Сечение провода по току и мощности – это параметры, которые указывают на предназначение того или иного кабеля. Другими словами, где провод можно использовать и где нельзя.
Сбор данных
Сечение подбирается по мощности или току приборов, которые впоследствии будут подключены. Такой метод называется «по нагрузке», так как приборы и есть – нагрузка на кабель. Если аппаратура требует больших энергетических затрат, то, соответственно, и кабель к ней придётся подключать мощный. Если не требует, то и провода с небольшим сечением будет вполне достаточно. Как выбрать сам кабель и чем руководствоваться?
Прежде всего, нужно собрать данные о тех приборах, к которым будут идти провода. Такие данные называются паспортными, они в обязательном порядке пишутся в техническом паспорте на аппарат. Там содержатся такие данные, как:
- модель прибора;
- напряжение;
- потребляемая мощность;
- знак сертификата;
- страна-производитель;
- дата производства;
- знак утилизации;
- класс защиты и так далее.
Кроме того, если техпаспорт, скажем, вы потеряли, то на приборах ставят специальные таблички или клеят наклейки. На них отображаются основные данные. В том числе, потребляемая мощность, которая нам и нужна. Можно выбрать сечение провода по мощности и без этого.
Если и таблички с наклейкой не осталось, но вы помните модель (она может быть написана на корпусе), то не беда. Попробуйте поискать информацию о приборе в сети Интернет. Уж совсем, в крайнем случае, воспользуйтесь данными средней статистики. Существует специальная таблица ориентировочной мощности потребления различных приборов, таких как: дрель, тостер, холодильник, стиральная машина, кондиционер и так далее.
Только тут есть один важный нюанс. Видите, в таблице даётся диапазон мощности? Трудно догадаться: что выбрать.
Всегда берите по максимуму!
Когда вы начнёте делать расчёт сечения кабеля по мощности, то в результате вы получите завышенную мощность прибора. Это очень хорошо, в результате вам нужен будет кабель с большим сечением. Такие кабели мало греются и, соответственно, дольше работают.
Если аппарат требует большую мощность, то провод с малым сечением просто сгорит.
Метод нагрузки
Как уже говорилось, нагрузка – это и есть прибор. Он может быть один, а может быть несколько. Сколько бы их ни было, всегда складывайте все мощности приборов, к которым вы подключите проводник. Все эти мощности должны выражаться только в одной единице измерения! В ваттах или киловаттах, иначе запутаетесь в расчётах.
«Кило» - это умножение на тысячу. 1 кВт = 1000 Вт.
Если значения мощностей приборов разные, то делаем их одинаковыми – переводим. Допустим, у нас один прибор потребляет 100 Вт, а другой – 3,5 кВт. Оставляем значение первого нетронутым, а значение последнего переводим, получаем 3500 Вт. Если хотите Ватты перевести в киловатты, то делите на тысячу.
Мощность посчитали. Теперь выбираем сечение кабеля. Таблица мощности кабеля по сечению представлена ниже. В ней ничего сложного нет, так как необходимо просто выбрать столбики, где указаны фазы. Если у вас одна фаза в сети, то берём напряжение 220 Вольт. Если три – 380 Вольт.
Затем находим число, которое чуть-чуть больше мощности, что вы насчитали. Нашли? Слева указано соответствующее сечение проводника и его диаметр. Вот такой кабель вам и нужен. Если под рукой есть таблица сечения кабеля по мощности, то никаких трудностей не возникнет.
В этой таблице значения для медных и алюминиевых жил разные. Какая жила вам нужна – в таких столбиках и смотрите.
Возникают иногда трудности с выбором материала, из которого сделаны жилы кабеля. В качестве проводки домов и квартир используют медь. Считается, что медные провода гибкие, практичные и надёжные. Правда, они дороже алюминиевых кабелей стоят. Разумеется, если медная жила имеет большое сечение (когда высокая нагрузка в доме), то её гибкой уже не назовёшь. И цена будет выше. Поэтому в таких случаях смело берите алюминиевые провода – хорошая экономия.
По мощности и длине
Выбор сечения кабеля по мощности и длине делается немного по-другому. Бывает, когда проводник имеет длину в несколько десятков, а то и сотен метров. Потери в самих кабелях придётся учитывать, иначе энергии может быть недостаточно для аппаратуры. Есть ещё одна таблица, которая подскажет дальнейшие действия, с учётом всех потерь.
Нужно знать мощность, которая выделяется на дом или здание. Выделенная мощность – это мощность всей аппаратуры, которая работает в доме. И расстояние от столба до здания, откуда идёт кабель. Это расстояние легко измерить самому.
Обязательно берите небольшой запас сечения провода перед тем, как проложить проводку.
При большем сечении провод меньше греется и изоляция, вместе с ним. Значит, вероятность возникновения пожара или замыкания снижается. Ещё, очень часто бывает, что в доме количество приборов может прибавиться. Допустим, вы поставили холодильник, кондиционер и электрическую плиту. А через год решили купить компьютер, тостер, два телевизора и ещё чего-нибудь работающего на электричестве. Проводке просто не хватит мощности выдержать такое количество техники. Вам придётся следить, чтобы мощная аппаратура не была включена одновременно, либо полностью менять проводку. А можно просто заранее прокладывать проводку с запасом сечения. Так рациональнее: мучиться потом не придётся.
Расчёт по току
Также возможен выбор сечения кабеля по току. Для этого необходимо провести такой же сбор данных по стикерам, табличкам или техническому паспорту. Только теперь нам нужна не мощность в ваттах, а сила тока в амперах. В характеристиках указывается ток, который максимально потребляется прибором.
Снова собираем данные со всех приборов и суммируем. И также переводим всё в одну единицу, аналогично: 1мА (миллиампер) = 0,001 А и 1А = 1000 мА. Например, 2,3А – это 2300 мА. Просто иногда зачем-то указывают именно в миллиамперах.
Самая первая таблица, показанная выше, может определить сечение не только по количеству ватт. Она же является таблицей определения сечения проводов по мощности и току одновременно. То есть работать придётся снова с ней. Обратите внимание: числа есть не все. Например, у вас потребляемый ток составляет 25 ампер, и вам нужен медный провод. В таблице этого числа нет. Выбираем большее значение. Оно равно двадцати семи амперам – поэтому и ориентируйтесь. Получается, нужное сечение кабеля по току – 4 квадратных миллиметра.
Никогда не выбирайте меньшее значение, чтобы сэкономить! В лучшем случае, сработает защитный автомат, прекратив подачу электричества. Если такого автомата нет, а это – худший случай, то есть высокая вероятность выхода техники из строя или даже возникновения пожара. Не экономьте на безопасности вашего дома и вас самих.
Прокладка проводов
Всё же, при прохождении тока по проводу, проводник нагревается. Много тока – много тепла. О чём речь: прокладка провода может быть закрытой или открытой. Закрытая – это когда провод находится под специальной трубой. Открытая – когда он ничем не накрыт, то есть, голый провод, прикреплённый к стене.
Тут можно схитрить. Температура будет разной, при разных сечениях проводника, даже если значение тока останется неизменным. Значит, если прокладка кабеля открытая, то меньшее сечение вполне допустимо. Тепло будет уходить в воздух, а провод, соответственно, охладится.
Провода с небольшим сечением, в трубах, кабель-каналах или стене не смогут остыть – теплу же некуда уходить. Поэтому, когда прокладка провода закрыта, необходимо только большее сечение, иначе испортится изоляция. Есть также таблица, которая поможет выбрать проводник с учётом его прокладки. Принцип остаётся таким же: медные или алюминиевые жилы, ток и мощность.
Таблица прокладки кабеля:
Но запутаться можно. Например, нам нужен медный проводник, по мощности в 7,3 кВт (7300 Вт). Сеть однофазная, класть будем закрыто. Смотрим в табличку. Мы помним, что всё берётся по максимальным значениям. Находим число 7,4 кВт. И видим, что нужное сечение составит 6 квадратных миллиметров.
Или же, мы хотим алюминиевый проводник проложить открыто. Нам известно, что раздаточный ток равен 40 амперам. В таблице есть число 39. Нельзя! Берём большее – шестьдесят ампер. Видим, что проводник мы купим с сечением в десять квадратных миллиметров. А если закрыто проложим, то 16. И не ошиблись, и запас есть. Перед тем, как покупать провод, возьмите с собой штангенциркуль и первую табличку. На всякий случай проверьте: такой ли у него диаметр? Если, на самом деле, он окажется меньше заявленного, то не берите этот провод!
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=UI 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=(PK)/(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 мм кв. 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:
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.
Занимаясь прокладкой электропроводки в новом доме или заменой старой во время ремонта, каждый домашний мастер задается вопросом: а какое сечение провода нужно? И вопрос этот имеет большое значение, поскольку именно от правильного выбора сечения кабеля, а также материала его изготовления во многом зависит не только надежная работа электроприборов, но и безопасность всех членов семьи.
Какой провод выбрать – материал изготовления стоит на первом месте
Наиболее распространенными видами проводки в наших домах являются алюминиевая и медная. Какая из них лучше – вопрос, до сих пор не дающий покоя пользователям многочисленных форумов. Для одних в приоритете стоит медь, а другие говорят, что незачем переплачивать и для домашней сети сгодится алюминий. Чтобы не быть голословными, давайте проведем небольшой анализ этих вариантов и тогда каждый сможет выбрать для себя вариант.
Алюминиевая проводка имеет малый вес, за счет чего нашла своё широкое распространение в электроэнергетике. Её используют для прокладки линий электропередачи, поскольку таким способом можно минимизировать нагрузку на опоры. Кроме этого, она завоевала популярность за счет своей дешевизны. Алюминиевый кабель стоит в разы меньше медного аналога. Во времена Советского Союза алюминиевая проводка была очень распространена, ее до сих пор можно встретить в домах, построенных каких-то 15-20 лет назад.
Однако кабель из алюминия имеет и свои отрицательные стороны. Одним из таких моментов, о котором обязательно стоит упомянуть, является небольшой срок службы. Алюминиевая проводка спустя два десятка лет становится сильно подвержена окислению и перегреванию, что нередко приводит к пожарам. Поэтому если у вас дома до сих пор проложены такие кабели, задумайтесь об их замене. Кроме этого, окисление, которому подвержен алюминий, снижает полезное сечение кабеля с одновременным увеличением сопротивления, а это приводит к перегреву. Еще одним существенным недостатком алюминия является его хрупкость. Он быстро ломается, если кабель перегнуть несколько раз.
Важно! ПУЭ запрещает использовать алюминиевый кабель для прокладки в электросетях, если его сечение меньше 16 мм.
Медный кабель хорошо гнётся и не ломается
Что касается медного провода, то к его преимуществам стоит отнести продолжительный срок службы – больше полувека, прекрасную проводимость и механическую прочность. С медным кабелем намного проще работать, ведь он гнётся, не ломаясь, и выдерживает многократные скручивания. Минусом же проводки из медного кабеля является стоимость. Для замены силового кабеля во всей квартире понадобится значительное число денежных средств. В целях экономии некоторые мастера совмещают прокладку алюминиевых проводов с медными. Вся световая часть монтируется из алюминия, а розеточная – из меди, поскольку освещение не требует такой большой нагрузки, как электроприборы, запитанные в сеть.
Выбор сечения – что необходимо знать и на что обратить внимание
Если раньше техника в квартире ограничивалась холодильником да телевизором, то в наше время чего только не встретишь в квартире: пылесосы, компьютеры, фены, микроволновки и пр. Для всего этого нужно питание, причем в зависимости от времени суток нагрузка от включенных в сеть приборов может сильно разниться. А чтобы правильно выбрать кабель для каждой точки, в которую запитан прибор, необходимо знать:
- силу тока;
- напряжение;
- потребляемую мощность прибора в ваттах или киловаттах.
Для однофазных сетей, которые присутствуют в наших квартирах, существует определенная формула, которая позволяет определить силу тока приборов:
I = (P × K и) / (U × cos(φ)), где
I – сила тока;
P – потребляемая мощность всех электроприборов (необходимо сложить их номинальное значение):
| Бойлер однофазный | 5–7 кВт |
| Вентилятор | до 900 Вт |
| Духовой шкаф | от 5 кВт |
| Компьютер | 600-800 Вт |
| Микроволновка | 1,2–2 кВт |
| Миксер | 300 Вт |
| Морозильная камера | 150–300 Вт |
| Осветительные приборы | 100–1000 Вт |
| Печь гриль | 1 кВт |
| Посудомоечная машина | 1,8–2,5 кВт |
| Пылесос | 1200 Вт |
| Соковыжималка | 250 Вт |
| Стиральная машина-автомат | 600–2500 Вт |
| Телевизор | 100–200 Вт |
| Теплый пол | 0,7–1,5 кВт |
| Тостер | 750–1000 Вт |
| Утюг | 1000–2000 Вт |
| Фен | 500–1000 Вт |
| Холодильник | 150–300 Вт |
| Электрическая варочная панель | от 5 кВт |
| Электрическая кофеварка | 700–1000 Вт |
| Электрическая мясорубка | 1000 Вт |
| Электрическая плита | 9–12 кВт |
| Электрический камин | 9–24 кВт |
| Электрический котел | 9–18 кВт |
| Электрочайник | 2 кВт |
К и – коэффициент одновременности (часто для простоты применяют значение 0,75);
U – фазное напряжение, оно составляет 220 (В), но может колебаться от 210 до 240 (В);
Cos (φ) – для бытовых приборов величина неизменна и равняется 1.
Для простоты можно использовать формулу: I = P / U.
Когда определен ток, можно по следующей таблице определить и сечение провода:
Таблица мощности, тока и сечения кабельно-проводниковых материалов
АЛЮМИНИЙ |
||||
Напряжение, 220 В | Напряжение, 380 В |
|||
мощность, кВт | мощность, кВт |
|||
Сечение токопроводящей жилы, мм | ||||
Напряжение,220 В | Напряжение, 380 В |
|||
мощность, кВт | мощность, кВт |
|||
Если при расчетах вышло так, что значение не совпадает ни с одним, приведенным таблице, то тогда следует за основу брать следующее большее число. Например, если ваше значение равно 30 А, то при использовании алюминиевой проводки вам стоит выбрать сечение провода 6 мм 2 , а медной хватит и 4 мм 2 .
Обычно современная квартира потребляет приблизительно 10 кВт.
Определяем сечение провода по диаметру и по способу прокладки проводки
Покупая провод, нелишним будет проверить его сечение, так как многие производители работают по ТУ. Из-за этого не вся продукция соответствует заявленным характеристикам. Поэтому необходимо запастись штангенциркулем и сделать замер диаметра жилы, которая нам поможет определить реальное значение сечения провода. Для упрощения работы мы приводим наиболее простую формулу, благодаря чему вам не надо будет производить дополнительных вычислений: S=0,785d 2 , где S – искомое сечение; d – диаметр жилы. Итоговое значение нужно округлить до 0,5. Так, если у вас получилось значение 2,4, то вам следует выбирать кабель сечением 2,5 мм 2 .
В большинстве наших домов кабель прокладывается в стенах. Это называется закрытой проводкой. Провода могут идти по кабельканалу, трубам или просто быть замурованы в стену. В некоторых домах, а это касается деревянных строений и старого жилищного фонда, можно встретить открытую проводку. Примечательно, но для открытой прокладки можно использовать кабель меньшего сечения, поскольку такой провод меньше греется, нежели тот, что замурован в стену. По этой причине для укладки проводов в штробы рекомендуется выбирать кабель большего сечения. Так кабель будет меньше греться, а значит, его износ будет происходить медленнее. В приведенной ниже таблице можно узнать, сколько квадратов кабеля нужно брать для приборов разной мощности, будь то 1 или 6 кВт:
Сечение кабеля, мм 2 | Открытая проводка | Прокладка в каналах |
||||||||||
Алюминиевая | Алюминиевая |
|||||||||||
При устройстве электропроводки необходимо заранее определить мощности потребителей. Это поможет в оптимальном выборе кабелей. Такой выбор позволит долго и безопасно эксплуатировать проводку без ремонта.
Кабельная и проводниковая продукция весьма разнообразна по своим свойствам и целевому назначению, а также имеет большой разброс в ценах. Статья рассказывает о важнейшем параметре проводки – сечении провода или кабеля по току и мощности, и как определить диаметр – рассчитать по формуле или выбрать с помощью таблицы.
Токонесущая часть кабеля выполняется из металла. Часть плоскости, проходящей под прямым углом к проводу, ограниченная металлом, называется сечением провода . В качестве единицы измерения используют квадратные миллиметры.
Сечение определяет допустимые токи , проходящие в проводе и кабеле. Этот ток, по закону Джоуля-Ленца, приводит к выделению тепла (пропорционально сопротивлению и квадрату тока), которое и ограничивает ток.
Условно можно выделить три области температур:
- изоляция остается целой;
- изоляция обгорает, но металл остается целым;
- металл плавится от высокой температуры.
Из них только первая является допустимой температурой эксплуатации. Кроме того, с уменьшением сечения возрастает его электрическое сопротивление , что приводит к увеличению падения напряжения в проводах.
Однако, увеличение сечения приводит к увеличению массы и особенно стоимости или кабеля.
Из материалов для промышленного изготовления кабельной продукции используют чистую медь или алюминий . Эти металлы имеют различные физические свойства, в частности, удельное сопротивление, поэтому и сечения, выбираемые под заданный ток, могут оказаться различными.
Узнайте из этого видео, как правильно подобрать сечение провода или кабеля по мощности для домашней проводки:
Определение и расчет жил по формуле
Теперь разберемся, как правильно рассчитать сечение провода по мощности зная формулу. Здесь мы решим задачу определения сечения. Именно сечение является стандартным параметром, по причине того, что номенклатура включает как одножильный вариант, так и многожильные. Преимущество многожильных кабелей в их большей гибкости и стойкости к изломам при монтаже. Как правило, многожильные изготавливают из меди.
Проще всего определяется сечение круглого одножильного провода, d – диаметр, мм; S – площадь в квадратных миллиметрах:
Многожильные рассчитываются более общей формулой: n – число жил, d – диаметр жилы, S – площадь:
Диаметр жилы можно определить, сняв изоляцию и замерив диаметр по голому металлу штангенциркулем или микрометром.
Плотность тока определяется очень просто, это число ампер на сечение . Существует два варианта проводки: открытая и закрытая. Открытая допускает большую плотность тока, за счет лучшей теплоотдачи в окружающую среду. Закрытая требует поправки в меньшую сторону, чтобы баланс тепла не привел к перегреву в лотке, кабельном канале или шахте, что может вызвать короткое замыкание или даже пожар.
Точные тепловые расчеты очень сложны, на практике исходят из допустимой температуры эксплуатации наиболее критичного элемента в конструкции, по которой и выбирают плотность тока.
Таким образом, допустимая плотность тока, это величина, при которой нагрев изоляции всех проводов в пучке (кабельном канале) остается безопасным, с учетом максимальной температуры окружающей среды.
Таблица сечения медного и алюминиевого провода или кабеля по току:
В таблице 1 приводится допустимая плотность токов для температур, не выше комнатной. Большинство современных проводов имеют ПВХ или полиэтиленовую изоляцию, допускающую нагрев при эксплуатации не более 70-90°C . Для «горячих» помещений плотность токов необходимо снижать с коэффициентом 0.9 на каждые 10°C до температур предельной эксплуатации проводов или кабеля.
Теперь о том, что считать открытой и что . является проводка, если она выполнена хомутами (шинкой) по стенам, потолку, вдоль несущего троса или по воздуху. Закрытая проложена в кабельных лотках, замурована в стены под штукатурку, выполнена в трубах, оболочке или проложена в грунте. Также следует считать проводку закрытой, если она находится в или . Закрытая охлаждается хуже.
Например, пусть в помещении сушилки градусник показывает 50°С. До какого значения следует уменьшить плотность тока медного кабеля, проложенного в этом помещении по потолку, если изоляция кабеля выдерживает нагрев до 90°C? Разница составляет 50-20 = 30 градусов, значит, нужно трижды использовать коэффициент . Ответ:
Пример подсчета участка проводки и нагрузки
Пусть подвесной потолок освещается шестью светильниками мощностью по 80 Вт каждый и они уже соединены между собой. Нам требуется подвести к ним питание, используя алюминиевый кабель . Будем считать проводку закрытой, помещение сухим, а температуру комнатной. Теперь узнаем, как посчитать по мощности медного и алюминиевого кабелей, для этого используем уравнение, определяющее мощность (сетевое напряжение по новым стандартам считаем равным 230 В):
Используя соответствующую плотность тока для алюминия из таблицы 1, найдем сечение, необходимое для работы линии без перегрева:
Если нам нужно найти диаметр провода, используем формулу:
Подходящим будет кабель АППВ2х1.5 (сечение 1.5 мм.кв) . Это, пожалуй, самый тонкий кабель, какой можно найти на рынке (и один из наиболее дешевых). В приведенном случае он обеспечивает двухкратный запас по мощности, т. е. на данной линии может быть установлен потребитель с допустимой мощностью нагрузки до 500 Вт, например, вентилятор, сушилка или дополнительные светильники.
Розетки на эту линию устанавливать недопустимо, так как в них может быть включен (а, скорее всего, и будет) мощный потребитель и это приведет к перегрузке участка линии.
Быстрый подбор: полезные стандарты и соотношение
Для экономии времени, расчеты обычно сводят в таблицы , тем более, что номенклатура кабельных изделий довольно ограничена. В следующей таблице приводится расчет сечения медного и алюминиевого проводов по потребляемой мощности и силе тока в зависимости от предназначения — для открытой и закрытой проводки. Диаметр получается как функция от мощности нагрузки, металла и типа проводки. Напряжение сети считается равным 230 В.
Таблица дает возможность быстро выбрать сечение или диаметр , если известна мощность нагрузки. Найденное значение округляется в большую сторону до ближайшего значения из номенклатурного ряда.
В следующей таблице сведены данные допустимых токов по сечениям и мощности материалов кабелей и проводов для расчета и быстрого выбора наиболее подходящих:
Устройство проводки, кроме всего прочего, требует навыков проектирования , что есть не у каждого, кто хочет ее сделать. Недостаточно иметь только хорошие навыки в электромонтаже. Некоторые путают проектирование с оформлением документации по каким-то правилам. Это совершенно разные вещи. Хороший проект может быть изложен на листках из тетрадки.
Прежде всего, нарисуйте план ваших помещений и отметьте будущие розетки и светильники. Узнайте мощности всех ваших потребителей: утюгов, ламп, нагревательных приборов и т. п. Затем впишите мощности нагрузок, наиболее часто потребляемых в разных помещениях. Это позволит вам выбрать наиболее оптимальные варианты выбора кабелей.
Вы удивитесь, сколько тут возможностей и какой резерв для экономии денег . Выбрав , подсчитайте длину каждой линии, которую вы ведете. Сложите все вместе, и тогда вы приобретете ровно то, что нужно, и столько, сколько нужно.
Каждая линия должна быть защищена своим (), рассчитанным на ток, соответствующий допустимой мощности линии (сумма мощностей потребителей). Подпишите автоматы , расположенные в , например: «кухня», «гостиная» и т. д.
Целесообразно иметь отдельную линию на все освещение, тогда вы сможете спокойно чинить розетку в вечернее время, не пользуясь спичками. Именно розетки чаще всего и бывают перегруженными. Обеспечивайте розетки достаточной мощностью – вы не знаете заранее, что вам придется туда включать.
В сырых помещениях используйте кабели только с двойной изоляцией! Используйте современные розетки («евро») и с заземляющими проводниками и правильно подключайте заземление. Одножильные провода, особенно медные, изгибайте плавно, оставляя радиус в несколько сантиметров. Это предотвратит их излом. В кабельных лотках и каналах провода должны лежать прямо , но свободно, ни в коем случае нельзя натягивать их, как струну.
В и должен быть запас в несколько лишних сантиметров. При прокладке нужно убедиться, что нигде нет острых углов, которые могут надрезать изоляцию. Затягивать клеммы при подключении необходимо плотно , а для многожильных проводов эту процедуру следует сделать повторно, у них есть особенность усадки жил, в результате чего соединение может ослабнуть.
Медные провода и алюминиевые «не дружат» между собой по электрохимическим причинам, непосредственно соединять их нельзя. Для этого можно использовать специальные клеммники или оцинкованные шайбы. Места соединений всегда должны быть сухими.
Предлагаем вашему вниманию интересное и познавательное видео, как правильно рассчитать сечение кабеля по мощности и длине:
Выбор проводов по сечению является главным элементом проекта электроснабжения любого масштаба, от комнаты, до больших сетей. От этого будет зависеть ток, который можно отбирать в нагрузку и мощность. Правильный выбор проводов также обеспечивает электро- и пожарную безопасность , и обеспечивает экономичный бюджет вашего проекта.
Понимание всех параметров и процессов происходящих с электричеством, является залогом правильного выбора кабеля. Данная статья поэтапно объясняет взаимосвязи физических величин, влияющих на надёжную работу энергосети, её безопасную эксплуатацию.
Известно, что все металлы имеют свободные электроны, которые двигаются при наличии приложенного электрического напряжения, создавая электрический ток. Ударяясь об атомы, они теряют энергию, которая переходит в тепловую. Чем больше ток, — тем гуще поток частиц, и чем меньше поперечный разрез проводника, через который они проходят, тем им «тесней», — столкновения чаще, теряется полезная энергия, увеличивается выделение бесполезного, а зачастую опасного тепла.
Лавина тепла
Важно! При росте температуры, растёт удельное сопротивление, увеличивается выделение тепла, что приводит к лавинообразному процессу быстрого разогрева с катастрофическими последствиями.
Существуют сложные формулы, рассчитывающие тепловой баланс, использующие коэффициент плавления и термический коэффициент сопротивления проводника, для определения площади сечения токопроводящей жилы.
Но, в быту применяются уже готовые таблицы, в которых учтена возможность перегрева кабеля в скрытой проводке — в этом случае для одинаковых значений по току и мощности, сечение предписывается большим для кабеля в плохо вентилируемых и термоизолированных местах, чтобы нагрев не был больше допустимого.
Решение на практике
Осуществляется использованием специальных таблиц, стандартов ПУЭ, по которым происходит выбор сечения кабеля. Значение поперечного сечения проводника выбирают несколькими способами:
- Расчет сечения провода по мощности;
- Выбор провода по току;
- Если провод уже есть, но неизвестного сечения.
Выбор по мощности
На каждом электроприборе указывается его номинальная мощность. Суммируя мощности электроприборов, которые планируется подключать к проектируемой электросети одновременно — получить некоторое число, и по таблице подобрать соответствующее сечение медного или алюминиевого кабеля, выбирая подходящее значение мощности.
Прежде всего необходимо учитывать какая предполагается нагрузка на электропроводку, которую мы собираемся прокладывать. В случае когда на одном участке электросети будет находиться несколько электроприборов, то для подсчета предполагаемой нагрузки мы складываем все их мощности. После подсчета этого показателя мы анализируем способ, каким будем прокладывать электросети (открытый или закрытый), а также воздействие какого температурного режима будет оказываться на провода.
Также рассчитать правильную величину сечения кабеля очень важно по той причине, что ошибки в подсчетах приведут к потерям мощности в проводах. Если для бытовых приборов это не столь существенно, то в промышленных масштабах это может привести к достаточно серьезным растратам.
Итак, берем листок и ручку выписываем все электроприборы находящиеся у Вас в квартире и складываем их мощности:
P=P1+P2+P3+…Pn (Вт),
где P1- это мощность, например, чайника в 1,5 кВт, P2-мощность пылесоса в 1,6 кВт и т.д.
После того как все мощности сложили необходимо суммарную мощность умножить на коэффициент одновременности K=0.8 . Этот коэффициент показывает что в определенный период времени все электроприборы в квартире будут работать, но не продолжительное время, а короткий промежуток времени, это нужно обязательно учитывать, т.к. если вы будете выбирать сечение провода только по мощности вы выберете сечение провода больше, а это может оказаться существенно дороже.
Итак, у нас получается:
Pобщ.=P*K (Вт)
После подсчета общей мощности выбираем сечение провода (медный или алюминиевый) в таблице 1:
Таблица 1 — Выбор сечения провода по мощности
Важно! Если в будущем вы собираетесь увеличивать нагрузку, то необходимо заранее увеличить сечение провода это замечание применяется для всех способов определения сечения провода.
Выбор по току
В таблице 2 можно найти соответствия сечений к номинальному току. Подбор по этому параметру считается более точным. Необходимо посмотреть в паспорта и на бирки электроприборов, обычно указывается номинальная мощность, и далее проделать те же процедуры что и в выше описанном способе.
где Pобщ. — общая мощность электроприборов (Вт).
Есть возможность измерить амперметром ток для каждого потребителя в отдельности своими руками и далее просто просуммировать ток.
Для этого тестер подключают в разрыв цепи — на практике можно взять кусок сетевого провода с вилкой, подключить одну жилу к клемме розетки, другую подать на измерительный прибор. Другой щуп амперметра подсоединить к свободной клемме розетки, и в неё поочерёдно включать имеющуюся бытовую технику, в разных режимах работы, сверяясь с параметрами, заявленными производителями.
Если у Вас трехфазная сеть, необходимо ток найти по этой формуле:
После того как просуммировали токи электроприборов, выбираем по таблице сечение проводника:
Таблица 2 Соотношение силы тока и сечения проводника
Еще один момент, если в вашей трехфазной сети присутствуют электрические двигатели, то ток этого двигателя определяется по формуле:
где — P это мощность двигателя, n- КПД двигателя (есть на бирке двигателя), COS f- коэффициент мощности (также смотрим на бирку) .
И последнее, в трехфазной сети суммируем рассчитанные токи двигателей и рассчитанные токи электроприборов и выбираем из таблицы 2 сечение проводника.
Нужно учитывать еще один момент — это . Она может быть открытого типа или закрытого, соответственно и токовые нагрузки будут различаться, поэтому при выборе сечения провода обратите на это внимание. В таблице 2 вы можете проанализировать этот момент
Провод уже есть
В обратной ситуации, когда имеется кабель, но не видно маркировки, необходимо узнать его номинальный ток и мощность, для этого измеряем диаметр провода штангенциркулем, или микрометром. Можно обойтись линейкой, если жила достаточно гибкая, намотать её на тонкий прут, измерить длину получившейся спирали, разделить на количество витков — результат будет соответствовать диаметру.
По формуле вычисляем площадь поперечного сечения проводника:
S=πD²/4 (мм²) ,
где π- 3,14 , D — диаметр проводника, можно взять штангенциркуль и померить диаметр (мм)
Методом подбора по сечению из таблицы 1 , можно узнать, для какой мощности сгодится имеющийся кабель.
Выбирать сечение кабеля лучше с запасом.
Запрещается эксплуатация кабеля, смотанного в бухту(катушку), ввиду её индуктивного сопротивления.
Монтаж алюминиевого кабеля проводить с особой осторожностью — частое сгибание и разгибание продуцирует невидимые трещины, которые уменьшают сечение, в этом месте растёт сопротивление и происходит точечный перегрев.
Проверка по длине
Фактор длины проводника l также увеличивает сопротивление в сети. Им можно пренебречь на небольшом расстоянии, но по мере его увеличения, падение напряжения на нагрузке будет всё ощутимым, и оно может стать ниже номинального значения — 5 %.
Разберем подробнее, во избежание этого, рассчитывают площадь поперечного сечения всего кабеля, допуская некоторое его значение и используя его в формуле определения сопротивления:
где l — длина провода (м), ϱ — удельное сопротивление проводника (Ом*мм²/м) (см. в таблице 2), S — площадь поперечного сечения проводника, определяется из вышеописанного способа (мм²)
Таблица 3- удельное сопротивления металлов:
Далее, по закону Ома находим падение напряжения:
где I — это суммарная сила тока в вашей сети (А), R — рассчитанное сопротивление (Ом).
И последнее, определяем потери в сети. Рассчитанное падение напряжения делим на напряжение в сети и умножаем на 100 %.
Если полученное значение превышает 5% от напряжения сети — сечение кабеля необходимо увеличить по в таблице 1.