Як виміряти довжину кабелю

Очевидно, що найточнішим методом вимірювання довжини кабелю є прямий метод, наприклад, за допомогою рулетки.

Однак на практиці з низки причин користуватися цим методом вкрай важко.

На практиці широкого поширення набули методи вимірювання довжини кабелю на барабанах або в бухтах за допомогою їх перемотування, а також два широковідомих непрямих методи вимірювання довжини кабелю на барабані або в бухті без їх розмотування або перемотування:

1). По опору жил (DC-метод), реалізується за допомогою міліметра; 2). Методом локації (TDR-метод), що реалізується за допомогою рефлектометра.

Для вимірювання довжини кабелю TDR-методом можна використовувати будь-який рефлектометр: РЕЙС-45, РЕЙС-100, РЕЙС-105, РЕЙС-205, РЕЙС-305, РЕЙС-405 або СТЕЛ-4500.

Кожен із цих двох методів має свої переваги та свої недоліки, а також особливості вимірювання.

Головна особливість кожного методу полягає в тому, що перед вимірюванням довжини кабелю потрібно встановлювати у приладі для кожного методу певні вихідні дані. Тому, якщо перед виміром Ви про кабелі нічого не знаєте, і не можете визначити ці вихідні дані, то й не зможете виміряти його довжину з необхідною точністю.

Похибка вимірювання довжини кабелю приладом РЕЙС-50 в будь-якому з 2-х методів вимірювання складається з двох складових: інструментальної похибки(Похибка власне приладу) та методичної похибки (Похибки оператора).

Слід враховувати, що інструментальна похибка пристрою РЕЙС-50 дуже мала (Див. таблицю "Технічні характеристики приладу РЕЙС-50"). Тому Майже всі похибки виміру залежать від оператора, від правильності установки вихідних величин і правильності методики виміру.

Для точного вимірювання довжини кабелю опору жил, потрібно знати погане опір цих жил. Або потрібно точно знати перетин жили та матеріал, з якого вона зроблена, а також температуру жили.

Якщо погонний опір невідомий, то його можна виміряти самим приладом РЕЙС-50, але для цього потрібно мати шматок точно такого кабелю з точно відомою довжиною, наприклад виміряною рулеткою.

Крім того, для отримання точного результату потрібно бути впевненим, що перетин жили рівномірно по всій довжині кабелю. Потрібно бути впевненим також і в тому, що жила по всій довжині зроблена точно з одного і того ж матеріалу.

Якщо не враховувати зазначені фактори, похибка вимірювання може виявитися значно більшою, ніж інструментальна похибка приладу.

Для точного виміру довжини кабелю методом локації Необхідно знати точне значення коефіцієнта укорочення цього кабелю, що характеризує швидкість поширення імпульсу кабелі.

Достовірно знати цей коефіцієнт - це головна проблема, що виникає перед вимірюванням довжини кабелю.

Справа в тому, що зазначені коефіцієнти для більшості кабелів, що використовуються на практиці, не вказуються в документації на кабель, а повинні бути визначені експериментальним шляхом.

Цей коефіцієнт залежить від ряду характеристик кабелю, у тому числі від матеріалу ізоляції кабелю, від рівномірності матеріалу цієї ізоляції по довжині кабелю, від повів жив кабелю (тобто скільки скруток на метр і чи рівномірно вони розподілені по всьому кабелю).

Коефіцієнт укорочення кабелю можна виміряти експериментально самим приладом РЕЙС-50, але для цього потрібен відрізок точно такого кабелю з точно відомою довжиною, яку Ви поміряли, наприклад, рулеткою.

Однак якщо Ви навіть і виміряли коефіцієнт укорочення самим приладом РЕЙС-50, то для того щоб потім точно виміряти довжину кабелю на барабані або в бухті, потрібно бути впевненим, що матеріал ізоляції однаковий по всій довжині кабелю. Потрібно бути впевненим також і в тому, що скручування жив по всій довжині однакова.

Крім того, якщо ви поміряли коефіцієнт укорочення по відрізку кабелю з відомою довжиною, але цей відрізок кабелю був при вимірюванні розмотаний і розкладений у лінію, то значення отриманого коефіцієнта укорочення може бути іншим порівняно з коефіцієнтом укорочення такого кабелю на барабані або в бухті . Різниця особливо помітна для неекранованого кабелю. Причина - вплив витків кабелю друг на друга, коли кабель змотаний у бухту чи барабані.

На фотографії, розташованій на початку цієї сторінки, показані результати вимірювання рефлектометром РЕЙС-105М1 коефіцієнта укорочення 4-х жильного не екранованого телефонного плоского кабелю по шматку цього кабелю довжиною 45 метрів, у двох станах: у розмотаному стані та в змотанному у вал. У разі різниця у вимірах становила 1,62%. Якщо змотати цей же кабель по-іншому, наприклад, у бухту виток до витка, то різниця буде іншою.

Таким чином, якщо для вимірювання довжини неекранованого кабелю, що знаходиться в розмотаному стані або прокладеного в кабельному каналі або в іншому місці, використовується коефіцієнт укорочення, виміряний рефлектометром по шматку такого ж кабелю, але змотанного в бухту, то похибка вимірювання довжини збільшиться щонайменше на 1,62%.

Виникає питання - чи можливо, і якщо так, то як і в яких випадках, виміряти довжину кабелю на барабані чи бухті методом локації (рефлектометром)?

Напрошується відповідь, що вимірювати довжину кабелю на барабані або в бухті методом локації можна, але при дотриманні таких вимог:

1). Ви точно знаєте що обидва кабелі (вимірюваний кабель на барабані і відрізок кабелю відомої довжини, що використовується для вимірювання коефіцієнта укорочення) виготовлені на тому самому заводі.

2). Ви точно знаєте, що матеріал ізоляції один і той же по всій довжині відрізка кабелю, взятого для вимірювання укорочення, так і у вашій бухті (на барабані).

3). Ви точно знаєте, що кількість скруток жив на одиницю довжини в цих кабелях однаково і те саме по всій довжині.

4). Відрізок кабелю, використаний для вимірювання укорочення, і кабель, що вимірюється змотані в точно однакові по діаметру і розташування витків бухти або барабани.

5). Довжини відрізка кабелю, використаного для вимірювання укорочення, і кабелю, що вимірюється, по довжині повинні бути одного і того ж порядку.

Якщо не враховувати ці особливості, можна отримати похибку вимірювання методом локації значно більшу, ніж інструментальна похибка приладу РЕЙС-50 в режимі рефлектометра.

Як виміряти довжину кабелю?

Для виконання електромонтажних робіт часто доводиться купувати кабель у бухтах, т.к. це зазвичай вигідніше, ніж купівля кабелю за метражем.Але тут криється і певний недолік. Якщо вам треба виміряти довжину кабелю в початій бухті або перевірити, чи не обманює вас продавець, зробити це можна кількома способами.

Найпростіший - це розмотувати кабель і виміряти його довжину рулеткою. Так можна порахувати точний метраж. кількість витків кабелю, після чого підставити дані у формулу:
L = π * Dср.
де π = 3,1415;
Dср - середній діаметр бухти, який ми вирахували раніше;
n – кількість витків у бухті.

Мінусом прямого методу є необхідність у перемотувальних машинах, досить великій кількості часу та обслуговуючому персоналі. Існують і більш ефективні методи визначення довжини кабелю:

• DC метод - Вимір опору жили на постійному струмі;
• TDR метод (Рефлектометр) - Вимірювання часу проходження зондуючого імпульсу.

Давайте докладно розберемо обидва методи на прикладі вимірювача довжини кабелю РЕЙС-50, кожен з них має свої переваги та недоліки. Важливо пам'ятати, що перед вимірюванням довжини кабелю слід встановити в приладі певні вихідні дані для кожного методу вимірювання. способом не вийде!

DC метод

Вимірювання довжини кабелю по опору жил має на увазі знання погонного опору вимірюваних жил або точного перерізу жили та матеріалу, з якого вона зроблена, а також температури жили.Якщо опір невідомий, то його можна визначити вимірювачем, але в такому випадку знадобиться шматочок такого кабелю з точно відомою довжиною.

Для отримання точного результату потрібно бути впевненим у тому, що переріз жили рівномірно по всій довжині кабелю, а жила зроблена з одного матеріалу. Якщо забути про ці фактори, то похибка вимірювання може виявитися набагато більшою за інструментальну похибку самого приладу. Також слід пам'ятати, що DC-метод може бути використаний для вимірювання довжини як одножильного, так і багатожильного кабелю.

TDR метод

Для застосування цього методу необхідно точно знати коефіцієнт укорочення кабелю, що вимірюється, який характеризує швидкість поширення імпульсу в кабелі. Основна проблема цього – точно знати цей коефіцієнт. Як правило, коефіцієнти більшості кабелів не вказують у документації, і їх доводиться визначати експериментальним шляхом. Коефіцієнт залежить від низки характеристик кабелю, наприклад матеріалу ізоляції, рівномірності матеріалу ізоляції по довжині кабелю, від повива жил і т.д. Його можна виміряти за допомогою приладу, але для цього необхідний шматок такого кабелю з відомою довжиною.

І Вам також необхідно бути впевненим у матеріалі ізоляції та скрутці жил, якщо вони однакові, то все гаразд. Якщо Ви все-таки хочете застосувати метод локації, врахуйте такі вимоги:

1. Вимірюваний кабель на барабані та відрізок цього кабелю виготовив один виробник.
2. Матеріал ізоляції один і той же по всій довжині кабелю на барабані та у відрізку.
3. Кількість скручування жил на одиницю довжини обох кабелів однаково по всій довжині.
4. Відрізок кабелю і вимірюваний кабель змотани точно однакові по діаметру і розташування витків бухти.
5. Обидва кабелі повинні бути одного й того ж порядку за довжиною.

Якщо не дотримуватись цих правил, то похибка вимірювання методом локації буде набагато більшою, ніж інструментальна похибка РЕЙС-50 у режимі рефлектометра. Дуже важливо пам'ятати, що метод TDR не можна використовувати для вимірювання довжини одножильного кабелю. Існують таблиці величин коефіцієнтів укорочення, нижче наведено таблицю найбільш популярних кабелів. Ці значення рекомендується використовувати тільки як орієнтовні дані і перед їх використанням перевірити ще раз значення за допомогою застосування вимірювача кабелю.

Як виміряти довжину кабелю

Довжина кабелю – додатковий змінний опір, який може спричинити значні втрати електроенергії в силових електромережах. У схемах передачі сигналу опір кабелю може призводити до його загасання чи спотворення інформації.

Будівельна довжина кабелю – що це таке?

Будівельна довжина - це нормативний відрізок кабелю в метрах, визначений ГОСТом або ТУ для цієї марки. Вона залежить від наступних параметрів:

• призначення. Силові, керування, контрольні, монтажні та інші кабелі випускаються за різними ГОСТами та ТУ;
• конструкції. Кількість жил, характеристика матеріалів струмопровідних жил та ізоляції впливає на норматив довжини;
• умов експлуатації. Вони враховуються в марці кабелю та визначені у стандартах;
• номінальної напруги;
• площі перерізу жил та кабелю.

Наприклад, у таблиці 1 наведено будівельні довжини силових кабелів.

Таблиця 1. Будівельні довжини силового кабелю за ГОСТ

Загальна (монтажна) довжина кабелю – це відстань між двома точками з'єднання електротехнічних пристроїв. Вона може бути меншою або більшою за будівельну довжину.

Будівельна довжина за стандартами (ГОСТ та ТУ) – це мінімальний, цілий (без розривів та з'єднань) шматок кабелю обраного типу. Якщо кабельна траса довша за будівельну, вона збирається з відрізків за допомогою муфт.

Мета визначення нормованої будівельної довжини кабелю – створювати кабельні траси з найменшим числом приєднань (муфт). Чим більше шматків кабелю з'єднані між собою на трасі, тим більша трудомісткість, більше витрат та можливих аварійних ситуацій.

Діапазон будівельних довжин силових кабелів перебуває у проміжку між 200-450 метрів (див. табл1). В основному дотримується тенденція: чим вища напруга і більша площа перерізу провідника, тим будівельніша довжина більша.

Для заводу, що випускає кабелі, є мінімально можлива довжина кожного типу продукції, обумовлена ​​рентабельністю виробництва. Діапазон довжин маломірних шматків кабелю знаходиться від 50 до 100 метрів.

Максимально допустима довжина кабелю

Максимальна довжина кабелю під час проектування кабельних трас є початковою умовою за її створенні.Вона обмежує найбільшу довжину провідника щоб не допустити критичної втрати електричної енергії або якості сигналу споживача.

Щоб електрична установка функціонувала у своєму номінальному режимі, у кабелі втрати не повинні перевищувати встановлені норми.

Для побутової техніки це – падіння напруги у дротах не більше 5% від номіналу.

Щоб дотриматися такої вимоги та спростити визначення максимальної довжини для мідних кабелів залежно від потужності та номінального струму споживача розрахунки зведені до таблиці.

Вибрана допустима максимальна довжина кабелю за цією таблицею дозволить працювати побутової техніки в номінальному режимі.

Розрахунок максимальної довжини мідного кабелю трифазної мережі для підключення електродвигуна можна зробити за формулою

L = (U * ΔU) / (I_n * 1.73 * 100 * (Cos? * p/q + Sin? * XL)) (м),

• U-номінальна напруга, В;
• ΔU-допустиме падіння напруги, % (? U = 3%);
• I&-номінальний струм електродвигуна, А;
• p-питомий опір міді, що дорівнює 0,02 Ом * мм 2 / м;
• q-площа поперечного перерізу кабелю мм 2;
• Cos - коефіцієнт потужності;
• Sin 2? = (1- Cos 2?);
• XL - індуктивний опір, що дорівнює 0,078 х 10 -3 Ом/м.

Нормальна робота двигуна допускає падіння напруги в мережі не більше 3%.

У слаботочних системах постійного струму максимальна довжина мідних кабелів має ще більш жорсткі вимоги - падіння напруги в провідниках живлення не більше 2%.

Для систем передачі сигналів кабель повинен бути захищений від перешкод та електромагнітних впливів, що також може впливати на його максимальну довжину.У деяких випадках, наприклад, під час прокладання кабелів для мережного обладнання або передачі даних, максимальна довжина кабелю може бути обмежена стандартами та рекомендаціями виробників. Це може бути пов'язано з рівнем шуму, хвильовим опором або допустимою дальністю передачі.

Розрахунок максимально допустимої довжини кабелю для конкретних умов може бути складним. У серйозних проектах необхідно звертатися до професіоналів та свої розрахунки звіряти з їхнім досвідом.

Як розрахувати довжину кабелю

В Інтернеті існують таблиці з граничними довжинами кабельної продукції різних марок і різних виробників, розміщених на стандартних барабанах, проте розрахунок довжини залишків викликає складності.

Параметри кабельного барабана

Приблизну довжину залишку можна розрахувати за формулою

L=π*l*(D 2 н - d 2 ш)/(4*D 2 *10 3 ),

• число π – 3,14;
• L - довжина залишку, що шукається, м;
• l – довжина шийки стандартного барабана, мм;
• Dн – діаметр верхнього шару намотування кабелю, мм;
• dш – діаметр шийки барабана, мм;
• D – діаметр кабельного виробу, виміряний або з паспорта виробника.

Накопичена похибка від вимірів може бути прийнятною.

Як дізнатися довжину кабелю на барабані без перемотування?

Найвірогідніший і найпростіший дізнатися довжину кабелю виміряти його рулеткою відмотавши його з барабана або бухти. За великих довжин або важких типів кабельної продукції на барабанах без технічних засобів перемотування і додаткових зусиль персоналу це важко.

Існують непрямі методи визначення довжини, що дають прийнятні результати. Для точної точності потрібно знати як марку кабелю, матеріал, виробника.Вага одного метра такого кабелю відома, якщо зважити бухту і поділити на вагу одного метра можна отримати з невеликою похибкою довжину кабелю в бухті.

Зважуванням можна визначити залишки кабелю на барабані. Відому вагу барабана треба відняти від загальної ваги та поділити результат на відому вагу одного метра кабелю. Якщо не знайдено питому вагу, можна відрізати еталонний метр від залишку, зважити його та використовувати для розрахунків.

Непрямі результати можна здобути за допомогою омметра. Спочатку треба виміряти опір жили еталонного метра омметром, а потім ті ж виміри зробити на залишках кабелю. Поділивши опір жили кабелю на опір еталонного метра можна отримати прийнятний результат довжини залишку.

Важливо пам'ятати. Тип кабелю та еталона, всі його технічні характеристики автентичні та вироблені одним і тим же виробником.

Визначення за витками довжини залишків у бухті або барабані полягає у визначенні середнього діаметра намотування, підрахунку кількості витків і за формулою

• π = 3,1415;
• Dср – середній діаметр намотування;
• n – число витків, визначити довжину залишку кабелю.

Як розрахувати максимальну довжину кабелю

Габаритні розміри дерев'яних барабанів затверджені у ГОСТ 5151-79.

Габаритні розміри дерев'яних барабанів згідно з ГОСТ 5151-79

У таблиці 1 цього ДЕРЖСТАНДАРТ 5151-79 присвоєні номери барабанам від 5 до 30, там же вказані їх точні розміри.

Вимоги ГОСТ 18690-82 визначають правила намотування кабелів. На одному барабані не може бути намотано більше 3 будівельних довжин виробу. Встановлено обмеження на глибину обмотки кабелю у барабані. Відстань від обода щоки до обмотки:

• не менше 25 мм для проводів котушок та обмоток двигунів;
• 5 мм для проводів та кабелів, де o струмових жил > 0,05 мм;
• 3 мм, якщо o жил < 0,05 мм;
• 50 мм для всіх інших розмірів та марок.

Ці обмеження впливають на вибір номера барабана та довжину найбільшої довжини намотування.

Визначити максимальну довжину намотування можна за спеціальними формулами або скористатися готовою таблицею.

Корисно!
Формула та приклад розрахунку кабелю на барабані наведено у статті "Розрахунок довжини кабелю на барабані"

Самостійні розрахунки за формулами та таблицями носять оцінний характер для непрофесіоналів першому етапі розробки серйозних проектів. Тільки професіонали зможуть врахувати всі нюанси та проблеми кабельних трас.