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.
Как определить сечение провода по току
Учитывая, что современное бытовое оборудование достаточно емкое в плане потребления энергии, необходимо помнить: недостаточное сечение провода при большой силе тока, проходящего по нему, может вызвать перегрев кабеля. Следствия – разрыв цепи, который трудно обнаружить, и обесточивание части квартиры. Еще чаще в месте, где сечение особенно мало или идет скрутка проводов, возникает возгорание в результате перегрева.
В целом сила тока в сети определяется для однофазной сети по формуле
- Где P – суммарная мощность приборов-потребителей, в Ваттах;
- U – напряжение в проводке, 220 или 380 Вольт;
- КИ – коэффициент одновременности включения, обычно принимаю КИ=0,75;
- cos(φ) – переменная для бытового электрооборудования, принимается равной единице.
Для трехфазной электропроводки формула меняется:
Здесь не принимается во внимание коэффициент одновременности включения, вводится информация о наличии трех фаз
Пример расчета
В частном доме используется освещение светодиодными лампами, общая мощность всех осветительных приборов – до 1 кВт. Установлен электрический котел отопления с паспортной мощностью 12 кВт, два проточных водонагревателя мощностью 4 и 8 кВт, холодильник (1,2кВт), стирально-сушильная машина с максимальной мощностью 2 кВт, другое крупное и мелкое оборудование с пиковой мощностью 3 кВт. Проводка разделена на четыре линии – осветительная (общая), три силовые (для котла, водонагревателей, стиральной машины, холодильника и утюга), для группы обычных розеток. Сила тока в каждой из цепей будет определяться или по приведенной выше формуле.
- Для двух наиболее мощных силовых линий (по 12 кВт) рассчитываем силу тока
I= 12000/(√3×220×1)=31 А - Для третьей силовой линии 6,2 кВт
I= 6200/(√3×220×1)=16,2 А - Для розеток обычного типа
I= 3000/(√3×220×1)=7,8 А - Для освещения
I= 1000/(√3×220×1)=2,6
Из таблицы сечения медных и алюминиевых проводов ниже выбираем нормальный размер сечения медного провода по току, принимая ближайшее большее значение. Получаем для:
- первых двух силовых линий сечение 4 кв.мм, диаметр жилы 2,26 мм;
- третьей силовой – 1 кв.мм, 1,12 мм в диаметре;
- розеток и освещения – сечение 0,5 кв.мм и диаметр 0,8 мм.
Интересно: часто при расчете по силе тока используется правило «плюс 5 А», то есть к полученной путем вычислений цифре добавляется 5А и размер сечения выбирается по увеличенному току.
На практике для осветительной линии принимают провода с сечением 1,5 кв.мм, а для розеток – 2,5…4 кв.мм. Для наиболее «тяжелых» приборов типа электрокотла и нагревателей можно увеличить сечение до 6 кв.мм.
Увеличение сечения и диаметра жилы производится с уменьшением числа розеток. Так, если в одну розетку необходимо включить одновременно холодильник, чайник и утюг (с помощью тройника), лучше использовать проводку большего диаметра, чем при включении электроприборов в три разные розетки.
Интересно: для ускоренных вычислений можно определять сечение жилы как сила тока в линии, деленная на 10. Например, для силовой линии 1 при токе 31 А получаем 3,1 кв.мм, ближайшее большее из таблицы – 4 кв.мм, что вполне отвечает приведенным расчетам.
Наименьшие допустимые сечения проводов и проводов электрических сетей в жилых зданиях.
Наименование линий | Наименьшее сечение проводов и проводов с медными жилами, кв. мм. |
Линии групповых сетей | 1,5 |
Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику | 2,5 |
Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир | 4 |
Рекомендуемое сечение силового провода в зависимости от потребляемой мощности:
Медь, U = 220 B, одна фаза, двухжильный провод
Р, кВт | 1 | 2 | 3 | 3,5 | 4 | 6 | 8 |
I, A | 4,5 | 9,1 | 13,6 | 15,9 | 18,2 | 27,3 | 36,4 |
Сечение токопроводящей жилы, мм2 | 1 | 1 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | 4 | 6 |
Макс. допустимая длина провода при указанном сечении, м* | 34,6 | 17,3 | 17,3 | 24,7 | 21,6 | 23 | 27 |
Медь, U = 380 B, три фазы, трехжильный провод
Р, кВт | 6 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 | 27 | 35 |
I, A | 9,1 | 18,2 | 22,8 | 27,3 | 31,9 | 36,5 | 41 | 53,2 |
Сечение токопроводящей жилы, мм2 | 1,5 | 2,5 | 4 | 4 | 6 | 6 | 10 | 10 |
Макс. допустимая длина провода при указанном сечении, м* | 50,5 | 33,6 | 47,6 | 39,7 | 51 | 44,7 | 66,2 | 51 |
* величина сечения может корректироваться в зависимости от конкретных условий прокладки провода
Расчет сечения провода электропроводки по мощности подключаемых электроприборов
Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования. В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.
Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке. В случае если сила потребляемого тока электроприбором не известна, то ее можно измерять с помощью амперметра.
Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или kVA). 1 кВт=1000 Вт.
Таблица потребляемой мощности/силы тока бытовыми электроприборами
| Электроприбор | Потребляемая мощность, Вт | Сила тока, А |
|---|---|---|
| Стиральная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Джакузи | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Электроподогрев пола | 800 – 1400 | 3,6 – 6,4 |
| Стационарная электрическая плита | 4500 – 8500 | 20,5 – 38,6 |
| СВЧ печь | 900 – 1300 | 4,1 – 5,9 |
| Посудомоечная машина | 2000 – 2500 | 9,0 – 11,4 |
| Морозильники, холодильники | 140 – 300 | 0,6 – 1,4 |
| Мясорубка с электроприводом | 1100 – 1200 | 5,0 – 5,5 |
| Электрочайник | 1850 – 2000 | 8,4 – 9,0 |
| Электрическая кофеварка | 630 – 1200 | 3,0 – 5,5 |
| Соковыжималка | 240 – 360 | 1,1 – 1,6 |
| Тостер | 640 – 1100 | 2,9 – 5,0 |
| Миксер | 250 – 400 | 1,1 – 1,8 |
| Фен | 400 – 1600 | 1,8 – 7,3 |
| Утюг | 900 –1700 | 4,1 – 7,7 |
| Пылесос | 680 – 1400 | 3,1 – 6,4 |
| Вентилятор | 250 – 400 | 1,0 – 1,8 |
| Телевизор | 125 – 180 | 0,6 – 0,8 |
| Радиоаппаратура | 70 – 100 | 0,3 – 0,5 |
| Приборы освещения | 20 – 100 | 0,1 – 0,4 |
Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.
Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.
Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит:
7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А
С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.
Выбор сечения провода для подключения электроприборов к трехфазной сети 380 В
При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.
Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В
Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность
Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А. По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2. Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.
Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике. Например, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.
Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».
Выбор сечения кабеля
По кабелям, соединяющим инвертор и аккумуляторные батареи, протекает очень большой ток. Поэтому необходимо правильно выбрать сечение кабеля исходя из максимальных токов, которые может потреблять инвертор
Очень важно, чтобы соединения были надежными и имели малое сопротивление. Для того, чтобы минимизировать падение напряжения в проводах между аккумуляторной батареей и, тем самым, увеличить эффективность использования инвертора, кабель должен быть достаточно толстым и максимально коротким. Рекомендуемое сечение кабеля для длины 2 м:
Рекомендуемое сечение кабеля для длины 2 м:
| Сечение кабеля от АБ до инвертора (длина 2 м) | |||
| Мощность инвертора, Вт | Напряжение АБ, В | ||
| 12 | 24 | 48 | |
| 150 | 10 мм 2 | 6 мм 2 | — |
| 250 | 16 мм 2 | 6 мм 2 | — |
| 500 | 35 мм 2 | 10 мм 2 | — |
| 1000 | 50 мм 2 | 25 мм 2 | — |
| 1500 | 50 мм 2 | 35 мм 2 | — |
| 2000 | 70 мм 2 | 50 мм 2 | — |
| 2500 | 95 мм 2 | 70 мм 2 | 50 мм 2 |
| 3000 | — | 95 мм 2 | 50 мм 2 |
| 3500 | — | 95 мм 2 | 70 мм 2 |
| 4500 | — | — | 70 мм 2 |
Во многих инструкция к оборудованию, произведенному в Америке или для американского рынка, упоминаются размеры проводов в калибре AWG (American Wire Gauge). Ниже приведена таблица для перевода AWG в метрическую систему измерений.
| Преобразование American Wire Gauge в мм 2 | ||
| AWG | Максимальный ток на 1 проводник, А | Сечение, мм 2 |
| 20 | 7 | 0.52 |
| 18 | 10 | 0.82 |
| 16 | 15 | 1.31 |
| 14 | 20 | 2 |
| 12 | 25 | 3.31 |
| 10 | 40 | 6.68 |
| 8 | 65 | 8.37 |
| 6 | 95 | 13.3 |
| 4 | 125 | 21.15 |
| 2 | 170 | 33.62 |
| 1 | 195 | 42.41 |
| 1/0 | 230 | 53.5 |
| 2/0 | 265 | 67.43 |
| 3/0 | 310 | 85 |
| 4/0 | 360 | 107.2 |
| 250 | 405 | 126.7 |
| 300 | 445 | 152 |
| 500 | 620 | 253.4 |
| 750 | 785 | 300.66 |
| 1000 | 935 | 506.7 |
Для того, чтобы рассчитать необходимое сечение провода для конкретной установки, нужно знать мощность инвертора или зарядного устройства, или максимальный протекающий ток через эти провода. Также нужно знать расстояние от АБ до инвертора и напряжение постоянного тока в системе.
Обычно, большинство систем с напряжением 12В работает при напряжении в диапазоне от 11 до 12 В. Но, если это возможно, нужно выбирать кабель таким образом, чтобы падение напряжения в проводах было не более 2%, т.е. не более 0,25В. (См. Таблицу 2.)
Можно воспользоваться следующей формулой для выбора сечения провода: R = E / I x L
R = удельное сопротивление провода в Ом/м
E = максимально допустимое падение напряжение в проводе, В
I = пропускаемый ток, А
L = общая длина кабеля в системе в метрах (умножить на 2 для положительного и отрицательного провода).
Нагрузка мощностью 60 Вт (ток будет равен 60/12 = 5A) находится на расстоянии 10 м от АБ напряжением 12В. Максимально допустимое падение напряжения составляет 2% (0.25 В):
R = 0.25 В / = 0.0025 Ом/м.
Удельное сопротивление провода должно быть меньше 0.0025 Ом/м. Из Таблицы 1 получаем минимальное сечение провода 6 мм 2 . Чем толще провод, тем меньше будет потерь при передаче энергии от АБ к нагрузке.
В более высоковольтных системах падение напряжения не так сильно сказывается на работе — так, для системы с напряжением 48 В те же допустимые 2% составляют уже 1 В, и для передачи одинаковой мощности требуется провод меньшим сечением.
Для чего нужен расчет сечения кабеля?
Правильный выбор сечения электрического кабеля позволит смонтировать проводку таким образом, чтобы жители квартиры были в безопасности, как и их имущество. В погоне за экономией многие выбираются для разводки по квартире кабеля меньшей толщины или нужной, только вместо медной сердцевины останавливаются на алюминиевой.
Это приводит к таким последствиям:
- Прохождение токов большой мощности по несоответствующему кабелю приводит к его нагреванию, что разрушает изоляцию или просто перегорает, оставляя слабую цепь без питания.
- В некоторых случаях резкие скачки электричества способны настолько разогреть металл проводов, что возникает возгорание за счет термического воздействия на окружающие воспламеняющиеся объекты, например, обои, вагонку или другие покрытия стены.
- С повышением температуры кабеля в цепи растет сопротивление, что провоцирует изменения вольтамперных характеристик участка электропитания, для многих приборов такое «соседство» чревато поломками.
- Разрушенная изоляция оголяет провод, который для человека может быть опасным при контакте с ним, уберечься достаточно сложно, если место дефекта неизвестно.
- Найти проблемный сегмент проводки, вмурованной в стену, достаточно сложно, что в некоторых случаях требует замены проводки по всей длине от источника к проблемному месту. В конечном итоге выливается в крупную сумму, поскольку необходимо заплатить за работу электрика, купить новый, но уже с нормальными характеристиками, кабель, произвести ремонтные работы по ходу залегания провода.
Очевидно, что экономия на организации электросети в доме – это не лучший вариант сохранения своих средств. Тем более, что помимо финансовых затрат на ремонт проводки и квартиры в местах ее демонтажа, есть риск здоровью и всему имуществу. Пожаро- и электробезопасность является приоритетным правилом.
Чтобы правильно подобрать нужный кабель, необходимо выполнить следующие предварительные расчеты:
- Посчитать, для каждого помещения общее число установленных электроприборов.
- Для каждой точки подключения к электросети рассчитать рабочую суммарную нагрузку.
Выбрав материал проводника (алюминий или медь), необходимо произвести расчет нужного сечения в соответствии с полученной величиной нагрузки на отдельное помещение.
Все зависит от того, как будет организовываться сеть, предусмотрен электрораспределительный считок с разводкой по потребителям, точки планируется соединять параллельно или последовательно.
Техническая информация
| Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) ПУЭ | |||
|---|---|---|---|
Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||
1 | 2 | 3 | |
15х3 | 210 | ||
20х3 | 275 | ||
25х3 | 340 | ||
30х4 | 475 | ||
40х4 | 625 | ||
40х5 | 700 | ||
50х5 | 860 | ||
50х6 | 955 | ||
60х6 | 1125 | 1740 | 2240 |
80х6 | 1480 | 2110 | 2720 |
100х6 | 1810 | 2470 | 3170 |
60х8 | 1320 | 2160 | 2790 |
80х8 | 1690 | 2620 | 3370 |
100х8 | 2080 | 3060 | 3930 |
120х8 | 2400 | 3400 | 4340 |
60х10 | 1475 | 2560 | 3300 |
80х10 | 1900 | 3100 | 3990 |
100х10 | 2310 | 3610 | 4650 |
120х10 | 2650 | 4100 | 5200 |
| Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP30 | |||
Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||
1 | 2 | 3 | |
50х5 | 650 | 1150 | |
63х5 | 750 | 1350 | 1750 |
80х5 | 1000 | 1650 | 2150 |
100х5 | 1200 | 1900 | 2550 |
125х5 | 1350 | 2150 | 3200 |
| Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31 | |||
Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||
1 | 2 | 3 | |
50х5 | 600 | 1000 | |
63х5 | 700 | 1150 | 1600 |
80х5 | 900 | 1450 | 1900 |
100х5 | 1050 | 1600 | 2200 |
125х5 | 1200 | 1950 | 2800 |
Выбор сечения провода (кабеля) по мощности – таблица
Пример.
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:
- Лампы энергосберегающие – 14 штук по 15 Вт;
- Телевизор – 200 Вт;
- Аудиосистема – 150 Вт;
- Компьютер – 500 Вт;
- Принтер лазерный – 300 Вт;
- Холодильник – 500 Вт;
- Стиральная машина – 2000 Вт;
- Электрочайник – 2000 Вт;
- Кофеварка – 1000 Вт;
- СВЧ печь – 2000 Вт;
- Пылесос – 1200 Вт;
- Утюг – 1000 Вт;
- Кондиционер – 2000 Вт.
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 выбора сечения жил провода (кабеля) по мощности и току
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 (мм²) 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, мм² | 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 | Предельно-допустимая нагрузка, А (ампер) | Номинальная сила тока автоматического выключателя, А | Максимальная нагрузка U = 220 В, кВт | 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 |
Расчет сечения кабеля
Вычисление выбора сечения происходит по определенным алгоритмам.
Что необходимо для расчета по нагрузке и мощности
Расчет ведется за 2 этапа: для начала высчитывается суммарная мощность приборов, после чего происходит выбор сечения кабеля по мощности.
Это требует получения предварительных показателей:
- Расчет суммарной мощности приборов, подключаемых к сети. Прежде всего, это стационарно: постоянно или часто, работающие устройства: холодильник, электроплита, чайник, освещение, у многих – компьютер. Следует учитывать также более редко подключаемые электроприборы: утюг, пылесос, фен, кондиционер и другие.
- Выяснение штатного напряжения сети: 220 в или 380 в.
- Определение, какой материал использован для сердечника. Медь или алюминий.
- Проектирование варианта проводки: скрытая, поверхностная.
На 1 шаге вычисляется сумма мощностей ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) · Кс · Кз.
Кс – коэфф. спроса, он показывает насколько вероятно подключение всех в один и тот же отрезок времени, Кз – коэфф. запаса. Учитывает добавление новых устройств.
Выбор сечения кабеля по мощности
На 2ом этапе делается подбор кабеля по подходящему сечению по параметру мощности.
Удобно использовать таблицу из Правил — ПУЭ. В нее сведены показатели по типу проводки, материалам электропроводящих жил и др.
В Таблице ПУЭ можно определять сечение кабеля по мощности.
Соотношение тока и сечения
Вышеописанная таблица из ПУЭ позволяет проанализировать, как нагрузки соотносятся с площадью сечения. Нагрузка выражена в силе тока исходя из пересчета на одножильный вариант.
Расчет сечения кабеля по току происходит раздельно для сети в 220 в и для трехфазной в 380 в.
Таблица представляет виды кабеля с распространенными вариантами изоляции – резиновой и полимерной. Для бумажных изолирующих слоев, а также неизолированных проводов, есть всои таблицы соотношения сечения и силы тока.
При выборе проводится корректировка с использованием поправочных коэффициентов, связанных с местом проводов в блоке, с тепловыми нагрузками, с различным числом рядом расположенных кабелей и т.д.
Правила расчета по длине
Предварительная информация, нужная в подсчетах:
- Метраж провода. Обозначение длины — L.
- Удельное сопротивление металла, это зависит от того, что за провода задействуются. Обозначение – ρ. Измеряется в Ом/мм2·м:
- Номинальная сила тока. Обозначается – I. Измеряется в А.
| Для начала выясняется, какова номинальная сила тока. I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) P – суммарная мощность. Измеряется в ваттах. U – 220. Единица измерения – Вольты. Кс – коэфф. спроса. cos φ – 1 для бытовых приборов |
| Затем переходят к выяснению величины сечения с точки зрения длины. R = ρ L/S Учитывается такой показатель, как потеря напряжения по длине. Он не может выходить за пределы 5%. |
Эта схема просчета сечения кабеля по длине приведена для случаев одножильных проводов. Их еще называют однопроволочными или «монолитами». Если же работа идет с многожильными вариантами, длину следует считать, суммируя длины всех жил.
Для расчета сечения промеряют провод, применив какой-либо из трех методов, описанных ранее в соответствующем разделе.
Расчет сечения медных проводов и кабелей
Нужно учитывать ряд показателей. Пожалуй, наиболее ответственный из них — материал, использованный при производстве проводников. Нагрузка по потребляемой мощности существенно различается.
Сечение медного провода по мощности можно установить по таблицам ПУЭ. Для кабеля с медным сердечником.
Расчет сечения алюминиевых проводов и кабелей
Для алюминиевых токопроводящих сердечников подсчеты проводятся аналогично медным проводникам. Различия определяются свойствами металлов.
Таблица ПУЭ. Для кабеля с алюминиевым сердечником.
Зависимость тока, мощности и сечения жил
Расчет сечения провода электропроводки по мощности подключаемых электроприборов
Влияние рабочих параметров на расчет
Как выбрать сечения проводника
Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:
- Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20-30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
- Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
- Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.
Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:
- Вид и тип изоляции электрической проводки;
- Длина участков;
- Способы и варианты прокладки;
- Особенности температурного режима;
- Уровень и процент влажности;
- Максимально возможная величина перегрева;
- Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.
Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:
- для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
- для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
- что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².
Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.
Таблица сечения медного кабеля
| Сечение жил, проводящих ток (мм) | Медные жилы проводов и кабелей | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток (А) | Мощность (кВТ) | Ток (А) | Мощность (кВТ) | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33 |
| 16 | 80 | 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 | 265 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Таблица сечения алюминиевого кабеля
| Сечение жил, проводящих ток (мм) | Алюминиевые жилы проводов и кабелей | |||
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток (А) | Мощность (кВТ) | Ток (А) | Мощность (кВТ) | |
| 2,5 | 22 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132 |
От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.
Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно — многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.
Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.
Материал проводников кабеля
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.
