Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. , как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.
Основные правила
При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.
После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.
Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.
За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.
Важность правильного выбора сечения
Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.
Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:
P=U*I* cos φ=I²*R
R – активное сопротивление.
Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.
Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.
R=ρ*l/S
ρ – удельное сопротивление;
l – длина проводника;
S – площадь поперечного сечения.
Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.
Если покупаете провод и замеряете его диаметр, то не забудьте, что площадь рассчитывается по формуле:
S=π*d²/4
d – диаметр.
Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.
Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.
Расчет сечения провода по мощности и току
Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.
Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.
Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:
I=(P*K)/(U*cos φ)
P – мощность в ваттах
U =220 Вольт
K =0,75 – коэффициент одновременного включения;
cos φ=1 для бытовых электроприборов;
Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:
I=P/(U*√3*cos φ)
U =380 Вольт
Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.
Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.
Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).
Влияние длины проводки на выбор кабеля
Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.
Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.
Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.
Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.
Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:
∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн
P — активная мощность, Вт.
Q — реактивная мощность, Вт.
r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.
x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.
Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).
L — длинна линии, м.
Ну а если попроще для бытовых условий:
ΔU=I*R
R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S ;
I – сила тока, находят из закона Ома;
Допустим, у нас получилось, что I =4000 Вт/220 В =18,2 А.
Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R =0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.
Тогда ΔU =18,2*0,46=8,37 В
В процентном соотношении
8,37*100/220=3,8%
На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают с тепловыми и электромагнитными расцепителями.
Как подобрать кабель для подключения бытовых приборов самостоятельно, обеспечив безопасность проводки, и при этом не переплатив? Чем руководствоваться при выборе и как рассчитать сечение кабеля для группы потребителей? Об этом вы сможете узнать из данной статьи.
Сечение кабеля — это площадь поперечного сечения токоведущей жилы. В большинстве случаев срез жилы кабеля круглый, и площадь его сечения можно вычислить по формуле площади круга. Но, учитывая многообразие форм кабелей, для описания его главной физической характеристики применяется не линейный размер, а именно величина площади поперечного сечения. Данная характеристика во всех странах стандартизирована. В нашей стране она регулируется ПУЭ «Правила устройства электроустановок» .
Для чего необходимо подбирать сечение кабеля
Правильный подбор сечения кабеля — это, прежде всего, ваша безопасность. В случае если кабель не выдерживает токовую нагрузку, происходит его перегрев, оплавление изоляции, и, как результат, может возникнуть короткое замыкание и пожар.
Как же подобрать кабель нужного сечения, при этом избежав случаев, когда при одновременном включении нескольких приборов появляется запах плавящейся изоляции, и не переплачивать лишние деньги, используя провода с большим запасом?
Для электроснабжения жилых помещений применяются два основных вида кабелей: медные и алюминиевые. Медь более дорогой материал, по сравнению с алюминием. Но в современной проводке предпочтение отдается именно ей. Алюминий обладает более высоким внутренним сопротивлением и является хрупким металлом, который быстро окисляется. Медь — гибкий материал, менее склонный к окислению. В последнее время алюминиевые кабели применяются исключительно для восстановления проводки в постройках советских времен.
Для предварительного подбора необходимого сечения медного кабеля принято считать, что кабель сечением 1 мм 2 может пропустить через себя электрический ток до 10 А. Однако далее вы убедитесь, что такое соотношение годится исключительно для подбора сечения «на глаз», и справедливо для сечений не более 6 мм 2 (пользуясь предложенным соотношением, ток до 60 А). Электрического кабеля такого сечения вполне достаточно для ввода фазы в стандартную трехкомнатную квартиру.
Большинство электриков применяют кабели следующих сечений для подвода электричества к внутридомовым потребителям:
- 0,5 мм 2 — точечные светильники;
- 1,5 мм 2 — основное освещение;
- 2,5 мм 2 — розетки.
Однако это приемлемо для бытового потребления, при условии, что каждый электроприбор запитан от своей розетки, без использования двойников, тройников и удлинителей.
Более правильным будет при подборе кабеля воспользоваться специальными таблицами, которые позволяют подобрать сечение, исходя из известной мощности электроприбора (кВт), либо по токовой нагрузке (А). Токовая нагрузка в данном случае является более важной характеристикой, поскольку нагрузка в амперах всегда указывается на одну фазу, тогда как при однофазном потреблении (220 В) нагрузка в киловаттах будет указываться по одной фазе, а при трехфазном — суммарно по всем трем фазам.
При подборе сечения кабеля необходимо учитывать тип проводки: наружная или скрытая. Это связанно с тем, что при скрытой проводке теплоотдача провода уменьшается, в следствие чего происходит более интенсивный нагрев кабеля. Потому для скрытой проводки применяются кабели с площадью поперечного сечения примерно на 30% больше, чем при открытой.
Таблица для выбора площади сечения жилы медного кабеля при открытой и скрытой проводке:
| Площадь сечения | Открытая проводка | Скрытая проводка | ||||
| S | I | P | I | P | ||
| 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | |||
| 0,5 | 11 | 2,4 | - | - | - | - |
| 0,75 | 15 | 3,3 | - | - | - | - |
| 1 | 17 | 3,7 | 6,4 | 14 | 3 | 5,3 |
| 1,5 | 23 | 5 | 8,7 | 15 | 3,3 | 5,7 |
| 2 | 26 | 5,7 | 9,8 | 19 | 4,1 | 7,2 |
| 2,5 | 30 | 6,6 | 11 | 21 | 4,6 | 7,9 |
| 4 | 41 | 9 | 15 | 27 | 5,9 | 10 |
| 5 | 50 | 11 | 19 | 34 | 7,4 | 12 |
| 10 | 80 | 17 | 30 | 50 | 11 | 19 |
| 16 | 100 | 22 | 38 | 80 | 17 | 30 |
| 25 | 140 | 30 | 53 | 100 | 22 | 38 |
| 35 | 170 | 37 | 64 | 135 | 29 | 51 |
Таблица для выбора площади сечения жилы алюминиевого кабеля при открытой и скрытой проводке:
| Площадь сечения | Открытая проводка | Скрытая проводка | ||||
| S | I | P | I | P | ||
| 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | |||
| 2 | 21 | 4,6 | 7,9 | 14 | 3 | 5,3 |
| 2,5 | 24 | 5,2 | 9,1 | 16 | 3,5 | 6 |
| 4 | 32 | 7 | 12 | 21 | 4,6 | 7,9 |
| 5 | 39 | 8,5 | 14 | 26 | 5,7 | 9,8 |
| 10 | 60 | 13 | 22 | 38 | 8,3 | 14 |
| 16 | 75 | 16 | 28 | 55 | 12 | 20 |
| 25 | 105 | 23 | 39 | 65 | 14 | 24 |
| 35 | 130 | 28 | 49 | 75 | 16 | 28 |
S — площадь поперечного сечения кабеля (мм 2), — суммарная мощность электрооборудования (кВт).
Также необходимо производить корректировку при подборе сечения кабеля, учитывая его длину. Для этого, подобрав сечение кабеля из таблицы по силе тока, рассчитаем его сопротивление с учетом длины по формуле:
R = p ⋅ L / S
- R — сопротивление провода, Ом;
- p — удельное сопротивление материала, Ом⋅мм 2 /м (для меди — 0,0175, для алюминия — 0,0281);
- L — длина кабеля, м;
- S — площадь поперечного сечения кабеля, мм 2 .
По данной формуле можно получить сопротивление одной жилы кабеля. Поскольку ток приходит по одной жиле, а возвращается по другой, чтобы получить величину сопротивления кабеля необходимо сопротивление его жилы умножить на два:
dU = I ⋅ R общ
- dU — потери напряжения, Вт;
- I — сила тока, А;
- R общ — рассчитанное сопротивление кабеля, Ом.
Если подбор сечения кабеля проводился по суммарной мощности оборудования и сила тока не известна, можно ее вычислить по формуле:
I = P / U ⋅ cos φ — для однофазной сети 220 В
I = P / 1,732 ⋅ U ⋅ cos φ — для трехфазной сети 380 В
- Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт);
- U — напряжение (В);
- cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3
Если полученное значение не превышает 5%, то сечение кабеля с учетом его длины подобрано верно. Если же превышает, необходимо подобрать по таблице кабель большего сечения (следующий по ряду) и снова произвести расчет.
Данные таблицы применимы для кабелей в резиновой и пластмассовой изоляции, подобранный согласно им кабель по сечению будет эффективно работать, если он произведен согласно ГОСТу.
Подбор кабеля для группы потребителей
Для подбора сечения кабеля для группы потребителей (к примеру, вводного кабеля в квартиру) можно воспользоваться формулой для определения допустимой токовой нагрузки. Рассчитаем токовую нагрузку для сети 220 В, которая зачастую применяется в бытовом электроснабжении:
I = P ⋅ K / U ⋅ cos φ
- Р — суммарная используемая мощность электрооборудования (Вт), U — напряжение (В), К — коэффициент учета одновременного включения приборов (принимается равным 0,75);
- cos φ = 1 (для бытовых условий) и cos φ = 1,3 (для мощных электрических приборов).
Рассчитав допустимую токовую нагрузку для группы потребителей, можно, используя приведенные выше таблицы, подобрать кабель необходимого сечения. Если предполагается длительное одновременное включение всех возможных потребителей (например, электрическое отопление), расчет допустимой токовой нагрузки необходимо производить без учета коэффициента К.
Пример подбора кабеля для бытового бойлера
Исходя из всего вышесказанного, попробуем рассчитать и подобрать медный кабель необходимого сечения для однофазного электрического бойлера, с нагревательным элементом мощностью 2,0 кВт при условии, что прокладка кабеля к нему будет осуществлена в коробе. Длина кабеля будет составлять 10 метров.
Из таблицы видно, что близкое по мощности является значение 3,0 кВт, которому соответствует величина поперечного сечения кабеля 1 мм 2 . Проведем расчет с учетом длины кабеля:
- Вычислим силу тока: I = 2000 Вт / 220 В ⋅ 1 = 9,09 А.
- Рассчитаем сопротивление жилы кабеля: R = 0,0175 Ом⋅мм 2 /м ⋅ 10 м / 1 мм 2 = 0,175 Ом .
- Общее сопротивление кабеля: R общ = 2 ⋅ R = 0,35 Ом .
- Рассчитываем потери напряжения: dU = 9,09 А ⋅ 0,35 Ом = 3,18 В .
- Рассчитываем потери в процентном соотношении: (3,18 В / 220 В) ⋅ 100% = 1,45% (не превышает 5%).
Кабель сечением 1 мм 2 подходит для подключения указанного в примере электробойлера.
Часто производители в инструкции к оборудованию указывают необходимую площадь сечения кабеля для своего оборудования. В случае если имеется такое указание, необходимо ему следовать.
Сечение электрического кабеля.
Сечение электрического кабеля – это одна из основополагающих составных частей правильной электропроводки в квартире. А значит, комфортной эксплуатации электроприборов и оборудования, а так же безопасности потребителей, т. е. всех нас. Цель этой статьи разъяснить, для квартирной электросети, исходя из мощности используемых электроприборов. А так же рассказать какой провод необходим для того или иного участка домашней электропроводки.
Перед тем как начать разговор по основной теме статьи, напомню некоторые термины.
● Жила
– это, в общем понимании, отдельный проводник (медный или алюминиевый), который может быть, как цельным проводником, так и состоять из нескольких скрученных между собой в жгут или, облаченных в общую оплетку, отдельных проволочек.
● Провод
– это изделие, которое состоит из одной однопроволочной или многопроволочной жилы, облаченной в легкую защитную оболочку.
● Установочный провод
– это провод, который используется для электропроводки, предназначенной для осветительных или силовых сетей. Может быть одно — , двух – или трехжильным.
– это провод, имеющий сечение жилы до 1,5 мм2. Шнуры используются для питания легких мобильных (переносных) электроприборов и оборудования. Он стоит из многопроволочной жилы, в силу чего имеет повышенную пластичность.
● Электрический кабель
– это изделие, состоящее из нескольких изолированных проводов, поверх которых находится от одной до нескольких защитных оболочек.
Чтобы подобрать кабель (провод) необходимого сечения для внутриквартирной разводки нужно воспользоваться таблицей, приведенной выше, а для определения токовой нагрузки на кабель можно использовать формулу, используемую ранее:
I
рас. = P
/U
ном.
где:
I
рас. – расчетная длительно допустимая токовая нагрузка;
P
– мощность подключаемого оборудования;
U
ном. – напряжение в сети;
Допустим, нужно подобрать кабель для подключения электрического бойлера мощностью 3 кВт. Подставив исходные значения в формулу, получим:
Iрас. = 3000 Вт/220 В = 13,63 А,
округлив это значение в большую сторону, получим 14 А.
Для более точного расчета токовой нагрузки существуют различные коефициенты, зависящие от условий окружающей среды и способов прокладки кабеля. Есть и коефициент повторно-кратковременного режима. Но они все, в большей степени, относятся к трехфазной сети 380 В, поэтому для наших расчетов они не требуются. Но для увеличения запаса прочности проводника применим усредненное значение 5 А. И получим:
14 А + 5 А = 19 А
В графе таблицы 1. 3. 4. «Трехжильные провода» ищем значение 19 А. Если его нет, нужно выбрать ближайшее к нему большее. Таким является значение 21 А. Такую длительно допустимую токовую нагрузку способен выдержать кабель с сечением жилы 2,5 мм². Делаем вывод – для подключения электрического бойлера (или другого электрооборудования), имеющего (потребляющего) мощность 3 кВт, необходим трехжильный медный кабель с сечением токопроводящей жилы 2,5 мм².
В том случае, когда необходимо подключить розетку (или блок розеток) от которой будет запитано несколько электроприборов, можно воспользоваться приведенной выше формулой, в которой значение «P» будет равно сумме мощностей приборов или оборудования, одновременно подключаемых к розетке (блоку розеток).
Так как все электроприборы, мощность которых превышает 2 кВт, рекомендуется подключать к электропитанию через отдельный подвод (отдельная ветка от внутриквартирного электрощита), можно сделать вывод, что для розеточной группы квартирной электропроводки требуется медный (желательно) кабель с сечением жилы 2,5 мм². В силу того, что осветительные приборы не имеют большой мощности, то провод для электропроводки, снабжающей их электричеством, должен иметь сечение жилы не менее 1,5 мм².
Это то, что касается электропроводки с медными жилами. А как же быть с проводкой, имеющей алюминиевые проводники. Есть простой способ расчета сечения алюминиевой жилы провода.
В связи с тем, что электропроводность алюминия составляет 65,9% от электропроводности меди, то при подсоединении к ним (проводам или кабелям) приборов с одинаковой потребляемой мощностью, сечение алюминиевой жилы должно быть больше, чем медной. Например. Обратившись к расчетам, произведенным выше по тексту, определено, что сечение медной жилы в проводе для подключения бойлера мощностью 3 кВт, должно быть 2,5 мм². При использовании кабеля с алюминиевым проводником, согласно табл. 1.3.4, сечение жилы нужно выбирать на коефициент выше, т. е. — 4 мм².
Обратившись к ПУЭ гл. 1. п. 3. табл. 1. 3. 5 можно подтвердить это предположение.
Табл. 1. 3. 5.
При выборе кабеля для электропроводки необходимо пользоваться не только принципами экономии, но и принимать во внимание механическую прочность провода, а так же руководствоваться Правилами Устройства Электроустановок. Которые гласят, что для проводки внутри жилых помещений необходимо использовать кабель с сечением жилы не менее 1,5 мм 2 (ПУЭ гл. 7; раздел 7.1; таблица 7.1.1). Таким образом, если согласно Вашим расчетам, для электропроводки достаточно кабеля с сечением менее 1,5 мм 2 , то руководствуясь Правилами и нормами безопасности, выбирайте рекомендуемую проводку.
Все необходимые нормы и правила, а также таблицы можно просмотреть, а при необходимости и скачать, в файле «Правила Устройства Электроустановок» .
Есть еще один, простейший, способ для подбора поперечного сечения провода для электропроводки. Им, наверное, пользуются все электрики. Суть его состоит в том, что сечение рассчитывается из расчета силы тока 6 – 10 А на 1 мм 2 площади поперечного сечения для проводов с медными жилами и 4 – 6 А на 1 мм 2 для алюминиевой жилы. Таким образом, можно сказать, что эксплуатация электропроводки с медной жилой при силе тока 6 А на 1 мм 2 сечения, является самой комфортной и безопасной. Тогда как при плотности тока в 10 А на 1 мм 2 – может применяться только в кратковременном режиме. То же самое можно сказать и об алюминиевых проводниках.
Попробуем по этому методу подобрать провод для подсоединения оборудования, мощностью 3 кВт, как в примере, рассмотренном выше. Произведя подсчеты, было получено значение 14 А (3000 Вт / 220 В = 14 А). Для выбора кабеля с медным проводником возьмем наименьшее (для большего запаса прочности) значение (из «вилки» 6 – 10 А на 1 мм 2) – 6 А. Отсюда видно, для силы тока 14 А нужен провод с сечением жилы
14 А / 6 А = 2,3 мм 2 ≈ 2,5 мм 2 .
Что подтверждает наши предыдущие подсчеты.
В качестве дополнительной информации могу добавить: если у Вас отсутствует проводник нужного сечения, то его можно заменить несколькими проводами с меньшим сечением, соединенных параллельно. Так, к примеру, нужен кабель сечением 4 мм². В Вашем распоряжении имеются провода нужной длины, но сечением 1 мм², 1,5 мм² и 2,5 мм². Достаточно взять провода, суммарное сечение которых не меньше требуемого (один провод 1,5 мм² и один провод 2,5 мм² или два провода 1,5 мм² и один провод 1 мм²) и, соединить их параллельно (уложить вдоль рядом друг с другом и, «скрутить» концы). Примером этому может служить многожильный провод для удлинителей. Как Вы, наверное, заметили, каждый ее проводник состоит из множества тонких проводков. А соединенные параллельно, в один «жгут» они дают проводник (жилу) нужного сечения. Этим достигается его эластичность при сохранении необходимой пропускной способности. Но это подходит только для проводки, к которой подсоединяются маломощные электрические приборы или если она подвергается кратковременной пиковой нагрузке. Для остальных видов проводок рекомендуется провод (кабель), у которого жилы состоят из цельного (одного, однопроволочного или многопроволочного) проводника.
Узнав, как определить сечение провода, имеющего жилу из одной (цельной) проволоки, остается открытым вопрос: «Как рассчитать сечение провода, жила которого состоит из множества проволочек?».
Сечение многопроволочной жилы.
Следуя логике, нужно узнать сечение одной отдельной проволочки и умножить на количество их в жиле. Это совершенно правильно, но волоски могут быть слишком тонкими и, поэтому не всегда представляется возможным измерить их. Можно, конечно, измерить диаметр всего «жгута» проводков и, пользуясь формулой, указанной на фото «Расчет сечения жилы провода относительно ее диаметра», определить сечение всей жилы. Этого, в принципе, достаточно для очень приблизительных расчетов. Но здесь нужно учесть то, что проволочки, составляющие жилу, круглые в поперечном разрезе и, поэтому в скрутке между ними остается пространство. Что бы произвести более точный расчет нужно значение, полученное после вычисления по формуле с фото, умножить на 0,91. Именно этот коефициент исключает площадь зазоров между волосками в многопроволочной жиле. Например, имеется провод с многопроволочной жилой, диаметром 2, 5 мм. Подставим значения в формулу и получим:
S = 3, 14 × D ² / 4 = 3, 14 × 2, 5 ² / 4 = 4,90625 мм² ≈ 4,9 мм².
4,9 × 0,91 = 4,459 ≈ 4,5 мм².
Таким образом, сечение многопроволочной жилы диаметром 2,5 мм составляет 4,5 мм². (это всего лишь пример, поэтому не нужно привязывать его к реальным размерам).
Вот, пожалуй, и все, что я хотел сказать о том, как рассчитать сечение кабеля . Вооружившись полученной информацией, Вы можете самостоятельно подобрать электрический провод или кабель, который будет удовлетворять требованиям безопасности.
Помните: неправильно подобранные провода для электропроводки могут стать причиной пожара!
Для того чтобы сделать сайт более интересным и информативным, прошу вас ответить на пару простых вопросов. Нажмите на кнопку.
Тем читателям, которые пользуются Яндексом и желают получать сообщения о публикации новых статей на сайте,предлагаю разместить на домашней странице виджет моего блога, используя ссылку: http://www.yandex.ru/?add=147158&from=promocode
Оформить подписку с получением обновлений на E – mail, можно в форме «Подписка на новые статьи сайта», которая находится на главной странице.
В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.
На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.
Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.
Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 - 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.
Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами
Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).
Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.
Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.
Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника
По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.
Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное - за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.
Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)
Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).
Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника
Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.
Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.
Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза - ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.
Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при берется максимальное значение.
В общее сопротивление цепи фаза - ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.
Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.
Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.
Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза - ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С
В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ. А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 - 250 кВ. А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 - 100 кВ. А, имеющие выходное сопротивление 0,65 - 0,25 Ом.
Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 - 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза - ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.
Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль "Вектор"
Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 - коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 - не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.
Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину - 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.
При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.
При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.
Привет. Тема сегодняшней статьи «Сечение кабеля по мощности «. Эта информация пригодиться как в быту, так и на производстве. Речь пойдет о том, как произвести расчет сечения кабеля по мощности и сделать выбор по удобной таблице.
Для чего вообще нужно правильно подобрать сечение кабеля ?
Если говорить простым языком, это нужно для нормальной работы всего, что связано с электрическим током. Будь-то фен, стиральная машина, двигатель или трансформатор. Сегодня инновации не дошли еще до безпроводной передачи электроэнергии (думаю еще не скоро дойдут), соответственно основным средством для передачи и распределения электрического тока, являются кабели и провода.
При маленьком сечении кабеля и большой мощности оборудования, кабель может нагреваться, что приводит к потере его свойств и разрушению изоляции. Это не есть хорошо, так что правильный расчет необходим.
Итак, выбор сечения кабеля по мощности . Для подбора будем использовать удобную таблицу:
Таблица простая, описывать ее думаю не стоит.
Допустим у нас дом, выполняем монтаж закрытой электропроводки кабелем ВВГ. Берем лист бумаги и переписываем перечень используемого оборудования. Сделали? Хорошо.
Как узнать мощность ? Мощность вы сможете найти на самом оборудовании, обычно имеется бирка, где записаны основные характеристики:
Мощность измеряется в Ваттах (Вт, W), или Киловаттах (кВт, KW). Нашли? Записываем данные, затем складываем.
Допустим, у вас получилось 20 000 Вт, это 20 кВт. Цифра говорит нам о том, сколько энергии потребляют все электроприемники вместе. Теперь нужно подумать сколько вы будете использовать приборов одновременно в течении длительного времени? Допустим 80 %. Коэффициент одновременности в таком случае равен 0,8 . Делаем расчет сечения кабеля по мощности :
Считаем: 20 х 0,8 = 16 (кВт)
Чтобы сделать выбор сечения кабеля по мощности, смотрим на наши таблицы:
