Berechnung der Kabelgröße für LT- und HT-Motoren

Wie berechnet man die Kabelgröße für LT- und HT-Motoren?

Auswahl der richtigen Kabelgröße für den Motor ist ein wichtiger Parameter für die Industrie, sei es während der Installation und Inbetriebnahme oder während des Betriebs. Dies ist ein sehr wichtiger Aspekt für Sicherheit, Kostenminimierung und Reduzierung unerwünschter Verluste. Ein zu klein dimensioniertes Kabel kann während des Motorbetriebs brennen und ein Risiko für Menschenleben, Maschinen, Infrastruktur, Produktionsausfall und Wiederbeschaffungskosten verursachen.

Während ein überdimensionierter Leiter unnötige Kosten verursacht, nicht nur für die langen Kabel, sondern auch für die Kabelendverschlüsse, die zusammen mit ihnen verwendet werden, d in der Zukunft auftreten) und überdimensionierte Kabelrinnen. Die Arbeitskosten für das Verlegen von Kabeln mit größeren Abmessungen sind im Vergleich zu entsprechenden Kabeln mit geringeren Abmessungen ebenfalls höher. In Anbetracht all dieser wichtigen Punkte ist es wichtig, eine richtige Berechnung der Kabelgröße für unseren Motor vorzunehmen .

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Bevor wir ins Detail gehen, wollen wir den Hauptunterschied zwischen LT- und HT-Motoren klären

Was ist der Unterschied zwischen LT- und HT-Motoren?

Nun, wie die Wörter LT (Low Tension bzw. Low Voltage) und HT (High Tension bzw. High Voltage) bzw. Low Torque bzw. High Torque die ganze Geschichte beschreiben.

es hängt auch von der Verfügbarkeit der Versorgungsspannung ab, d.h. in den USA und der EU,

LT Motors-Reihen =230 V – 415 V

HT Motors-Sortiment =3,3 kV, 6,6 kV – 11 kV

Beachten Sie dabei, dass LT-Motoren brauchen aktuellere als HT-Motoren.

in anderen Regionen wurde der LT-Motor unter 1 kV und der HT-Motor über 1 kV eingestuft.

Jetzt müssen wir das Hauptthema besprechen, nämlich Wie berechnet man die Kabelgröße für Motoren?

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Berechnung der Kabelgröße eines 125-kW-LT-Motors

Motor KW =125

Pf =0,8, Effizienz =94 %

Systemspannung, V₁ =415

Kabellänge  =200 m

Laststrom =P / (1,732 x V x Pf x Eff)       —>     (P =√3 x Vx I CosΦ =für dreiphasige Schaltungen)

                      =125000 / (1,732 x 415 x 0,8 x 0,94)

                       ~ 230 A

Dies ist die Volllast, die das Stromkabel benötigt, um im Idealzustand zu versorgen. In der Praxis müssen jedoch mehrere Derating-Faktoren berücksichtigt werden.

Die für die Kabel angegebene Stromstärke ist für eine Umgebungstemperatur von 40* C definiert. Wenn die Umgebungstemperatur höher ist, verringert sich die Strombelastbarkeit des Kabels.

Angenommen, unser Kabel ist in Luft auf einer Kabelwanne verlegt,

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Lufttemperatur in Grad		20°	25°	30°	35°	40°	45°	50°	55°
	Normaler PVC	1.32	1.25	1.16	1.09	1.00	0,90	0,80	0.80
Herabsetzungsfaktoren	HR-PVC	1.22	1.17	1.12	1.06	1.00	0.94	0,87	0.80
	XLPE	1.20	1.16	1.11	1.06	1.00	0.95	0,88	0.82

Bewertungsfaktoren im Zusammenhang mit Schwankungen der Umgebungslufttemperatur

Temperaturkorrekturfaktor, K₁ wenn sich das Kabel in der Luft befindet =0,88 (für 50* Umgebungstemperatur und XLPE-Kabel)

Das Gruppieren von Kabeln verringert auch die Stromtragfähigkeit des Kabels. Wenn viele Kabel gruppiert werden, werden sie alle heiß. Die Wärme kann nicht richtig abgeführt werden und erwärmt daher das Kabel selbst und die in Kontakt stehenden Personen. Dadurch wird die Temperatur weiter erhöht. Daher müssen wir die Strombelastbarkeit des Kabels entsprechend dem Gruppierungsfaktor herabsetzen.

Lassen Sie uns das Worst-Case-Szenario annehmen, d. h. 3 parallel zueinander verlaufende Ablagen mit jeweils 9 sich berührenden Kabeln.

Nr. von Racks	Nein. Kabel pro Rack					Nein. Kabel pro Rack
	1	2	3	6	9	1	2	3	6	9
1	1.00	0,98	0,96	0,93	0,92	1.00	0,84	0.80	0,75	0.73
2	1.00	0,95	0,93	0,90	0,89	1.00	0,80	0.76	0,71	0.69
3	1.00	0,94	0,92	0,89	0,88	1.00	0,78	0.74	0,70	0.68
6	1.00	0,93	0,90	0,87	0,86	1.00	0,76	0.72	0,65	0.66

Tabelle:Kabelgruppierungsfaktor (Anzahl des Kanalfaktors), K2 =0,68 (für 3 Kanäle mit jeweils 9 Kabeln)

Gesamt-Derating-Faktor =K₁ x K₂

                                   =  0,88 × 0,68 =0,5984

Wählen wir 1,1 kV, 3-adrig, 240 mm², Aluminium, XLPE, gepanzertes Kabel für Einzellauf

Klicken Sie hier, um die Tabelle zu vergrößern

Technische Details für 1,1 KV, 3-adrige, Aluminium-/Kupferleiter, XLPE-isolierte, gepanzerte Kabel

Die aktuelle Kapazität von 240 mm² XLPE-bewehrtem Aluminiumkabel in Luft beträgt 402 A

Gesamtherabsetzungsstrom von 240 mm² Kabel =402 × 0,5984 =240,55 A

Widerstand = 0,162 Ω / Km und
Reaktanz = 0,072 Ω / Km

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Geschätzte Spannungsabfälle in PVC/XLPE-Aluminiumkabeln für Wechselstromsysteme
	(Spannungsabfall – Volt/Km/Ampere)
Nennfläche des Leiters (Quadratmeter)	PVC. Kabel		XLPE-Kabel
	Einphasig	Drei Phasen	Einphasig	Dreisystem
1.5	43.44	37.62	46.34	40.13
2.5	29.04	25.15	30,98	26.83
4	17.78	15.40	18,98	16.44
6	11.06	9.58	11.80	10.22
10	7.40	6.41	7.88	6.82
16	4.58	3.97	4,90	4.24
25	2.89	2.50	3.08	2.67
35	2.10	1.80	2.23	1.94
50	1.55	1.30	1.65	1.44
70	1.10	0.94	1.15	1.00
95	0,79	0.68	0.83	0.70
120	0.63	0.55	0.66	0.56
150	0.52	0.46	0.55	0.48
185	0.42	0.37	0.44	0.40
240	0.34	0.30	0.35	0.30
300	0.28	0.26	0.30	0.26
400	0.24	0.22	0.24	0.22
500	0.23	0.20	0.23	0.20
630	0.20	0.18	0.21	0.18
800	0.19	–	0.20	–
1000	0.18	–	0.18	–

Voltage drop, V₂ =0.3 Volts/Km/Amp    (as per Havell’s brochure)

                           =0.3 x 230 x (200 / 1000)

                           =13 V

Terminal voltage at Motor, V₂ =415 -13 =402 V

% Drop =(V₂ – V₁ ) / (V₁ )

             =(415 – 402) x 100 / (415)

             =3.13%

To decide 240 Sq.mm cable, cable selection condition should be checked

1. Cable derating Amp (240.55 Amp)is higher than full load current of load (230 Amp) = OK
2. Cable voltage Drop (3.13%)is less than defined voltage drop (10%) = OK
3. Cable short circuit capacity (22.56 KA) is higher than system short circuit capacity at that point ( X KA) = OK

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240 Sq.mm cable satisfied all three condition,  so it is advisable to use 3 Core 240 Sq.mm cable.

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Cable Size Calculation for 350 KW HT Motor

In case of LV system cable can be selected on the basis of its current carrying capacity and voltage drop but in case of MV/HV system cable short circuit capacity is an important/deciding factor. So in case of HT motor, the cable short circuit capacity alone is enough to determine the cable size as rest two parameters will automatically follow.

Consider the below example:

Motor KW =350

Pf =0.8, Efficiency =94%

System Voltage, V₁ =6.6 KV

Cable length =200 m

Load Current =P / (1.732 x V x Pf x Eff)

                      =350000 / (1.732 x 6600 x 0.8 x 0.94)

                      =41 A

Suppose Short circuit level/Fault level for H.T. system, I_sh (for duration t=1sec) =26.2 KA

With Aluminum conductor, XLPE insulated cable =

=278.72 Sq.mm

Hence nearest higher size 300 sq mm is required.

We can see from the below table also that the short circuit capacity of 300sqmm cable is 28 KA which is more than our fault level.

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Click image to enlarge

(6.6KV UNEARTHED / 11KV EARTHED GRADE)

Technical Details For 6.6 KV, 3 Core, Aluminum/Copper Conductor, XLPE Insulated, Armored Cables

We can see that this will automatically satisfy other two conditions also.

Let’s select 6.6 KV, 3 core, 300 Sq.mm, Aluminum, XLPE, Armored cable for single run

Temperature Correction Factor, K₁ when cable is in the Air =0.88 (for 50* Amb temp &XLPE cable)

Cable Grouping Factor (No of Tray Factor), K₂ =0.68 (for 3 trays having 9 cable each)

Total derating factor =K₁ x K₂    =0.88 x 0.68 =0.5984

Current capacity of 300 Sq.mm XLPE Armored aluminum cable in Air is 450 Amp

Total derating current of 300 Sq.mm Cable =450×0.5984 = 269.28 Amp

Resistance   = 0.130 Ω / Km and

Reactance    = 0.0999 Ω / Km

Voltage drop =0.26 Volts / Km / Amp    (as per Havell’s brochure)

                      =0.26 x 200 x 41 / 1000

                      =2.132 V

Terminal voltage at Motor, V₂ =6600 – 2.132 =6597.868 V

% Drop          =(V₁ – V₂ ) / (V₁ )

                      =(6600 – 6597.8) x 100 / (6600)

                      =0.032%

To decide 300 Sq.mm cable, cable selection condition should be checked

1. Cable derating Amp (269.28 Amp ) is higher than full load current of load (41 Amp ) = OK
2. Cable voltage Drop (0.032% )is less than defined voltage drop (5% ) = OK
3. Cable short circuit capacity (28.20 KA ) is higher than system short circuit capacity at that point (26.2 KA ) = OK

300 Sq.mm cable satisfied all three condition , so it is advisable to use 3 Core 300 Sq.mm cable.

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