Металлические лотки для кабеленесущих систем. Методы расчета.

Порядок и методы расчета кабельных систем определяются специальными инструкциями, такими как СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства», ГОСТ Р 50571-15-97 «Электроустановки зданий. Часть 5. Выбор и монтаж электрооборудования», DIN VDE 0298-04 и DIN VDE 0639.

1. Расчет геометрических размеров лотка

Геометрические размеры лотка определяются на основе площади полезного сечения кабеля, который будет прокладываться в системе. При расчете площади полезного сечения учитываются промежутки между кабелями внутри лотка. Для определения полезного сечения кабеля используется формула S=(2r)2, где r — радиус кабеля. Эта формула учитывает тот факт, что кабель не всегда лежит вплотную и может быть непараллельным. Информацию о диаметре кабеля можно получить у производителя кабеля.

1. Уточнение площади поперечного сечения лотка с учетом токовой нагрузки кабелей.

Под воздействием нагрузки силовые кабели могут нагреваться, и степень нагрева зависит от температуры окружающей среды. Чтобы избежать перегрева кабеля, необходимо предусмотреть достаточное свободное пространство вокруг него, которое зависит от типа кабеля и величины токовой нагрузки. Коэффициент, который умножается на полезное сечение кабеля, указан в стандарте DIN VDE 0298-4, 2003-08. Исходя из этой информации, определяется полезное сечение кабеля с учетом токовой нагрузки, и принимаются решения:

• о количестве горизонтальных рядов кабелей в лотке и способе их укладки;

• о типе используемого лотка: сплошном, перфорированном или проволочном.

Полезное сечение одного кабеля умножается на количество кабелей в лотке, что определяет площадь поперечного сечения лотка с учетом его заполняемости. Полученная величина увеличивается на 30% для обеспечения возможности добавления кабелей в лоток в случае необходимости расширения системы.

Поскольку площадь поперечного сечения лотка определяется умножением его высоты на ширину, одна и та же площадь поперечного сечения может быть реализована различными размерами лотка. Например, лоток может иметь высокие бортики при небольшой ширине (для укладки холодных телекоммуникационных кабелей в несколько рядов) или невысокие бортики при большой ширине (для укладки силовых толстых кабелей в один ряд).

Ширина лотка определяется делением площади поперечного сечения лотка на высоту лотка, которая выбирается из следующих соображений:

— высота лотка определяется количеством рядов кабелей в лотке, но при одном ряде кабелей, высота лотка должна быть выше, чем диаметр самого крупного кабеля.

1. Определение типа лотка по нагрузочной способности.

Нагрузочная способность лотка является нелинейной величиной и зависит от массы проложенных кабелей и расстояния между опорами, на которых лежит лоток.

Для определения нагрузочной способности лотка по массе кабелей существуют три метода: экспериментальный, расчетный по формуле из стандарта DIN VDE 0639 и расчетный на основе данных производителя кабеля.

Экспериментальный метод предполагает проведение экспериментов с каждым типоразмером лотка, что является затратным и трудоемким процессом.

Расчет нагрузочной способности лотка по массе кабелей начинается с определения удельного веса кабелей, проложенных в лотке. Обычно такие данные предоставляются производителем кабеля. Удельный вес кабелей измеряется в Ньютонах/метр. Для каждого размера кабеля удельный вес умножается на количество кабелей, что дает суммарный вес кабелей. Однако важно, чтобы лоток выдержал максимально возможную нагрузку, которая рассчитывается как вместимость лотка, умноженная на удельный вес кабеля. Согласно стандарту DIN VDE 0639, удельный вес кабеля зависит от типа лотка:

• 0,028 кН/м х см2 для прокладки силового кабеля в лестничных лотках;

• 0,015 кН/м х см2 для прокладки несилового кабеля в металлических и проволочных лотках.

Для расчета нагрузочной способности лотка также учитывается расстояние между опорами. Хотя стандартное расстояние между опорами составляет 1,5 метра, на практике это расстояние может быть значительно больше.

Каждый производитель проводит испытания нагрузочной способности лотка в зависимости от расстояния между опорами для каждого типоразмера. Результаты этих испытаний публикуются в каталогах в виде диаграмм, которые отображают изменение нагрузочной способности в зависимости от расстояния между опорами. На таких диаграммах по вертикальной оси указывается максимальная нагрузка, которую лоток может надежно выдержать, а по горизонтальной оси указывается расстояние между опорами.

При заданном расстоянии между опорами можно определить допустимую нагрузку для конкретного типоразмера лотка. На графике нагрузки для данного типоразмера лотка указано, что при расстоянии между опорами в 2 метра максимально допустимая нагрузка составляет 1,70 кН/м.

Удельный вес кабеля, в данном случае, равен 0,028 кН/м * 2 м = 0,056 кН. Для определения допустимой дополнительной нагрузки, необходимо вычесть удельный вес кабеля из максимально допустимой нагрузки: 1,70 — 0,056 = 1,644 кН/м. Таким образом, при заданном расстоянии между опорами в 2 метра, допустимая дополнительная нагрузка для данного типоразмера лотка составляет 1,644 кН/м.

При заданной нагрузке на лоток можно определить допустимое расстояние между опорами для конкретного типоразмера лотка. На графике нагрузки для данного типоразмера лотка указано, что при нагрузке на лоток в 0,85 кН/м допустимое расстояние между опорами составляет 2,7 метра.

Все графики нагрузки рассчитываются с 70% запасом надежности по прогибу лотка, что обеспечивает безопасную несущую способность.

Если оказывается, что выбранный изначально тип лотка не соответствует требуемым параметрам несущей способности, выбирается более мощный тип лотка и проводятся расчеты для определения соответствия несущей способности лотка заданному расстоянию между опорами.