Precieze Kabelgrootteberekening voor LT & HT Motoren: Veiligheid, Efficiëntie en Kostenbesparing

Hoe de Kabelgrootte te Berekenen voor LT & HT Motoren?

Het selecteren van de juiste kabelgrootte voor de motor is een belangrijke parameter voor de industrie, of het nu tijdens installatie en inbedrijfstelling is of tijdens de draaiende conditie. Het is een zeer belangrijk aspect voor veiligheid, kostenminimalisatie en reductie van ongewenste verliezen. Een ondereigende kabel kan branden tijdens motorbedrijf wat risico vormt voor mensenlevens, machine, infrastructuur, productieverlies en vervangingskosten.

Terwijl een overdimensionale geleider onnodige kosten zal opleveren, niet alleen voor de lange kabels maar ook voor kabelaansluitmaterialen die erbij worden gebruikt, zoals koordschuiven, kabelklemmen, samentrekkits (in geval er in de toekomst een fout optreedt) en overdimensionale kabelgoten. De arbeidskosten voor het leggen van grotere kabels zullen ook hoger zijn vergeleken met respectievelijk kleinere kabels. Met al deze cruciale punten in gedachten is het belangrijk om een correcte kabelgrootteberekening voor onze motor te maken.

• Moet Lezen: Hoe de Kabelgrootte te Berekenen voor Verschillende Lasten en Huishoudelijke Bedrading (VS & EU Opgeloste Voorbeelden)

• Gerelateerd: MV & HV Kabelaansluiting aan Apparatuur & Samentrekkingen

Voordat we in detail gaan, laten we het hoofdverschil tussen LT & HT Motoren verduidelijken.

Wat is het Verschil tussen LT en HT Motoren?

Nou, zoals de woorden LT (Low Tension, d.w.z. Lage Spanning) en HT (High Tension, d.w.z. Hoge Spanning) of laag koppel en hoog koppel respectievelijk het hele verhaal al vertellen.

Het hangt ook af van de beschikbaarheid van de voedingsspanning, d.w.z. in de VS en EU:

LT Motoren bereik = 230V – 415V

HT Motoren bereik = 3,3 kV, 6,6kV – 11kV

Terwijl u in gedachten houdt dat LT motoren meer stroom nodig hebben dan HT motoren.

In andere regio's classificeren ze LT Motor onder 1kV & HT Motor boven 1kV.

Nu moeten we het hoofdthema bespreken dat is hoe de kabelgrootte voor motoren te berekenen?

• Gerelateerd: Kabels Voederbeveiliging – Fouttypen, Oorzaken & Differentiele Beveiliging

Kabelgrootteberekening van 125 kW LT Motor

Motor kW = 125

Cos φ = 0,8, Rendement = 94%

Systeemspanning, V₁ = 415

Kabellengte = 200 m

Belastingstroom = P / (1,732 x V x Cos φ x Rend) → (P = √3 x V x I Cos φ = voor drie-fase circuits)

= 125000 / (1,732 x 415 x 0,8 x 0,94)

≈ 230 A

Dit is de nominale belastingstroom die de kabel in ideale omstandigheden moet kunnen dragen. Maar in de praktijk zijn er verschillende derateringsfactoren die in aanmerking genomen moeten worden.

De stroomwaarde die voor de kabels wordt gegeven, is gedefinieerd voor een omgevingstemperatuur van 40°C. Als de omgevingstemperatuur hoger is, daalt de stroomdraagcapaciteit van de kabel.

Stel onze kabel ligt in de op een kabelgoot,

• U kunt ook lezen: Wat is een Stappenmotor: Constructie, Typen en Bedrijfsmodi

Luchttemperatuur in °C		20°	25°	30°	35°	40°	45°	50°	55°
	Normaal PVC	1,32	1,25	1,16	1,09	1,00	0,90	0,80	0,80
Derateringsfactoren	HR PVC	1,22	1,17	1,12	1,06	1,00	0,94	0,87	0,80
	XLPE	1,20	1,16	1,11	1,06	1,00	0,95	0,88	0,82

Waarderingsfactoren gerelateerd aan variatie in omgevingsluchttemperatuur

Temperatuurcorrectiefactor, K₁ wanneer kabel in de lucht ligt = 0,88 (voor 50°C omgevingstemp & XLPE-kabel)

Groepering van kabels verlaagt ook de stroomdraagcapaciteit van de kabel. Als veel kabels samengegroeperd zijn, zullen ze allemaal opwarmen. De warmte kan niet goed afvoeren, dus het warmte de kabel zelf en die in contact ermee op. Dit zal de temperatuur verder doen stijgen. Daarom moeten we de stroomdraagcapaciteit van de kabel derateren volgens de groeperingsfactor.

Laten we het ergste scenario nemen, d.w.z. 3 gaten parallel aan elkaar met 9 kabels elk die elkaar aanraken.

Aantal Rekken	Aantal Kabels per Rek					Aantal Kabels per Rek
	1	2	3	6	9	1	2	3	6	9
1	1,00	0,98	0,96	0,93	0,92	1,00	0,84	0,80	0,75	0,73
2	1,00	0,95	0,93	0,90	0,89	1,00	0,80	0,76	0,71	0,69
3	1,00	0,94	0,92	0,89	0,88	1,00	0,78	0,74	0,70	0,68
6	1,00	0,93	0,90	0,87	0,86	1,00	0,76	0,72	0,65	0,66

Tabel: Kabelgroeperingsfactor (Aantal Rekken Factor), K2 = 0,68 (voor 3 rekken met 9 kabels elk)

Totale derateringsfactor = K₁ x K₂

= 0,88 × 0,68 = 0,5984

Laten we selecteren: 1,1 kV, 3-adrig, 240 mm², Aluminium, XLGE, Ge Pantserde kabel voor enkele loop

Klik om de tabel te vergroten

Technische Details Voor 1,1 kV, 3-adrig, Aluminium/Koper Geleider, XLPE Geïsoleerd, Ge Pantserde Kabels

Stroomcapaciteit van 240 mm² XLPE Ge Pantserde aluminium kabel in lucht is 402 Amp

Totale gedereateerde stroom van 240 mm² Kabel = 402 × 0,5984 = 240,55 Amp

Weerstand = 0,162 Ω / km en
Reactantie = 0,072 Ω / km

• U kunt ook lezen: Borstelloze DC-motor: Constructie, Werkingsprincipe & Toepassingen

Geschatte Spanningsval in PVC/XLPE Aluminium Kabels voor AC-systeem
	(Spanningsval – Volt/km/Amp)
Nominaal Oppervlak van Geleider (mm²)	PVC Kabel		XLPE Kabel
	Enkelfase	Drie-fase	Enkelfase	Drie-fase
1,5	43,44	37,62	46,34	40,13
2,5	29,04	25,15	30,98	26,83
4	17,78	15,40	18,98	16,44
6	11,06	9,58	11,80	10,22
10	7,40	6,41	7,88	6,82
16	4,58	3,97	4,90	4,24
25	2,89	2,50	3,08	2,67
35	2,10	1,80	2,23	1,94
50	1,55	1,30	1,65	1,44
70	1,10	0,94	1,15	1,00
95	0,79	0,68	0,83	0,70
120	0,63	0,55	0,66	0,56
150	0,52	0,46	0,55	0,48
185	0,42	0,37	0,44	0,40
240	0,34	0,30	0,35	0,30
300	0,28	0,26	0,30	0,26
400	0,24	0,22	0,24	0,22
500	0,23	0,20	0,23	0,20
630	0,20	0,18	0,21	0,18
800	0,19	–	0,20	–
1000	0,18	–	0,18	–

Spanningsval, V₂ = 0,3 Volt/km/Amp (volgens Havells brochure)

= 0,3 x 230 x (200 / 1000)

= 13 V

Klemspanning aan Motor, V₂ = 415 - 13 = 402 V

% Val = (V₂ – V₁) / (V₁)

= (415 – 402) x 100 / (415)

= 3,13%

Om te beslissen over 240 mm² kabel, moet de kabelselectieconditie worden gecontroleerd

1. Kabel gedereateerde Amp (240,55 Amp) is hoger dan nominale belastingstroom van last (230 Amp) = OK
2. Kabel spanningsval (3,13%) is minder dan gedefinieerde spanningsval (10%) = OK
3. Kabel kortsluitingscapaciteit (22,56 kA) is hoger dan systeem kortsluitingscapaciteit in dat punt (X kA) = OK

Gerelateerd: Servomotor – Typen, Constructie, Werking, Besturing & Toepassingen

240 mm² kabel voldoet aan alle drie voorwaarden, dus het is raadzaam 3-adrig 240 mm² kabel te gebruiken.

• U kunt ook lezen: Wat is Motorrendement & Hoe te Verbeteren?

Kabelgrootteberekening voor 350 kW HT Motor

Bij een laagspanningssysteem kan de kabel geselecteerd worden op basis van zijn stroomdraagcapaciteit en spanningsval, maar bij een middelhoog/hoogspanningssysteem is de kortsluitingscapaciteit van de kabel een belangrijke/beslissende factor. Dus bij een HT-motor is de kortsluitingscapaciteit van de kabel alleen al voldoende om de kabelgrootte te bepalen, omdat de overige twee parameters automatisch volgen.

Bekijk het onderstaande voorbeeld:

Motor kW = 350

Cos φ = 0,8, Rendement = 94%

Systeemspanning, V₁ = 6,6 kV

Kabellengte = 200 m

Belastingstroom = P / (1,732 x V x Cos φ x Rend)

= 350000 / (1,732 x 6600 x 0,8 x 0,94)

= 41 A

Stel kortsluitingsniveau/Foutniveau voor H.T. systeem, I_sh (voor duur t=1sec) = 26,2 kA

Met aluminiumgeleider, XLPE geïsoleerde kabel =

= 278,72 mm²

Dus is de dichtstbijzijnde hogere grootte 300 mm² vereist.

We kunnen uit de onderstaande tabel ook zien dat de kortsluitingscapaciteit van 300mm² kabel 28 kA is wat meer is dan ons foutniveau.

• U kunt ook lezen: Ster-Driehoek 3-fase Motor Automatische Starter met Timer

Klik op afbeelding om te vergroten

(6,6kV ONGEAARDE / 11kV GE AARDE GRADE)

Technische Details Voor 6,6 kV, 3-adrig, Aluminium/Koper Geleider, XLPE Geïsoleerd, Ge Pantserde Kabels

We zien dat dit de andere twee voorwaarden automatisch zal voldoen.

Laten we selecteren: 6,6 kV, 3-adrig, 300 mm², Aluminium, XLPE, Ge Pantserde kabel voor enkele loop

Temperatuurcorrectiefactor, K₁ wanneer kabel in lucht ligt = 0,88 (voor 50°C omgevingstemp & XLPE kabel)

Kabelgroeperingsfactor (Aantal Rekken Factor), K₂ = 0,68 (voor 3 rekken met 9 kabels elk)

Totale derateringsfactor = K₁ x K₂ = 0,88 x 0,68 = 0,5984

Stroomcapaciteit van 300 mm² XLPE Ge Pantserde aluminium kabel in lucht is 450 Amp

Totale gedereateerde stroom van 300 mm² Kabel = 450 × 0,5984 = 269,28 Amp

Weerstand = 0,130 Ω / km en

Reactantie = 0,0999 Ω / km

Spanningsval = 0,26 Volt / km / Amp (volgens Havells brochure)

= 0,26 x 200 x 41 / 1000

= 2,132 V

Klemspanning aan Motor, V₂ = 6600 – 2,132 = 6597,868 V

% Val = (V₁ – V₂) / (V₁)

= (6600 – 6597,8) x 100 / (6600)

= 0,032%

Om te beslissen over 300 mm² kabel, moet de kabelselectieconditie worden gecontroleerd

1. Kabel gedereateerde Amp (269,28 Amp) is hoger dan nominale belastingstroom van last (41 Amp) = OK
2. Kabel spanningsval (0,032%) is minder dan gedefinieerde spanningsval (5%) = OK
3. Kabel kortsluitingscapaciteit (28,20 kA) is hoger dan systeem kortsluitingscapaciteit in dat punt (26,2 kA) = OK

300 mm² kabel voldoet aan alle drie voorwaarden, dus het is raadzaam 3-adrig 300 mm² kabel te gebruiken.

U kunt ook lezen:

• Drie-fase Motor Vermogen & Besturing Bedradingsschema's
• Elektrische Draad- & Kabelgrootte Calculator (Koper & Aluminium)
• Hoe de Grootte van Aardgeleider, Aardkabel & Aardelektroden te Bepalen?