Hoe de draaddoorsnede te bepalen aan de hand van de diameter en omgekeerd: kant-en-klare tabellen en rekenformules

Draden worden veel gebruikt in elektrische netwerken van uiteenlopende aard. Het transporteren van energie via kabel- en geleiderproducten lijkt op het eerste gezicht eenvoudig en begrijpelijk.

Echter, om een veilige werking van de elektrische installatie te waarborgen, moet men rekening houden met een aantal belangrijke nuances bij het ontwerpen en inrichten van elektrische netwerken. Een van deze details is het correct kunnen berekenen van de draaddoorsnede op basis van de diameter, omdat de grens van de toegestane stroom die door de geleider gaat, afhangt van de nauwkeurigheid van de bepaling.

Hoe bepaalt u de doorsnede of diameter, en is er een verschil tussen deze parameters? In dit artikel zullen wij proberen dit te verduidelijken. Bovendien hebben wij overzichtstabellen opgesteld die u helpen bij het kiezen van een geleider, afhankelijk van de montageomstandigheden van het elektriciteitsnet, het materiaal van de kabelader en de vermogenskenmerken van de aangesloten apparaten.

Noodzaak en procedure voor het uitvoeren van de berekening

Elektrische stroom voedt de meest uiteenlopende apparatuur met verschillende vermogens. En het vermogensbereik is zeer breed.

Elk afzonderlijk elektrisch apparaat vormt een belasting, afhankelijk van de grootte waarvan een stroom van een bepaalde sterkte moet worden toegevoerd.

Standaard of uit simpele onwetendheid van de basisprincipes van elektriciteit kunnen geleiders eenvoudig worden aangesloten, waarbij alle bestaande vereisten voor diameters en doorsneden worden genegeerd. Een andere vraag is wat er in de praktijk tijdens het gebruik uit kan komen.

De benodigde hoeveelheid stroom voor de vereiste belasting kan worden geleid door draden van verschillende diameter (doorsnede).

Maar bij onvoldoende doorsnede van de geleider voor het doorlaten van het vereiste stroomvolume treedt het effect van verhoogde weerstand op. Als gevolg hiervan wordt de draad (kabel) warm.

Als men dit fenomeen negeert en doorgaat met het doorlaten van stroom, ontstaat er een reëel risico van verhitting tot het punt van ontbranding. Een dergelijke situatie dreigt een ernstige noodsituatie. Daarom moet speciale aandacht worden besteed aan de berekeningen en selectie van stroomoverdrachtcircuits naar de belasting.

De gevolgen van onnauwkeurige berekeningen van elektrische geleiders op doorsnede (diameter) kunnen variëren van lichte vervorming van het isolatiemateriaal tot daadwerkelijke brand en grote branden.

Een correcte berekening en een deskundige selectie van kabels en draden hebben een positieve invloed op de werking van de apparatuur die als belasting fungeert.

Dus, naast de veiligheidsfactor, is het berekenen van de diameters van elektrische kabels (of omgekeerd) een verplichte handeling om een efficiënte werking van elektrische machines te waarborgen.

Bepaling van de diameter van de geleiderader

Eigenlijk kunt u deze handeling uitvoeren met een eenvoudige lineaire meting. Voor een nauwkeurige meting wordt aanbevolen een puntinstrument te gebruiken, bijvoorbeeld een schuifmaat, of nog beter – een micrometer.

Een relatief lage nauwkeurigheid, maar voor veel toepassingen van draden acceptabel, geeft de meting van de diameter met een gewone liniaal.

Meten en bepalen van de kerndiameter met een puntinstrument, namelijk een schuifmaat. Deze lineaire meetmethode geeft een resultaat dat nauwkeurig genoeg is voor de daaropvolgende berekening van de doorsnede van de geleider.

Uiteraard dient de meting te worden uitgevoerd op een blanke geleider, dat wil zeggen dat eerst de isolatielaag wordt verwijderd.

Trouwens, bij bijvoorbeeld koperdraad wordt ook een dunne laag lak als isolatie beschouwd, die ook verwijderd moet worden wanneer een zeer nauwkeurige berekening vereist is.

Er bestaat een 'huishoudelijke' methode om de diameter te meten, geschikt voor gevallen waarin u geen puntmeetinstrumenten bij de hand hebt. Voor deze methode hebt u een schroevendraaier van een elektricien en een schoolliniaal nodig.

De geleider wordt voor de meting eerst ontdaan van isolatie en vervolgens strak winding na winding om de schacht van de schroevendraaier gewikkeld. Meestal worden tien windingen gewikkeld – een handig getal voor wiskundige berekeningen.

Lineaire meting van de diameter is een andere veelgebruikte methode om de parameter van de geleider te bepalen voor de berekening van het vermogen (stroomcapaciteit). Het wordt toegepast met een gewone liniaal en een ondergrond waarop de geleider kan worden gewikkeld (+).

Vervolgens wordt de op de schacht van de schroevendraaier gewikkelde spoel gemeten met een liniaal van de eerste tot de laatste winding. De verkregen waarde op de liniaal moet worden gedeeld door het aantal windingen (in dit geval 6). Het resultaat van deze eenvoudige berekening is de diameter van de draadkern.

Berekening van de doorsnede van de elektrische draad

Om de waarde van de doorsnede van de geleiderkern te bepalen, moet u een wiskundige formulering gebruiken.

In wezen is de doorsnede van een ader het oppervlak van de dwarsdoorsnede – dat wil zeggen, het oppervlak van een cirkel. De diameter daarvan wordt bepaald met de hierboven beschreven methode.

De doorsnede van een ader is feitelijk het oppervlak van een cirkel. Dienovereenkomstig is het mogelijk om dit geometrische segment te berekenen met behulp van de traditionele formule, op voorwaarde dat de diameter of de straal bekend is.

Op basis van de diameter is het eenvoudig om de straal te verkrijgen door de diameter in tweeën te delen.

In feite moet u aan de verkregen gegevens de constante 'π' (3,14) toevoegen, waarna u de doorsnede kunt berekenen met een van de formules:

S = π*R² of S = π/4*D²,

waarbij:

• D – diameter;
• R – straal;
• S – dwarsdoorsnede;
• π – constante, overeenkomend met 3,14.

De genoemde klassieke formules worden ook gebruikt voor het bepalen van de doorsnede van meeraderige geleiders. De rekenstrategie blijft vrijwel hetzelfde, op enkele details na.

In het bijzonder wordt eerst de doorsnede van één ader uit de bundel berekend, waarna het verkregen resultaat wordt vermenigvuldigd met het totale aantal aders.

Het is mogelijk om de doorsnede van een meeraderige geleider te berekenen met dezelfde wiskundige methode die voor een enkelvoudige draad wordt gebruikt, maar daarbij wordt het aantal bestaande aders als vermenigvuldiger meegenomen.

Waarom moet het bepalen van de doorsnede als een belangrijke factor worden beschouwd? Een voor de hand liggend punt, dat rechtstreeks verband houdt met de wet van Joule-Lenz, is dat de doorsnede van de geleider de grens bepaalt van de toelaatbare stroom die door deze geleider vloeit.

Bepaling van de diameter op basis van de doorsnede

Met een wiskundige berekening is het mogelijk om de diameter van een ader te bepalen wanneer de parameter van de doorsnede bekend is.

Dit is natuurlijk niet de meest praktische optie, gezien het bestaan van eenvoudigere methoden om de diameter te bepalen, maar het gebruik van deze optie wordt niet uitgesloten.

Het meten van de diameter met hoge precisie met behulp van een metaalbewerkingsgereedschap – een micrometer, geeft vrijwel hetzelfde resultaat wanneer de berekeningen met behulp van een formule worden uitgevoerd.

Voor het uitvoeren van de berekening zijn in feite dezelfde numerieke gegevens nodig als bij het berekenen van de doorsnede met behulp van een wiskundige formule.

Dat wil zeggen, de constante 'π' en de waarde van het cirkeloppervlak (doorsnede).

Door deze waarden in de onderstaande formule toe te passen, verkrijgt u de diameter:

D = √4S/π,

waarbij:

• D – diameter;
• S – dwarsdoorsnede;
• π – constante, overeenkomend met 3,14.

De toepassing van deze formule kan relevant zijn wanneer de dwarsdoorsnedeparameter bekend is en er geen geschikte instrumenten voorhanden zijn om de diameter te meten.

De dwarsdoorsnedeparameter kan bijvoorbeeld worden verkregen uit de documentatie van de geleider of uit een rekentabel waarin de meest gebruikte klassieke varianten zijn weergegeven.

Tabellen voor het kiezen van een geschikte geleider

Een handige en praktische manier om de juiste draad (kabel) te kiezen, is het gebruik van speciale tabellen waarin de diameters en doorsneden zijn aangegeven met betrekking tot vermogens en/of geleide stromen.

Het bij de hand hebben van zo'n tabel is een eenvoudige manier om snel de juiste geleider voor de vereiste elektrische installatie te bepalen.

Het bepalen van de benodigde waarden via een klassieke tabel is een van de handigste manieren om de vereiste geleider te kiezen bij installatiewerkzaamheden.

Aangezien traditionele geleiders voor elektrotechnische installatie producten zijn met koperen of aluminium aders, bestaan er tabellen voor beide soorten metalen.

Ook worden in tabelvorm vaak de waarden gegeven voor spanningen van 220 volt en 380 volt. Bovendien wordt rekening gehouden met de montageomstandigheden – gesloten of open bedrading.

In feite bevat een enkel vel papier of een afbeelding die in een smartphone is geladen, uitgebreide technische informatie waarmee de hierboven genoemde wiskundige (lineaire) berekeningen overbodig worden.

Bovendien bieden veel fabrikanten van kabelproducten, om de keuze van de juiste geleider voor de klant te vergemakkelijken, bijvoorbeeld voor de installatie van stopcontacten, een tabel waarin alle benodigde waarden zijn opgenomen.

Het enige dat overblijft is bepalen welke belasting op het specifieke elektrische punt is gepland en hoe de installatie zal worden uitgevoerd, en op basis van deze informatie de juiste draad met koperen of aluminium aders te kiezen.

Voorbeelden van dergelijke methoden om de diameter van de draad op basis van de doorsnede te berekenen, worden in de tabel gegeven, waarin opties voor koperen en aluminium aders worden behandeld, evenals legmethoden – open of verborgen type. Uit de eerste tabel kan de indicator doorsnede op basis van vermogen en stroom worden bepaald.

Tabel met overeenkomst van doorsnede en diameter voor koperen en aluminium aders afhankelijk van montageomstandigheden

Bovendien bestaat er een norm voor doorsneden en diameters die van toepassing is op ronde (gevormde) niet-verdichte en verdichte stroomvoerende aders van kabels, draden en snoeren. Deze parameters worden geregeld door GOST 22483-2012.

Onder deze norm vallen kabels van koperen (vertind koperen), aluminium draad zonder metalen bekleding of met metalen bekleding.

Koper- en aluminiumaders van kabels en draden voor vaste installatie worden verdeeld in klasse 1 en 2. Draden, snoeren, kabels voor niet-vaste en vaste installatie, waar een hogere mate van flexibiliteit bij de montage vereist is, worden verdeeld in klasse 3 tot 6.

Tabel met overeenkomsten per klasse voor kabel- (draad-) koperaders

Voor aluminium geleiders en kabels voorziet GOST 22483-2012 ook in parameters van de nominale doorsnede van de ader, die overeenkomen met de bijbehorende diameter, afhankelijk van de aderklasse.

Bovendien kunnen, volgens dezelfde GOST, de aangegeven diameters worden gebruikt voor een koperen geleider van klasse 1, als de minimale diameter ervan moet worden berekend.

Tabel met overeenkomsten per klasse voor kabel- (draad-) aluminiumaders

Aanvullende aanbevelingen voor het kiezen van het type draden en kabels voor de inrichting van elektrische netwerken in een appartement en huis worden gegeven in de artikelen:

1. Welke draad u moet gebruiken voor de bedrading in huis: aanbevelingen voor de keuze
2. Met welke kabel de bedrading in een houten huis doen: soorten niet-brandbare kabel en de veilige installatie ervan
3. Welke kabel gebruiken voor bedrading in een appartement: overzicht van draden en keuze van de beste optie

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

De onderstaande video toont een praktijkvoorbeeld van het bepalen van de doorsnede van een geleider met eenvoudige methoden.

Het bekijken van de video wordt aanbevolen, omdat de visueel gepresenteerde informatie bijdraagt aan het vergroten van de kennis:

Het werken met elektrische draden vereist altijd een verantwoordelijke houding vanuit het oogpunt van berekening.

Daarom moet een elektricien van elk niveau de berekeningsmethode kennen en bestaande technische tabellen kunnen gebruiken. Daarmee wordt niet alleen een aanzienlijke kostenbesparing bij de montage bereikt door een nauwkeurige berekening, maar belangrijker nog, wordt de veiligheid van de in gebruik te nemen leiding gegarandeerd.

Heeft u iets toe te voegen, of heeft u vragen over het bepalen van de doorsnede van de draad? U kunt reacties achterlaten op de publicatie, deelnemen aan discussies en uw eigen ervaring delen met het kiezen van draden voor de inrichting van een elektrisch netwerk in huis of appartement. Het contactformulier bevindt zich in het onderste blok.