Kuinka laskea kaapelin poikkileikkauskoko?

Kaapelin poikkileikkaus lasketaan kaavalla A = (k × ρ × I × L) / V_drop, jossa k on järjestelmäkerroin (2 yksivaiheiselle/tasavirtajännitteelle, √3 kolmivaiheiselle), ρ on johtimen resistiivisyys, I on virta ampeereina, L on yksisuuntaisen kaapelin pituus metreinä ja V_drop on sallittu jännitehäviö voltteina.

Miksi jännitehäviö on tärkeä kaapelin mitoituksessa?

Liiallinen jännitehäviö aiheuttaa sen, että laitteet saavat nimellisjännitettä pienemmän jännitteen, mikä johtaa heikkoon suorituskykyyn, moottoreiden ylikuumenemiseen, valojen himmentymiseen ja mahdollisiin laitevaurioihin. Useimmat standardit suosittelevat jännitehäviön rajoittamista 3-5%:iin syöttöjännitteestä.

Mitä eroa on kupari- ja alumiinikaapeleilla?

Kuparilla on alhaisempi resistiivisyys (0,0175 Ω·mm²/m) kuin alumiinilla (0,0283 Ω·mm²/m), mikä tarkoittaa, että kuparikaapelit voivat kuljettaa saman virran pienemmällä poikkileikkauksella. Alumiini on kuitenkin kevyempää ja halvempaa. Alumiini vaatii noin 1,6 kertaa kuparin poikkileikkauksen saman virtakapasiteetin saavuttamiseksi.

Mitkä ovat kaapelien vakiokoot?

Standardin IEC 60228 mukaiset kaapelien vakiopoikkipinnat ovat: 0,75, 1,0, 1,5, 2,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 ja 300 mm². Laskettu poikkipinta-ala on aina pyöristettävä ylöspäin seuraavaan vakiokokoon.

Miten muuntaa AWG mm²:ksi?

Yleisiä muunnoksia: 14 AWG ≈ 2,08 mm², 12 AWG ≈ 3,31 mm², 10 AWG ≈ 5,26 mm², 8 AWG ≈ 8,37 mm², 6 AWG ≈ 13,3 mm², 4 AWG ≈ 21,2 mm², 2 AWG ≈ 33,6 mm², 1/0 AWG ≈ 53,5 mm², 4/0 AWG ≈ 107 mm².

Ilmainen suunnittelutyökalu

Kaapelin poikkileikkauslaskuri

Määritä oikea johtimen koko (mm²) virran, kaapelin pituuden, jännitteen ja sallitun jännitehäviön perusteella. Pyöristä automaattisesti ylöspäin lähimpään IEC-standardikokoon.

IEC 60228 Kupari ja alumiini mm² ja AWG

Virta (A)

Kaapelin pituus (m, yksisuuntainen)

Jännite (V)

Järjestelmän tyyppi

Suurin jännitehäviö (%)

Johtimen materiaali

Pikaesiasetukset

Tulokset

Vaadittu standardikaapelikoko

—

Laskettu poikkileikkaus (tarkka)

—

Todellinen jännitehäviö (vakiokoko)

—

Jännitehäviöprosentti

—

AWG-vastaava

—

Kaapelin poikkileikkauskaava

Sallitun jännitehäviön rajoissa pysymiseksi vaadittava johtimen pienin poikkileikkaus on:

k — järjestelmäkerroin: 2 yksivaiheiselle vaihtovirralle ja tasavirralle, √3 kolmivaiheiselle vaihtovirralle
ρ — johtimen resistiivisyys (Ω·mm²/m): Cu = 0,0175, Al = 0,0283
I — virta (A)
L — yksisuuntaisen kaapelin pituus (m)
V_häviö — sallittu jännitehäviö (V)

Sallittu jännitehäviö

Todellinen jännitehäviö

Kun vakiokaapelikoko A_std on valittu:

Standardikaapelikoot (IEC 60228)

mm²	AWG (noin)	mm²	AWG (noin)
0.75	18 AWG	25	4 AWG
1.0	17 AWG	35	2 AWG
1.5	15 AWG	50	1/0 AWG
2.5	13 AWG	70	2/0 AWG
4	11 AWG	95	3/0 AWG
6	9 AWG	120	4/0 AWG
10	7 AWG	150	300 MCM
16	5 AWG	185	350 MCM

Käytännön esimerkki

Esimerkki — Yksivaiheinen 230 V:n piiri

Annettu: I = 10 A, L = 30 m, V = 230 V, maksimihäviö = 3%, kupari

V_{häviö (sallittu)} = 230 × 3/100 = 6,9 V

A = 2 × 0,0175 × 10 × 30 / 6,9 = 1,52 mm²

Vakiokoko: 2,5 mm² (pyöristettynä ylöspäin)

Todellinen V_häviö = 2 × 0,0175 × 10 × 30 / 2,5 = 4,2 V = 1.83%

⚠️ Huomautus: Tämä laskin mitoittaa kaapelin ainoastaan jännitehäviön perusteella. Varmista aina, että valittu kaapelikoko täyttää myös paikallisten sähkömääräysten (esim. IEC 60364, NEC) mukaiset virrankestokykyvaatimukset.

Kaapelin poikkipinta-ala lasketaan kaavalla: A = (k × ρ × I × L) / V_drop, jossa k on järjestelmäkerroin (2 yksivaiheiselle järjestelmälle/DC, √3 kolmivaiheiselle järjestelmälle), ρ on johtimen ominaisvastus, I on virta, ja L on kaapelin pituus yhteen suuntaan.

Laskettu arvo tulee pyöristää ylöspäin seuraavaan standardin IEC 60228 mukaiseen kokoon, jotta todellinen jännitehäviö pysyy sallituissa rajoissa.

Liiallinen jännitehäviö aiheuttaa sen, että laitteisto saa nimellisjännitettään pienemmän jännitteen. Tästä seuraa:

Moottorin ylikuumeneminen ja pienentynyt vääntömomentti
Valojen himmeneminen tai välkkyminen
Herkän elektroniikkalaitteiston toimintahäiriöt
Kasvaneet energiahäviöt kaapelissa

Useimmat sähköasennusmääräykset (IEC 60364, NEC) suosittelevat pitämään jännitehäviön alle 3–5% syöttöpisteestä kuormaan.

Kuparin (ρ = 0.0175 Ω·mm²/m) ominaisvastus on pienempi kuin alumiinin (ρ = 0.0283 Ω·mm²/m), joten kuparikaapelit tarvitsevat samalla virralla pienemmän poikkipinta-alan. Huomioi kuitenkin:

Kupari: Parempi sähkönjohtavuus, pienempi koko, helpompi liittää, pidempi käyttöikä
Alumiini: Kevyempi (~30% kuparin painosta), huomattavasti edullisempi, ensisijainen valinta laajamittaiseen sähkönjakeluun

Samalla virrankestolla alumiini tarvitsee noin 1.6× kuparin poikkipinta-alan.

Standardin IEC 60228 mukaiset kaapelien vakiopoikkipinta-alat ovat:

Pienet: 0.75, 1.0, 1.5, 2.5, 4, 6 mm²
Keskisuuret: 10, 16, 25, 35, 50 mm²
Suuret: 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300 mm²

Pyöristä laskettu poikkipinta-ala aina ylöspäin seuraavaan vakiokokoon — älä koskaan pyöristä alaspäin.

Tavallisia muunnoksia AWG-arvoista yksikköön mm²:

14 AWG ≈ 2.08 mm² (lähin vakiokoko: 2.5 mm²)
12 AWG ≈ 3.31 mm² (lähin vakiokoko: 4 mm²)
10 AWG ≈ 5.26 mm² (lähin vakiokoko: 6 mm²)
8 AWG ≈ 8.37 mm² (lähin vakiokoko: 10 mm²)
6 AWG ≈ 13.3 mm² (lähin vakiokoko: 16 mm²)
4 AWG ≈ 21.2 mm² (lähin vakiokoko: 25 mm²)
2 AWG ≈ 33.6 mm² (lähin vakiokoko: 35 mm²)
1/0 AWG ≈ 53.5 mm² (lähin vakiokoko: 50 mm²)
4/0 AWG ≈ 107 mm² (lähin vakiokoko: 120 mm²)

Kaava on: mm² = 0.012668 × 92^{((36−AWG)/19.5)}

Tällä sivulla kuvatut menetelmät on kehittänyt ja kenttätestannut Vibromera-tiimi Balanset-1A-laitteella, joka on kannettava kaksikanavainen tasapainotuslaite ja tärinäanalysaattori roottoreiden tasapainotukseen paikan päällä.