spadu napięcia. W tym wątku jest teoretyczne rozważanie uproszczonych szkolnych obliczeń. W tamtym było rozważanie w oparciu o zapisy z norm lub innych aktów prawnych. 

@Redakcja zastanówcie się, czy nie warto wprowadzić jakiegoś ujednoliconego systemu oznaczeń wpisów o charakterze szkolnym. Myślę, że warto takie tematy poruszać, ale aby uniknąć niedomowień i mieszania wątków warto je w jakiś sposób oznaczać. Aby nie było tak jak napisał @boss że ktoś wyrwany z kontekstu krótki szkolny przykład weźmie jako dobrą praktykę do stosowania w codziennej pracy.

@Piotr Bibik: Takich i podobnych zadań jest wiele a wątpliwości jeszcze więcej jestem jak najbardziej za żeby powstała jakaś "zakładka" szkolna gdzie będziemy mogli dyskutować wszystkich niuansach i niejasnościach a myślę że wielu młodych elektryków zwłaszcza świeżo po szkole z tego skorzysta. 

@boss  "4x50mm2 a moc to tylko 16kW" podałeś dobry przykład z tym - jasno pokazuje zależności takie właśnie jak temperatura, sposób ułożenia i daje do myślenia.

@Piotr Bibik: Ten cytowany post pojawił się na forum jakiś czas temu. Przytoczyłem go oczywiście tylko w formie żartu, a nie poparcia oczywiście..

@artel electric: domyśliłem się. Jednak inni użytkownicy, którzy odnajdą ten wpis np. poprzez Google i nie śledzą na bieżąco wypowiedzi na ŁNN mogliby taką wyrwaną z kontekstu wypowiedź inaczej zrozumieć. Dlatego napisałem kilka zdań wyjaśnienia.

@Szymon028: Również i ja pomyliłem się w obliczeniach i podałem B :( i jest mi bardzo wstyd.. ale szybko to się muchy łapie :)

@Szymon028:
Spieszę z odpowiedzią :)

Celem zadania na egzaminie nie jest dobranie przewodu. Celem zadania jest sprawdzenie, czy egzaminowany kandydat na elektryka potrafi mysleć i wie co to długotrwała obciążalność. 
Gdyby zadanie polegało na dobraniu przewodu to danych byłoby sporo więcej, ale nie o to w tym zadaniu chodziło.
Jasno zawężono kryteria doboru i należało dobrać przewód aby się nie przegrzał. Dociekanie o długośc, rodzaj rozuchu nie ma tu znaczenia. 

Swego czasu na rozmowach kwalifikacyjnych dla instalatorów zadawałem podobne pytanie. Mniej więcej takie. Jaki przewód Pan/Pani dobrałby/dobrałaby do zasilenia przenośnika taśmowego z silnikiem o mocy 1,5kW.
I zero wiecej danch.
Ale pytanie to miało mi pokazać, czy kandydat ma wiedzę jakie dane są potrzebne, o co musi dopytać, czy wie jakimi elementami się zabezpiecza silniki. Wynik - czyli dobór przewodu - nie był istotny i nigdy nie oczekiwałem odpowiedzi, ze to ma być taki lub inny przewód.
Z ogromną przykrością stwierdzam, że osoby będące zaraz po szkole średniej nie były w stanie na ten temat rozmawiać. 

I myślę, że to zadanie egzaminacyjne tez temu służy. Jak kolega zauważył to bardziej wiedza dla projektanta niż instalatora. Ale warto aby instalator wiedział o co w tym wszystkich chodzi, jakie zjawiska zachodzą, na co zwracać uwagę. Nie jest rolą instalatora dobieranie przewodów, obliczanie impedancji pętli zwarcia czy wyznaczanie prądów udarowych przy zwarciach.

Ja pomimo jakiegoś tam niewielkiego doświadczenia też się cały czas uczę, ciągle cos mnie zaciekawia, nad czymś się pochylam. To taki zawód, a u mnie trochę zboczenie zawodowe ;)))

Może to forum coś zmieni, może Ci, którzy chcą się czegoś nauczyć czasem tu zajrzą i dostaną małe porcyjki dobrej wiedzy.
Czego Wam i sobie życzę

ps. ale się dziś rozpisałem, a robota leży

@Szymon028:
cyt: 
"Współczynniki korekcyjne to jest coś o czym technik powinien wiedzieć że jest i w sumie tyle tylko musi wiedzieć. A przecież jest to bardzo ważne, jednak z drugiej strony kto z was oblicza obciążalność z uwzględnieniem współczynników np. wykonując instalację w domku jednorodzinnym. "

Tak, to jest ważne i powinien wiedzieć, że cos takiego istnieje. Ale pamiętaj, że za dobór przewodów odpowiada projektant z uprawnieniami do projektowania. Ja wiem, praktyka jest taka, że przychodzi elektryk i dobiera, instaluje, podłącza. Ale jak cos się stanie, coś spłonie albo nie daj Boże kogoś zabije, to prokurator takiego elektryka z dołka nie wypuści przez lata.
I biedny elektryk, który chciał dobrze skończy marnie.
 

Czy ktoś w domku to oblicza? Odpowiadam - chyba nikt., ale to wynika z czegoś innego. 
Policz sobie kilka przykładowych obwodów w domku i sam zobaczysz dlaczego :) 

A jak nie odkryjesz dlaczego, to może będzie kolejna ciekawa dyskusja :)  na tym portalu.

Ja dobierając przewody (w przemyśle), zawsze to sprawdzam, zawsze dobieram uwzględniając współczynniki, warunki środowiskowe a nawet czasami rozpatrujemy to, co się może wydarzyć. Jakie plany rozwojowe ma inwestor, albo z czym może wyskoczyć za kilka miesięcy (np nowa maszyną na końcu hali). To jest proces.

@boss: Dlaczego w domku się nie oblicza to wiem. W przemyśle to trochę co innego- trochę bardzo, gdy na jednej drabinie kablowej idzie 10-15 przewodów/kabli o o obciążeniu kilka-kilkanaście-kilkadziesiąt kW, a w domku w jednym korytku 5-7 przewodów które jeśli już są obciążone wszystkie na raz to nie pełną mocą. 

" Ale pamiętaj, że za dobór przewodów odpowiada projektant z uprawnieniami do projektowania." 

Tak wiem to artel też o tym pisał więc nie powtarzałem tego w poprzednim poście 

"Wynik - czyli dobór przewodu - nie był istotny i nigdy nie oczekiwałem odpowiedzi, ze to ma być taki lub inny przewód."- na rozmowie o pracę może i tak na egzaminie jednak wynik jest ważny bo albo potrafisz rozwiązać dany problem i uzyskujesz kwalifikacje. Wiadomo że wszystkiego wiedzieć się nie da.

A od lekkiego przekroczenia Idd przewodowi nic się nie stanie- jedynie izolacja będzie się szybciej starzała i traciła swoje właściwości, no ale to już uznawane jest jako zagrożenie pożarowe.

@Szymon028:
Mój bład, myslałem, ze to egzamin ustny. A to pisemny, przyznaję rację, może to być potraktowane sztampowo i nikt nie spojrzy na tok myślenia. 
Ale mam nadzieje, że będzie OK i egzamin do przodu.

@artel electric:

Hmm... jak tu napisać, aby wybrnąć. 
Dobry fachowiec zawsze zdaje, zdałeś :) 

Ale odpowiedz jest chyba błędna.

Po kolei. Nie czepiajcie się długości, bo zadanie jasno eliminuje dobór na spadek napięcia. 
Jedyne kryterium to obciążalnośc długotrwała.
Prąd w obwodzie wynosi:
I=P/(1,73*U*cos(fi)) = 28,87A
(policzyłem na kalkulatorze onlinie, nie sprzwdzam, czy dobrze liczy).

Dalej.... jak mamy prąd, sprawdzamy tabelkę. Ułożenie A2, liczba żył 3. Jaki przewód spełnia wymaganie i wytrzyma obliczony prąd? Ano 6mm2 - czyli 31Amperów. 
31 Amperów to więcej jak obliczone 28,27A, wiec ten przewód spęłnia wymagania zadania.

Jednakże ta wyznaczona wartość 31A obciążalności długotrwałej jest niewiele wyższa od prądu w przewodzie, wiec ja w  realu zaproponowałbym przewód 10mm2.

Jest jeszcze jedna rzecz. Długotrwała obciążalność przewodów zależy od warunków pracy przewodu, zwłaszcza temperatury i możliwości chłodzenia. Załóżmy, że ten nasz przewód jest sam w kanale i ma luźno bo kanał ma przekrój 20x10cm. Luksusowe warunki do pracy przewodu.
Ale co się stanie, jak do tego kanału dojdzie kolejnych 8 sztuk takich samych przewodów z takimi samymi odbiorami ? Ano okaże się, że nagle że powstaje problem. 
Zacznijmy od początku.
Policzmy jaka moc strat wydzieli się na przewodzie który dobraliśmy? 
Spadek napięcia to około 0,03% na żyle na długości jednego metra. To daje spadek napięcia około 0,12V. Niewiele, prawda :) No nie do końca.
W zaokrągleniu i przybliżeniu  - Mamy napięcie 0,12V i prąd około 29A. A wiec moc to około 3,48W (dla przypomnienia na jednej żyle. Wiec metr kabla wydziela 3x3,48W = 10,4W
Jeden kabel wydziela 10,4W.... a jak mamy położone razem 8 przewodów ? To na metrze wydziela nam się już ponad 80W ciepła. A możliwości chłodzenia są gorsze, bo kanal jest wypełniony przewodami i nie ma zbyt wiele wolnej przestrzeni. Co się dzieje z instalacją. Przewody nie mogąc oddać ciepła zaczynają się nagrzewać bo ciepło cały czas dochodzi a nie ucieka, temperatura przewodów rośnie, ich rezystancja rośnie, a wiec wydziela moc jeszcze bardziej rośnie i po jakimś czasie okazuje się, że wszystko nagrzało się do jakiś 200 stopni, izolacja sie stopiła i mamy wielkie BUM!!!!
Dlatego też unikać takich sytuacji autorzy norm wprowadzili współczynniki korekcyjne od ilości przewodów ułożonych razem. A także współczynniki korekcyjne gdy kable pracuję w środowisku o podwyższonej temperaturze. 

Zerknijcie do http://elpar.sni.pl/uploads/do%20pobrania/parametry_techniczne_kabli_elektroenergetycznych.pdf strona 26 na górze.
Z tabeli wynika, ze nasz przewód o obciążalności 31Amperów ułożony w pomieszczeniu z piecem do szkła,w którym pod sufitem temperatura dochodzi do 70 stopni ma współczynnik 0,5, a to oznacza, ze w tych konkretnych warunkach ten przewód ma ociążalnośc długotrwałą 31*0,61 - 18,9A . A to nie wszystko, bo jeżeli ten przewód będzie ułożony z 6 innymi taki przewodami to dodatkowo trzeba wziąć pod uwagę współczynnik od ilości żył obciążonych, a ich mamy 18 (bo 6x3 = 18)
Patrzymy na tabelkę ze strony 26 i mamy współczynnik korekcji od ilości żył - 0,45.... 
Nasz przewód 6mm2 który ułożymy z 6 innymi przewodami ma więc obciążalność 18,9*0,45 = 8,5Ampera.

I tak oto dobrneliśmy do końca naszego analizowania przypadku przewodu. Jeżeli tam w tym kanale ma być ułożony jeden przewód to tak, będzie to przewód o przekroju 6mm2, ale jeżeli dołożymy opisane powyżej dodatkowe warunki pracy, to niestety przekroje wrosną bardzo mocno.
Aby dobrać przewód w tym trudnym przypadku który wymyśliłem nasz dobrany przewód musi spełnić warunek Ip*0,45*0,61 > 29 
Musimy tu dobrać przewód który ma długotrwały prąd nie mniej jak 29/(0,45*0,61) a wiec nie miej jak 106A - a to oznacza, że potrzebujemy przewód o przekroju prawdopodobnie 35 lub nawet 50mm2.

Powyższe rozumowanie to tylko przekazanie sposobu wyznaczania parametrów kabla, wybrałem pierwsze lepsze z brzegu tabele, kalkulatory online. Nie daje gwarancji, że obliczenia są poprawne. Ale zależało mi na pokazaniu metodologii a nie wartości liczbowych - bo te był tylko pokazane aby ułatwić zrozumienie procesu doboru kabla. Więc jak są jakieś błędy obliczeniowe, to przepraszam.

Dziękuję za uwagę :)))) 
Ciekawe, kto dał radę przebrnąć przez te moje wypociny? ;)

Dodam jeszcze, że w praktyce dobierając kable i przewody powinno się zerkać do dokumentacji producenta przewodu. Wówczas dane (współczynniki korekcyjne) ale także wartość prądu obciążenia długotrwałego są wskazane prawidłowo. 
Podobne tabele są w Normach, jednakże uważam, że ze względu na postęp technologiczny, ale czasem i poszukiwanie przez producentów oszczędności izolacja przewodu nie jest taka sama dla każdego kabla. I w swoich katalogach producenci te parametry uwzględniają, a norma tego nie robi.

@boss: uuu, niezła prelekcja No tak machnąłem się i to dobrze, ale liczyłem w pamięci na robocie :( Co do twojego wykładu to zgadzam się z nim bezwarunkowo, ale powiedz kto z nas znał to wszystko kończąc szkołę, przynajmniej nie ja, dopiero z upływem czasu i nabieraniem doświadczenia w praktyce, poza tym to już są szczegółowe obliczenia raczej dla projektantów i dla bardziej zaawansowanych instalacji, ale nieważne nie dywagujmy.

Co do konkretnego przekroju również dodałbym zapas i zastosował 10mmm2,  ale co powie egzaminator ?? hmm na dwoje babka wróżyła...Powie: Jasiu, a dlaczego zastosowałeś 10mm skoro 6mm spełnia warunki, miedź jest droga, a my mamy rekordową inflację..., ale nie martw się Jasiu, wejdzie Nowy Ład i będziemy stosować 25mm Cu, albo 16mm Ag.

Wszystko zależy od przedmiotowych kryteriów oceny.

Jeszcze taka dygresja: podejrzewam, że jakby Jasiu skombinował dodatkową czystą kartkę A4 i streścił temat jak Ty to zrobiłeś to egzamin w cuglach oblany, gdyż istniałoby prawdopodobieństwo, że egzaminator nie do końca wiedziałby o co chodzi.

@artel electric:

:))))) dobrze ujęte :) 

Tak, masz rację, to wiedza dla projektanta. Warto jednak, aby i elektryk choć zdawał sobie z tego sprawę, jak to działa. Sam się tego uczyłem lata (i popełniałem błędy), P poznałem te zależności robiąc projekty elektryczne pod okiem mojego guru. 
Jeżeli choc jeden instalator wykorzysta z tego, co napisałem, to będzie super.

Generalnie temat jest jeszcze głębszy, ale nie wiem, czy aż tak się zagłębiać w te zagadnienia. 

Co do poziomu nauczania w szkołach, nie chcę się wypowiadać. To trochę trudny temat. 
Ja miałem zajęcia w szkole średniej z praktykującym projektantem, który uczył w szkole za darmo. Najlepsze lekcje ever jakie miałem.

@boss: widzisz to szczęście Ci w szkole dopisało, ja natomiast od aparatów miąłem takiego nieuka, że głowa mała, do tego kosił tak jak husqvarna. Ja kończyłem technikum wieczorowo, a zatem już jakieś doświadczenie praktyczne posiadałem co skutkowało ciągłymi sprzeczkami z belfrem.