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.
Правильный выбор электрического кабеля для питания электрооборудования – залог длительной и стабильной работы установок. Использование неподходящего провода влечет за собой серьезные негативные последствия.
Физика процесса порчи электрической линии вследствие использования неподходящего провода такова: из-за недостатка места в кабельной жиле для свободного передвижения электронов повышается плотность тока; это приводит к избыточному выделению энергии и повышению температуры металла. Когда температура становится слишком высокой, оплавляется изоляционная оболочка линии, что может стать причиной пожара.
Чтобы избежать неприятностей, необходимо использовать кабель с жилами подходящей толщины. Один из способов определить площадь сечения кабеля – отталкиваться от диаметра его жил.
Калькулятор расчета сечения по диаметру
Для простоты вычислений разработан калькулятор расчета сечения кабеля по диаметру. В его основе лежат формулы, по которым можно найти площадь сечения одножильных и многожильных проводов.
Измерять сечение нужно измеряя жилу без изоляции иначе нечего не получится.
Когда речь идет о вычислении десятков и сотен значений, онлайн-калькулятор способен существенно упростить жизнь электрикам и проектировщикам электрических сетей за счет удобства и повышения скорости расчетов. Достаточно ввести значение диаметра жилы, а при необходимости указать количество проволок, если кабель многожильный, и сервис покажет искомое сечение провода.
Формула расчета
Вычислить площадь сечения электрического провода можно разными способами в зависимости от его типа. Для всех случаев применяется единая формула расчета сечения кабеля по диаметру. Она имеет следующий вид:
D – диаметр жилы.
Диаметр жилы обычно указывается на оплетке провода или на общем ярлыке с другими техническими характеристиками. При необходимости определить это значение можно двумя способами: с применением штангенциркуля и вручную.
Первым способом измерить диаметр жилы очень просто. Для этого ее необходимо очистить от изоляционной оболочки, после чего воспользоваться штангенциркулем. Значение, которое он покажет, и есть диаметр жилы.
Если провод многожильный, необходимо распустить пучок, пересчитать проволоки и измерить штангенциркулем только одну из них. Определять диаметр пучка целиком смысла нет – такой результат будет некорректным из-за наличия пустот. В этом случае формула расчета сечения будет иметь вид:
D – диаметр жилы;
а – количество проволок в жиле.
При отсутствии штангенциркуля диаметр жилы можно определить вручную. Для этого ее небольшой отрезок необходимо освободить от изоляционной оболочки и намотать на тонкий цилиндрический предмет, например, на карандаш. Витки должны плотно прилегать друг к другу. В этом случае формула вычисления диаметра жилы провода выглядит так:
L – длина намотки проволоки;
N – число полных витков.
Чем больше длина намотки жилы, тем точнее получится результат.
Выбор по таблице
Зная диаметр провода, можно определить его сечение по готовой таблице зависимости. Таблица расчета сечения кабеля по диаметру жилы выглядит таким образом:
| Диаметр проводника, мм | Сечение проводника, мм2 |
| 0.8 | 0.5 |
| 1 | 0.75 |
| 1.1 | 1 |
| 1.2 | 1.2 |
| 1.4 | 1.5 |
| 1.6 | 2 |
| 1.8 | 2.5 |
| 2 | 3 |
| 2.3 | 4 |
| 2.5 | 5 |
| 2.8 | 6 |
| 3.2 | 8 |
| 3.6 | 10 |
| 4.5 | 16 |
Когда сечение известно, можно определить значения допустимых мощности и тока для медного или алюминиевого провода. Таким образом удастся выяснить, на какие параметры нагрузки рассчитана токопроводящая жила. Для этого понадобится таблица зависимости сечения от максимального тока и мощности.
| В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы) | Сечение,кв.мм | В земле | |||||||||
| Медные жилы | Алюминиевые жилы | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||||||||
| Ток. А | Мощность, кВт | Тон. А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | Ток. А | Мощность,кВт | ||||
| 220 (В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | |||||
| 19 | 4.1 | 17.5 | 1,5 | 77 | 5.9 | 17.7 | |||||
| 35 | 5.5 | 16.4 | 19 | 4.1 | 17.5 | 7,5 | 38 | 8.3 | 75 | 79 | 6.3 |
| 35 | 7.7 | 73 | 77 | 5.9 | 17.7 | 4 | 49 | 10.7 | 33.S | 38 | 8.4 |
| *2 | 9.7 | 77.6 | 37 | 7 | 71 | 6 | 60 | 13.3 | 39.5 | 46 | 10.1 |
| 55 | 17.1 | 36.7 | 47 | 9.7 | 77.6 | 10 | 90 | 19.8 | S9.7 | 70 | 15.4 |
| 75 | 16.5 | 49.3 | 60 | 13.7 | 39.5 | 16 | 115 | 753 | 75.7 | 90 | 19,8 |
| 95 | 70,9 | 67.5 | 75 | 16.5 | 49.3 | 75 | 150 | 33 | 98.7 | 115 | 75.3 |
| 170 | 76.4 | 78.9 | 90 | 19.8 | 59.7 | 35 | 180 | 39.6 | 118.5 | 140 | 30.8 |
| 145 | 31.9 | 95.4 | 110 | 74.7 | 77.4 | 50 | 775 | 493 | 148 | 175 | 38.5 |
| ISO | 39.6 | 118.4 | 140 | 30.8 | 97.1 | 70 | 775 | 60.5 | 181 | 710 | 46.7 |
| 770 | 48.4 | 144.8 | 170 | 37.4 | 111.9 | 95 | 310 | 77.6 | 717.7 | 755 | 56.1 |
| 760 | 57,7 | 171.1 | 700 | 44 | 131,6 | 170 | 385 | 84.7 | 753.4 | 795 | 6S |
| 305 | 67.1 | 700.7 | 735 | 51.7 | 154.6 | 150 | 435 | 95.7 | 786.3 | 335 | 73.7 |
| 350 | 77 | 730.3 | 770 | 59.4 | 177.7 | 185 | 500 | 110 | 379 | 385 | 84.7 |
Перевод ватт в киловатты
Чтобы правильно воспользоваться таблицей зависимости сечения провода от мощности, важно правильно перевести ватты в киловатты.
1 киловатт = 1000 ватт. Соответственно, чтобы получить значение в киловаттах, мощность в ваттах необходимо разделить на 1000. Например, 4300 Вт = 4,3 кВт.
Примеры
Пример 1. Необходимо определить значения допустимых тока и мощности для медного провода с диаметром жилы 2,3 мм. Напряжение питания – 220 В.
В первую очередь следует определить площадь сечения жилы. Сделать это можно по таблице или по формуле. В первом случае получается значение 4 мм 2 , во втором – 4,15 мм 2 .
Расчетное значение всегда более точное, чем табличное.
С помощью таблицы зависимости сечения кабеля от мощности и тока, можно выяснить, что для сечения медной жилы площадью 4,15 мм 2 допустима мощность 7,7 кВт и ток 35 А.
Пример 2. Необходимо вычислить значения тока и мощности для алюминиевого многожильного провода. Диаметр жилы – 0,2 мм, число проволок – 36, напряжение – 220 В.
В случае с многожильным проводом пользоваться табличными значениями нецелесообразно, лучше применить формулу расчета площади сечения:
Теперь можно определить значения мощности и тока для многожильного алюминиевого провода сечением 2,26 мм 2 . Мощность – 4,1 кВт, ток – 19 А.
Сечение электропроводки зависит от материала и нагрузки. Алюминий сейчас используется редко. Остаются только медь и композитный материал – алюмомедь, из которых производят электрическую проволоку. Величина сечения не всегда известна по следующим причинам: отсутствуют маркировки, не соответствует диаметр жилы указанному в сопроводительных документах.
Какие бывают виды кабелей и проводов
Провод и кабель
Для обозначения проводника часто применяют 2 понятия: провод и кабель. Их часто путают, хотя им присущи некоторые различия.
Провод представляет собой один проводник и делится на 2 группы: сплошной провод в изоляции или без нее, сплетенный из тонких проволочек гибкий провод.
Кабель состоит из группы жил, заключенных в отдельные и общую изоляции. Жилы могут быть сплошными (ВВГ, ВВГнг, NYM) или сплетенными (ПВС).
Материалы проводников
Количество передаваемой энергии зависит, прежде всего, от материала проводника. Им может быть один из следующих цветных металлов:
- Медь – малое электрическое сопротивление; высокая прочность и эластичность; легко сваривается и паяется; малое переходное сопротивление на контактах; высокая стоимость.
- Алюминий – легкий и дешевый материал; электропроводность в 1,7 раза ниже, чем у меди; легко деформируется; высокое переходное сопротивление окисленных поверхностей; сварка возможна в среде инертного газа, а для пайки требуются специальные припои и флюсы.
- Алюмомедь – композит с алюминиевой основой и медным покрытием; проводимость немного ниже, чем у меди; кабель и провод имеют меньший вес; недорогой материал.
Способы определения площади сечения проводов и жил мало чем отличаются. Прежде всего, нужно измерить диаметр проводников. Им обеспечивается надежная изоляция, которую необходимо удалить. Для этого есть 3 способа.
Приборы для измерений
В качестве приборов применяются микрометр и штангенциркуль. Обычно используют механические устройства, хотя есть и электронные с цифровым дисплеем. Один из этих приборов всегда найдется среди инструментов домашнего хозяина.
Чаще всего применяется штангенциркуль, подходящий для измерения провода в действующей сети, например, в щитке или розетке. Площадь сечения проводника находится так:
S Кр = 3.14D 2 /4,
где D – диаметр провода.
Замер диаметра делают не менее трех раз, при повороте кабеля на 120 0 . За результат принимается средняя величина.
Измерение диаметра провода штангенциркулем
При отсутствии приборов диаметр провода определяют с помощью линейки. Для этого у жилы очищают изоляцию и накручивают плотными витками вокруг карандаша (не менее 15 витков). Затем измеряют длину намотки и делят ее на количество витков. Витки должны быть ровно уложены и прилегать друг к другу без зазоров.
Измерение диаметра провода с помощью линейки
Делают несколько измерений с разных сторон. Тогда результат получится точней. Жилы большой толщины навить на карандаш не получится, а в магазине проверку можно произвести только после покупки продукции. Величину сечения можно определить по формуле или прибегнуть к таблице.
- Алюминий легко отличить от меди, которая имеет характерный насыщенный цвет. Вместо нее может быть сплав металлов, что легко определить по внешнему виду.
- При возникновении сомнений в материале и сроке давности проводника берется большее сечение. Правильность выбора после проверяется по нагреву провода при номинальной нагрузке. Если он не нагревается, значит, расчет верный.
- Кабель имеет в своем составе несколько жил. Для подбора необходимого сечения определяют диаметр индивидуально для каждой из них, а после объединяют между собой необходимое количество, чтобы получить нужную площадь:
S общ = S 1 + S 2 +…+S n ,
S общ – общее поперечное сечение,
S 1 , S 1 , S n – поперечные сечения отдельных проводников.
Многожильный провод
Кабель ПВС для подключения электроинструмента и электроприборов производится гибким, так как все жилы являются многопроволочными. Измерение диаметра жгута одновременно даст неправильный результат, поскольку внутри есть воздушные зазоры. Правильный принцип расчета тот же, что и для кабеля. Жилу следует распушить, пересчитать, сколько в ней проволочек, а затем измерить диаметр одной из них. Зная их общее количество в жиле, можно рассчитать общее сечение по предыдущей формуле. Только замеры лучше производить микрометром. Им удобней пользоваться, так как штангенциркуль легко продавливает тонкие проволочки.
Cегментный кабель
Кабель сечением до 10 мм 2 всегда выполняется круглым. Им всегда можно обеспечить бытовые нужды квартиры или частного дома. При большем сечении кабеля жилы ввода от наружной электросети делаются сегментными, которые сложно рассчитать. Удобно определять площадь сечения, когда есть готовая таблица расчета.
Для этого надо сначала измерить высоту и ширину сегмента.
Таблица расчета площади сегмента жилы кабеля
| Кабель | Площадь сечения сегмента, мм2 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | ||
| Трехжильные секторные однопроволочные, 6(10) кВ | в | 5.5 | 6.4 | 7.6 | 9 | 10.1 | 11.3 | 12.5 | 14.4 |
| ш | 9.2 | 10.5 | 12.5 | 15 | 16.6 | 18.4 | 20.7 | 23.8 | |
| Трехжильные секторные многопроволочные, 6(10) кВ | в | 6 | 7 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13.2 | 15.2 |
| ш | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | |
| Четырехжильные секторные однопроволочные, до 1 кВ | в | - | 7 | 8.2 | 9.6 | 10.8 | 12 | 13.2 | - |
| ш | - | 10 | 12 | 14.1 | 16 | 18 | 18 | - | |
Расчет сечения жил
По мощности
Метод расчета является предпочтительным, так как в документации к приборам и на бирках к ним указывается количество средней и максимальной потребляемой мощности. Для проводки важно знать предельно допустимое значение. Стиральная машина может потреблять от десятков ватт при полоскании до 2,5 кВт в процессе нагрева. Кроме того, на одной жиле может быть несколько потребителей. Общую мощность определяют путем суммирования всех максимальных значений.
Средняя величина нагрузки в квартире не превышает 7,5 кВт для однофазной сети, где напряжение составляет 220 В. Сюда входят все электрические приборы и освещение. Им подбирается ближайший размер сечения кабеля в сторону увеличения мощности. Для медной жилы сечением 4 мм 2 соответствует 8,3 кВт. У алюминиевой жилы площадь составит 6 мм 2 на 7,9 кВт.
Выбирая сечение каждого проводника, следует учитывать возможное увеличение нагрузки в будущем. Поэтому обычно берут следующую по величине площадь в сторону увеличения.
В частных домах применяется трехфазное электроснабжение на 380 В, а большая часть электроприборов на это не рассчитана. Создать им напряжение 220 В можно подключением через нулевой провод с равномерным распределением нагрузки на все фазы. Трехфазная техника также учитывается. Это могут быть станки, насосы, котлы отопления.
Таблица соответствия сечения кабеля току и мощности
| Сечение токо- проводящих жил, мм | Медные жилы проводов и кабелей | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 50 | 11 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 90 | 19,8 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 140 | 30,8 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
По току
Иногда мощность прибора не известна по следующим причинам: в характеристике нет значения мощности, а номинальный ток указан, отсутствует бирка и описание.
Поскольку ток с напряжением известны, мощность можно рассчитать следующим образом:
P = UI∙cos φ,
I – сила тока, А;
U – приложенное напряжение, В.
Если не известна величина тока, ее можно измерить, включив прибор в другом месте. Когда определена потребляемая мощность по формуле, таблица дает возможность сразу узнать требуемый размер кабеля. Приведенная таблица также показывает зависимость сечения проводника от величины тока.
По нагрузке
Расчет кабеля по токовой нагрузке необходим для защиты от перегрева. Если ток слишком большой для сечения кабеля, происходит перегрев, оплавление и разрушение изоляции.
Под предельно допустимой длительной нагрузкой подразумевается значение тока, который можно пропускать по кабелю в условиях прокладки достаточно долго без перегрева. При расчете суммируются все мощности приборов, подключенных на определенные жилы. Затем делается расчет по нагрузке для бытовых сетей:
I = P ∑ ∙K и /U – однофазная;
I = P ∑ ∙K и /(√3∙U) – трехфазная;
P ∑ – общая мощность потребителей;
По длине
Обычно требуется рассчитывать удлинители на большие расстояния. В условиях квартиры это не требуется, поскольку длина линий небольшая. Но везде необходимо оставлять запас, особенно для щитков, где подключается защита и нужна аккуратная укладка провода.
Кабель прокладывается следующим образом:
- Отмечаются места расположения подключений: розеток, автоматов, распределительных коробок, выключателей.
- Измеряются расстояния с помощью рулетки или специального ручного измерителя длины. Им удобней пользоваться, а результат получается более точный. После с запасом отрезается провод.
- Укладка и крепление провода производится с соблюдением требований ПУЭ .
Измеритель длины кабеля
Любой проводник имеет электрическое сопротивление, на которое влияют факторы:
- выбор материала;
- сечение;
- длина.
Если величина падения напряжения превышает 5 %, то принимают меры по его снижению. Если выбрать проводник большего сечения, можно уменьшить сопротивление участка, определяемое из формулы:
p – удельное сопротивление (Ом·мм 2 /м);
R – общее сопротивление участка провода (Ом);
S – площадь сечения (мм 2);
L – длина участка провода (м).
При расчете следует учитывать, что ток идет по одной жиле, а возврат происходит по другой. Поэтому длину L удваивают. Несмотря на то, что сопротивление провода получается небольшим, им создается существенное падение напряжения. Если R = 0,5 Ом, то при силе тока в 20 А падение составит:
∆U = I·R = 20·0,5 = 10 В.
В процентном отношении это будет 10/220·100 = 4,5 %. Значение потерь получается близким к предельно допустимому.
В помещении необходимо учитывать различие между силовой и осветительной нагрузками. Для ламп можно брать сечение провода из меди на 1,5 мм 2 , а с розетками нужно быть осторожнее. Они наиболее нагружены на кухне и в ванной комнате, где постоянно включают микроволновку, электрическую плиту, стиральную машину, посудомойку, электроприборы. Нагрузку стараются распределить равномерно по розеточным группам, а провод подбирается сечением 4 мм 2 и даже больше. Под величину тока устанавливают соответствующие розетки и выключатели.
Сечение провода. Видео
Представленное ниже видео расскажет, как подобрать сечение провода наиболее оптимальным для каждой конкретной ситуации.
Расчет кабеля по длине и в поперечном сечении – важный процесс, не допускающий просчетов. Учитывать необходимо наибольшее количество факторов, доверяя только собственным расчетам. Они должны совпадать с тем, что показывает таблица справочника. Особые требования нужно выставлять качеству материалов проводки и характеристики подключаемых потребителей.
От правильного выбора сечения электропроводки зависит комфорт и безопасность в доме. При перегрузке проводник перегревается, и изоляция может оплавиться, что приведет к пожару или короткому замыканию. Но сечение больше необходимого брать невыгодно, поскольку возрастает цена кабеля.
Вообще, его рассчитывают в зависимости от количества потребителей, для чего сначала определяют общую мощность, используемую квартирой, а затем умножают результат на 0,75. В ПУЭ применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. По ней можно легко определить диаметр жил, который зависит от материала и проходящего тока. Как правило, применяются медные проводники.
Сечение жилы кабеля должно точно соответствовать расчетному - в сторону увеличения стандартного размерного ряда. Наиболее опасно, когда оно занижено. Тогда проводник постоянно перегревается, и изоляция быстро выходит из строя. А если установить соответствующий то будет происходить его частое срабатывание.
При завышении сечения провода, он обойдется дороже. Хотя определенный запас необходим, поскольку в дальнейшем, как правило, приходится подключать новое оборудование. Целесообразно применять коэффициент запаса порядка 1,5.
Расчет суммарной мощности
Общая потребляемая квартирой мощность приходится на главный ввод, который входит в распределительный щит, а после него разветвляется на линии:
- освещение;
- группы розеток;
- отдельные мощные электроприборы.
Поэтому самое большое сечение силового кабеля - на входе. На отводящих линиях оно уменьшается, в зависимости от нагрузки. В первую очередь, определяется суммарная мощность всех нагрузок. Это несложно, так как на корпусах всех бытовых приборов и в паспортах к ним она обозначается.
Все мощности складываются. Аналогично производятся расчеты и по каждому контуру. Специалисты предлагают умножать сумму на 0,75. Это объясняется тем, что одновременно все приборы в сеть не включаются. Другие предлагают выбирать сечение большего размера. За счет этого создается резерв на последующий ввод в действие дополнительных электрических приборов, которые могут быть приобретены в будущем. Нужно отметить, что этот вариант расчета кабеля более надежен.
Как определить сечение провода?
Во всех расчетах фигурирует сечение кабеля. По диаметру его определить проще, если применять формулы:
- S = π D²/4 ;
- D = √(4× S /π).
Где π = 3,14.
S = N×D²/1,27.
Многожильные провода применяются там, где требуется гибкость. Более дешевые цельные проводники используются при стационарном монтаже.
Как выбрать кабель по мощности?
Для того чтобы подобрать проводку, применяется таблица нагрузок по сечению кабеля:
- Если линия открытого типа находится под напряжением 220 В, а суммарная мощность составляет 4 кВт, берется медный проводник сечением 1,5 мм². Данный размер обычно применяется для проводки освещения.
- При мощности 6 кВт требуются жилы большего сечения - 2,5 мм². Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.
- Мощность 10 кВт требует использования проводки на 6 мм². Обычно она предназначена для кухни, где подключается электрическая плита. Подвод к подобной нагрузке производится по отдельной линии.
Какие кабели лучше?
Электрикам хорошо известен кабель немецкой марки NUM для офисных и жилых помещений. В России выпускают марки кабелей, которые по характеристикам ниже, хотя могут иметь то же название. Их можно отличить по подтекам компаунда в пространстве между жилами или по его отсутствию.
Провод выпускается монолитным и многопроволочным. Каждая жила, а также вся скрутка снаружи изолируется ПВХ, причем наполнитель между ними выполнен негорючим:
- Так, кабель NUM применяется внутри помещений, поскольку изоляция на улице разрушается от солнечных лучей.
- А в качестве внутренней и широко используется кабель марки ВВГ. Он дешев и достаточно надежен. Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.
- Провод марки ВВГ изготавливается плоским и круглым. Между жилами наполнитель не применяется.
- делают с внешней оболочкой, не поддерживающей горения. Жилы изготавливаются круглые до сечения 16 мм², а свыше - секторные.
- Марки кабелей ПВС и ШВВП делаются многопроволочными и используются преимущественно для подключения бытовых приборов. Его часто применяют в качестве домашней электропроводки. На улице многопроволочные жилы использовать не рекомендуется по причине коррозии. Кроме того, изоляция при изгибе трескается при низкой температуре.
- На улице под землей прокладывают бронированные и устойчивые к влаге кабели АВБШв и ВБШв. Броня изготавливается из двух стальных лент, что повышает надежность кабеля и делает его устойчивым к механическим воздействиям.
Определение нагрузки по току
Более точный результат дает расчет сечения кабеля по мощности и току, где геометрические параметры связаны с электрическими.
Для домашней проводки должна учитывается не только активная нагрузка, но и реактивная. Сила тока определяется по формуле:
I = P/(U∙cosφ).
Реактивную нагрузку создают люминесцентные лампы и двигатели электроприборов (холодильника, пылесоса, электроинструмента и др.).
Пример по току
Давайте выясним, как быть, если необходимо определить сечение медного кабеля для подключения бытовой техники суммарной мощностью 25 кВт и трехфазных станков на 10 кВт. Такое подключение производится пятижильным кабелем, проложенным в грунте. Питание дома производится от
С учетом реактивной составляющей, мощность бытовой техники и оборудования составит:
- P быт. = 25/0,7 = 35,7 кВт;
- P обор. = 10/0,7 = 14,3 кВт.
Определяются токи на вводе:
- I быт. = 35,7×1000/220 = 162 А;
- I обор. = 14,3×1000/380 = 38 А.
Если распределить однофазные нагрузки равномерно по трем фазам, на одну будет приходиться ток:
I ф = 162/3 = 54 А.
I ф = 54 + 38 = 92 А.
Вся техника одновременно не будет работать. С учетом запаса на каждую фазу приходится ток:
I ф = 92×0,75×1,5 = 103,5 А.
В пятижильном кабеле учитываются только фазные жилы. Для кабеля, проложенного в грунте, можно определить для тока 103,5 А сечение жил 16 мм² (таблица нагрузок по сечению кабеля).
Уточненный расчет по силе тока позволяет сэкономить средства, поскольку требуется меньшее сечение. При более грубом расчете кабеля по мощности, сечение жилы составит 25 мм², что обойдется дороже.
Падение напряжения на кабеле
Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.
- Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
- Находится падение напряжения: U пад. = I×R. По отношению к линейному в процентах оно составит: U % = (U пад. /U лин.)×100.
В формулах приняты обозначения:
- ρ - удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
- S - площадь поперечного сечения, мм².
Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.
Пример расчета кабеля по падению напряжения
- Сопротивление провода составляет: R = 2(0,0175×20)/2,5 = 0,28 Ом .
- Сила тока в проводнике: I = 7000/220 =31,8 А .
- Падение напряжения на переноске: U пад. = 31,8×0,28 = 8,9 В .
- Процент падения напряжения: U % = (8,9/220)×100 = 4,1 %.
Переноска подходит для сварочного аппарата по требованиям правил эксплуатации электроустановок, поскольку процент падения на ней напряжения находится в пределах нормы. Однако его величина на питающем проводе остается большой, что может негативно повлиять на процесс сварки. Здесь необходима проверка нижнего допустимого предела напряжения питания для сварочного аппарата.
Заключение
Чтобы надежно защитить электропроводку от перегрева при длительном превышении номинального тока, сечения кабелей рассчитывают по длительно допустимым токам. Расчет упрощается, если применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. Более точный результат получается, если вычисление производится по максимальной токовой нагрузке. А для стабильной и долговременной работы в цепи электропроводки устанавливают автоматический выключатель.
Из указанных в вопросе сечений токопроводящих жил медного провода, провод сечением 1 квадратный миллиметр, пожалуй самый редкоиспользуемый. Таким проводом можно сделать внутреннюю коммутацию люстры или светильника, для каждой лампочки в люстре его будет более чем достаточно, ибо по одиночки они редко бывают более 500 Ватт. Проводом в 1 квадратный миллиметра, сегодня можно развести и осветительную линию внутренней электропроводки в которой будут использоваться энергосберегающие или светодиодные лампы, их мощность мала и провода в один квадрат вполне хватит. Почему в частном доме? Да потому что проводка квартир все же делается по ПУЭ и обязана быть сечением не менее 1,5 квадрата. Общая же мощность которую выдержит провод сечением 1 квадратный миллиметр - 2200 Ватт (2,2 Киловатт) (10 Ампер) Подключить можно любое из устройств, мощность которого не превышает этого значения. Например не критично подключить фен, компьютер, телевизор, видеоприставку, питание систем видонаблюдения, миксер... При определении мощностной характеристики устройства нужно в первую очередь ровняться на его паспортные данные, указываемые в паспорте-табличке (обычно наклеивается на прибор в незаметном месте)
Провод сечением 1,5 обычно используется в освещения, хотя запас по мощности в осветительной линии он оставляет очень не плохой. К слову, максимально допустимую нагрузку на провод не стоит принимать за штатную, всегда должен оставаться запас по мощности, примерно процентов 10. В таком случае ваш провод ни когда не нагреется даже при длительном включении всех потребителей, особенно места соединений, которые являются самым слабым звеном в любой электросхеме.
Ниже представлена таблица соотношений площади сечения жилы, допустимого тока и мощности. Так вот это есть пиковые значения, отнимите от них 10 процентов и ваша проводка не перегреется при любом способе укладки - закрытая или открытая электропроводка.
Как вы заметили, значение тока и мощности для разного напряжения тоже разные. В вопросе не указано напряжение, поэтому привожу и для сети 220 Вольт и для сети 380 Вольт.
Так что же мы можем подключить в бытовой сети 220 Вольт на провод в -
- 1,5 квадрата - 3500 Ватт. Это может быть одновременно электрочайник в 2 Киловатта + Фен в 250 Ватт + миксер в 250 Ватт + утюг в 1 Киловатт.
- 2,5 квадрата - 5500 Ватт. Это Это может быть одновременно, все те же, электрочайник в 2 Киловатта + Фен в 250 Ватт + миксер в 250 Ватт + утюг в 1 Киловатт + телевизор в 500 Ватт + пылесос в 1400 Ватт.
Это как раз расчет мощности с запасом по возможностям провода.
Вы спросите, почему я не привел количество потребителей и их мощность для провода сечением в 2 квадрата? Да потому что основные сечения медных проводов это 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10 квадратов. Не исключаю что для узкого назначения медный провод сечением в 2 кв. мм. и есть, но не в розничной продаже.
В вопросе подчеркивается "..своими словами.." но и тем не менее, так для ликбеза, приведу табличку соотношений мощности электроприборов к потребляемой силе тока, так будет легче соотнести имеющийся прибор, его мощность (или суммарную мощность нескольких приборов) потребляемый ими ток и соответствующее сечение медной жилы.
Видя эту табличку, и зная что 1 квадратный миллиметр провода выдерживает ток в 10 Ампер, мы легко можем рассчитать максимально возможную мощность для нашего провода.
Так например электрочайник мощностью 1500 Ватт, потребляет ток 6,8 Ампера. Выходит что для провода сечением в 1 квадрат, питать такой чайник будет не критично, даже с хорошим запасом по мощности. А вот для чайника мощностью в 2000 Ватт, провод того же сечения будет лежать уже в "красной зоне" по допустимой нагрузке, и постоянное применение его для этой цели недопустимо, нужно брать большего сечения.