Рассчитать сечения кабеля по силе тока. Как правильно выбрать кабель? Расчет по току, мощности, назначению
Ниже я приведу таблицу сечения проводов, но рекомендую набраться терпения, прочитав до конца эту небольшую теоретическую часть. Это позволит Вам быть более осознанным в выборе проводов для монтажа электропроводки , кроме того, Вы сможете самостоятельно сделать расчет сечения провода , причем, даже "в уме".
Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается выделением тепла (соответственно нагревом), которое прямо пропорционально мощности, рассеиваемой на участке электропроводки. Ее величина определяется формулой P=I 2 *R , где:
- I - величина протекающего тока,
- R - сопротивление провода.
Чрезмерный нагрев может привести к нарушению изоляции, как следствие - короткому замыканию и (или) возгоранию.
Ток протекающий по проводнику находится в зависимости от мощности нагрузки (P ), определяемой формулой
I=P/U
(U - это напряжение, которое для бытовой электрической сети составляет 220В).
Сопротивление провода R зависит от его длины, материала и сечения. Для электропроводки в квартире, даче или гараже длиной можно пренебречь, а вот материал и сечение при выборе проводов для электропроводки необходимо учитывать.
РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА
Сечение провода S
определяется его диаметром d
следующим образом (здесь и далее я буду максимально упрощать формулы):
S=π*d 2 /4=3.14*d 2 /4=0.8*d 2
.
Это может Вам пригодится, если вы уже имеете провод, причем без маркировки, которая указывает сразу сечение, например, ВВГ 2х1.5, эдесь 1,5 - сечение в мм 2 , а 2 - количество жил.
Чем больше сечение, тем большую токовую нагрузку выдерживает провод. При одинаковых сечениях медного и алюминиевого проводов - медные могут выдержать больший ток, кроме того они менее ломкие, хуже окисляются, поэтому наиболее предпочтительны.
Очевидно, что при скрытой прокладке, а также провода, проложенные в гофрошланге, электромонтажном коробе из-за плохого теплообмена нагреваться будут сильнее, значит следует их сечение выбирать с определенным запасом, поэтому пришло время рассмотреть такую величину как плотность тока (обозначим ее Iρ ).
Характеризуется она величиной тока в Амперах, протекающего через единицу сечения проводника, которую мы примем за 1мм 2 . Поскольку эта величина относительная, то с ее использованием удобно производить расчет сечения по следующим формулам:
- d=√1.27*I/Iρ =1.1*√I/Iρ - получаем значение диаметра провода,
- S=0.8*d 2 - ранее полученная формула для расчета сечения,
Подставляем первую формулу во вторую, округляем все что можно, получаем очень простое соотношение:
S=I/Iρ
Остается определиться с величиной плотности тока Iρ ), поскольку рабочий ток I ) определяется мощностью нагрузки, формулу я приводил выше.
Допустимое значение плотности тока определяется множеством факторов, рассмотрение которых я опущу и приведу конечные результаты, причем с запасом:
Пример расчета:
Имеем: суммарная мощность нагрузки в линии - 2,2 кВт, проводка открытая, провод - медный. Для расчета используем следующие единицы измерения: ток - Ампер, мощность - Ватт (1кВт=1000Вт), напряжение - Вольт.
Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов
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!
Расчет сечения провода является очень важной составляющей качественной и надежной электропроводки. Ведь в эти расчеты закладываются потребляемая мощность электро оборудования и длительно допустимые токи, которые способен выдержать провод в нормальном рабочем режиме. К тому же все мы хотим иметь гарантию и быть уверенными в электро и пожаробезопасности электропроводки, поэтому расчет сечения провода является таким важным.
Давайте посмотрим, к чему же может привести неправильный выбор сечения провода.
В большинстве случаев электрики работающие сейчас на рынке в данной сфере услуг не утруждают себя выполнением вообще каких либо расчетов, а просто завышают или занижают сечение провода. Связано это как правило с тем, что они по прошествии длительного времени после окончания учебных заведений не помнят как это делается, так как полученные знания вовремя не закреплялись на практике. В большинстве своем этими знаниями обладает некоторая часть энергетиков и главных инженеров и то в силу того, что их знания изо дня в день эксплуатируются в данном направлении.
Если сечение провода меньше требуемого
Рассмотрим пример, если сечение провода занижено, то есть выбрано меньше потребляемой мощности.
Данный случай является самым опасным из всех рассмотренных, так как может привести к порче электрооборудования, пожару, поражению людей электрическим током, а нередко и летальному исходу. Почему так происходит, все очень просто. Допустим мы имеем электрический водонагреватель мощностью 3 кВт, а провод заложенный специалистом способен выдержать только 1,5 кВт. При включении водонагревателя провод будет очень сильно нагреваться, что со временем приведет к повреждению изоляции, а в дальнейшем и полному ее разрушению, произойдет короткое замыкание.
Если сечение провода больше требуемого
Теперь, рассмотрим пример с завышенным сечением провода, выбранным больше чем требуется для оборудования. Про запас в народе даже поговорки всякие разные есть, не лишний мол он. В разумных приделах он действительно не лишний, но обойдется гораздо дороже требуемого. На приведённый в примере выше водонагреватель мощностью 3 кВт, по расчету, нам требуется сечение провода 2,5 мм 2 , смотрим по таблице 1.3.4 приведенной в ПУЭ (правила устройства электроустановок). А в нашем случае допустим был использован провод 6 мм 2 , стоимость этого провода буде в 2,5 раза выше чем 2,5 мм 2 , допустим 2,5 стоит 28 рублей, а 6 стоит 70 рублей за метр. Потребуется нам допустим 20 метров, в первом случае мы потратим 560 рублей, а во втором 1400 рублей, разница в деньгах очевидна. А представьте, если вы сделайте сделайте завышенными проводами всю квартиру, сколько денег в этом случае вы выкинете на ветер. Отсюда вопрос, а нужен ли вам такой запас?
Подводя промежуточные итоги, мы узнали что неправильный расчет сечения проводов имеет очень неприятные, а в некоторых случаях серьезные последствия, поэтому подходить к выбору сечения проводов просто необходимо правильно, грамотно и серьезно.
Формула расчета сечения провода
I расч =P/U ном
где I расч – расчетный ток,
P – мощность оборудования,
U ном – номинальное напряжение =220 вольт
Для примера рассчитаем электрический водонагреватель 3 кВт.
3 кВт = 3000 Вт, I расч =3000/220=13,636363..., округлим I расч =14 А
Существуют так же различные поправочные коэффициенты, по условиям среды и прокладки провода, а так же коэффициент повторно кратковременного включения. В большей степени эти коэффициенты имеют вес в трехфазных сетях 380 вольт на производстве, где присутствуют большие пусковые токи. А в нашем случае мы имеем бытовые электроприборы рассчитанные на напряжение 220 вольт, поэтому рассчитывать мы его не будем, но обязательно учтем и определим его средним значением равным 5 А и добавим к расчетному току.
В итоге I расч =14 +5=19 А,
используемый провод медный трехжильный (фаза, ноль, земля), смотрим по таблице.
Таблица сечения медных проводов по длительно допустимому току (ПУЭ таблица 1.3.4)
Если, значение находиться в интервале между двумя токами различных сечений, в нашем случае 15 А и 21 А, всегда берем большее. Расчетное сечение провода необходимое для подключения водонагревателя мощностью 3 кВт 2,5 мм 2 .
Итак, на приведенном в примере водонагревателе мощностью 3 кВт, мы произвели расчет сечения проводов, выяснили почему нельзя занижать и завышать сечение проводов. Научились определять длительно допустимые токи, а так же правильно выбирать сечение провода.
Аналогично по формуле также можно выполнить , благодаря чему вы достигните оптимальной освещенности не напрягающей зрение и качественное распределение светового потока.
Выполнив расчет сечения провода своими руками вы сэкономите:
- На закупке проводов, стоимость провода увеличивается с сечением. Например, 1 метр негорючего провода марки довольно неплохо зарекомендовавшего себя в монтаже внутренней электропроводки сечением 1,5 квадрата стоит 15 рублей, а такой же провод сечением 2,5 квадрата стоит 23 рубля, разница в 8 рублей с одного метра, со 100 метров это уже 800 рублей.
- На закупке устройств защиты автоматические выключатели, УЗО. Чем больше ток срабатывания устройства, тем больше цена. Например однополюсный автоматический выключатель на 16 Ампер стоит 120 рублей, а на 25 Ампер уже 160 рублей, разница в 40 рублей. Средний силовой щиток набирает порядка 12 автоматических выключателей с каждого по 40 рублей получится 480 рублей. Разница стоимости УЗО буде еще больше, порядка 200-300 рублей.
В современном технологическом мире электричество практически стало на один уровень по значимости с водой и воздухом. Применяется оно в практически любой сфере человеческой деятельности. Появилось такое понятие, как электричество еще в далеком 1600 году, до этого мы знали об электричестве не больше древних греков. Но со временем оно начало более широко распространяться, и только в 1920 году оно начало вытеснять керосиновые лампы с освещения улиц. С тех пор электрический ток начал стремительно распространяться, и сейчас он есть даже в самой глухой деревушке как минимум освещая дом и для коммуникаций по телефону.
Само электричество представляет из себя поток направленных зарядов, движущихся по проводнику. Проводником является вещество способное пропускать через себя эти сами электрические заряды, но у каждого проводника есть сопротивление (кроме так называемых сверхпроводников, сопротивление у сверхпроводников равняется нулю, такое состояние достижимо за счет понижения температуры до -273,4 градуса по Цельсию).
Но в быту сверхпроводников, конечно же, еще нету, да и появиться в промышленных масштабах еще нескоро. В повседневности, как правило, ток пропускается через провода, а в качестве жилы используется в основном медные или алюминиевые провода
. Медь и алюминий популярны прежде всего, за счет своих свойств проводимости, которая обратно электрическому сопротивлению, а также из-за дешевизны, по сравнению, например, с золотом или серебром.
Как разобраться в сечениях медных и алюминиевых кабелей, для прокладки проводки?
Данная статья предназначена научить вас как рассчитать сечение провода. Это как чем больше воды вы хотите подать, тем большего диаметра труба вам нужна. Так и здесь, чем больше потребление электрического тока, тем больше должно быть сечение кабелей и проводов. Вкратце опишу что это такое: если вы перекусите кабель или провод, и посмотреть на него с торца, то вы как раз и увидите его сечение, то есть толщину провода, которая определяет мощность которую данный провод способен пропустить, разогреваясь до допустимой температуры.
Для того чтобы правильно подобрать сечение силового провода нам нужно учитывать максимальную величину потребляемой нагрузки тока . Определить значения токов можно, зная паспортную мощность потребителя, определяется по такой формуле: I=P/220, где P - это мощность потребителя тока, а 220 - это количество вольт в вашей розетке. Соответственно если розетка на 110 или 380 вольт, то подставляем данное значение.
Важно знать, что расчет значения для однофазных, и трехфазных сетей различается. Для того чтобы узнать на сколько фаз сеть вам нужно, требуется подсчитать общую сумму потребления тока в вашем жилище. Приведем пример среднестатистического набора техники, которая может быть у вас дома.
Простой пример расчета сечения кабеля по потребляемому току, сейчас мы вычислим сумму мощностей подключаемых электроприборов . Основными потребителями в среднестатистической квартире являются такие приборы:
- Телевизор - 160 Вт
- Холодильник - 300 Вт
- Освещение - 500 Вт
- Персональный компьютер - 550 Вт
- Пылесос - 600 Вт
- СВЧ-печь - 700 Вт
- Электрочайник - 1150 Вт
- Утюг - 1750 Вт
- Бойлер (водонагреватель) - 1950 Вт
- Стиральная машина - 2650 Вт
- Всего 10310 Вт = 10,3 кВт.
Когда мы узнали общее потребление электричества, мы можем по формуле рассчитать сечение провода, для нормального функционирования проводки. Важно помнить что для однофазных и трехфазных сетей формулы будут разные .
Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)
Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:
I = (P × K и) / (U × cos(φ))
- P - мощность всех потребителей энергии в сумме
- K и - коэффициент одновременности, как правило, для расчетов принимается общепринятое значение 0,75
- U - фазное напряжение, которое составляет 220V но может колебаться в пределах от 210V до 240V.
- cos(φ) - для бытовых однофазных приборов эта величина сталая, и равняется 1.
I - сила тока;
Когда мы нашли мощность потребления тока по формуле, можно начать выбирать кабель, который подходит нам по мощности
. Вернее, его площади сечения. Ниже приведена специальная таблица в которой предоставлены данные, где сопоставляется величина тока, сечение кабеля и потребляемая мощность.
Данные могут различаться для проводов изготовленных из разных металлов. Сегодня для применения в жилых помещениях, как правило, используется медный, жесткий кабель. Алюминиевый кабель практически не применяется. Но все же во многих старых домах, алюминиевый кабель все еще присутствует.
Таблица расчетной мощности кабеля по току. Выбор сечения медного кабеля, производится по следующим параметрам:
Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:
Если значение мощности получилось среднее между двумя показателями, то необходимо выбрать значение сечения провода в большую сторону. Так как запас мощности должен присутствовать.
Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)
А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.
Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:
I = P / (√3 × U × cos(φ))
- I - сила тока, по которой выбирается площадь сечения кабеля
- U - фазовое напряжение, 220V
- Cos φ - угол сдвига фаз
- P - показывает общее потребление всех электроприборов
Cos φ - в приведенной формуле крайне важен, так как самолично влияет на силу тока. Он различается для разного оборудования, с этим параметром чаще всего можно ознакомиться в технической документации, или соответствующей маркировкой на корпусе.
Общая мощность находится очень просто, мы суммируем значение всех показателей мощности, и используем получившееся число в расчетах.
Отличительной особенностью в трехфазной сети, является то, что более тонкий провод способен выдержать большую нагрузку. Подбирается необходимое нам сечение провода, по нижеприведенной таблице.
Расчет сечения провода по потребляемому току применяемый в трехфазной сети, используется с применением такой величины как √3 . Это значение нужно для упрощения внешнего вида самой формулы:
U линейное = √3 × U фазное
Данным образом при возникновении необходимости заменяется произведение корня и фазного напряжения на линейное напряжение. Эта величина равняется 380V (U линейное = 380V).
Понятие длительного тока
Также один не менее важный момент при выборе кабеля для трехфазной и однофазной сети состоит в том, что необходимо учитывать такое понятие, которое звучит как допустимый длительный ток. Этот параметр показывает нам силу тока в кабеле, которую может выдержать провод в течение неограниченного количества времени. Определить эго можно в специальной таблице. Также для алюминиевых и медных проводников они существенно различаются.
В случае когда данный параметр превышает допустимые значения, начинается перегрев проводника. Температура нагрева является обратно пропорциональной силе тока.
Температура на некоторых участках может увеличиваться не только из-за неверно подобранного сечения провода , а и при плохом контакте. К примеру, в месте скрутки проводов. Такое довольно часто происходит в месте контакта медных кабелей и алюминиевых. В связи с этим поверхность металлов подвергается окислению, покрываясь оксидной пленкой, что весьма сильно ухудшает контакт. В таком месте кабель будет нагреваться выше допустимой температуры.
Когда мы провели все расчеты, и сверились с данными из таблиц, можно смело идти в специализированный магазин и покупать необходимые Вам кабели для прокладки сети у себя дома или на даче. Главное ваше преимущество перед, например, вашим соседом будет в том что вы полностью разобрались в данном вопросе с помощью нашей статьи, и сэкономите кучу денег, не переплачивая за то, что вам хотел продать магазин. Да и знать о том, как рассчитать сечение тока для медных или алюминиевых проводов никогда не будет лишним, и мы уверены что знания полученные у нас, неоднократно пригодятся на вашем жизненном пути.
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:
- Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
- Материал проводника.
- Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность – в киловаттах (кВт).
- 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.
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
| Для кабеля с медными жилами | ||||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75.9 |
| 50 | 175 | 38.5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Таблица2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами
| Сечение токопроводящей жилы, мм² | Для кабеля с алюминиевыми жилами | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11,0 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22,0 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44,0 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132,2 |
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.
Таблица3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией
| Площадь сечение проводника, мм² | ||||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одножильных | трех одножильных | четырех одножильных | одного двухжильного | одного трехжильного | ||
| 0,5 | 11 | - | - | - | - | - |
| 0,75 | 15 | - | - | - | - | - |
| 1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14,5 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150 | 440 | 360 | 330 | - | - | - |
| 185 | 510 | - | - | - | - | - |
| 240 | 605 | - | - | - | - | - |
| 300 | 695 | - | - | - | - | - |
| 400 | 830 | - | - | - | - | - |
Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.
Таблица4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией
| Площадь сечения проводника, мм² | Ток, А, для проводов, проложенных | |||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одножильных | трех одножильных | четырех одножильных | одного двухжильного | одного трехжильного | ||
| 2 | 21 | 19 | 18 | 15 | 17 | 14 |
| 2,5 | 24 | 20 | 19 | 19 | 19 | 16 |
| 3 | 27 | 24 | 22 | 21 | 22 | 18 |
| 4 | 32 | 28 | 28 | 23 | 25 | 21 |
| 5 | 36 | 32 | 30 | 27 | 28 | 24 |
| 6 | 39 | 36 | 32 | 30 | 31 | 26 |
| 8 | 46 | 43 | 40 | 37 | 38 | 32 |
| 10 | 60 | 50 | 47 | 39 | 42 | 38 |
| 16 | 75 | 60 | 60 | 55 | 60 | 55 |
| 25 | 105 | 85 | 80 | 70 | 75 | 65 |
| 35 | 130 | 100 | 95 | 85 | 95 | 75 |
| 50 | 165 | 140 | 130 | 120 | 125 | 105 |
| 70 | 210 | 175 | 165 | 140 | 150 | 135 |
| 95 | 255 | 215 | 200 | 175 | 190 | 165 |
| 120 | 295 | 245 | 220 | 200 | 230 | 190 |
| 150 | 340 | 275 | 255 | - | - | - |
| 185 | 390 | - | - | - | - | - |
| 240 | 465 | - | - | - | - | - |
| 300 | 535 | - | - | - | - | - |
| 400 | 645 | - | - | - | - | - |
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.
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:
- Длина провода, единица измерения – м. При её увеличении растут потери.
- Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При ее увеличении падение напряжения уменьшается.
- 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:
- 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.
- С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
- 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.
- Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
- 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:
- закрытая;
- открытая.
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.
