Одножильні кабелі через сталеву вводну плиту — чому всі провідники одного кола мають проходити через один отвір

Гід про заземлення екрана кабелю розглядає, як заземлюється екран кабелю. Ця стаття — про інший, менш відомий фізичний ефект, що виникає саме в одножильних кабелях (кабель з однією жилою в одній оболонці) у колі змінного струму: вихрострумовий нагрів феромагнітного матеріалу навколо провідників, і про вимогу до монтажу, покликану це запобігти.

Основний ефект

Змінний струм у провіднику створює змінне магнітне поле. У три- чи багатофазному колі зі збалансованим навантаженням магнітні поля окремих фазних провідників здебільшого компенсують одне одного — за умови, що всі провідники цього кола проходять разом через один і той самий феромагнітний матеріал (сталь). Проте якщо провідники одного кола проходять окремо через роздільно просвердлені отвори в сталевій вводній плиті, коробі чи трубі, у кожного провідника залишається результуюче змінне магнітне поле, яке наводить вихрові струми в навколишній сталі — з локальним нагрівом цієї сталі, незалежно від навантаження самого кабелю.

Вимога до монтажу: спільно через один отвір

§521.5 (IEC 60364-5-52) тому вимагає, щоб там, де провідники кола змінного струму проходять через феромагнітну стінку чи плиту, усі провідники цього кола — включно із захисним провідником — проходили разом через один спільний отвір, так щоб вони були спільно оточені одним і тим самим шматком сталі, а не окремо. Це стосується:

• сталевої вводної плити розподільного щита, через яку проходять кілька одножильних кабелів;
• сталевого короба чи броні, через яку проходять прямий та зворотний провідники одного кола;
• будь-якої іншої феромагнітної оболонки, що оточує частину кола без решти частини того самого кола.

Немагнітна вводна плита (алюміній, пластик, латунь) не має цієї проблеми і тому часто є простішим рішенням для нової установки з кількома одножильними кабелями.

Чому одножильні кабелі зі сталевою бронею не застосовуються на змінному струмі

Той самий принцип пояснює, чому одножильний кабель зі сталевою дротяною чи стрічковою бронею не застосовується в колі змінного струму: броня цього одного кабелю оточує лише один провідник і, отже, сама утворює феромагнітну оболонку, що спричиняє вихрострумовий нагрів — незалежно від будь-якої вводної плити далі по трасі. Для одножильного застосування, де бажаний механічний захист бронею, тому рекомендується алюмінієва броня, яка не є феромагнітною і не проявляє цей ефект. У багатожильному кабелі (усі фази в одній оболонці) ця проблема не виникає, оскільки броня в цьому разі оточує все коло цілком — аналогічно вимозі про спільний отвір вище.

Практична значущість

Під час проєктування чи оцінки кабельного вводу в сталевий розподільний щит, розподільний пристрій чи будівельну стіну з кількома одножильними кабелями слід перевіряти, що всі провідники одного кола проходять через один спільний отвір — а не кожен через свій, окремо просвердлений отвір, — і що застосована на одножильному кабелі броня виконана з неферомагнітного матеріалу. Розподільний щит, який незвично теплий в районі сталевої вводної плити, тоді як самі кабелі не перевантажені — практична ознака цього ефекту.

Часті помилки

1. Проведення кожного одножильного кабелю кола через свій окремо просвердлений отвір у сталевій вводній плиті замість спільного проходження через один отвір.
2. Використання одножильного кабелю зі сталевою дротяною чи стрічковою бронею в колі змінного струму, що спричиняє вихрострумовий нагрів самої броні.
3. Приписування незрозумілого локального нагріву сталевої вводної плити чи короба перевантаженню кабелів, тоді як справжня причина — вихрові струми через роздільне проходження провідників одного кола.
4. Заміна немагнітної вводної плити на сталеву (наприклад, під час ремонту) без повторного забезпечення вимоги про спільний отвір.

Дивіться також

• Заземлення екрана кабелю — з одного чи обох боків
• Класи провідників — IEC 60228 клас 1-6
• Бронований кабель — броня як захисний провідник
• Шинопроводи / системи струмопровідних шин