Калькулятор перерізу зварювального кабелю
Тонкий або задовгий кабель гасить дугу надійніше, ніж просіла мережа: напруга губиться дорогою, і до дуги доходить уже не те, що показує апарат. Калькулятор добирає переріз і показує фактичне падіння.
Формула
S = 2 · ρ · L · I / ΔU
S— переріз жили, мм²ρ— питомий опір: мідь 0,0175, алюміній 0,0282 Ом·мм²/мL— довжина кабелю в один бік, мI— зварювальний струм, АΔU— допустиме падіння напруги, зазвичай 4 В
Двійка в чисельнику — бо струм проходить увесь шлях двічі: кабелем до тримача й назад кабелем маси. Про кабель маси забувають найчастіше, а він так само бере участь у втратах.
Готова таблиця для мідного кабелю
Переріз у мм² за падіння напруги не більш ніж 4 В.
| Струм, А | 10 м | 20 м | 30 м | 40 м | 50 м |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 16 | 25 | 35 | 35 | 50 |
| 150 | 16 | 35 | 50 | 70 | 70 |
| 200 | 25 | 35 | 70 | 70 | 95 |
| 250 | 25 | 50 | 70 | 95 | 120 |
| 300 | 35 | 70 | 95 | 120 | 150 |
| 400 | 50 | 70 | 120 | 150 | 185 |
Мідь, довжина однієї жили. Значення дібрані так, щоб падіння напруги не перевищило 4 В; на коротких плечах діє нижня межа за тривалим струмом.
Кабель, залишений згорнутим, працює як котушка індуктивності й гірше віддає тепло. За тривалої роботи на великому струмі бухту треба розмотувати — інакше ізоляція пливе задовго до розрахункової межі за нагріванням.
Що ще перевірити
- Контакти. Окислений наконечник або розбовтаний швидкороз’єм дають падіння більше, ніж десять метрів кабелю. Роз’єм, що гріється, — пряма ознака.
- Затискач маси. Ставиться на зачищений метал якомога ближче до шва. Крізь окалину й фарбу струм іде погано, а точка контакту підгоряє.
- Нарощування кабелю. Скрутка ізолентою — це зайвий опір і пожежна небезпека; потрібні роз’єми відповідного перерізу.
- Живильна мережа. Якщо просідання йде по входу, кабель ні до чого — дивіться переріз і довжину мережевого проводу та автомат.
Три приклади з цифрами
Усі рахуються тією самою формулою, що й калькулятор: мідь, допустиме падіння 4 В, довжина в один бік (кабель до тримача і кабель маси однакової довжини).
Гараж: 150 А, 10 м
S = 2·0,0175·10·150 / 4 = 13,1 мм², найближчий стандартний переріз — 16 мм². Падіння на ньому близько 3,3 В, втрати близько 490 Вт — стільки тепла віддають обидва проводи за безперервної дуги. Таблиця для цієї пари теж дає 16 мм².
Будова: 200 А, 30 м
S = 2·0,0175·30·200 / 4 = 52,5 мм², отже 70 мм² і падіння близько 3,0 В. Типова помилка на будові — кабель 35 мм² «який був»: падіння зростає до 6,0 В, а в міді втрачається близько 1,2 кВт. За дуги ММА близько 28 В (умовна напруга за EN 60974-1 для 200 А) це понад п’яту частину напруги.
Цех: 300 А, 40 м
S = 2·0,0175·40·300 / 4 = 105 мм², тобто 120 мм² і падіння близько 3,5 В. Такий кабель важкий і незручний у перенесенні, тому на практиці дешевше переставити джерело ближче до поста або тягнути до нього живлення, а не зварювальний кабель. З алюмінію той самий випадок вимагав би 185 мм² (ρ = 0,0282).
Як читати таблицю і чому вона іноді розходиться з калькулятором
Рядок — зварювальний струм, стовпець — довжина однієї жили. У клітинці — найменший переріз, за якого падіння не перевищує 4 В. На коротких плечах працює друга межа — мінімальний переріз за нагрівом. Для 100 А і 10 м формула дає 8,75 мм², калькулятор округлює до 10 мм², а таблиця показує 16 мм², бо це нижній поріг для такого струму. Пороги в таблиці: 16 мм² для 100–150 А, 25 мм² для 200–250 А, 35 мм² для 300 А і 50 мм² для 400 А.
Практичний висновок: якщо калькулятор і таблиця розходяться, беріть більше. Калькулятор стежить за напругою, таблиця — ще й за температурою.
Падіння напруги і нагрів — дві різні задачі
Падіння зростає з довжиною і впливає на якість дуги. Нагрів залежить від струму і ТВ і впливає на ізоляцію. Довгий кабель може лишатися холодним і все одно «з’їдати» дугу; короткий тонкий кабель багато вольт не забере, але за довгого зварювання на великому струмі перегріється. Тому кабель підбирають одразу під обидві умови.
Для напівавтомата цифра важить ще більше. Калькулятор швидкості подачі дроту бере для MAG у суміші напругу близько 14 + 0,05·I, тобто близько 24 В за 200 А. Ті самі 4 В падіння тут — близько шостої частини напруги дуги: дуга коротшає, зростає розбризкування, змінюється перенесення металу. Допомагають кабель маси того самого перерізу, що й силовий, і короткий проміжний пакет до механізму подачі.
Роз’єми, наконечники і клема маси — приховані міліоми
Опір самого кабелю невеликий: 10 м міді 35 мм² — близько 5 мОм. Стільки ж може дати один окиснений роз’єм або погано обтиснутий наконечник. Кожен 1 мОм за 200 А — це 0,2 В падіння і 40 Вт тепла в одній точці, тому поганий роз’єм відчувається рукою за кілька хвилин роботи.
- Наконечники обтиснуті, а не прикручені на голий провід. Переріз наконечника має відповідати перерізу кабелю.
- Байонетний роз’єм докручений до кінця. Слабкий роз’єм іскрить і випалює гніздо в апараті.
- Клема маси на чистому металі, поруч зі швом. Струм, що йде через пів конструкції, — це зайвий шлях і зайвий опір.
Типові помилки
- Рахувати лише кабель із тримачем. Маса проводить той самий струм і втрачає стільки ж.
- Тонка маса, «це ж просто маса». Переріз маси не повинен бути меншим, ніж у силового кабелю.
- Зрощування скруткою та ізострічкою. Це опір і ризик пожежі; для подовження є роз’єми.
- Плутати зварювальний кабель із живильним. За вибивання автомата відповідає бік мережі — про це стаття вибиває автомат під час зварювання.
Якщо кабель уже є і треба зрозуміти, скільки він втрачає, розв’яжіть обернену задачу: калькулятор падіння напруги рахує вольти й вати для відомого перерізу. Ознаки завеликого падіння — прилипання електрода і м’яка дуга — розібрано в статті прилипає електрод.
Часті питання
Який переріз кабелю потрібен на 200 А за довжини 20 м?
За допустимого падіння 4 В і мідної жили розрахунок дає 35 мм². Якщо тягнути 40 м, знадобиться вже 70 мм². Довжина рахується в один бік, а у формулу входить подвоєною — струм іде до деталі й назад через кабель маси.
Чому на довгому кабелі апарат «не тягне»?
Падіння напруги на кабелі віднімається від напруги дуги. Втративши 6–8 В, ви отримуєте млявку дугу, залипання електрода й непровар, хоча на дисплеї апарата стоїть потрібний струм. Допомагає не потужніший апарат, а товщий кабель.
Чи можна ставити алюмінієвий кабель?
Можна, але переріз доведеться збільшити приблизно в 1,6 раза: питомий опір алюмінію 0,0282 проти 0,0175 у міді. Плюс алюміній гірше переносить перегини й потребує спеціальних наконечників — для переносного зварювального кабелю це поганий вибір.
Чи має кабель маси бути того самого перерізу, що й кабель тримача?
Так. Масою йде рівно той самий струм, і вона втрачає стільки ж вольт на метр. Тонка маса збільшує падіння всього кола і гріється швидше за силовий кабель. Калькулятор рахує обидва проводи однієї довжини й одного перерізу.
Якої довжини може бути зварювальний кабель?
Жорсткої межі немає — є допустиме падіння. За 200 А і межі 4 В перерізу 35 мм² вистачає приблизно на 20 м в один бік, а 70 мм² — приблизно на 40 м. Довше — товщий кабель або джерело ближче до поста.
Скільки ват втрачає зварювальний кабель?
Втрати — це падіння напруги, помножене на струм. За 150 А і 10 м кабелю 16 мм² падіння близько 3,3 В, тобто близько 490 Вт тепла в обох проводах. За 200 А, 30 м і 35 мм² — близько 6 В і близько 1,2 кВт.
Оновлено: