Пусковой ток саморегулирующего греющего кабеля

Что такое пусковой ток саморегулирующегося нагревательного кабеля

Пусковой, иначе стартовый, ток — это ток, возникающий в цепи в момент включения питания. Величина его может в несколько раз превышать значение номинального тока кабеля. Это важный параметр, который необходимо учитывать при расчете максимальной длины отрезков саморегулирующегося кабеля.

От чего зависит пусковой ток

На величину пускового тока влияют как параметры самого кабеля, так и окружающие условия.

Температура окружающей среды при включении — чем она ниже, тем больше пусковой ток и стартовая мощность. Свойства саморегулируемого кабеля — проводящая матрица с положительным температурным коэффициентом (PTC) изменяет свое сопротивление в зависимости от окружающей температуры. В «холодном» состоянии сопротивление кабеля мало. Поэтому в момент включения ток велик. После подачи питания кабель разогревается, его сопротивление растет, ток в цепи уменьшается. Длина греющего кабеля — чем больше длина секции, тем больше пусковой ток. Саморегулируемый греющий кабель условно можно представить в виде множества резисторов, подключенных параллельно к одному источнику питания. Чем больше длина линии, тем меньше общее сопротивление цепи, тем больше пусковой ток. Мощность греющего кабеля — чем больше удельная (погонная) мощность (Вт/м), тем больше стартовый ток.

Саморегулирующийся нагревательный кабель может иметь пусковой ток в 1,5–5 и даже более раз рабочего значения. Это необходимо учитывать на этапе расчета системы особенно при применении мощных кабелей большой длины.

Проблемы из-за неверного расчета пускового тока

Неправильный расчет и выбор оборудования приводят к таким последствиям:

Срабатывания автоматов и других устройств защиты при включении обогревательной системы из холодного состояния. Эта проблема может быть не выявлена при тестировании системы, если оно проводилось до наступления холодов, и проявится только в холодное время года. При расчете системы рекомендуется выбирать защитный автомат с запасом по току. Перегрев силового кабеля — большая продолжительность процесса включения с высоким значением пускового тока нагревает его жилы, это может привести к КЗ и аварийной ситуации.

Способы уменьшения пускового тока

Большой пусковой ток нежелателен для питающей сети, поскольку приходится устанавливать автоматы на больший номинальный ток и подбирать силовой кабель большего сечения. Уменьшить величину пускового тока можно следующими способами:

Источник

Всё про саморегулирующийся кабель

С каждым годом использование систем кабельного обогрева становится всё более экономичным, надёжным и эффективным. В настоящее время сфера их применения довольно обширна, начиная с обогрева крыш зданий, полов, и заканчивая водо- и трубопроводами. Именно при обогреве кровли, водостоков, трубопроводов, саморегулирующийся кабель получил наибольшее распространение.

В основе саморегулирующегося кабеля лежит так называемая саморегулирующаяся проводящая матрица (поз.1)– непрерывный греющий элемент из полимера на углеродной основе, который меняет свои проводящие свойства в зависимости от температуры. С уменьшением температуры на конкретном участке там увеличивается и протекающий через матрицу ток, что приводит к увеличению выделяемой тепловой мощности.

При возрастании температуры всё с точностью, да наоборот.

Постоянное напряжение по всей длине кабеля обеспечивают два параллельных проводника из большого количества скрученных медных жил (поз.2). Термопластичная оболочка (поз. 3) предназначена для изоляции, защиты от влаги и истирания, тогда как металлическая оплетка (поз. 4) обеспечивает экранирование, заземление и дополнительную защиту матрицы и проводников от механических воздействий.

При понижении внешней температуры саморегулирующий кабель сам регулирует свой тепловой выход, что позволяет экономить потребляемую электроэнергию и часто полностью отказаться от применения термостатов и датчиков температуры, подключая кабель непосредственно к электрической сети.

При том, что саморегулирующийся кабель стоит дороже резистивных, применение самрегов часто экономически оправдано. Например, при отсутствии в желобе или водостоке льда и воды при использовании кабеля в качестве системы анти-обледенения, мощность потребления уменьшается вдвое.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg .

Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению пускового тока осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение.

Как показала практика, среди производителей саморегулирующегося кабеля, минимальное значение стартового тока, у кабелей Южно-Корейского производства (в 1.5-2 раза от рабочего значения), максимальное у Китайских производителей (в 5-6 раз от рабочего значения). Соответственно наиболее безопасны, для вашей проводки и питающего провода, а так же более долговечны, кабели производства Южной-Кореи, к примеру кабель производства компании Eastec.

Виды саморегулирующегося кабеля

Кабели с саморегуляцией отличаются по следующим характеристикам:

• Как изменяется мощность;
• По материалу оболочки;
• По температуре нагрева;

По температуре кабели делятся на:

• Низкотемпературные;
• Среднетемпературные;
• Высокотемпературные;

Низкотемпературные кабели применяют, для обогрева водостоков небольшой протяженности. Среднетемпературные могут использоваться для оттаивания объектов среднего размера. Высоко-температурные кабели могут применяться, например, для систем анти-обледенения на промышленных объектах.

Источник

Что такое пусковой ток саморегулирующегося кабеля

На что влияют пусковые токи самрега

Пусковой (стартовый) ток саморегулирующегося кабеля (самрега) — это ток, возникающий в цепи в момент включения питания. Величина его может в несколько раз превышать значение номинального тока нагревательного кабеля.

Это важный параметр, который необходимо учитывать при расчете максимальной длины отрезков саморегулирующегося кабеля.

От чего зависит пусковой ток

Свойства саморегулируемого кабеля — проводящая матрица с положительным температурным коэффициентом (PTC) изменяет свое сопротивление в зависимости от окружающей температуры. В «холодном» состоянии сопротивление кабеля мало. Поэтому в момент включения ток велик. После подачи питания кабель разогревается, его сопротивление растет, ток в цепи уменьшается.

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение пускового тока.

На величину пускового тока влияют как параметры самого нагревательного кабеля, так и окружающие условия.

Длина самрега и пусковой ток

Чем больше длина нагревательной секции — тем больше пусковой ток.

Саморегулируемый греющий кабель условно можно представить в виде множества резисторов, подключенных параллельно к одному источнику питания. Чем больше длина линии, тем меньше общее сопротивление цепи, тем больше пусковой ток.

Мощность самрега и пусковой ток

Мощность греющего кабеля — чем больше удельная (погонная) мощность (Вт/м), тем больше стартовый ток.

Температура окружающей среды и пусковой ток

Чем ниже температура окружающей среды — тем больше пусковой ток.

Величина и длительность пускового тока

Саморегулирующийся нагревательный кабель может иметь пусковой ток в 1,5–5 и даже более раз выше рабочего значения (зависит от марки и производителя, чем лучше производитель тем ниже величина пускового тока).

Это необходимо учитывать на этапе расчета системы особенно при применении мощных кабелей большой длины.

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Например, имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м длиной 50 м.

Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500 Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения.

Для расчетов мы принимаем усредненный коэффициент стартового тока равный 2.5-3. У греющих кабелей разных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону (необходимо смотреть техническую информацию производителя).

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

Проблемы из-за неверного расчета пускового тока

Неправильный расчет и выбор оборудования приводят к таким последствиям:

• Срабатывания автоматов и других устройств защиты при включении обогревательной системы из холодного состояния. Эта проблема может быть не выявлена при тестировании системы, если оно проводилось до наступления холодов, и проявится только в холодное время года. При расчете системы рекомендуется выбирать защитный автомат с запасом по току.
• Перегрев силового кабеля — большая продолжительность процесса включения с высоким значением пускового тока нагревает его жилы, это может привести к КЗ и аварийной ситуации.
• При холодном пуске ток, многократно превышающий номинальный, очень быстро разогревает токоведущую жилу, при этом греющая матрица остается еще достаточно холодной. В результате нарушается контакт между токоведущей жилой и греющей полимерной матрицей, а в отдельных случаях возможно даже отслоение матрицы от жилы и выход греющего кабеля из строя (зависит от качества нагревательного кабеля).

Способы уменьшения пускового тока

Большой пусковой ток нежелателен для питающей сети, поскольку приходится устанавливать автоматы на больший номинальный ток и подбирать силовой кабель большего сечения.

Уменьшить величину пускового тока можно следующими способами:

• Поочередное включение нагревательных секций к сети питания с помощью реле задержки времени. Этот способ применим в системе из нескольких нагревательных секций. Реле позволяет включать секции с некоторым сдвигом во времени.
• Устройство плавного пуска, которое на протяжении всего «холодного» запуска поддерживает величину тока в системе на уровне, не превышающем номинальное значение.

Источник

Пусковой ток греющего кабеля

Пусковой (стартовый) ток – это максимальный ток, возникающий в момент подачи питания на систему. Этот параметр необходимо учитывать при проектировании, а точнее — при расчете максимальной длины отрезков кабеля.

От чего зависит стартовый ток

• Температуры включения . Чем ниже температура окружающей среды, при которой происходит включение системы обогрева, тем выше пусковой ток и тем больше стартовая мощность.
• Длины нагревательного кабеля . Чем больше длина секции, тем больше СТ системы. Для резистивного кабеля он определяется внутренним удельным сопротивлением Ом/м нагревательной жилы и рассчитывается, и контролируется при изготовлении секции на заводе. Саморегулируемый нагревательный кабель можно условно представить как множество параллельных резистеров (сопротивлений), подключенных к одному источнику питания. Сопротивление будет уменьшаться при увеличении длины линии, и, соответственно, увеличится пусковой ток.

От чего зависит величина стартового тока

Мощности греющего кабеля. Чем больше удельная мощность кабеля (Вт/м), тем больше СТ.

Особенности конструкции нагревательного кабеля. Резистивный греющий кабель из-за особенности конструкции имеет небольшой СТ, который на несколько процентов превышает рабочее значение тока.

Саморегулируемый кабель имеет достаточно большой СТ, который может увеличиваться в 1.5 -5 и более раз от своего рабочего значения. Причина — использование в конструкции проводящей матрицы с PTC-коэффициентом, меняющей свое электрическое сопротивление в зависимости от температуры окружающей среды.

В «холодном» состоянии кабель имеет небольшое сопротивление, которое к тому же зависит от температуры окружающей среды. При подаче питания на кабель, он начинает разогреваться, его сопротивление начинает расти, ток в цепи питания уменьшается. Коэффициент стартового тока зависит от компонентного состава и применяемых технологий при производстве матрицы кабеля.

У каждой марки нагревательного кабеля своя величина стартового тока. Производители редко указывают эту информацию в технических характеристиках. Этот параметр является условной величиной и при различных условиях один и тот же кабель может иметь разное значение СТ. Аналогично производители саморегулирующегося кабеля не нормируют его удельное сопротивление Ом/м.

График зависимости СТ кабеля Samreg-40-2CR* от температуры окружающей среды

*график построен на основе испытаний

Пиковая нагрузка приходится на первые 3-30 секунд после включения, в этот момент СТ может превышать номинальное значение в 2-5 раз. Примерно через 5-10 минут происходит полная стабилизация и выход греющего кабеля на номинальную мощность.

Расчет пускового тока греющего кабеля

Грубо рассчитать максимальный пусковой ток нагревательной секции можно исходя из общей длины греющего кабеля в системе и его удельной мощности.

Пример расчета максимального стартового тока греющего кабеля

Имеется секция саморегулирующегося кабеля удельной мощностью 30 Вт/м и длиной 50 м. Номинальная мощность секции при температуре +10°С составляет Pном=30Вт/м*50м=1500Вт. Это мощность уже разогретой секции. Если на кабель в «холодном» состоянии подать питание, то его мощность будет в несколько раз выше номинального значения. Для расчетов мы принимаем коэффициент стартового тока равный 2.5-3 для кабелей марки Samreg и Alphatrace. Коэффициент определен в ходе экспериментов с кабелем данных марок, а также изучения их физических и электротехнических свойств. У греющих кабелей иных производителей данный коэффициент может отличаться как в большую, так и меньшую сторону.

Тогда, стартовая (пусковая) мощность в нашем примере равна Pпуск=3хPном=4500Вт, пусковой ток Iпуск=4500/220=20,45 А.

По найденному значению СТ осуществляется выбор автоматических и дифференциальных выключателей для защиты нагревательной секции, а также тип и сечение силового питающего кабеля. Для секции, приведенной в примере, необходим дифференциальный автомат на номинальный ток Iном=25А с дифференциальным током Iут=30мА

Способы уменьшения стартового тока

Большая величина СТ является нежелательной для питающей сети, так как приходится использовать автоматы с большим номинальным током. Кроме того, подбирается силовой кабель увеличенного сечения.

Существует несколько способов снижения СТ системы:

Последовательное подключение

Последовательное подключение к питающей сети нагревательных секций , которое обеспечивается с помощью установки реле выдержки времени. Это устройство применимо в системе, состоящей из нескольких линий (нагревательных секций). Оно позволяет включать каждую линию с определенным временным интервалом (обычно около 5 минут). При данном способе подключения ток в нагревательной секции уменьшится до рабочего (номинального значения) через 5 минут после подачи питания. После этого можно осуществлять включение следующей линии. Таким образом, суммарный СТ всей системы обогрева равен:

где Iном1, Iном2… — номинальные токи нагревательных секций соответственно 1ой, 2ой и т.д.

Iпуск.n – СТ секции, которая включается в сеть последней.

Чем больше секций включается по такой схеме (т.е. чем больше ступеней включения), тем больше пусковой ток будет стремиться к номинальному току для данной системы. Так, если по такой схеме включить хотя бы 3 группы (одна группа включается напрямую, 2 другие через реле времени через 5 и 10 минут соответственно) при условии равномерного распределения мощностей по группам, то пусковой ток можно снизить почти на 50%.

Пример принципиальной схемы шкафа управления с реле времени

Видео применения реле времени для последовательного включения линий обогрева

Устройство плавного пуска

Устройство в течение всего времени холодного запуска системы (порядка 10-12 минут) поддерживает значение тока на уровне не выше номинального. В этом случае можно использовать силовые и дифавтоматы, рассчитанные на номинальный ток секции. Кроме того, не придется применять питающий кабель с увеличенным сечением. Принцип работы устройства подробно описан в паспорте.

Согласно максимальной стартовой мощности подбирается также силовой кабель подходящего сечения.

Подбор сечения силового кабеля для системы обогрева

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с медными жилами

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности с алюминиевыми жилами

Неправильный расчет СТ приводит к выходу из строя системы защиты и управления, что может стать причиной аварийных ситуаций на обогреваемом объекте.

Проблемы из-за неправильного расчета пускового тока

Наиболее частые проблемы, возникающие по причине неправильного расчета пускового тока и в соответствии с этим неправильного выбора оборудования:

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств

Срабатывания автоматов защиты и иных защитных устройств при включении системы обогрева из «холодного» состояния. Фактически автоматы защиты нагревательных секций выключатся в первые 10-100 секунд после подачи на них питания. Автомат отключается по перегрузке, срабатывает его тепловой расцепитель. Автомат может работать некоторое время в режиме перегрузки, но ввиду затяжного характера процесса снижения СТ, его запаса не хватает. Для устранения этой проблемы приходится выбирать автомат на большее значение номинального тока.

Данная проблема может быть не выявлена на этапе тестирования или запуска системы, так как максимальный пусковой ток увеличивается при понижении температуры окружающей среды. Если систему тестировали до наступления минимальных температур ошибка возникнет только при включении системы в холодное время года (например, в мороз).

Перегрев силового кабеля

Перегрев силового кабеля возникает по причине неправильного подбора его сечения. Из-за большой длительности пускового процесса греющего кабеля высокое значение СТ нагревает жилы силового кабеля. При этом кабель может расплавиться, возникнуть короткое замыкание и даже пожар на объекте обогрева.

При расчетах системы обогрева необходимо помнить, что в первую очередь максимальный стартовый ток зависит от длины секции кабеля.

Превышение допустимой длины приводит не только к увеличению СТ, но и к преждевременному износу системы.

Источник