Průřez vodiče pro domácí elektroinstalaci: jak správně provést výpočet

Montáž domácí elektrické sítě je třeba provést tak, aby uživatelé mohli bez problémů současně zapínat několik výkonných elektrických spotřebičů. Proto je nutné vybírat průřez vodiče pro domácí elektroinstalaci na základě správného výpočtu parametrů bytové a domovní elektrické sítě.

Existuje několik metod výpočtu. Nabízíme seznámit se s různými přístupy a vybrat optimální variantu. Kromě technologie výpočtu průřezu vodiče jsou v článku popsány hlavní parametry výběru elektroinstalace a uvedena normativní omezení maximálního výkonu elektrických spotřebičů.

Proč znát parametry vodiče

Standardní elektrické zásuvky jsou dimenzovány na trvalý proud 16 A, což odpovídá maximálnímu výkonu zapojeného spotřebiče 3,52 kW. Obvykle je k nim přiveden měděný kabel s průřezem 2,5 mm², což může být zavádějící při výběru typu vodiče pro zbytek elektroinstalace.

Souběžně s nárůstem plochy průřezu kabelu roste i jeho cena. Na elektroinstalaci by se však nemělo šetřit – mohlo by to vést k mnohem větším finančním nákladům v budoucnu.

Při pohybu elektronů v kovu se část energie rozptyluje jako teplo. Při vysokém proudu a malém průřezu kabelu může tepelná složka vést k přehřátí kovu a roztavení jeho izolace.

V domácích podmínkách to může vyvolat jak zkrat ve zdi, tak vznícení odhalených vodičů, zejména v místech ohybů.

V důsledku toho mohou nastat následující situace:

1. Rozsáhlý požár, pokud se v blízkosti kabelu nachází hořlavý materiál.
2. Únik proudu při částečném roztavení izolace vodiče. To vede k nesmyslné spotřebě elektrické energie a riziku úrazu obyvatel elektrickým proudem.
3. Nenápadné přerušení vodiče ve zdi. V důsledku toho je odpojena část bytu nebo celá místnost. Poté je třeba najít místo přerušení a následně vyměnit elektroinstalaci s lokální opravou zdi.

Výběr tlustého elektrického vodiče pro byt s rezervou má také jednu nevýhodu – zbytečné finanční výdaje, které nemají smysl. Proto je lepší provádět výběr průřezu elektroinstalace pomocí výpočtových metod, aby se předešlo všem výše uvedeným problémům.

Faktory výběru průřezu elektroinstalace

Nejen výkon přístroje určuje charakter potřebné elektroinstalace. Existují i další faktory, jejichž vliv je nutné zohlednit při výpočtu potřebného průřezu kabelu. Mohou ovlivnit vytváření tepla ve vodiči, jeho nebezpečí požáru a provozní vlastnosti.

K těmto faktorům výběru vodiče patří:

1. Materiál žíly: měď, hliník.
2. Druh izolace: PTFE, PVC, PE a další plasty.
3. Délka vodiče od zdroje proudu k přístroji.
4. Způsob vedení vodiče: otevřená montáž, skrytý ve zdi nebo pomocí kabelových kanálů.
5. Teplotní režim v místnosti.
6. Počet fází a napětí sítě.
7. Schéma montáže elektroinstalace.

Měď má menší odpor než hliník, proto se výpočty pro tyto materiály provádějí odděleně. Průřez měděné žíly může být přibližně 1,5krát menší než hliníkové.

Materiál izolace také ovlivňuje výběr elektrického vodiče. Existují speciální pláště, které odolávají vysokým teplotám bez roztavení a změny odporu, proto mohou být tyto kabely vystaveny zvýšenému zatížení a používány při zvýšených teplotách.

Na délce vodiče a jeho průřezu závisí velikost poklesu napětí, proto je pro provoz citlivé elektroniky nutné zohlednit i tyto parametry.

Elektrické vodiče uzavřené v krabicích nebo zazděné ve zdi ztrácejí při dlouhodobém zatížení méně tepla, proto se rychleji přehřívají a vyžadují větší výpočtový průřez.

Elektroinstalace vedoucí od elektroměru k rozvodným krabicím může obecně zažívat současné zatížení od několika přístrojů zapojených do různých zásuvek. Proto je třeba výpočet průřezu těchto úseků kabelu provádět samostatně.

Rovněž zatížení elektrického kabelu závisí na napětí a počtu přivedených fází. Ale protože v domácnostech se používá převážně jednofázová elektroinstalace s napětím 220 V, nebude vliv tohoto faktoru uvažován.

Metodika stanovení průřezu domácí elektroinstalace

Při výpočtu průřezu žíly elektrického kabelu při montáži domácí elektroinstalace se zohledňuje mnoho faktorů. Existují speciální počítačové programy, které umožňují zahrnout všechny specifika domu a potřeby jeho obyvatel. Ale potřebný průřez pro elektroinstalaci lze určit i samostatně pomocí popsané metodiky.

Je důležité si uvědomit, že průměr vodičů v bytě se může lišit místnost od místnosti. U vstupu do elektroměru je jeden, u rozvodné krabice může být průřez vodiče již menší, u zásuvek a svítidel ještě menší.

V každém úseku elektroinstalace je vhodné určit potřebné parametry, abyste nepřepláceli za zbytečně silné vodiče.

Pokud nechcete počítat průřez pokládané elektroinstalace, můžete využít doporučení zkušených elektrikářů, kteří tvrdí:

Výpočet podle výkonu spotřebičů

Nejjednodušší metodou určení požadovaného průřezu vodiče je jeho výpočet s ohledem na výkon provozovaných elektrických spotřebičů a korekčních koeficientů. Tato metodika zahrnuje několik kroků.

Krok č. 1. Součet výkonů elektrických spotřebičů. V ideálním případě je třeba zjistit jmenovitou spotřebu energie každého zařízení, která je uvedena na jeho označení. Pokud obytný prostor ještě není zařízen, lze orientační potřebu elektrické energie vypočítat pomocí níže uvedené tabulky č. 1.

Spotřebiče stejné funkčnosti a velikosti mohou mít 2–3krát odlišný příkon, proto je nutné jeho hodnotu zkontrolovat na každém zařízení (+)

Při výpočtu lze také použít parametry zařízení, která se nacházejí v podobných bytech příbuzných nebo známých. Existuje ještě jedna možnost – zajít do obchodu s domácími spotřebiči, podívat se na jejich specifikace a zároveň si vyhlédnout vhodný model zařízení pro domácnost.

Krok č. 2. Určení součinitele současnosti. Může být vyjádřen v procentech nebo číselnou hodnotou od 0 do 1. Součinitel udává poměr spotřeby elektrické energie současně zapojenými spotřebiči k celkovému výkonu všech domácích zařízení vypočtenému v prvním kroku.

Obvykle činí součinitel 0,8, ale lze jej vypočítat samostatně na základě zvyklostí obyvatel domu.

Nezneužívejte přenosné zásuvky, rozdvojky a prodlužovací kabely. Používejte pokud možno pouze zařízení s vestavěným ochranným mechanismem, který při velkém proudu odpojí elektrickou energii.

Krok č. 3. Určení součinitele rezervy. Tento ukazatel zohledňuje možný nárůst spotřeby elektrické energie za několik let. Obvykle se bere jako 1,5–2, ale pokud je v domě již kompletní sada elektrických spotřebičů, lze hodnotu součinitele vzít 1,2–1,3. Hlavně nelitovat později malého průřezu vodičů.

Krok č. 4. Výpočet nejvyššího dovoleného zatížení.

Provádí se podle vzorce:

P = (P(1)+P(2)+..P(N))*J*K,

kde:

• P – nejvyšší dovolené zatížení ve W;
• P(1)+P(2)+..P(N) – součet jmenovitých výkonů všech elektrických spotřebičů;
• K – součinitel současnosti;
• J – součinitel rezervy.

Například, pokud celkový výkon spotřebičů činí 7500 W, součinitel současnosti je 0,8, součinitel rezervy je 1,5, pak nejvyšší dovolené zatížení bude:

P=7500*0,8*1,5=9000 W.

Tento ukazatel bude použit v následujících výpočtech.

Krok č. 5. Určení maximálního dovoleného proudu.

Ukazatel se určuje podle jednoduchého vzorce:

I=P/U,

kde:

• I – dovolený proud;
• P – nejvyšší dovolené zatížení ve W;
• U – napětí v síti – 220 V.

Pomocí údajů ze čtvrtého kroku lze určit maximální dovolený proud:

I=9000W/220V≈41A.

Metodika výpočtu průřezu kabelu podle výkonu a proudu je podrobně popsána v tomto článku.

Etapa č. 6. Výpočet průřezu kabelu podle tabulky. Protože na optimální výběr vodiče pro domácí elektroinstalaci mají vliv nejen parametry spotřebičů, ale i vnější faktory (materiál žíly, její izolace, schéma montáže atd.), existují pro každý případ vlastní tabulky, které jsou dále popsány.

Stanovení průřezu elektrického kabelu podle tabulek

Pro určení optimálního průřezu vodiče pro domácí rozvody existují speciální tabulky. Všechny jsou orientovány na hodnotu dovoleného proudu, která se vypočítá samostatně podle výše uvedené metody. Dále budou popsány tabulkové varianty určení průřezu vedení.

Výpočet průřezu běžných domácích vodičů je uveden v tabulkách:

Kvůli křehkosti hliníku se vodiče z tohoto materiálu vyrábějí pouze s průřezem od 2 mm. Rovněž chybí vícežilové hliníkové vodiče z tenkých drátků (+)

Níže je uveden výpočet průřezu vodičů pro prodlužovací kabely a prodlužovačky.

Prodlužovačky v obchodech mívají jen zřídka průřez vodiče větší než 1,5 mm2, proto je není vhodné zatěžovat výkonnými elektrospotřebiči (+)

Proudové zatížení elektrického kabelu při otevřeném a uzavřeném uložení se liší. Ale považují se za stejné, pokud je vodič uložen v zemi v širokém žlabu. To umožňuje kabelu odevzdávat teplo okolnímu vzduchu a méně se zahřívat.

Výpočet průřezu pro měděné a hliníkové žíly v závislosti na způsobu uložení kabelu je uveden v tabulce.

Maximální proud závisí také na počtu žil v kabelu, protože každá z nich generuje teplo, které se sčítá pod společným pláštěm (+)

Analogické tabulky se používají při výpočtu elektroinstalace i v průmyslu. Domácí kabely jsou obvykle mnohem jednodušší, a proto je množství výpočtových materiálů pro ně dosti omezené. Uvedené parametry v tabulkách nejsou vymyšlené, ale jsou uvedeny v oborových normách, například v GOST 31996-2012.

Výpočet úbytku napětí

Od průřezu elektrického kabelu závisí nejen stupeň zahřátí žíly, ale také elektrické napětí na vzdáleném konci vodiče. Domácí spotřebiče jsou navrženy na určité parametry elektrické sítě a jejich neustálý nesoulad může vést ke zkrácení životnosti zařízení.

Při úbytku napětí na kotli je vhodné nainstalovat stabilizátor, aby zařízení nebylo vystaveno dodatečnému zatížení v důsledku nesouladu provozních charakteristik elektrické sítě.

Při prodloužení kabelu dochází k úbytku napětí. Tento efekt lze snížit zvětšením průřezu vedení. Za kritický je považován pokles napětí na konci vodiče o 5 % oproti jeho hodnotě u zdroje proudu.

Tento ukazatel lze vypočítat podle známého vzorce:

U_pad = I*2*(ρ*L)/S,

kde:

• ρ – měrný odpor kovu, Ω·mm²/m;
• L – délka kabelu, m;
• S – průřez vodiče v mm²;
• U_pad – úbytek napětí, Volt;
• I – proud protékající vodičem.

Pokud je vypočtený úbytek napětí vyšší než 5 % jmenovité hodnoty, je nutné použít kabel s větším průřezem. Tím se zajistí stabilní provoz zařízení.

Obzvláště citlivá na hodnotu napětí jsou otopná tělesa, pračky a další zařízení s množstvím relé a senzorů. Tuto zvláštnost je třeba zohlednit i při používání prodlužovacích kabelů.

Legislativní omezení

Veřejné služby, které zásobují obyvatelstvo elektřinou, mají právo zavádět omezení na maximální celkový výkon spotřebičů v bytě. Toho lze dosáhnout instalací elektroměrů s určitou propustností.

Na zařízení se instalují automatické jednorázové nebo opakovaně použitelné pojistky, které se aktivují při překročení prahové hodnoty proudu.

Elektroměry sovětského typu jsou hromadně nahrazovány elektronickými. Ty jsou ještě citlivější na přetížení, kvůli kterým rychle selhávají.

Pokud se z elektroměru odstraní pojistky a připojí se přímo k bytovému vedení, pak při dlouhodobém porušení provozního režimu zaručeně shoří. Většina sovětských elektroměrů instalovaných v bytech snese špičkové zatížení 25 A po dobu až 1 minuty.

Poté shoří, což může mít za následek platbu za instalaci nového zařízení a pokutu za porušení provozních předpisů.

Vysoké zátěži nemusí vydržet ani vedení v chodbě, jehož přepálení může odpojit několik bytů najednou. Proto při připojování bytu k vnitřní domovní síti kabelem 2,5 mm nelze počítat s tím, že silnější vnitřní vodič v bytě unese vysoké zatížení.

Zvláště důležité je zohlednit faktor regulačních omezení při plánování instalace elektrického vytápění, podlahového vytápění, infračervených saun a dalšího energeticky náročného zařízení.

Předem je nutné konzultovat možnosti elektrického zařízení instalovaného před bytem s příslušnými komunálními službami.

Pokud jste se rozhodli vypočítat parametry elektroinstalace sami, bude pro vás užitečné seznámit se s pojmy jako: proud, výkon a napětí. Více v článku – Jak vypočítat výkon, proud a napětí: principy a příklady výpočtu pro domácí podmínky

Závěry a užitečné video k tématu

Videoklipy obsahují praktické rady elektrikářů ohledně výběru a nákupu domácí elektroinstalace. Pomohou vám pořídit zařízení odpovídající kabelu, které přesně ochrání bydlení před možnými problémy s přetížením v síti.

Výběr průřezu kabelu v obchodě:

Soulad průřezu kabelu a parametrů jističe:

Výběr průřezu kabelu a jističe:

Chyby při výběru elektrického kabelu:

Hlavními faktory při výběru kabelu pro domácí elektroinstalaci jsou výkon domácích spotřebičů a omezení elektrických sítí, které zajišťují dodávku elektrické energie do bytu.

Při správném výběru průřezu vodiče můžete do sítě zapojit všechny potřebné elektrické spotřebiče. To odstraňuje nepříjemnosti při provozu zařízení a umožňuje předejít vznícení elektroinstalace.

Máte co dodat, nebo máte dotazy ohledně výpočtu průřezu elektroinstalace? Prosím, zanechte komentáře k příspěvku, zapojte se do diskusí o materiálu. Kontaktní formulář se nachází ve spodním bloku.