การกำหนดขนาดสายเคเบิลตามมาตรฐาน IEC 60204-1: สูตร, แรงดันไฟฟ้าตก & ตารางความจุของรางเดินสาย

บทนำ: จากทฤษฎีสู่การปฏิบัติ—การคำนวณขนาดสายเคเบิลที่ใช้งานได้จริง

การเลือกสายเคเบิลสำหรับแผงควบคุมอุตสาหกรรมต้องใช้มากกว่าความเข้าใจในหลักการลดทอน—แต่ต้อง การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่แม่นยำ ที่คำนึงถึงความสามารถในการนำกระแส, แรงดันไฟฟ้าตก และข้อจำกัดด้านพื้นที่ทางกายภาพ ในขณะที่ปัจจัยการลดทอนอุณหภูมิและการจัดกลุ่มกำหนดขีดจำกัดทางความร้อน (ครอบคลุมอย่างครอบคลุมใน คู่มือหลักการลดพิกัดทางไฟฟ้า), คู่มือนี้มุ่งเน้นไปที่ สูตรเชิงปฏิบัติและการคำนวณความจุของรางร้อยสาย ที่เปลี่ยนหลักการเหล่านั้นให้เป็นการเลือกสายเคเบิลในโลกแห่งความเป็นจริง.

สำหรับผู้สร้างแผงและช่างไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่ทำงานเพื่อ IEC 60204-1 มาตรฐาน, การคำนวณที่สำคัญสามประการกำหนดความสำเร็จในการกำหนดขนาดสายเคเบิล:

1. การคำนวณความสามารถในการนำกระแส พร้อมปัจจัยการแก้ไขรวมกัน
2. สูตรแรงดันไฟฟ้าตก สำหรับวงจร AC และ DC
3. ความจุในการบรรจุรางร้อยสาย ตามรูปทรงเรขาคณิตของสายเคเบิล

ที่ ไวอ็อกซ์ อิเล็คทริค, เราผลิตเกรดอุตสาหกรรม วงจร breakers, คอนแทคเตอร์, และส่วนประกอบควบคุมสำหรับสภาพแวดล้อมแผงที่ต้องการ คู่มือนี้มีวิธีการคำนวณ สูตร และตารางความจุของรางร้อยสายที่จำเป็นในการกำหนดขนาดสายเคเบิลอย่างถูกต้องตามมาตรฐาน IEC 60204-1.

ทำความเข้าใจกรอบการทำงานการกำหนดขนาดสายเคเบิล IEC 60204-1

IEC 60204-1:2016 (ความปลอดภัยของเครื่องจักร – อุปกรณ์ไฟฟ้าของเครื่องจักร – ส่วนที่ 1: ข้อกำหนดทั่วไป) กำหนดกรอบการคำนวณสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ติดตั้งบนเครื่องจักร ต่างจากรหัสการเดินสายอาคาร มาตรฐานนี้กล่าวถึงพื้นที่แผงที่จำกัดซึ่งการคำนวณที่แม่นยำเป็นสิ่งจำเป็น.

แนวทางการคำนวณแบบสามเสาหลัก

ข้อกำหนดหลักของ IEC 60204-1:

• อุณหภูมิอ้างอิง: 40°C (ไม่ใช่ 30°C เหมือนรหัสอาคาร)
• ขนาดสายเคเบิลขั้นต่ำ: 1.5mm² ไฟฟ้า, 1.0mm² ควบคุม
• ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าตก: วงจรควบคุม 5%, วงจรไฟฟ้า 10%
• ปัจจัยโหลดต่อเนื่อง: 1.25× สำหรับโหลดที่ทำงาน >3 ชั่วโมง

สำหรับตารางปัจจัยการลดทอนโดยละเอียดและหลักการทางความร้อน โปรดดูที่ครอบคลุมของเรา คู่มือการลดพิกัดทางไฟฟ้า.

ส่วนที่ 1: สูตรการคำนวณความสามารถในการนำกระแสของสายเคเบิล

สูตรหลัก: การคำนวณความสามารถในการนำกระแสที่ปรับแล้ว

สมการพื้นฐานสำหรับการกำหนดความสามารถในการนำกระแสที่ปลอดภัย:

ที่ไหน:

• I_z = ความสามารถในการนำกระแสที่ปรับแล้ว (ความสามารถในการนำกระแสที่ปลอดภัยหลังจากการแก้ไขทั้งหมด)
• I_n = ความสามารถในการนำกระแสที่ระบุจากตารางมาตรฐานที่สภาวะอ้างอิง (40°C, วงจรเดี่ยว)
• k₁ = ปัจจัยแก้ไขอุณหภูมิ
• k₂ = ปัจจัยแก้ไขการจัดกลุ่ม/การรวมกลุ่ม
• k₃ = ปัจจัยแก้ไขวิธีการติดตั้ง
• k₄ = ปัจจัยแก้ไขเพิ่มเติม (ฉนวนกันความร้อน, การฝังดิน, ฯลฯ)

การคำนวณย้อนกลับ: ขนาดสายเคเบิลที่ต้องการ

ในการกำหนดขนาดสายเคเบิลขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับโหลดที่กำหนด:

ที่ไหน:

• I_b = กระแสไฟฟ้าที่ออกแบบ (กระแสไฟฟ้าโหลด × 1.25 สำหรับโหลดต่อเนื่อง)
• I_n_required = ความสามารถในการนำกระแสที่ระบุขั้นต่ำที่จำเป็นจากตาราง

จากนั้นเลือกขนาดสายเคเบิลที่: I_n (จากตาราง) ≥ I_n_required

ขั้นตอนการคำนวณทีละขั้นตอน

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบ

• I_load = กระแสโหลดจริง (A)
• F_continuous = 1.25 สำหรับโหลดที่ทำงาน >3 ชั่วโมง, 1.0 นอกเหนือจากนั้น
• F_safety = 1.0 ถึง 1.1 (ส่วนเผื่อความปลอดภัยเพิ่มเติม)

ขั้นตอนที่ 2: เลือกพิกัดอุปกรณ์ป้องกัน

เลือกมาตรฐาน วงจร breaker พิกัดที่ตรงหรือเกินกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบ.

ขั้นตอนที่ 3: กำหนดปัจจัยแก้ไข

วัดหรือประมาณ:

• อุณหภูมิภายในแผง → k₁ (ดูคู่มือลดพิกัด)
• จำนวนตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้า → k₂ (ดูคู่มือลดพิกัด)
• วิธีการติดตั้ง → k₃ (โดยทั่วไปคือ 1.0 สำหรับการติดตั้งแผง)

ขั้นตอนที่ 4: คำนวณค่า Ampacity ที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 5: เลือกสายเคเบิลจากตาราง

เลือกขนาดตัวนำที่ I_n ≥ I_n_required

ขั้นตอนที่ 6: ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตก (ดูหัวข้อที่ 2)

ตัวอย่างที่ทำเสร็จแล้ว 1: วงจรไฟฟ้ามอเตอร์สามเฟส

กำหนดให้:

• มอเตอร์: 11kW, 400V สามเฟส, กระแสไฟฟ้าเต็มพิกัด 22A
• อุณหภูมิแผง: 50°C
• การติดตั้ง: 8 วงจรในท่อร้อยสายร่วมกัน
• ประเภทสายเคเบิล: ทองแดง XLPE (ฉนวน 90°C)

ตัวอย่างที่ทำเสร็จแล้ว 2: วงจรควบคุม DC

กำหนดให้:

• โหลด: ระบบ PLC 24VDC, 15A ต่อเนื่อง
• อุณหภูมิแผง: 55°C
• การติดตั้ง: 15 วงจรในท่อร้อยสาย
• ประเภทสายเคเบิล: ทองแดง PVC (ฉนวน 70°C)

บันทึก: วงจรควบคุม DC มักต้องการสายเคเบิลที่ใหญ่กว่า AC เนื่องจากข้อจำกัดของแรงดันไฟฟ้าตกที่เข้มงวด (ดูหัวข้อที่ 2).

ข้อมูลอ้างอิงด่วน: ผลกระทบของปัจจัยแก้ไขรวมกัน

ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญ: ในแผงควบคุมที่หนาแน่น สายไฟฟ้าอาจต้องการ ค่ากระแส 2-3 เท่า ของพิกัดอุปกรณ์ป้องกันเพื่อให้การทำงานปลอดภัยหลังจากการลดทอน.

ส่วนที่ 2: สูตรการคำนวณแรงดันตก

ในขณะที่ค่ากระแสช่วยให้มั่นใจได้ว่าสายไฟฟ้าจะไม่ร้อนเกินไป การคำนวณแรงดันตกจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ วงจรควบคุม คอนแทคเตอร์ และรีเลย์ ที่ทำงานผิดปกติเมื่อแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอ.

ขีดจำกัดแรงดันตกตามมาตรฐาน IEC 60204-1

สูตรแรงดันตกสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC)

สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) และกระแสสลับเฟสเดียว (AC) (การคำนวณความต้านทานแบบง่าย):

ที่ไหน:

• VD = แรงดันตก (V)
• ล = ความยาวสายไฟฟ้าทางเดียว (m)
• ฉัน = กระแสโหลด (A)
• ρ = สภาพต้านทาน (Ω·mm²/m)
  • ทองแดงที่ 20°C: 0.0175
  • ทองแดงที่ 70°C: 0.0209
  • อะลูมิเนียมที่ 20°C: 0.0278
• เป็ = พื้นที่หน้าตัดตัวนำ (mm²)
• ปัจจัย 2 อธิบายถึงกระแสที่ไหลผ่านตัวนำทั้งขาเข้าและขากลับ

เปอร์เซ็นต์แรงดันตก:

สภาพต้านทานที่ปรับตามอุณหภูมิ

ความต้านทานของสายไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ ซึ่งส่งผลต่อแรงดันตก:

ที่ไหน:

• ρ_T = สภาพต้านทานที่อุณหภูมิ T
• ρ₂₀ = สภาพต้านทานที่อ้างอิงที่ 20°C
• α = สัมประสิทธิ์อุณหภูมิ
  • ทองแดง: 0.00393 ต่อ °C
  • อะลูมิเนียม: 0.00403 ต่อ °C
• T = อุณหภูมิในการทำงาน (°C)

ค่าสภาพต้านทานที่ปรับตามอุณหภูมิทั่วไป:

สูตรแรงดันตกสำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส (AC)

สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสที่สมดุล:

พารามิเตอร์เพิ่มเติม:

• cos φ = ตัวประกอบกำลัง (โดยทั่วไปคือ 0.8-0.9 สำหรับโหลดมอเตอร์, 1.0 สำหรับโหลดความต้านทาน)

สำหรับวงจรที่มีรีแอกแตนซ์สูง (สายไฟฟ้าขนาดใหญ่, ระยะทางยาว):

• X_L = รีแอกแตนซ์เหนี่ยวนำ (Ω/km, จากข้อมูลผู้ผลิตสายไฟฟ้า)
• sin φ = √(1 – cos²φ)

ตัวอย่างการคำนวณ 3: แรงดันไฟฟ้าตกในวงจรควบคุม DC

กำหนดให้:

• ระบบ: แหล่งจ่ายไฟ 24VDC ไปยังแร็ค PLC
• กระแสโหลด: 12A ต่อเนื่อง
• ความยาวสายเคเบิล: 18 เมตร (ทางเดียว)
• สายเคเบิล: ทองแดง 2.5mm²
• อุณหภูมิในการทำงาน: 60°C
• VD สูงสุดที่ยอมรับได้: 5% (1.2V)

วิธีแก้ไข: เพิ่มขนาดสายเคเบิล

บทเรียนสำคัญ: วงจรควบคุม DC ที่มีการเดินสายเคเบิลยาว มักจะต้องใช้ตัวนำที่มีขนาดใหญ่กว่าที่การคำนวณกระแสไฟฟ้าแนะนำอย่างมาก.

ตัวอย่างการคำนวณ 4: วงจรมอเตอร์สามเฟส

กำหนดให้:

• มอเตอร์: 15kW, 400V สามเฟส, 30A, cos φ = 0.85
• ความยาวสายเคเบิล: 25 เมตร
• สายเคเบิล: ทองแดง XLPE 6mm²
• อุณหภูมิในการทำงาน: 70°C

ความยาวสายเคเบิลสูงสุด (เมตร) สำหรับแรงดันไฟฟ้าตก 5% ในวงจร DC:

24VDC (แรงดันไฟฟ้าตก 1.2V)

(อ้างอิงจากทองแดงที่ 70°C, ρ = 0.0209 Ω·มม²/ม.)

ความยาวสายเคเบิลสูงสุด (เมตร) สำหรับแรงดันไฟฟ้าตก 10% ในวงจรสามเฟส 400V:

(อ้างอิงจากทองแดงที่ 70°C, cos φ = 0.85, คำนวณเฉพาะค่าความต้านทาน)

แรงดันไฟฟ้าตกของตัวนำขนาน

สำหรับการติดตั้งที่ใช้ตัวนำหลายตัวขนานกันต่อเฟส:

ที่ไหน: n = จำนวนตัวนำต่อเฟส

ตัวอย่าง: สายเคเบิลขนาด 10 มม.² สองเส้นขนานกันมีแรงดันไฟฟ้าตกเท่ากับสายเคเบิลขนาด 20 มม.² หนึ่งเส้น.

ส่วนที่ 3: เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกและขนาดทางกายภาพของสายเคเบิล

ก่อนคำนวณความจุของรางร้อยสาย คุณต้องทราบขนาดทางกายภาพที่แท้จริงของสายเคเบิล ไม่ใช่แค่พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ของสายเคเบิลแตกต่างกันอย่างมากตามประเภทฉนวน ระดับแรงดันไฟฟ้า และโครงสร้าง.

สูตรเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล (โดยประมาณ)

สำหรับสายเคเบิลแกนเดียว:

ที่ไหน:

• OD = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกโดยรวม (มม.)
• d_conductor = เส้นผ่านศูนย์กลางตัวนำ = 2 × √(A/π)
• เป็ = พื้นที่หน้าตัดตัวนำ (mm²)
• t_insulation = ความหนาของฉนวน (มม., แตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าและประเภท)
• t_sheath = ความหนาของเปลือก (มม., ถ้ามี)

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลมาตรฐาน (IEC 60228)

สายเคเบิลทองแดงแกนเดียว, ฉนวน PVC, 300/500V:

สายทองแดงแกนเดี่ยว, ฉนวน XLPE, 0.6/1kV:

สายเคเบิลหลายแกน (3 แกน + PE, PVC, 300/500V):

หมายเหตุสำคัญ:

• เส้นผ่านศูนย์กลางจริงแตกต่างกันไปตามผู้ผลิต (±5-10%)
• สายเคเบิลอ่อนมี OD ใหญ่กว่าตัวนำแข็ง
• สายเคเบิลหุ้มเกราะเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 2-4 มม.
• ตรวจสอบขนาดจากเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตเสมอสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

การคำนวณพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล

สำหรับการคำนวณการเติมท่อร้อยสาย คุณต้องมี พื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล (ไม่ใช่พื้นที่ตัวนำ):

ตัวอย่าง: ตัวนำ 6 มม.² ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 5.5 มม.

ข้อกำหนดรัศมีการโค้งงอ

IEC 60204-1 ระบุรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำเพื่อป้องกันความเสียหายของตัวนำ:

ตัวอย่าง: สายเคเบิลแกนเดี่ยวขนาด 10 มม.² (OD = 6.7 มม.) ต้องมีรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ 26.8 มม. ในมุมราง.

ส่วนที่ 4: การคำนวณความจุในการบรรจุรางและท่อร้อยสายเคเบิล

ข้อจำกัดด้านพื้นที่ทางกายภาพในแผงควบคุมต้องการการคำนวณความจุรางที่แม่นยำ ต่างจากกฎการบรรจุท่อร้อยสายที่เน้นความสะดวกในการติดตั้ง การบรรจุรางในแผงต้องสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการใช้พื้นที่และการจัดการความร้อน.

ข้อจำกัดการบรรจุตามมาตรฐาน IEC 60204-1 และ IEC 60614-2-2

เปอร์เซ็นต์การบรรจุสูงสุดสำหรับรางปิด:

สูตร:

ที่ไหน:

• Σ A_cables = ผลรวมของพื้นที่หน้าตัดสายเคเบิลทั้งหมด (มม.²)
• A_trunking = พื้นที่หน้าตัดภายในของราง (มม.²)

ขนาดและความจุรางมาตรฐาน

ราง PVC ผนังทึบ (ขนาดภายใน):

รางเคเบิลแบบมีช่อง/รู (ความกว้างใช้งานจริง):

บันทึก: โดยทั่วไปการเติมรางเคเบิลจะถูกจำกัดโดย การจัดเรียงชั้นเดียว มากกว่าการเติมตามเปอร์เซ็นต์ เพื่อรักษาการระบายความร้อน.

ตัวอย่างการคำนวณการเติมท่อร้อยสายไฟ

ตัวอย่างที่ 1: ขนาดสายเคเบิลผสมในท่อร้อยสายไฟขนาด 50 มม. × 50 มม.

สายเคเบิลที่จะติดตั้ง:

• สายเคเบิล 6 × 2.5 มม.² (OD 4.5 มม. แต่ละเส้น)
• สายเคเบิล 4 × 6 มม.² (OD 5.5 มม. แต่ละเส้น)
• สายเคเบิล 2 × 10 มม.² (OD 6.7 มม. แต่ละเส้น)

สายเคเบิล 20 × 2.5 มม.² ในท่อร้อยสายไฟขนาด 50 มม. × 25 มม.

สถานการณ์: ขั้นตอนที่ 1: พื้นที่สายเคเบิล

Example 3: Oversized Cable in Small Trunking

สถานการณ์: สายเคเบิล 3 × 16mm² (OD 7.6mm) ในรางเดินสายขนาด 50mm × 38mm

จำนวนสายเคเบิลสูงสุดในรางเดินสายมาตรฐาน (ขีดจำกัดการเติม 40%):

รางเดินสายขนาด 50mm × 50mm (ภายใน 2,500mm², ความจุ 1,000mm²):

เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก

303 เส้น

เหล่านี้คือค่าสูงสุดทางทฤษฎี การติดตั้งจริงควรมีเป้าหมายที่ 60-70% ของค่าสูงสุด เพื่อให้: ความยืดหยุ่นในการเดินสายเคเบิล

• การเพิ่มเติมในอนาคต
• ข้อกำหนดการแยกประเภทในรางเดินสาย
• การเข้าถึงการบำรุงรักษา
• ลดแรงงานในการติดตั้ง

IEC 60204-1 กำหนดให้มีการแยกประเภทระหว่างประเภทวงจรเพื่อป้องกันการรบกวนและรับรองความปลอดภัย:

การแยกวงจร

┌─────────────────────────────┐

สำหรับรางเคเบิลแบบมีรูพรุน ให้คำนวณจำนวนสายเคเบิลสูงสุดต่อชั้น:

N_max = (W_tray – 2 × ระยะห่าง) ÷ (OD_cable + ระยะห่าง)

ที่ไหน:

• = ความกว้างที่มีผลของราง (mm) ระยะห่าง
• clearance = ระยะขอบ (โดยทั่วไป 10 มม. ต่อด้าน)
• OD_cable = เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล (มม.)
• spacing = ระยะห่างขั้นต่ำระหว่างสายเคเบิล (โดยทั่วไป 5 มม.)

ตัวอย่าง: รางกว้าง 100 มม. พร้อมสายเคเบิลขนาด 6 มม.² (OD 5.5 มม.)

ส่วนที่ 5: วิธีการกำหนดขนาดแบบบูรณาการ—การรวมการคำนวณทั้งหมด

การกำหนดขนาดสายเคเบิลในโลกแห่งความเป็นจริงต้องพิจารณาถึงความสามารถในการนำกระแส แรงดันไฟฟ้าตก และความจุของรางร้อยสายไฟพร้อมกัน ส่วนนี้มีตัวอย่างแบบบูรณาการที่แสดงให้เห็นถึงขั้นตอนการคำนวณที่สมบูรณ์.

ขั้นตอนการคำนวณที่ครอบคลุม

ตัวอย่างที่ทำเสร็จแล้ว 5: การออกแบบแผงควบคุมที่สมบูรณ์

สถานการณ์: แผงควบคุมอุตสาหกรรมที่มีหลายวงจร

วงจร:

• วงจร A: มอเตอร์ 15kW, 30A, สายเคเบิลยาว 20 ม.
• วงจร B: มอเตอร์ 7.5kW, 16A, สายเคเบิลยาว 15 ม.
• วงจร C: แหล่งจ่ายไฟ 24VDC, 20A, สายเคเบิลยาว 25 ม.
• วงจร D: รีเลย์ควบคุม 10×, รวม 5A, สายเคเบิลยาว 10 ม.

สภาพแผงควบคุม:

• อุณหภูมิภายใน: 55°C
• ทุกวงจรอยู่ในรางร้อยสายไฟขนาด 75 มม. × 50 มม. ทั่วไป
• แรงดันไฟฟ้า: 400V สามเฟส (A, B), 24VDC (C, D)
• ชนิดสายเคเบิล: ทองแดง XLPE สำหรับไฟฟ้า, PVC สำหรับควบคุม

การคำนวณวงจร A (มอเตอร์ 15kW):

การคำนวณวงจร B (มอเตอร์ 7.5kW):

การคำนวณวงจร C (แหล่งจ่ายไฟ 24VDC):

การคำนวณวงจร D (Control Relays):

การตรวจสอบการเติม Trunking:

เมทริกซ์การตัดสินใจ: เมื่อแต่ละปัจจัยมีอิทธิพลเหนือกว่า

ข้อผิดพลาดในการคำนวณทั่วไปและแนวทางแก้ไข

ส่วนที่ 6: ตารางอ้างอิงด่วนและเครื่องมือการเลือก

การอ้างอิงด่วนความสามารถในการรับกระแสของสายเคเบิล (ทองแดง, อ้างอิง 40°C)

บันทึก: ค่าเหล่านี้เป็นค่าพื้นฐานที่ 40°C สำหรับวงจรเดี่ยว ใช้ตัวประกอบลดพิกัดสำหรับงานติดตั้งจริง.

เครื่องคำนวณแรงดันไฟฟ้าตกอย่างรวดเร็ว

สูตรที่จัดเรียงใหม่เพื่อหาความยาวสายเคเบิลสูงสุด:

สำหรับ DC และ AC เฟสเดียว:

สำหรับ AC สามเฟส:

ตัวอย่าง: ความยาวสูงสุดสำหรับสายเคเบิล 2.5mm², โหลด 10A, VD 5% ในระบบ 24VDC

คู่มือการเลือกรางร้อยสายไฟ

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณพื้นที่หน้าตัดรวมของสายเคเบิล

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดพื้นที่รางร้อยสายไฟที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 3: เลือกขนาดมาตรฐานถัดไป

ตัวอย่าง: พื้นที่สายเคเบิลทั้งหมด = 850 mm²

ข้อมูลอ้างอิงการแปลงขนาดสายเคเบิล

สำหรับข้อมูลการแปลง AWG โดยละเอียด โปรดดูที่ คู่มือประเภทขนาดสายเคเบิลของเรา.

ขนาดสายเคเบิลขั้นต่ำตามมาตรฐาน IEC 60204-1

สิ่งสำคัญที่ต้องจดจำ

ปัจจัยแห่งความสำเร็จที่สำคัญสำหรับการกำหนดขนาดสายเคเบิล:

1. ใช้ลำดับการคำนวณที่สมบูรณ์: แอมแปร์ → แรงดันไฟฟ้าตก → การเติมรางร้อยสายไฟ—ห้ามข้ามขั้นตอน
2. วงจร DC ต้องการความใส่ใจเป็นพิเศษ: แรงดันตกมักมีผลต่อการกำหนดขนาดสายไฟ ทำให้ต้องใช้สายไฟที่มีขนาดใหญ่กว่าที่กระแสไฟกำหนด 2-3 ขนาด
3. เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิล ≠ ขนาดตัวนำ: ใช้ OD ของสายเคเบิลจริงเสมอสำหรับการคำนวณรางเดินสาย ไม่ใช่พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ
4. ความต้านทานที่ปรับตามอุณหภูมิมีความสำคัญ: ใช้ ρ ที่อุณหภูมิใช้งาน (โดยทั่วไปคือ 70°C) ไม่ใช่ค่าอ้างอิง 20°C
5. การเติมรางเดินสาย 40% คือค่าสูงสุด: ตั้งเป้าหมาย 25-30% สำหรับการติดตั้งจริงที่มีความสามารถในการขยายในอนาคต
6. แยกประเภทวงจร: ใช้รางเดินสายแบบแบ่งช่องหรือท่อร้อยสายแยกสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม
7. จัดทำเอกสารการคำนวณทั้งหมด: จัดเก็บบันทึกที่แสดงกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบ ปัจจัยลดพิกัด แรงดันตก และการเติมรางเดินสายสำหรับการแก้ไขในอนาคต
8. ตรวจสอบระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง: วัดแรงดันตกจริงและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพื่อยืนยันสมมติฐานการออกแบบ
9. ระบบสามเฟสต้องใช้สายเคเบิล 4 เส้น: อย่าลืมตัวนำ PE เมื่อคำนวณการเติมรางเดินสาย
10. หากไม่แน่ใจ ให้เพิ่มขนาด: สายเคเบิลมีราคาถูกเมื่อเทียบกับการออกแบบแผงใหม่หรือความเสียหายของอุปกรณ์

รายการตรวจสอบการคำนวณ:

• [ ] คำนวณกระแสไฟฟ้าที่ออกแบบด้วยปัจจัยต่อเนื่อง 1.25 เท่า
• [ ] ใช้ปัจจัยลดพิกัด (อุณหภูมิ + การจัดกลุ่ม)
• [ ] เลือกพิกัดอุปกรณ์ป้องกัน
• [ ] เลือกขนาดสายเคเบิลจากตารางกระแสไฟฟ้า
• [ ] คำนวณแรงดันตกที่อุณหภูมิใช้งาน
• [ ] ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลจากเอกสารข้อมูล
• [ ] คำนวณเปอร์เซ็นต์การเติมรางเดินสาย
• [ ] เป็นไปตามข้อกำหนดการแบ่งแยก
• [ ] ตรวจสอบข้อกำหนดรัศมีการโค้งงอ
• [ ] พิจารณาความสามารถในการขยายในอนาคต

VIOX Electric's ส่วนประกอบควบคุมอุตสาหกรรม ได้รับการออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมของแผงควบคุมที่ต้องการสูง ด้วย บล็อกเทอร์มินัล, วงจร breakers, และ คอนแทคเตอร์ พิกัดสำหรับการทำงานต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูง ทีมสนับสนุนด้านเทคนิคของเราให้คำแนะนำเฉพาะสำหรับการใช้งานสำหรับการคำนวณขนาดสายเคเบิลที่ซับซ้อน.

คำถามที่ถูกถามบ่อย

Q1: ทำไมวงจรควบคุม DC ของฉันจึงต้องใช้สายเคเบิลที่ใหญ่กว่าวงจรไฟฟ้า AC ที่มีกระแสไฟใกล้เคียงกันมาก

วงจร DC มีความไวต่อแรงดันตกอย่างมากเนื่องจากไม่มีแรงดัน RMS แรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียไปทุกโวลต์คือการลดแรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่โดยตรง แรงดันตก 5% ในระบบ 24VDC (1.2V) ส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของรีเลย์และคอนแทคเตอร์ ในขณะที่แรงดันตก 5% ใน 400VAC (20V) แทบไม่มีผลกระทบต่ออุปกรณ์ส่วนใหญ่ นอกจากนี้ วงจร DC ยังขาดผล “การเฉลี่ย” ของรูปคลื่น AC ทำให้แรงดันตกมีความสำคัญมากขึ้น สิ่งนี้มักส่งผลให้สายเคเบิลควบคุม DC มีขนาดใหญ่กว่าที่กระแสไฟเพียงอย่างเดียวจะแนะนำ 2-3 ขนาด.

Q2: ฉันสามารถใช้ขีดจำกัดการเติมรางเดินสาย 40% เป็นเป้าหมายการออกแบบได้หรือไม่

ไม่ 40% คือ สูงสุด การเติมที่อนุญาต ไม่ใช่เป้าหมายการออกแบบ การติดตั้งแบบมืออาชีพควรกำหนดเป้าหมาย การเติม 25-30% ความยืดหยุ่นในการเดินสายเคเบิล

• การเพิ่มวงจรในอนาคตโดยไม่ต้องเปลี่ยนรางเดินสาย
• การดึงสายเคเบิลที่ง่ายขึ้นระหว่างการติดตั้ง (ลดต้นทุนแรงงาน)
• การกระจายความร้อนที่ดีขึ้น (อุณหภูมิในการทำงานที่ต่ำลง)
• การเข้าถึงเพื่อการบำรุงรักษา (ความสามารถในการเพิ่ม/ถอดสายเคเบิล)

การออกแบบให้มีการเติมสูงสุดจะสร้างการติดตั้งที่ไม่ยืดหยุ่นซึ่งต้องมีการแก้ไขที่มีค่าใช้จ่ายสูงสำหรับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย.

Q3: ฉันต้องนับตัวนำ PE (สายดินป้องกัน) เมื่อคำนวณการเติมรางเดินสายหรือไม่

ใช่แล้ว สำหรับการคำนวณการเติมรางเดินสาย ตัวนำ PE ครอบครองพื้นที่ทางกายภาพโดยไม่คำนึงว่าพวกเขานำกระแสไฟฟ้าหรือไม่ อย่างไรก็ตาม, เลขที่ สำหรับปัจจัยลดพิกัดการจัดกลุ่ม ตัวนำ PE ไม่สร้างความร้อนภายใต้การทำงานปกติและไม่รวมอยู่ในการคำนวณลดพิกัดความร้อน นี่เป็นแหล่งที่มาของความสับสนทั่วไป: PE นับสำหรับพื้นที่ทางกายภาพ แต่ไม่ใช่สำหรับการคำนวณทางความร้อน.

Q4: ทำไม IEC 60204-1 จึงใช้อุณหภูมิอ้างอิง 40°C แทนที่จะเป็น 30°C เหมือนกับรหัสอาคาร

แผงควบคุมสร้างพื้นที่จำกัดที่มีส่วนประกอบที่สร้างความร้อน (VFD, แหล่งจ่ายไฟ, หม้อแปลง) ซึ่งทำงานสูงกว่าอุณหภูมิห้อง 10-15°C เป็นประจำ การอ้างอิง 40°C สะท้อนถึงสภาพแผงควบคุมในโลกแห่งความเป็นจริง ทำให้การเลือกสายเคเบิลมีความระมัดระวังและเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมมากขึ้น หากคุณใช้ตารางที่ใช้ 30°C อย่างผิดพลาด (เช่น IEC 60364) คุณจะลดขนาดสายเคเบิลและเสี่ยงต่อความล้มเหลวทางความร้อน.

Q5: ฉันจะจัดการกับสายเคเบิลที่อยู่ในรางเดินสายบางส่วนและอยู่ในอากาศอิสระบางส่วนได้อย่างไร

ใช้ สภาพที่จำกัดมากที่สุด สำหรับการเดินสายเคเบิลทั้งหมด หาก 80% ของสายเคเบิลอยู่ในอากาศอิสระ แต่ 20% ผ่านรางเดินสายที่บรรจุหนาแน่น วงจรทั้งหมดจะต้องมีขนาดสำหรับปัจจัยลดพิกัดของส่วนรางเดินสาย ส่วนรางเดินสายสร้าง “คอขวด” ทางความร้อนที่จำกัดความจุของสายเคเบิลทั้งหมด วิศวกรรมที่ระมัดระวังจะใช้เงื่อนไขที่เลวร้ายที่สุดเสมอสำหรับเส้นทางสายเคเบิลที่สมบูรณ์.

Q6: ฉันสามารถผสมสายเคเบิลประเภทต่างๆ (PVC และ XLPE) ในรางเดินสายเดียวกันได้หรือไม่

ได้ แต่ใช้ปัจจัยลดพิกัดที่เหมาะสมกับ สายเคเบิลแต่ละประเภทแยกกัน. สายเคเบิล PVC (พิกัด 70°C) ต้องการการลดพิกัดอุณหภูมิที่รุนแรงกว่า XLPE (พิกัด 90°C) ในสภาพแวดล้อมเดียวกัน สำหรับการคำนวณการเติมรางเดินสาย เพียงรวมเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกโดยไม่คำนึงถึงประเภทฉนวน อย่างไรก็ตาม สำหรับ การใช้งานควบคุมมอเตอร์ ที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง การใช้สายเคเบิลประเภทเดียวกันอย่างสม่ำเสมอตลอดทั้งระบบจะช่วยลดความซับซ้อนในการคำนวณและลดข้อผิดพลาด.

Q7: อะไรคือความแตกต่างระหว่างพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลและพื้นที่หน้าตัดของตัวนำ

พื้นที่หน้าตัดของตัวนำ (เช่น 6mm²) หมายถึงตัวนำทองแดง/อลูมิเนียมเองและกำหนดความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า. พื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล หมายถึงสายเคเบิลทั้งหมดรวมถึงฉนวนและเปลือก คำนวณจากเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก: A = π × (OD/2)² ตัวอย่างเช่น:

• ตัวนำ 6mm² = พื้นที่ตัวนำ 6mm²
• สายเคเบิลเดียวกันที่มี OD 5.5mm = พื้นที่สายเคเบิล 23.8mm²

ใช้งานเสมอ พื้นที่สายเคเบิล สำหรับการเติมรางสายไฟ, พื้นที่ตัวนำ สำหรับการคำนวณกระแสไฟฟ้า.

Q8: ฉันจะคำนวณการเติมรางสายไฟได้อย่างไรเมื่อสายเคเบิลมีรูปร่างต่างกัน (กลม vs. แบน)?

สำหรับสายเคเบิลกลม ให้ใช้สูตรพื้นที่วงกลม: A = π × (OD/2)². สำหรับสายเคเบิลแบน/ริบบิ้น ให้ใช้พื้นที่สี่เหลี่ยมผืนผ้า: A = กว้าง × หนา สำหรับรูปร่างที่ไม่ปกติ ให้ใช้ “เส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมเทียบเท่า” ที่ผู้ผลิตระบุ หรือวัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ล้อมรอบสายเคเบิล (กว้าง × สูง) และใช้เป็นค่าประมาณที่ระมัดระวัง เมื่อผสมรูปร่าง ให้รวมพื้นที่ทั้งหมดของแต่ละส่วนแล้วเปรียบเทียบกับความจุของรางสายไฟ.

Q9: สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต้องใช้การคำนวณที่แตกต่างจากสายเคเบิลติดตั้งแบบคงที่หรือไม่?

Ampacity: โดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นจะมีกระแสไฟฟ้าต่ำกว่าตัวนำไฟฟ้าแบบแข็งที่มีขนาดเท่ากัน 10-15% เนื่องจากการต้านทานที่เพิ่มขึ้นจากการตีเกลียว ใช้ปัจจัยลดพิกัดเพิ่มเติม 0.85-0.90.

การเติมรางสายไฟ: สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นมีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกที่ใหญ่กว่า (ชั้นฉนวนที่มากขึ้นเพื่อความยืดหยุ่น) ดังนั้นให้ตรวจสอบ OD จริงจากเอกสารข้อมูล.

รัศมีการโค้งงอ: สายเคเบิลแบบยืดหยุ่นต้องมีรัศมีการโค้งงอขั้นต่ำ 5 เท่าของ OD เทียบกับ 4 เท่าของ OD สำหรับสายเคเบิลแบบแข็ง.

สำหรับ ระบบเฟสทูนและเครื่องจักรเคลื่อนที่, ระบุพิกัดสายเคเบิลแบบยืดหยุ่นอย่างชัดเจนเสมอ.

Q10: ฉันจะกำหนดขนาดสายเคเบิลสำหรับวงจรที่มีกระแสเริ่มต้นสูง เช่น มอเตอร์ ได้อย่างไร?

กำหนดขนาดสายเคเบิลตาม กระแสไฟฟ้าขณะทำงานเต็มพิกัด (ไม่ใช่กระแสเริ่มต้น) โดยใช้ปัจจัยลดพิกัดที่เหมาะสม อุปกรณ์ป้องกัน (สตาร์ทเตอร์มอเตอร์ (motor starter) หรือเบรกเกอร์) จัดการกับทรานเซียนต์เริ่มต้นระยะสั้น อย่างไรก็ตาม, ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกขณะเริ่มต้น เพื่อให้แน่ใจว่าจะไม่ทำให้เกิด:

• คอนแทคเตอร์หลุด (แรงดันไฟฟ้าตกทำให้คอยล์ยึดหลุด)
• การทริปที่น่ารำคาญของอุปกรณ์ที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้า
• เวลาเริ่มต้นมากเกินไป

หากแรงดันไฟฟ้าตกขณะเริ่มต้นเกิน 15-20% ให้พิจารณาเพิ่มขนาดสายเคเบิลให้เกินข้อกำหนดด้านกระแสไฟฟ้า หรือใช้การควบคุมแบบซอฟต์สตาร์ท/VFD.

สรุป: ความแม่นยำผ่านการคำนวณอย่างเป็นระบบ

การกำหนดขนาดสายเคเบิลที่แม่นยำสำหรับแผงควบคุมอุตสาหกรรมต้องการการประยุกต์ใช้อย่างเข้มงวดของการคำนวณที่เชื่อมโยงกันสามอย่าง: กระแสไฟฟ้าพร้อมปัจจัยลดพิกัด, แรงดันไฟฟ้าตกที่อุณหภูมิใช้งาน, และ การเติมรางสายไฟตามขนาดสายเคเบิลจริง. ในขณะที่หลักการลดพิกัดกำหนดขีดจำกัดทางความร้อน (รายละเอียดในของเรา คู่มือการลดพิกัดที่ครอบคลุมของเรา) สูตรและวิธีการในคู่มือนี้แปลงหลักการเหล่านั้นเป็นการเลือกสายเคเบิลที่แม่นยำซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนด IEC 60204-1.

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการติดตั้งอย่างมืออาชีพ:

• คำนวณอย่างเป็นระบบ: ทำตามขั้นตอนการทำงานทั้งหมด—อย่าข้ามการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกหรือการเติมรางสายไฟ
• ใช้ขนาดจริง: ตรวจสอบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของสายเคเบิลจากเอกสารข้อมูลของผู้ผลิต ไม่ใช่ข้อสันนิษฐาน
• ออกแบบเพื่อการขยาย: กำหนดเป้าหมายการเติมรางสายไฟ 25-30% ไม่ใช่ค่าสูงสุด 40%
• จัดทำเอกสารอย่างละเอียด: เก็บบันทึกการคำนวณสำหรับการแก้ไขในอนาคต
• ตรวจสอบระหว่างการทดสอบเดินเครื่อง: วัดแรงดันไฟฟ้าตกและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเพื่อยืนยันสมมติฐานการออกแบบ
• แยกประเภทวงจร: ใช้รางเดินสายแบบแบ่งช่องหรือท่อร้อยสายแยกสำหรับวงจรไฟฟ้าและวงจรควบคุม

เมื่อความแม่นยำในการคำนวณมีความสำคัญ:

ความแตกต่างระหว่างการกำหนดขนาดสายเคเบิลที่เพียงพอและไม่เพียงพอ มักจะมาจากการประยุกต์ใช้สูตรอย่างเป็นระบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวงจรควบคุม DC ที่แรงดันไฟฟ้าตกมีบทบาทสำคัญ และแผงความหนาแน่นสูงที่ความจุของรางสายไฟจำกัดความยืดหยุ่นในการออกแบบ ตัวอย่างในคู่มือนี้แสดงให้เห็นว่าการติดตั้งในโลกแห่งความเป็นจริงมักจะต้องใช้สายเคเบิลที่มีขนาดใหญ่กว่าค่าประมาณเริ่มต้น 2-3 ขนาด ทำให้การคำนวณอย่างเป็นระบบเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพในระยะยาว.

กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ครอบคลุมของ VIOX Electric อุปกรณ์ป้องกันวงจรอุตสาหกรรม แล้ว ส่วนประกอบควบคุม ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมสำหรับสภาพแวดล้อมแผงที่ต้องการ ทีมสนับสนุนด้านเทคนิคของเราให้คำแนะนำเฉพาะสำหรับการใช้งานสำหรับการคำนวณขนาดสายเคเบิลที่ซับซ้อนและการออกแบบแผงทั่วโลก.

สำหรับคำปรึกษาด้านเทคนิคเกี่ยวกับโครงการแผงควบคุมครั้งต่อไปของคุณ โปรดติดต่อทีมวิศวกรรมของ VIOX Electric หรือสำรวจของเรา โซลูชันไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่สมบูรณ์.

แหล่งข้อมูลทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง:

• คู่มือหลักการลดทอนค่าทางไฟฟ้า: อุณหภูมิ, ระดับความสูง, และปัจจัยการจัดกลุ่ม
• คู่มือขนาดสายไฟ 50 แอมป์: มาตรฐาน NEC และการเลือกเบรกเกอร์
• คำอธิบายประเภทขนาดสายเคเบิล: คู่มือ mm, mm², AWG & B&S
• แผงควบคุม: ทำความเข้าใจส่วนประกอบของแผงควบคุม
• Molded Case Circuit Breaker (MCCB) คืออะไร?
• คู่มือการเลือกเทอร์มินอลบล็อก: ประเภทและการใช้งาน
• แผนภาพการเดินสายไฟสตาร์เดลต้าสตาร์ทเตอร์: การกำหนดขนาดและการเลือก
• DC Circuit Breaker คืออะไร?