ケーブル サイズの計算方法: エンジニアとバイヤーのための実践ガイド

適切なケーブル サイズを選択することは、電気設備において最も重要な決定事項の 1 つです。小さすぎるとケーブルが過熱します。大きすぎると、材料とお金が無駄になります。エンジニア、請負業者、調達専門家にとって、ケーブル サイズを正しく計算する方法を理解することで、安全で効率的な、規格に準拠した電力供給が保証されます。このガイドでは、無錫広環ケーブルなどのケーブル メーカーが実際のプロジェクトに適用している動作原則とともに、ケーブルのサイジングに使用される重要な要素、公式、実際の手順について説明します。

正しいケーブルサイズが重要な理由

ケーブルのサイジングは、導体を負荷に適合させるだけではありません。これは、安全性、運用の継続性、プロジェクトのコストに直接影響します。ケーブルのサイズが小さすぎると、負荷がかかると過熱して絶縁体が損傷し、火災の危険が生じる可能性があります。ケーブルが大きすぎると材料費が増加し、より大きな導管やサポートが必要になる場合があります。正しいサイジングにより、熱容量、電圧降下、短絡耐性、設置条件のバランスがとれます。

ケーブル サイズを計算するときは、次の 4 つの主要な要素を考慮する必要があります。

• 通電容量（電流容量）： ケーブルが絶縁温度定格を超えずに連続的に流すことができる最大電流。
• 電圧降下: ケーブル長に沿った電圧の低下。接続された機器の許容範囲内に収まる必要があります。
• 短絡定格: 保護装置が動作するまでケーブルが故障電流に耐える能力。
• 設置条件： 周囲温度、グループ分け、埋設深さ、導管の種類、高度はすべて熱放散に影響します。

標準ケーブルサイズの計算式

ほとんどの低電圧アプリケーションでは、ケーブルのサイジングの開始点は設計電流です。単相システムと三相システムの基本式は次のとおりです。

単相: I = P / (V × cos φ)

三相: I = P / (√3 × V × cos φ)

場所:

• I = 設計電流 (アンペア (A))
• P = 接続負荷 (ワット (W))
• V = 線間電圧（ボルト（V））
• cos φ = 力率 (通常 0.8 ～ 0.95)

設計電流がわかったら、通電容量表から候補となる導体サイズを選択し、周囲温度、グループ化、設置方法の補正係数を適用できます。補正された電流容量は設計電流以上である必要があります。

電圧降下の計算

多くの場合、電圧降下が長いケーブル配線の制限要因になります。三相システムの電圧降下の式は次のとおりです。

電圧降下 (V) = (√3 × I × L × (R cos φ × sin φ)) / 1000

単相システムの場合、√3 を 2 に置き換えます。最も実際的な低電圧ケーブルのサイジングでは、無効成分 X は小さく、特定のサイズまでの断面積では無視できます。許容可能な電圧降下は通常、国家規格またはプロジェクト仕様によって指定されており、照明および電源回路では通常 3% ～ 5% です。

短絡に関する考慮事項

ケーブルは、保護装置が障害を解消するまで、短絡による熱の影響にも耐える必要があります。最小導体断面積は、断熱方程式を使用して推定できます。

S = (I² t) / k

ここで、S は最小断面積 (mm²)、I は故障電流 (アンペア)、t は切断時間 (秒)、k は導体と絶縁材料に応じた定数です。このチェックにより、障害発生時にケーブルが溶けたり、絶縁体が損傷したりしないことが保証されます。

段階的なケーブル サイズの計算プロセス

実際の計算については、次の手順に従います。

1. 接続されている負荷の合計を決定し、適切な電力公式を使用して設計電流を計算します。
2. 設置方法を特定します。それぞれが熱放散に影響するため、直接クリップ、電線管内、直接埋め込み、またはケーブル トレイ内に設置します。
3. 周囲温度とグループ化に補正係数を適用します。たとえば、束ねて設置されたケーブルにはディレーティング係数が必要です。
4. メーカーの電流容量表から、修正電流定格が設計電流を満たすか超える暫定的なケーブル サイズを選択します。
5. ケーブル経路の長さ全体にわたる電圧降下を確認します。電圧降下が許容限界を超える場合は、断面積を増やしてください。
6. ケーブルが予想される短絡電流に耐えられることを確認してください。
7. 機械的強度と、柔軟性、耐火性、UV 保護などの特別な要件を確認します。

一般的な低電圧設備向けの実用的なケーブル サイズ表

以下の表は、一般的な低電圧配電アプリケーションにおける銅ケーブルとアルミニウム ケーブルの一般的な電流容量を示しています。値は単なる参考値です。特定のケーブル構造については、必ずメーカーの技術データを参照してください。

長いケーブルルートの場合、電圧降下によって最終的な断面積が決定されることがよくあります。 16 mm² の銅線ケーブルは熱的に 94 A を伝送できますが、400 V の三相で 200 メートル走行すると、電圧降下が許容限界を超える可能性があり、25 mm² または 35 mm² のケーブルが必要になります。

ケーブルの構造と絶縁タイプがサイジングに与える影響

絶縁材は最大動作温度に直接影響し、したがって電流容量にも影響します。 PVC 絶縁ケーブルの最大導体温度は通常 70°C ですが、XLPE 絶縁ケーブルは連続 90°C で動作できます。これは、次のような XLPE ケーブルを意味します。 6/1kV XLPE絶縁電源ケーブル 同じ断面の PVC 絶縁ケーブルよりも多くの電流を流すことができるため、高負荷の配電や産業用フィーダに一般的に選択されています。

導体の材質も重要です。銅はアルミニウムよりも導電性が高いため、同じ電流を流すには、アルミニウムの導体の断面積を大きくする必要があります。アルミニウム導体は軽量であり、多くの場合、大型フィーダではより経済的です。 AAC、AAAC、および ACSR 架空導体 。地中低電圧配電の場合、アルミニウム合金導体ケーブルは、信頼性の高い接続を維持しながら、コスト効率の高い代替手段を提供します。

さらに、特殊なアプリケーション要件がケーブルの選択に影響を与える可能性があります。たとえば、火災に対する安全性が必要な設備では、難燃性および耐火性のケーブル設計が推奨されます。また、長い産業用ドライブ接続の場合、可変周波数ドライブ ケーブルは高調波干渉を軽減し、電圧スパイクに耐えるように設計されています。

避けるべき一般的なケーブル サイズの間違い

経験豊富なエンジニアでもサイズの間違いを犯すことがあります。最も一般的な間違いは次のとおりです。

• 特に屋根近くのケーブル トレイや工場内の高温環境では、周囲温度の補正係数を無視します。
• 複数のケーブルが近接して配線され、相互加熱が発生する場合、グループ化のディレーティングを見落とします。
• 長時間運転時の電圧降下の確認を忘れると、機器の性能低下につながります。
• 始動電流や過渡過負荷を無視し、全負荷電流のみに基づいてケーブルを選択します。
• 将来の負荷の増加が考慮されていないため、多くの場合、時期尚早な交換につながります。

信頼できるアプローチは、プロジェクトの拡張計画に応じて、計算された設計電流に 10% ～ 20% のマージンを追加することです。この慣行は、産業プロジェクトとインフラストラクチャ プロジェクトの両方で一般的です。

ケーブル購入者とプロジェクト エンジニアのための実際的な考慮事項

ケーブルの仕様を受け取ったら、注文する前にサイズの想定を確認することが賢明です。設置方法、周囲温度、最大許容電圧降下、障害レベルについてお問い合わせください。責任あるケーブル サプライヤーが、技術パラメータの確認と正しい製品シリーズの推奨をお手伝いします。

無錫広環ケーブルでは、低電圧から 35 kV までの幅広い電力ケーブルを製造しています。 PVC絶縁 そして XLPE絶縁電源ケーブル 。当社の生産ラインは、アルミニウムと銅の導体、外装および非外装構造、難燃性または耐火性の誘導体をカバーしています。また、技術資料やアフターサービスを通じてケーブル選択に関するガイダンスも提供します。

住宅地または工業地帯の地下物流を伴うプロジェクトの場合、 アルミニウム合金導体プラスチック絶縁電源ケーブル 経済性と信頼性のバランスの取れた組み合わせを提供します。どのようなケーブル サイズの計算方法を使用する場合でも、重要なのは、仮定を文書化し、実際の設置環境に対して最終設計を検証することです。

ケーブル サイズの計算に関する最終的な考え方

ケーブル サイズの計算は、熱的、電気的、機械的制限のバランスをとる体系的なプロセスです。設計電流から開始し、補正係数を適用し、電圧降下をチェックし、短絡耐量を検証します。実際の定格電流は正確なケーブル構造と絶縁システムに依存するため、一般的なメモリ値ではなくメーカーのデータ テーブルを使用してください。

中電圧配電プロジェクトに取り組んでいる場合、26/35 kV XLPE ケーブルでは部分放電性能やシース接地などの追加の考慮事項が必要になるため、経験豊富な電気技術者がサイジング プロセスを検討する必要があります。標準的な低電圧設置の場合、この記事の手順により信頼性の高い基盤が得られます。

特定の用途に適したケーブルの選択について詳しくは、次のガイドをお読みください。 電源ケーブルを選択する際に考慮すべき重要な要素 。これらの基本を理解することは、情報に基づいた意思決定を行い、コストのかかる間違いを回避し、安全な長期運用を確保するのに役立ちます。