Правильный расчет кабеля по мощности и длине позволяет избежать проблем с электрическими нагрузками. В результате этого удается избежать появления короткого замыкания и перегревание линии. Электрический кабель различается по своей толщине и количеству жил внутри провода. Неправильно подобранный элемент может спровоцировать преждевременную поломку бытового прибора или возгорание проводки в жилом пространстве.
Как правильно произвести расчеты расходного материала? На что стоит обратить особое внимание в процессе выбора? Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию для расчёта сечения кабеля. Здесь представлены подробные формулы, которые облегчают поставленную задачу.
В процессе прокладки проводки используют специальный кабель с резиновым типом изоляции. Как правило, он способен выдержать напряжение, которое не превышает мощность 1кВ. В продаже представлены разные модели провода, которые можно использовать внутри пространства, для уличных цепей и плоскости стен.
Довольно часто эти изделия марки ВВг или АВВГ. Они отличаются по площади поперечного сечения и количеству металлических жил внутри кабеля. Для подсоединения электро питания к бытовым приборам применяют еще один тип с маркировкой ПВХ.
Перед тем как осуществить покупку, рекомендуется провести точный расчет сечения кабеля по нагрузке и площади по отношению к электроприбору. Сделать правильный выбор поможет информация о мощности тока, который будет распространяться по этому кабелю.
Главные рекомендации правильного подсчета содержатся в руководстве Правил устройства электрических установок. Сокращенное название материла (ПУЭ). Здесь представлено семь изданий, которые подробно описывают всю технику прокладки электрических проводов.
Неправильный монтаж сопровождается административными штрафами. Помимо этого, неверный расчет ведет к сбою электрической цепи и возгоранию бытовых приборов. Ущерб от возгорания составляет большие финансовые затраты и нанесение тяжкого вреда человеческому здоровью.
Многие начинающие электрики часто задаются вопросом: «Почему важен правильный расчет площади сечения электрического кабеля?». На самом деле все достаточно просто. Для этого вспомним законы физики.
Электрический ток передвигаясь по проводу начинает его нагревать. В этом случае, чем выше мощность, тем больше нагревается его поверхность. Активную мощность электричества, можно рассчитать по следующей формуле:
Р =UI cos y=I2*R.
R – выступает в качестве активного сопротивления. По данной формуле расчёта сечения кабеля видно, что мощность напрямую зависит от поперечного сопротивления и интенсивности тока. Простым языком, чем больше мощность, тем быстрее нагревается поверхность кабеля.
Сопротивление проводников напрямую зависит от материала из которого они изготовлены, а также его длины. Вычисления проводят по формуле:
p – это показатель удельного сопротивления;
I – это величина измеряющая длину проводника;
S – выступает в качестве площади поперечного сечения.
По данным расчётам очевидно, что при меньшей площади проводника, больше его сопротивление.
При покупке кабеля, важно учитывать его диаметр и площадь. Рассчитать это можно по следующей формуле:
Здесь d является диаметром. Помимо этого не рекомендуется забывать об удельном сопротивлении изделия. Алюминиевые жилы имеют более высокий показатель сопротивления в отличие от медных. Именно поэтому, изделия из алюминия лучше выбирать большего параметра.
Облегчить процесс выбора помогают специальные таблицы для правильного расчёта сечений проводов.
Расчет сечения напрямую зависит от общей суммы потребляемой энергии. Если известна суммарная мощность, можно определить силу эклектического тока.
Для этого воспользуемся следующей формулой:
На сегодняшний день были разработаны специальные калькуляторы, которые значительно облегчают расчет величины. В процессе прокладки необходимо быть очень внимательным. Некоторые типы кабеля предназначены для закрытых помещений, а другие подойдут для уличных электролиний.
Слишком длинная электрическая цепь сопровождается высокими потерями. Как правило, они провоцируют нагревание кабеля в процессе работы.
Вычислить этот коэффициент помогает формула:
U= (P*ro +Q* xo) *L /Uh
Для длинной цепи дополнительно используют автоматы предотвращающие преждевременное перегревание проводников. Они оснащены тепловым и электромагнитным расщепителем. Помимо этого, данные устройства сокращают риск появления короткого замыкания.
Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.
Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) - выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос - определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.
Электрические сети до 1кВ самые многочисленные - это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества - простые владельцы недвижимости.
Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до , в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.
В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью - стиралку, бойлер, тэн, плиту.
Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.
Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки - однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.
Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.
Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.
Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…
Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.
За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке - к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.
Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.
Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.
Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие - открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе - это на 220В, либо четыре одножильных в трубе - на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.
Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с .
Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.
осчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт - 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт - тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.
Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.
Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.
В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.
Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.
В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.
Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:
Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:
В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:
где р - удельное сопротивление (для - 0,0175, а для алюминия - 0,03)
а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.
б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.
В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.
А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы - наше всё!
Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.
Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении. Хотите, вот таблица элементарная - измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.
Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.
Последние статьи
Самое популярное
Кабельная продукция сейчас представлена на рынке в широком ассортименте, поперечное сечение жил составляет от 0,35 мм.кв. и выше, в данной статье будет приведен пример расчета сечения кабеля .
Для расчёта сопротивления проводника вы можете воспользоваться калькулятором расчета сопротивления проводника .
Неправильный выбор сечения кабеля для бытовой проводки, может привести к таким результатам:
1. Погонный метр чересчур толстой жилы будет стоить дороже, что нанесет значительный "удар" по бюджету.
2. Жилы вскоре начнут нагреваться и будут плавить изоляцию, если будет выбран неподходящий диаметр проводника (меньший, чем необходимо) и это вскоре может привести к короткому замыканию или самовозгоранию электропроводки.
Чтобы не потратить средства впустую, необходимо перед началом монтажа электропроводки в квартире или доме, выполнить правильный расчет сечения кабеля в зависимости от силы тока, мощности и длины линии.
Каждый кабель имеет номинальную мощность, которую при работе электроприборов он способен выдержать. Когда мощность всех электроприборов в квартире будет превышать расчетный показатель проводника, то аварии в скором времени не избежать.
Рассчитать мощность электроприборов в квартире или доме можно самостоятельно, для этого необходимо выписать на лист бумаги характеристики каждого прибора отдельно (телевизора, пылесоса, плиты, светильников). Затем все полученные значения суммируются, а готовое число используется для выбора оптимального диаметра.
Формула расчета мощности имеет такой вид:
Стоит обратить внимание на то, что число, которое получилось нужно умножить на поправочный коэффициент - 0,8. Обозначает этот коэффициент то, что одновременно будет работать только 80% из всех электроприборов. Такой расчет будет более логичным, потому что, пылесос или фен, точно не будет находиться в использовании длительное время без перерыва.
Для проводника с алюминиевыми жилами.
Для проводника с медными жилами.
Как видно из таблиц, свои данные имеют значения для каждого определенного вида кабеля , потребуется лишь найти ближайшее из значений мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.
На примере расчет сечения кабеля по мощности выглядит так:
Допустим, что в квартире суммарная мощность всех приборов составляет 13 кВт. Необходимо полученное значение умножить на коэффициент 0,8, в результате это даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Затем подходящее значение нужно найти в колонке таблицы. Ближайшая цифра 10,1 при однофазной сети (220В напряжение) и при трехфазной сети цифра 10,5. Значит останавливаем выбор сечения при однофазной сети на 6-милимметровом проводнике или при трехфазной на 1,5-милимметровом.
Более точный расчет сечения кабеля по току , поэтому пользоваться им лучше всего. Суть расчета аналогична, но в данном случает необходимо только определить какая будет токовая нагрузка на электропроводку. Сначала нужно рассчитать по формулам силу тока для каждого из электроприборов.
Средняя мощность бытовых электроприборов
Пример отображения мощности электроприбора (в данном случае ЖК телевизор)
Для расчета необходимо воспользоваться такой формулой, если в квартире однофазная сеть:
Когда же сеть трехфазная, то формула будет иметь такой вид:
Следует учесть, что значения табличных величин будут зависеть от условий прокладки проводника. Мощность и токовые нагрузки будут значительно большими при монтаже открытой электропроводки, чем если прокладка проводки будет в трубе.
Полученное суммарное значение токов для запаса рекомендуется умножить в 1,5 раза, ведь со временем в квартиру могут приобретаться более мощные электроприборы.
Также можно по длине рассчитать сечение кабеля . Суть таких вычислений заключается в том, каждый из проводников имеет свое сопротивление, которое способствует потерям тока с увеличением протяженности линии. Необходимо выбирать проводник с жилами покрупнее, если величина потерь превысит 5%.
Вычисления происходят следующим образом:
Следует обратить внимание на то, что должна длина прохождения тока умножаться в 2 раза, так как изначально ток идет по одной жиле, а назад возвращается по другой.
Таблица удельных сопротивлений.
Обязательно нужно производить расчет с учетом потерь по длине, если протягивается линия на довольно протяженное расстояние, иначе существует высокая вероятность выбрать сечение кабеля неправильно.
Перед вами встал вопрос выбора провода (кабеля). Не важно для чего вы его выбираете, для квартиры, дома, гаража, дачи или для подключения электродвигателя, нагревательного прибора, компрессора, электролампы или любого другого электрического прибора, все равно нужен расчет сечения проводника, который будет использоваться для подключения.
Для чего нужен расчет? Если сказать простыми словами, то у любого электрического прибора (оборудования) или помещения есть потребляемый ток, нагрузка. Чтобы этот провод (кабель) выдерживал потребляемую нагрузку потребителем электроэнергии и нужен расчет.
Естественно расчет проводят после сбора данных о потребителе, то есть надо подсчитать нагрузку для каждого потребителя электроэнергии в отдельности и общую, если это требуется.
Но для начала нужно знать, как определяется сечение провода. Расчет ведется по формуле:
S = πD² ⁄ 4 = 0,785 D ²
где: S – сечение провода; π – 3,14; D – диаметр провода.
Диаметр провода можно легко измерить с помощью штангенциркуля или микрометра. Если жила провода многопроволочная, то нужно измерить одну проволоку, произвести расчет и помножить на их количество. Получится сечение проводника.
Возьмем однокомнатную квартиру. Какими электроприборами мы пользуемся? Ниже вы увидите таблицу, в которой указаны электроприборы и инструменты, используемые в быту:
Таблица 1.
| Бытовой электроприбор | Мощность, Вт | Бытовой электроприбор | Мощность, Вт |
| Лампочка | 15 – 250 | Духовка | 1000 – 3000 |
| Принтер струйный | 30 – 50 | СВЧ печь | 1500 – 3000 |
| Весы | 40 – 300 | Пылесос | 400 – 2000 |
| Аудиосистема | 50 – 250 | Мясорубка | 1500 – 2200 |
| Компьютер | 300 – 800 | Тостер | 500 – 1500 |
| Принтер лазерный | 200 – 500 | Гриль | 1200 – 2000 |
| Копировальный аппарат | 300 – 1000 | Кофемолка | 500 – 1500 |
| Телевизор | 100 – 400 | Кофеварка | 500 – 1500 |
| Холодильник | 150 – 2000 | Посудомоечная машина | 1000 – 2000 |
| Стиральная машина | 1000 – 3000 | Утюг | 1000 – 2000 |
| Электрочайник | 1000 –2000 | Обогреватель | 500 – 3000 |
| Электроплита | 1000 – 6000 | Кондиционер | 1000 – 3000 |
Подсчитаем общую потребляемую мощность электроприборов, используемых в однокомнатной квартире. Возьмем по минимуму:
Произведем подсчет:
14 × 15 = 210 Вт (лампы энергосберегающие);
210 + 200 + 150 + 500 + 300 + 500 + 2000 + 1000 + 2000 + 1200 + 1000 + 2000 = 11 060 Вт = 11,06 кВт
Мы подсчитали общую нагрузку, которую может потреблять квартира, но этого не будет никогда. Почему? Представьте себе, что вы включили одновременно все электроприборы. Может такое быть с вами? Конечно нет. Зачем вам включать, например, одновременно телевизор, аудиосистему, пылесос и кондиционер зимой или другое сочетание бытовых приборов. Конечно вы делать этого не будите.
К чему я это все пишу, а к тому, что существует так называемый коэффициент одновременности, который равен̴̴̴ ~ 0.75.
11,06 × 0,75 = 8,295 ~ 8,3 кВт. Такую максимальную нагрузку вы сможете подключить, имея электроприборы, перечисленные выше, короткое время. Это для информации.
Но для расчета сечения провода (кабеля), все-таки нужно брать общую нагрузку без коэффициента. Для данного примера 11, 06 ~ 11 кВт.
Данный подсчет мы сделали для вводного провода (кабеля), который будет питать всю квартиру напряжением 220 В.
Таблица 2.
Как пользоваться таблицей? Смотрим в таблицу и выбираем «Медные жилы проводов и кабелей» > «Напряжение 220 В» > «Мощность, кВт», так как у нас общая мощность 11 кВт, выбираем всегда с запасом и получаем 15,4 что соответствует сечение 10 мм². Смотрите ниже:
Советую всегда брать сечение жилы кабеля с запасом, потому что жилы кабеля не будут нагреваться при большой нагрузки и в будущем возможно вы увеличите свой арсенал бытовых электроприборов и инструментов не только в количестве, но и по мощности.
Глядя на эту таблицу также можно определить сечение медного проводника для напряжения 380 В, а также алюминиевого на 220 и 380 В.
380 В (3 фазы и нуль) применяется для подключения коттеджей и там, где без трехфазной системы нельзя обойтись, например, подключение 3-х фазных электродвигателей, калориферов, холодильных установок и другое.
Давайте посмотрим какое сечение проводника нужно для каждого в отдельности электроприбора на 220 В зная его мощность по паспорту:
Таблица 3.
| Сечение медной жилы, мм ² | Мощность электроприбора, Вт |
| 0,35 | 100 – 500 |
| 0,5 | 700 |
| 0,75 | 900 |
| 1,0 | 1200 |
| 1,2 | 1500 |
| 1,5 | 1800 – 2000 |
| 2,0 | 2500 |
| 2,5 | 3000 – 3500 |
| 3,0 | 4000 |
| 3,5 | 4500 – 5000 |
| 5,0 | 6000 |
Ниже представлена таблица применения медных проводов (кабелей) по сечению:
Таблица 4.
| Сечение медных жил, мм² | Номинальная сила тока автоматического выключателя, А | Пример применения | ||
| 1,5 | 19 | 10 | 4,1 | Освещение |
| 2,5 | 27 | 16 | 5,9 | Розетки |
| 4 | 38 | 25 | 8,3 | Кондиционеры, водонагреватели |
| 6 | 46 | 32 | 10,1 | Электрические плиты, шкафы |
| 10 | 70 | 50 | 15,4 | Ввод в квартиру |
Необходимо узнать, какое взять сечение провода для электродвигателя подключаемый к напряжению (U) 220 В. Его мощность (P) не известна.
На короткое время подключаем электродвигатель к сети 220 В и замеряем ток (I) с помощью электрических клещей. К примеру ток равен 10 А.
Можно использовать формулу, по которой можно быстро все рассчитать:
Из этой формулы находим мощность (P):
P = IU
P = 10 × 220 = 2200 Вт = 2,2 кВт
Итак, мощность электродвигателя равна 2,2 кВт и потребляемая мощность 10 А. По таблице 2 определяем сечение провода, «Медные жилы проводов и кабелей» > «Напряжение 220 В» > «Ток, А». Первая цифра начинается с 19, а у нас 10 А, напротив этой цифры сечение провода 1,5 мм². Для нашего примера 1,5 мм² более, чем достаточно.
В этой же таблице видим, что подойдет и алюминиевый провод (кабель) сечением 2,5 мм².
Мы с помощью не сложных вычислений узнали ток и сечение провода, а заодно и мощность электродвигателя для напряжения 220 В. Таким же способом вы можете узнать сечение проводов для других потребителей электроэнергии.
Вы должны знать о том, что длина провода (кабеля) влияет на напряжение. Чем длиннее линия, тем больше потеря напряжения. Чтобы этого избежать нужно увеличивать сечение проводника. Как это все подсчитать?
У вас в быту есть некие потребители электроэнергии, в сумме они составляют 5000 Вт или 5 кВт. Длина до этих потребителей от автоматического выключателя равно 25 м. Так как электроэнергия поступает по одному проводу, а возвращается по другому проводу, то длина увеличивается вдвое и равна 50 м.
I = 5000/220 = 22,72 А
С помощью силы тока (А) или мощности (Р) в таблице 2 определяем сечение провода. По таблице это 1,5 мм² медного провода.
Так как провод имеет свое сопротивление ® мы производим расчет с учетом следующих данных по формуле:
R – сопротивление проводника, Ом;
p – удельное сопротивление, Ом · мм²/м;
L – длина провода, м;
S – площадь поперечного сечения, мм².
Из формулы: величина (р) это всегда постоянная величина. Для меди она равна 0,0175, а для алюминия – 0,0281.
Вычисляем:
R = 0,0175 × 50/1,5 = 0,583 Ом
dU – потеря напряжения, В;
I– сила тока, А;
R– сопротивление проводника, ОМ.
dU = 22,72 × 0,583 = 13,24 В
После этого расчета нужно узнать процентное соотношение потерь напряжения. Если оно будет выше 5 %, то проводник следует выбрать на одну позицию выше ссылаясь на таблицу 2.
13,24 В / 220 В × 100% = 6,01%
Так как процентное соотношение потерь напряжения выше 5%, то сечение провода (кабеля) вместо 1.5 мм² выбираем 2.5 мм².
Вот и весь расчет. Трудно? Нет.
Вы узнали, как правильно выбирать для бытового (и не только) использования сечение провода (кабеля). Как видите не так трудно все это сделать. Один раз стоит посчитать и все. После такого расчета вы будите полностью уверены, что подобранные вами провода или кабели не подведут вас и прослужат многие лета.
С вами, Алексей Даренский.
Для долгой и надежной службы кабеля его необходимо правильно выбрать и рассчитать. Электрики при монтаже проводки большей частью выбирают сечение жил, основываясь в основном на опыте. Порой это приводит к ошибкам. Расчет необходим, прежде всего, в плане электробезопасности. Будет неправильно, если диаметр проводника будет меньше или больше требуемого.
Этот случай является наиболее опасным, поскольку проводники перегреваются от высокой при этом изоляция плавится и происходит короткое замыкание. При этом может также разрушиться электрооборудование, произойти пожар, а работники могут попасть под напряжение. Если для кабеля установить автоматический выключатель, он будет слишком часто срабатывать, что создаст определенный дискомфорт.
Здесь главный фактор - экономический. Чем больше тем он дороже. Если сделать проводку всей квартиры с большим запасом, это обойдется в большую сумму. Иногда целесообразно делать главный ввод большего сечения, если предполагается дальнейшее увеличение нагрузки на домашнюю сеть.
Если для кабеля установить соответствующий автомат, будут перегружены следующие линии, когда на какой-либо из них не сработает свой
Перед монтажом целесообразно произвести расчет сечения кабеля по нагрузке. Каждый проводник обладает определенной мощностью, которая не должна быть меньше, чем у подключаемых электроприборов.
Самым простым способом является расчет суммарной нагрузки на вводной провод. Расчет сечения кабеля по нагрузке сводится к определению общей мощности потребителей. У каждого из них имеется свой номинал, указанный на корпусе или в паспорте. Затем суммарную мощность умножают на коэффициент 0,75. Это связано с тем, что все приборы не могут быть включены одновременно. Для окончательного определения необходимого размера применяется таблица расчета сечения кабеля.
Более точным методом является вычисление по токовой нагрузке. Расчет сечения кабеля производится через определение проходящего через него тока. Для однофазной сети применяется формула:
I расч. = P/(U ном ∙cosφ),
где P - мощность нагрузки, U ном. - напряжение сети (220 В).
Если общая мощность активных нагрузок в доме составляет 10 кВт, то расчетный ток I расч. = 10000/220 ≈ 46 А. Когда делается расчет сечения кабеля по току, вводится поправка на условия прокладки шнура (указываются в некоторых специальных таблицах), а также на перегрузку при включении электроприборов приблизительно в сторону увеличения на 5 А. В результате I расч. = 46 + 5 = 51 А.
Толщина жил определяется по справочнику. Расчет сечения кабеля с применением таблиц позволяет легко найти нужный размер по длительно допустимому току. Для трехжильного кабеля, проложенного в дом по воздуху, надо выбрать значение в сторону большего стандартного сечения. Оно составляет 10 мм 2 . Правильность самостоятельного расчета можно проверить, применив онлайн-калькулятор - расчет сечения кабеля, который можно найти на некоторых ресурсах.
При работающей нагрузке в кабеле выделяется тепло:
Q = I 2 Rn вт/см,
где I - ток, R - электрическое сопротивление, n - количество жил.
Из выражения следует, что количество выделяемой мощности пропорционально квадрату проходимого по проводу тока.
Кабель не может бесконечно нагреваться, так как тепло рассеивается в окружающую среду. В конце концов наступает равновесие и устанавливается постоянная температура проводников.
Для установившегося процесса справедливо соотношение:
P = ∆t/∑S = (t ж - t ср)/(∑S),
где ∆t = t ж -t ср - разница между температурой среды и жилы, ∑S - температурное сопротивление.
Длительно допустимый ток, проходящий по кабелю, находится из выражения:
I доп = √((t доп - t ср)/(Rn∑S)),
где t доп - допустимая температура разогрева жил (зависит от типа кабеля и способа прокладки). Обычно она составляет 70 градусов в обычном режиме и 80 - в аварийном.
Когда кабель проложен в какой-либо среде, теплоотвод определяется ее составом и влажностью. Расчетное удельное сопротивление грунта обычно принимается равным 120 Ом∙°С/Вт (глина с песком при влажности 12-14 %). Для уточнения следует знать состав среды, после чего можно найти сопротивление материала по таблицам. Для увеличения теплопроводности траншею засыпают глиной. Не допускается наличие в ней строительного мусора и камней.
Теплоотдача от кабеля через воздух очень низкая. Она еще больше ухудшается при прокладке в кабель-канале, где появляются дополнительные воздушные прослойки. Здесь нагрузку по току следует снижать по сравнению с расчетной. В технических характеристиках кабелей и проводов приводят допустимую температуру короткого замыкания, составляющую 120 °С для изоляции ПВХ. Сопротивление грунта составляет 70 % от общего и является основным при расчетах. Со временем проводимость изоляции возрастает из-за ее высыхания. Это необходимо учитывать в расчетах.
В связи с тем, что проводники обладают электрическим сопротивлением, часть напряжения уходит на их нагрев, и к потребителю его приходит меньше, чем было в начале линии. В результате по длине провода теряется потенциал из-за тепловых потерь.
Кабель надо не только выбирать по сечению, чтобы обеспечить его работоспособность, но также учитывать расстояние, на которое передается энергия. Увеличение нагрузки приводит к росту тока через проводник. При этом возрастают потери.
На точечные светильники подается небольшое напряжение. Если оно незначительно снижается, это сразу заметно. При неправильном выборе проводов дальше расположенные от блока питания лампочки выглядят тусклыми. Напряжение существенно снижается на каждом следующем участке, и это отражается на яркости освещения. Поэтому необходим расчет сечения кабеля по длине.
Самым важным участком кабеля является потребитель, расположенный дальше остальных. Потери считаются преимущественно для этой нагрузки.
На участке L проводника падение напряжения составит:
∆U = (Pr + Qx)L/U н,
где P и Q- активная и r и x - активное и реактивное сопротивление участка L, а U н - номинальная величина напряжения, при котором нагрузка нормально работает.
Допустимые ∆U от источников питания до главных вводов не превышают ±5 % для освещения жилых зданий и силовых цепей. От ввода до нагрузки потери не должны быть больше 4 %. Для линий с большой протяженностью нужно учитывать индуктивное сопротивление кабеля, которое зависит от расстояния между соседними проводниками.
Нагрузки могут подключаться по-разному. Наиболее распространенными являются следующие способы:
Мощность электроприбора составляет 4 кВт. Длина кабеля равна 20 м, удельное сопротивление ρ = 0,0175 Ом∙мм 2 .
Ток определяется из соотношения: I = P/U ном = 4∙1000/220 = 18,2 А.
Затем берется таблица расчета сечения кабеля, и выбирается соответствующий размер. Для провода из меди он составит S = 1,5 мм 2 .
Формула расчета сечения кабеля: S = 2ρl/R. Через нее можно определить электрическое сопротивление кабеля: R = 2∙0,0175∙20/1,5 = 0,46 Ом.
По известной величине R можно определить ∆U = IR/U∙100 % = 18,2*100∙0,46/220∙100 = 3,8 %.
Результат расчета не превышает 5 %, значит, потери будут допустимыми. В случае больших потерь следовало бы увеличить сечение жил кабеля, выбрав соседнее, большей величины из стандартного ряда - 2,5 мм 2 .
Три цепи освещения подключены параллельно друг с другом на одну фазу трехфазной линии, сбалансированной по нагрузкам, состоящей из четырехжильного кабеля на 70 мм 2 длиной 50 м и проводящего ток 150 А. По каждой линии освещения длиной 20 м проходит ток 20 А.
Межфазные потери при действующей нагрузке составляют: ∆U фаз = 150∙0, 05∙0,55 = 4,1 В. Теперь следует определить потери между нейтралью и фазой, поскольку освещение подключается на напряжение 220 В: ∆U ф-н = 4,1/√3 = 2,36 В.
На одной подключенной цепи освещения падение напряжения составит: ∆U = 18∙20∙0,02=7,2 В. Общие потери определяются через сумму U общ = (2,4+7,2)/230∙100 = 4,2 %. Расчетное значение находится ниже допустимых потерь, которые составляют 6 %.
Для предохранения проводников от перегрева при длительно работающей нагрузке с помощью таблиц делается расчет сечения кабеля по длительно допустимому току. Кроме того, необходимо правильно рассчитать провода и кабели, чтобы потери напряжения в них не были больше нормы. При этом с ними суммируются потери в цепи питания.
