Kable jednożyłowe przez stalową płytę dławikową — dlaczego wszystkie przewody jednego obwodu muszą przechodzić przez ten sam otwór

Przewodnik o uziemianiu ekranu kabla opisuje, jak uziemia się ekran kabla. Ten artykuł dotyczy innego, mniej znanego efektu fizycznego, który występuje konkretnie w przypadku kabli jednożyłowych (kabel z jedną żyłą w jednej powłoce) w obwodzie prądu przemiennego: nagrzewania prądami wirowymi materiału ferromagnetycznego wokół przewodów oraz wymagania instalacyjnego, które ma temu zapobiec.

Efekt leżący u podstaw

Prąd przemienny w przewodzie generuje zmienne pole magnetyczne. W obwodzie trój- lub wielofazowym z zrównoważonym obciążeniem pola magnetyczne poszczególnych przewodów fazowych w dużej mierze się znoszą — pod warunkiem, że wszystkie przewody tego obwodu przechodzą razem przez ten sam materiał ferromagnetyczny (stal). Jeśli jednak przewody jednego obwodu przechodzą osobno przez oddzielnie wywiercone otwory w stalowej płycie dławikowej, korytku lub kanale, dla każdego przewodu pozostaje wypadkowe zmienne pole magnetyczne, które indukuje prądy wirowe w otaczającej stali — powodując lokalne nagrzewanie tej stali, niezależnie od obciążenia samego kabla.

Wymaganie instalacyjne: wspólnie przez ten sam otwór

§521.5 (IEC 60364-5-52) wymaga zatem, aby tam, gdzie przewody obwodu prądu przemiennego przechodzą przez ferromagnetyczną ścianę lub płytę, wszystkie przewody tego obwodu — łącznie z przewodem ochronnym — przechodziły razem przez ten sam otwór, tak aby były wspólnie otoczone tym samym kawałkiem stali, a nie indywidualnie. Dotyczy to:

• stalowej płyty dławikowej rozdzielnicy, przez którą przeprowadzono kilka kabli jednożyłowych;
• stalowego kanału lub pancerza, przez który przechodzą przewód zasilający i powrotny tego samego obwodu;
• każdej innej obudowy ferromagnetycznej otaczającej część obwodu bez reszty tego samego obwodu.

Niemagnetyczna płyta dławikowa (aluminium, tworzywo sztuczne, mosiądz) nie ma tego problemu i z tego powodu jest często prostszym rozwiązaniem przy nowej instalacji z kilkoma kablami jednożyłowymi.

Dlaczego kable jednożyłowe z pancerzem stalowym nie są stosowane przy prądzie przemiennym

Ta sama zasada wyjaśnia, dlaczego kabel jednożyłowy z pancerzem z drutu lub taśmy stalowej nie jest stosowany w obwodzie prądu przemiennego: pancerz tego jednego kabla otacza tylko jeden przewód i dlatego sam tworzy obudowę ferromagnetyczną powodującą nagrzewanie prądami wirowymi — niezależnie od jakiejkolwiek płyty dławikowej dalej na trasie. Dla zastosowania jednożyłowego, w którym pożądane jest opancerzenie mechaniczne, zaleca się zatem pancerz aluminiowy, który nie jest ferromagnetyczny i nie wykazuje tego efektu. W przypadku kabla wielożyłowego (wszystkie fazy w jednej powłoce) problem ten nie występuje, ponieważ pancerz otacza wtedy cały obwód razem — analogicznie do wymogu wspólnego otworu powyżej.

Znaczenie praktyczne

Podczas projektowania lub oceny wprowadzenia kabli do stalowej rozdzielnicy, tablicy rozdzielczej lub ściany budynku z kilkoma kablami jednożyłowymi należy sprawdzić, czy wszystkie przewody tego samego obwodu przechodzą przez jeden wspólny otwór — a nie każdy przez własny, osobno wywiercony otwór — oraz czy ewentualny pancerz zastosowany na kablu jednożyłowym jest wykonany z materiału nieferromagnetycznego. Rozdzielnica, która jest niezwykle ciepła w okolicy stalowej płyty dławikowej, mimo że same kable nie są przeciążone, to praktyczny sygnał tego efektu.

Częste błędy

1. Prowadzenie każdego kabla jednożyłowego obwodu przez własny, osobno wywiercony otwór w stalowej płycie dławikowej zamiast razem przez jeden otwór.
2. Stosowanie kabla jednożyłowego z pancerzem z drutu lub taśmy stalowej w obwodzie prądu przemiennego, co powoduje nagrzewanie prądami wirowymi samego pancerza.
3. Przypisywanie niewyjaśnionego lokalnego nagrzewania stalowej płyty dławikowej lub kanału przeciążeniu kabli, podczas gdy rzeczywistą przyczyną są prądy wirowe wynikające z rozdzielonego prowadzenia przewodów tego samego obwodu.
4. Zastąpienie niemagnetycznej płyty dławikowej wersją stalową (np. podczas naprawy) bez ponownego zapewnienia wymogu wspólnego otworu.

Zobacz również

• Uziemianie ekranu kabla — jednostronne czy dwustronne
• Klasy przewodów — IEC 60228 klasa 1-6
• Kabel opancerzony — pancerz jako przewód ochronny
• Systemy szynoprzewodów