Расчет кабеля по току


Расчет сечения кабеля по мощности, току: таблица, формула

Расчет сечения кабеля по мощности и другим рабочим параметрам необходим для обеспечения безопасности и надежности электрической сети. При неправильном выборе это может привести к серьезным последствиям от выхода из строя приборов или части проводки до пожара.

Зачем это нужно?

Жизнь современного человека требует все большего количества электрической техники и оборудования для обеспечения комфорта. Количество всех этих приборов постоянно растет и, несмотря на активную разработку экономичных технологий, увеличивает требования к электросетям, прокладываемым в домах. С каждым годом в доме появляется все больше техники, которая обладает большой потребляемой мощностью.

Увеличение количества техники закономерно ведет к увеличению нагрузки на проводку. Особенно это важно при использовании таких мощных приборов, как стиральные машины, водонагреватели, электрические плиты. Толщина или сечение кабеля, с помощью которого осуществляется подача электроэнергии на такое устройство, должна выбираться специально под его характеристики.

Использование слишком тонкого кабеля чревато такими последствиями, как:

  • плавление внешней и первичной изоляции проводов;
  • возгорание проводки;
  • короткое замыкание;
  • пожар (как следствие предыдущих пунктов);
  • выход из строя электроприборов.

В лучшем случае это может стать причиной дополнительных затрат на ремонт и покупку новой техники, а в худшем – человеческих жертв. Именно поэтому предельно важно использовать для домашней проводки и не только кабели с подходящей площадью сечения.

Способы расчета

В данной статье мы не будем рассматривать вопрос создания схемы электрической сети и разделения потребителей на группы. Достаточно отметить, что в наши дни общепринятым считается схема, когда приборы с большой потребляемой мощностью выносятся на отдельную линию друг от друга, а также групп розеток и осветителей. Поэтому для них, как правила, используются более толстые провода.

А для того чтобы выбрать рассчитать сечение провода для квартиры обращаются к нескольким способам:

  • по таблице соответствия нагрузки к толщине жилы;
  • по длине (с помощью формулы);
  • по потребляемой мощности;
  • по другим рабочим показателям (напряжению или току).

С помощью формулы

Сечением кабеля называют площадь поперечного среза токопроводящей жилы. Если для подачи фазы используется многожильный кабель, то за сечение принимается сумма этих площадей.

Чтобы найти расчетную величину сечения кабеля можно выразить её из формулы сопротивления провода, согласно которой:

R= (p*l)/S

Здесь p означает удельное сопротивление, l – длину провода, а S – его площадь в поперечнике. Вспоминаем, что площадь круга равна квадрату его диаметра, умноженному на 0,758 (S = 0,758d2). При известном значении толщины провода (то есть диаметра поперечного круга), приводим формулу к следующему виду:

R= (p*l)/(0,758*d^2 ) d – диаметр жилы

Значение p зависит от металла, из которого сделан провод, его величину можно узнать в справочниках.

С помощью данной формулы мы можем узнать, на какое предельное сопротивление рассчитан провод той или иной толщины, то есть определить безопасную нагрузку, и использовать эту информацию для проектирования домашней электросети. Стоит признать, что этот способ расчета сечения относительно сложен и громоздок, особенно если в квартире будет разводиться много линий питания с разной потребляемой мощностью. Мы приводим его здесь для более полного понимания того, как происходит расчет. Тем более, рабочие характеристики всех типов проводов давно известны, а значит можно не мучиться (и избежать возможных ошибок), а воспользоваться уже известными данными, сведенными в удобную таблицу.

С помощью таблицы

Таблица нагрузок и кабелей, соответствующих её величине, является гораздо более удобным способом найти расчетную площадь сечения. Самым главным показателем в данной таблице является сопротивление материала проводов. Электрические кабели чаще всего изготавливаются из меди и алюминия. Вторые обладают более низкими рабочими характеристиками и по этой причине в последнее время все чаще отвергаются профессионалами как менее безопасные и надежные. Несмотря на это, алюминиевые провода по-прежнему очень часто используются в домашних электросетях. Поэтому таблица ПЭУ (правил электротехнических установок) для выбора сечения содержит колонки со значениями для обоих металлов.

В приведенной таблице расчетная площадь сечения находится по току и мощности, поскольку эти два параметра взаимосвязаны и вычисляются по общей формуле. Очевидно, что она гораздо удобнее способа, описанного ранее – нет необходимости производить сложные вычисления, исходя из диаметра жил. Здесь достаточно знать общую нагрузку, которая будет подаваться на провода, и сразу увидеть, какой должна быть их толщина. Помните, что в целях безопасности и обеспечения надежности следует всегда округлять величину поперечного сечения в большую сторону.

Влияние рабочих параметров на расчет

Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.

Напряжение

При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:

  • в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
  • в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.

Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:

  • В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
  • В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.

Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2. Алюминиевые провода для питания таких устройств лучше не использовать совсем – их свойства могут изменить в худшую сторону под воздействием сильной нагрузки.

Сила тока

Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.

Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод. Например, в участок сети включены две ламы мощностью по 100Вт и четыре – по 40Вт, а также 1200Вт микроволновка и 2200Вт электрический чайник. Суммарная мощность нагрузки в такой цепи составит 3760Вт или 3,76 кВт. Для расчета сечения кабеля понадобится стандартная формула нахождения силы тока.

I= P/U

P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока

I= 3760Вт/220В= 17,09 А

Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2. Для сети с напряжением 380В эти показатели аналогичны – существенная разница в требуемой толщине кабелей между трех- и двухфазными сетями становится заметной только при нагрузке выше 25А.

Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.

Мощность

Расчет сечения кабеля по мощности также производится с помощью общей таблицы нагрузок. Но во время монтажа сетей на крупных объектах она не гарантирует точность вычислений, поскольку при большой длине кабелей играет роль падение напряжения. То есть при значительном отдалении потребителя от источника питания, фактическое напряжение будет ниже номинального. Как мы помним, сила тока является результатом деления сопротивления на напряжение (I = P/U). Соответственно, при уменьшении величины напряжения, сила тока будет возрастать. Вместе с ней будет увеличиваться и требуемая площадь сечения кабеля (для большей нагрузки нужен кабель большей толщины). Для наглядности ниже представлена таблица расчета сечения кабеля по мощности и длине с поправкой на падение напряжения.

При монтаже электрической сети в квартире или частном доме этими отклонениями можно пренебречь – они не окажут ощутимого воздействия на работу проводки, поскольку будут погашены за счет округления в большую сторону.

Влияние типа проводки на расчет

Как известно, для прокладывания кабелей проводки могут использоваться два способа:

  • открытый – по поверхности стен и потолков в специальных кабель-каналах;
  • закрытый – внутри каркасных конструкций, оштукатуренных стен т.д.

Тип проводки оказывает влияние на выбор кабеля определенной толщины по следующей причине – провода, проложенные открытым способом, находятся в лучших теплообменных условиях (воздух служит дополнительным охлаждением). Таким образом, для проводника одной и той же толщины допустимый максимальный ток будет выше в условиях открытой прокладки, чем при закрытой. В приведенной нами сводной таблице соотношения нагрузок и толщины кабелей указаны данные для закрытого способа прокладки. Используя кабеля, подобранный согласно указанной там информации (вне зависимости от типа проводки), у вас всегда будет некоторый запас прочности. Тем не менее, ниже прикреплена более подробная таблица для расчета сечения кабелей для закрытой и открытой проводки.

Это может быть интересно:

tokidet.ru

Расчет сечения кабеля

Правильный подбор электрического кабеля важен для того чтобы обеспечить достаточный уровень безопасности, экономически эффективно использовать кабель и полноценно применить все возможности кабеля. Грамотно рассчитанное сечение должно быть способно постоянно работать под полной нагрузкой, без повреждений, выдерживать короткие замыкания в сети, обеспечивать нагрузку с соответствующим напряжением тока (без чрезмерного падения напряжения тока) и обеспечивать работоспособность защитных приспособлений во время недостатка заземления. Именно поэтому производится скрупулёзный и точный расчёт сечения кабеля по мощности, что сегодня можно сделать при помощи нашего онлайн-калькулятора достаточно быстро.

Вычисления делаются индивидуально по формуле расчёта сечения кабеля отдельно для каждого силового кабеля, для которого нужно подобрать определённое сечение, или для группы кабелей со схожими характеристиками. Все методы определения размеров кабеля в той или иной степени следуют основным 6 пунктам:

  • Сбор данных о кабеле, условиях его установки, нагрузки, которую он будет нести, и т. д
  • Определение минимального размера кабеля на основе расчёта силы тока
  • Определение минимального размера кабеля основанные на рассмотрении падения напряжения тока
  • Определение минимального размера кабеля на основе повышении температуры короткого замыкания
  • Определение минимального размера кабеля на основе импеданса петли при недостатке заземления
  • Выбор кабеля самых больших размеров на основе расчётов пунктов 2, 3, 4 и 5

Онлайн калькулятор расчета сечения кабеля по мощности

Чтобы применить онлайн калькулятор расчёта сечения кабеля необходимо произвести сбор информации, необходимой для выполнения расчёта размеров. Как правило, необходимо получить следующие данные:

  • Детальную характеристику нагрузки, которую будет поставлять кабель
  • Назначение кабеля: для трёхфазного, однофазного или постоянного тока
  • Напряжение тока системы и (или) источника
  • Полный ток нагрузки в кВт
  • Полный коэффициент мощности нагрузки
  • Пусковой коэффициент мощности
  • Длина кабеля от источника к нагрузке
  • Конструкция кабеля
  • Метод прокладки кабеля

Таблицы сечения медного и алюминиевого кабеля

Таблица сечения медного кабеля Таблица сечения алюминиевого кабеля

При определении большинства параметров расчётов пригодится таблица расчёта сечения кабеля, представленная на нашем сайте. Так как основные параметры рассчитываются на основании потребности потребителя тока все исходные могут быть достаточно легко посчитаны. Однако так же важную роль влияет марка кабеля и провода, а также понимание конструкции кабеля.

Основными характеристиками конструкции кабеля являются:

  • Материал-проводника
  • Форма проводника
  • Тип проводника
  • Покрытие поверхности проводника
  • Тип изоляции
  • Количество жил

Ток, протекающий через кабель создаёт тепло за счёт потерь в проводниках, потерь в диэлектрике за счёт теплоизоляции и резистивных потерь от тока. Именно поэтому самым основным является расчёт нагрузки, который учитывает все особенности подвода силового кабеля, в том числе и тепловые. Части, которые составляют кабель (например, проводники, изоляция, оболочка, броня и т. д.), должны быть способны выдержать повышение температуры и тепло, исходящее от кабеля.

Пропускная способность кабеля — это максимальный ток, который может непрерывно протекать через кабель без повреждения изоляции кабеля и других компонентов. Именно этот параметр и является результатом при расчёте нагрузки, для определения общего сечения.

Кабели с более большими зонами поперечного сечения проводника имеют более низкие потери сопротивления и могут рассеять тепло лучше, чем более тонкие кабели. Поэтому кабель с 16 мм2 сечения будет иметь большую пропускную способность тока, чем 4 мм2 кабель.

Однако такая разница в сечении — это огромная разница в стоимости, особенно когда дело касается медной проводки. Именно поэтому следует произвести очень точный расчёт сечения провода по мощности, чтобы его подвод был экономически целесообразным.

Для систем переменного тока обычно используется метод расчёта перепадов напряжения на основе коэффициента мощности нагрузки. Как правило, используются полные токи нагрузки, но если нагрузка была высокой при запуске (например, двигателя), то падение напряжения на основе пускового тока (мощность и коэффициент мощности, если это применимо), должны также быть просчитаны и учтены, так как низкое напряжение так же является причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования, несмотря на современные уровни его защиты.

Видео-обзоры по выбору сечения кабеля

Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

electrikmaster.ru

Расчёт сечения кабеля: как рассчитать по току и мощности

Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока. Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

Где:

  • P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
  • P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с  реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД,  в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.

К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты. Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I,

Где:

  • P – мощность в Вт;
  • U – напряжение в В;
  • I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14)

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ. Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Pр / cosφ,

Где Pр – реактивная мощность в Вт.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200Вт и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200/0,7 = 1714Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника. В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

Где:

  • S – площадь жилы в мм2;
  • R – радиус жилы в мм;
  • D – диаметр жилы в мм;
  • h, m – ширина и высота соответственно в мм;
  • π — число пи, равное 3,14.

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D2/1,27,

Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220В и имеют запитку от одной ветки.

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000Вт = 8кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6мм2.

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3мм и 2,8мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

  • выбор мощности всех потребителей;
  • расчет токов, проходящих по проводнику;
  • выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/Uл,

Где:

  • I — cила тока, принимается в амперах;
  • P — мощность в ваттах;
  • Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

  1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
  2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

  1. Uл = 220В для однофазного напряжения.
  2. Uл = 380В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

Где:

  • I – суммарная сила тока в амперах;
  • I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
  • K – коэффициент одновременности;
  • J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)

Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку.

Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

  • 0,68 если 5-6 жил;
  • 0,63 если 7-9 жил;
  • 0,6 если 10-12 жил.

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле

Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.

Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле

Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников

Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)

Расчет и выбор медных жил до 6мм2 или алюминиевых до 10мм2 ведется как для длительного тока. В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Тпв

где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

  • трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000Вт;
  • трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000Вт;
  • бытовой техники в доме общей мощностью 25000Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

Iтех = 35700 / 220 = 162А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 14300 / 380 = 38А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

Iтех = 162 / 3 = 54А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 38 + 54 = 92А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115А соответствует сечение жилы 16мм2.

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.

Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения. Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 100,

Где:

  • 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
  • R – сопротивление проводника, Ом;
  • ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
  • S – сечение проводника, мм2;
  • Uпад – напряжение падения, В;
  • U% — падение напряжения по отношению к Uлин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7кВт. Длина провода 20м.

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Решение:

Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47Ом

Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:

I = 7000 / 220 = 31.8А

Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:

Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95В

Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения проводника по формулам:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.

На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.

sovet-ingenera.com

Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки?

При ремонте и проектировании электрооборудования появляется необходимость правильно выбирать провода. Можно воспользоваться специальным калькулятором или справочником. Но для этого необходимо знать параметры нагрузки и особенности прокладки кабеля.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К электрическим сетям предъявляются следующие требования:

  • безопасность;
  • надежность;
  • экономичность.

Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.

Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода – это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.

Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( “Правила устройства электроустановок”). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:

  1. Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
  2. Материал проводника.
  3. Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность – в киловаттах (кВт).
  4. Месторасположение кабеля.

В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину – 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.

В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно “Правилам устройства электроустановок”, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А. В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на порядок больше, чем у ВА. В данном случае после 25 А находится 35 А. Последнюю величину и необходимо брать за расчетную. Току 35 А соответствуют сечение 4 мм² и мощность 7,7 кВт. Итак, выбор сечения медного провода по мощности завершен: 4 мм².

Чтобы узнать, какое сечение провода нужно для 10 кВт, опять воспользуемся справочником. Если рассматривать случай для открытой проводки, то надо определиться с материалом кабеля и с питающим напряжением. Например, для алюминиевого провода и напряжения 220 В ближайшая большая мощность будет 13 кВт, соответствующее сечение – 10 мм²; для 380 В мощность составит 12 кВт, а сечение – 4 мм².

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель. На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт). Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

Читайте также:  Виды клемм для соединения проводов

Если же выбирается кабель для подключения одного прибора, то достаточно информации только о его энергопотреблении. Можно подобрать сечения провода по мощности в таблицах ПУЭ.

Таблица1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами

Таблица2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами

Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной – 220 В.

В ПУЭ дана информация и для алюминиевых, и для медных проводов. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Достоинства медных проводов:

  • высокая прочность;
  • упругость;
  • стойкость к окислению;
  • электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников – высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода. Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению. Поэтому для их соединения используют третий металл.

Можно самостоятельно произвести расчет сечения провода по мощности для трехфазной цепи. Для этого надо воспользоваться формулой: I=P/(U*1.73), где P – мощность, Вт; U – напряжение, В; I – ток, А. Затем из справочной таблицы выбирается сечение кабеля в зависимости от рассчитанного тока. Если же там не будет необходимого значение, тогда выбирается ближайшее, которое превышает расчетное.

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается. Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ.

Читайте также:  Сборка распределительного электрического щитка для квартиры

Таблица3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Кроме электрического тока, понадобится выбрать материал проводника и напряжение.

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10. Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6. Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Читайте также:  Какие бывают виды клеммных соединительных колодок?

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшится и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь. Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к. будут подключаться защитные автоматы.

При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:

  1. Длина провода, единица измерения – м. При её увеличении растут потери.
  2. Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При ее увеличении падение напряжения уменьшается.
  3. Удельное сопротивление материала (справочное значение). Показывает сопротивление провода, размеры которого 1 квадратный миллиметр на 1 метр.

Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:

  1. В зависимости от мощности P, напряжения U и коэффициента cosф находим ток по формуле: I=P/(U*cosф). Для электросетей, которые используются в быту, cosф = 1. В промышленности cosф рассчитывают как отношение активной мощности к полной. Последняя состоит из активной и реактивной мощностей.
  2. С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
  3. Рассчитываем сопротивление проводника по формуле: Rо=ρ*l/S, где ρ – удельное сопротивление материала, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения. Необходимо учесть ток факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление: R = Rо*2.
  4. Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
  5. Определяем падение напряжения в процентах: ΔU/U. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из справочника ближайшее большее поперечное сечение проводника.

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят. В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку. Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

odinelectric.ru


Смотрите также