Co určuje dlouhodobý přípustný proud kabelu?

Aby bylo možné určit, které parametry ovlivňují dlouhodobě přípustný proud kabelu, měli byste nejprve vzít v úvahu přechodné tepelné procesy, ke kterým dochází v podmínkách toku elektrického proudu. Jak je známo, po zapnutí proudu dochází k postupnému zvyšování teploty vodiče a v určitém okamžiku se nárůst tepelných indikátorů zastaví.

V důsledku toho se teplota stabilizuje. Jakmile se ale proud vypne, teplota začne klesat na původní hodnoty.

Jak tento proces probíhá a jaké faktory jej ovlivňují? Za prvé, teplo uvolněné ve vodiči při zapnutí proudu směřuje přímo k ohřevu samotného vodiče. To je hlavní příčina zvýšení teploty, která je zase spojena s tepelnou kapacitou materiálu.

S rostoucí teplotou mezi vodičem a okolím se teplotní rozdíl zvětšuje. V tomto ohledu se v určitém okamžiku část vyrobeného tepla vynakládá na ohřev prostředí. V okamžiku, kdy teplota vodiče dosáhne ustálené hodnoty, začne se veškeré vzniklé teplo předávat do okolí. Současně se vodič přestane ohřívat.

Trvalý proud

Jaká hodnota by tedy měla být přiřazena trvalému přípustnému proudu pro vodič nebo kabel? Je zřejmé, že každý vodič nebo kabel má svou vlastní normální dlouhodobou teplotu v souladu s údaji uvedenými v dokumentaci. Při této teplotě může kabel nebo drát fungovat nepřetržitě po dlouhou dobu bez rizika poškození sebe nebo životního prostředí.

Je známo, že hodnota takové teploty odpovídá určité hodnotě proudu, která se nazývá dlouhodobě přípustný proud vodiče. Když proud této hodnoty prochází vodičem, nezahřeje se na vyšší teplotu, než je provozní teplota, tedy taková, která je bezpečná jak pro samotný kabel, tak pro životní prostředí.

Pokud dojde ke zkratu, protéká vodičem zkratový proud, pod jehož vlivem teplota dosáhne kritických hodnot. Při výběru vodiče je proto nutné vypočítat jeho průřez tak, aby byl schopen vydržet krátkodobé překročení normální teploty.

Vliv průřezu kabelu na dlouhodobě dovolený proud

Změna hodnot dlouhodobě přípustného proudu není vůbec přímo úměrná změnám průřezu vodiče. Naopak ve srovnání s plochou průřezu kabelu se jeho dlouhodobý přípustný proud zvyšuje mnohem pomaleji. Pokud jde o další konstanty, které je nutné znát při výpočtu dlouhodobě přípustného proudu (odpor, součinitel prostupu tepla a přípustná teplota), jsou pro každý vodič individuální.

Praxe pouze potvrzuje výše uvedený úsudek: závislost dlouhodobě přípustného proudu na průřezu vodiče nemůže být přímá. S rostoucím průřezem se totiž podmínky chlazení pro vnitřní vrstvy materiálu pouze zhoršují. V tomto ohledu je pro dosažení přijatelné teploty nutné použít proud o nižší hustotě.

Vezmeme-li v úvahu výše uvedené, použití vodičů se zvýšeným průřezem, aby se zabránilo přehřátí, je extrémně iracionální, protože takové řešení povede ke značnému plýtvání materiálem. Vhodnější je použít kombinaci určitého počtu paralelně uložených vodičů malého průřezu. V tomto provedení jsou prezentovány vícežilové dráty.

Změna trvalého přípustného proudu, když se vnější a konstrukční podmínky liší

Při instalaci za různých podmínek (místo pokládky a teplota) může být nutné upravit maximální přípustný proud. V tomto případě je obvyklé používat korekční faktor, kterým se násobí dlouhodobě přípustný proud podle známých podmínek.

Pokud je několik vodičů položeno paralelně a umístěno velmi blízko u sebe, dojde k vzájemnému ohřívacímu efektu. To je však možné pouze tehdy, když je vnější prostředí stacionární. V reálných podmínkách je vzduch nebo voda v procesu neustálého pohybu, díky kterému jsou vodiče neustále ochlazovány.

Při vytváření podmínek se skutečně stacionárním vnějším prostředím, např. při uložení kabelu v potrubí pod zemí, dochází vlivem vzájemného ohřevu k poklesu hodnoty dlouhodobě přípustného proudu. V tomto případě bude také nutná korekce pomocí korekčního faktoru, jehož údaje jsou obsaženy v dokumentaci vodičů a kabelů.