De ce contează lungimea și diametrul cablului (secțiunea transversală) - mai ales la tensiuni mai mari?
Un început simplu
Fiecare cablu electric este o „cale” pentru electricitate. Dacă drumul este prea îngust (cablu subțire) sau prea lung, apar probleme - la fel ca pe un drum îngust și lung, unde apar blocaje și mașinile circulă mai încet. În instalațiile electrice, aceste „prize” sunt căderi de tensiune, pierderi de energie și încălzire a firelor.
Prin urmare, trebuie întotdeauna să selectați un cablu cu diametrul adecvat (secțiunea transversală) și lungimea adecvată pentru o anumită instalație.
De ce este atât de important?
1. Căderi de tensiune
Cu cât cablul este mai lung, cu atât rezistența este mai mare. Curentul trebuie să „împingă” prin fir, iar acest lucru provoacă o cădere de tensiune la capătul cablului.
➡ Exemplu: dacă un dispozitiv are nevoie de 230 V și doar 210 V ajunge printr-un cablu lung și subțire, se poate să funcționeze mai rău, să se uzeze mai repede sau să nu se pornească deloc.
2. Cabluri care se încălzesc
Secțiune transversală prea mică = densitate de curent prea mare. Cablul începe să se încălzească.
➡ Aceasta înseamnă un risc de incendiu și o durată de viață mai scurtă a instalației.
3. Securitate și întrerupere
Fiecare cablu produce un câmp electromagnetic și acționează un pic ca o antenă. Cu cât este mai lung, cu atât este mai ușor să colectați interferențele din mediu și pot afecta alte dispozitive. Prin urmare, în cazul tensiunilor mai mari, se folosesc modele speciale de cabluri (de exemplu, ecranate, perechi răsucite, cabluri coaxiale).
4. Lungimea electrică și fenomenele ondulatorii
La frecvențe și tensiuni foarte înalte, un cablu obișnuit încetează să se comporte ca un „fir obișnuit”. Începe să acționeze ca o linie de transmisie sau o antenă, având loc reflectări ale semnalului și pierderi de energie. Atunci cheia devine:
- impedanta constanta,
- viteza de propagare a semnalului (așa-numitul factor de scurtare),
- geometria conductorului adecvată.
Cabluri și tensiune – diviziunea de bază
- Tensiune joasă (până la 1 kV) – instalatii tipice casnice si industriale.
- Tensiune medie (1–36 kV) – distributia intre statiile de transformare.
- Înaltă tensiune (peste 36 kV) – transmiterea energiei pe distante foarte mari.
Cu cât tensiunea este mai mare și cu cât secțiunea este mai mare, cu atât secțiunea transversală a cablului care trebuie utilizat este mai mare.
Un cablu este o „cale” pentru electricitate. Când această cale este prea îngustă (secțiune transversală mică) sau prea lungă, apar căderi de tensiune, firele se încălzesc mai mult și dispozitivele pot funcționa instabil. Selectarea corectă a lungimii și a secțiunii transversale îmbunătățește siguranța și reduce pierderile de energie.
Mai simplu spus: trei consecințe ale selecției slabe
- Căderea de tensiune — cu cât cablul este mai lung, cu atât rezistența este mai mare și tensiunea la capătul liniei este mai mică. Acest lucru se traduce printr-o funcționare mai slabă a dispozitivelor (sub sarcini mari, poate chiar împiedica pornirea).
- Supraîncălzire — o secțiune transversală prea mică pentru un curent dat înseamnă o densitate de curent mai mare și mai multă căldură, ceea ce reduce durabilitatea și crește riscul de incendiu.
- Tulburări — cablurile lungi acționează cam ca antene: emit și colectează câmpuri electromagnetice. Structurile adecvate (ecran, perechi răsucite, coaxiale) și lungimile raționale limitează aceste efecte.
Cum să alegeți o secțiune transversală „de pornire” (în mod intuitiv)
În practică, începem prin a estima curentul: I = P/V (puterea împărțită la tensiune). Acest lucru vă oferă un punct de plecare pentru selectarea unei secțiuni transversale care nu se va încălzi excesiv și va limita căderile de tensiune.
Exemple de valori aproximative din tabele (condițiile de instalare și izolație le pot modifica): 1,5 mm² ≈ 16–20 A, 2,5 mm² ≈ 24 A, 4 mm² ≈ 32 A.
Căderile de tensiune cresc odată cu lungimea și scad odată cu secțiunea transversală mai mare
Un cablu lung are o rezistență mai mare, așa că pentru același curent provoacă o cădere de tensiune mai mare. Creșterea secțiunii transversale reduce rezistența conductorului, reduce pierderile și încălzirea - prin urmare, în secțiuni lungi sau cu sarcini mai mari, se selectează secțiuni transversale mai mari pentru a menține o sursă de alimentare stabilă (și durata de viață a dispozitivelor).
Interferența EMC și geometria cablului
Orice conductor care transportă curent radiază un câmp electromagnetic și poate capta interferențe din mediu - efectul crește odată cu lungimea cablului. Constructii precum ecran (principiul cuștii Faraday), concentrice (câmp simetric în jurul venei) sau pereche răsucită (tensiunile interferente se anulează reciproc) limitează semnificativ acest lucru. La tensiuni foarte mari, un ecran împământat poate, de asemenea, să disipeze curenții de scurgere și să egaleze tensiunile din izolație.
„Lungime electrică” și când un cablu obișnuit încetează să mai fie „obișnuit”
În plus față de metru lungă lungime fizică există lungime electrica — câte lungimi de undă se potrivesc în cablu la o anumită frecvență. Dacă cablul este „scurt din punct de vedere electric” (de obicei l < λ/10), tensiunea și curentul sunt aproape constante de-a lungul acestuia. Atunci când lungimea se apropie de o fracțiune de lungime de undă, apar fenomene de undă (reflexii, schimbări de fază) și cablul trebuie tratat ca linie de transmisie cu o impedanţă caracteristică specifică.
Lungimea electrică depinde de factor de scurtare (Engleză factor de viteză) - unda este „mai aproape” de lumină în vid atunci când dielectricul are permitivitate mai mică. VF determină cât de repede se propagă semnalul într-un cablu dat în raport cu viteza luminii și rezultă din parametrii distribuiți L și C (inductanță, capacitate) ai structurii cablului.
În practică: cu cât frecvența de funcționare este mai mare și distanța este mai mare, cu atât impedanța, potrivirea și geometria cablului sunt mai importante - pentru a evita reflexiile și pierderile („firele de conectare” obișnuite nu mai sunt suficiente).
Categorii de tensiune și selecția cablurilor
- Tensiune joasă — până la 750 V / 1 kV (0,6/1 kV): clădiri și instalații industriale.
- Tensiune medie — 1–36 kV: distribuție între stații.
- Înaltă tensiune — >36 kV: transmisie pe distanțe lungi.
Pe măsură ce tensiunea și lungimea liniei cresc, importanța secțiunii transversale, a izolației și a construcției adecvate (ecrane, acoperiri, materiale) crește pentru a menține parametrii, siguranța și durabilitatea.
De ce sunt atât de importante cablurile trifazate astăzi?
Din ce în ce mai multe dispozitive de uz casnic și industriale folosesc surse de alimentare trifazate (3×400/230 V): pompe cu puț adânc, aragaz cu inducție, precum și stații de încărcare pentru mașini electrice. O conexiune trifazată vă permite să transmiteți mai multă putere cu mai puțin curent într-un singur fir, ceea ce se traduce prin căderi mai mici de tensiune, mai puțină încălzire a firelor și o eficiență mai mare a întregii instalații.
- Mai multă putere, mai puțin curent: pentru aceeași putere, curentul de fază este mai mic decât într-un sistem monofazat (P = √3 · Ul-l · I · cosφ). Aceasta înseamnă adesea o secțiune transversală necesară mai mică sau o rezervă termică mai mare a cablului.
- Funcționare stabilă a motorului: pompele submersibile cu motoare trifazate au un cuplu mai fin, o pornire mai ușoară și o eficiență mai mare, ceea ce reduce riscul de suprasarcină și prelungește durata de viață.
- Sarcina uniformă de instalare: Plitele cu inducție și alte încărcături mari pot împărți sarcina în 2-3 faze, datorită cărora pun mai puțină sarcină pe un singur circuit și limitează căderile locale de tensiune.
- Încărcare EV mai rapidă: Încărcătoarele de acasă trifazate (de exemplu, 11 kW sau 22 kW AC) folosesc mai multe faze pentru a scurta timpul de încărcare și pentru a nu „sufoca” un fir cu un curent ridicat.
- Securitate și compatibilitate: Cablurile tipice trifazate au 5 fire (L1, L2, L3, N, PE). Selectarea corectă a secțiunii transversale, a numărului de conductori și a protecțiilor (întrerupătoare de supracurent, RCD) reduce încălzirea, asimetria și riscul de deteriorare.
În practică, cu secțiuni mai lungi și puteri mai mari (pompe, bucătării, încărcătoare), un sistem trifazat ajută la menținerea tensiunii în intervalul necesar, la reducerea pierderilor și la evitarea „demontarii” dispozitivelor de protecție. Prin urmare, atunci când planificați noi instalații, merită să furnizați imediat cabluri trifazate cu o secțiune transversală și o structură adecvate.
Concluzii practice
- Cunoaște-ți sarcina (putere/curent) și lungimea traseului - acesta este punctul de pornire pentru selectarea secțiunii transversale și evaluarea căderii de tensiune.
- Pentru distanțe lungi sau curenți mai mari, alegeți secțiune transversală mai marepentru a reduce pierderile și încălzirea.
- Când mediul este „zgomotos” (invertoare, motoare, radio RFI) - luați în considerare cablurile ecranate/răsucite/coaxiale și mențineți cursele cât mai scurte posibil.
- Pentru frecvențe mai mari/distanțe lungi, tratați apelurile ca linii de transmisie: acordați atenție impedanței și potrivirii.
Alegeți cu înțelepciune - folosiți calculatoare
Pentru a verifica rapid secțiunea transversală necesară şi căderea de tensiune pe o lungime dată, folosiți instrumentele noastre:
Notă: Curenții actuali admisibili depind, printre altele, de metoda de instalare, temperatura mediului ambiant și izolație. Utilizați datele de catalog ale producătorului și standardele aplicabile și, dacă aveți îndoieli, utilizați calculatoare și/sau consultați proiectantul instalației.
