Расчет сечения кабеля по токовой нагрузке

Расчет сечения медных проводов и кабелей

Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов для отдельных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.

Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовую и осветительную.

В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне и в ванной. Так как там устанавливается наиболее мощная техника (электрочайник, микроволновка, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.п.).

Для этой розеточной группы выбираем провод сечением 2.5мм2. При условии, что силовая нагрузка будет разбросана по разным розеткам. Что это значит? Например, на кухне для подключения всей бытовой техники нужно 3-4 розетки подключенных медным проводом сечением 2.5 мм2 каждая.

Если вся техника подключается через одну единственную розетку, то сечения в 2.5 мм2 будет недостаточно, в этом случае нужно использовать провод сечением 4-6 мм2. В жилых комнатах для питания розеток можно использовать провод сечением 1.5 мм2, но окончательный выбор нужно принимать после соответствующих расчетов.

Питание всей осветительной нагрузки выполняется проводом сечением 1.5 мм2.

Необходимо понимать, что мощность на разных участках электропроводки будет разной, соответственно и сечение питающих проводов тоже разным. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего провода выбирают 4 – 6 мм2.

При монтаже электропроводки применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ.

Выбор сечения кабеля по мощности

Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.

Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда.

Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.

Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток — это направленное движение частиц.

Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока.

Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.

Несмотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.

Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.

Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке:

С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)

Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных.

Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.

А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо, когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.

Подключение электроэнергии

• Подключение 220 вольт к дому
• Подключение 380 вольт к дому
• Провести электричество в дом
• Трубостойка под ключ
• Подключение электричества к дому
• Трехфазный ввод электричества в дом
• Подключение электричества на даче
• Ввод электричества в дом
• Ввод электричества в квартиру
• Воздушный ввод электричества в дом
• Установка трубостойки для ввода электричества
• Выполнение техусловий МОЭСК
• Подземный ввод электричества
• Вынос электросчетчика на столб
• Замена электрического ввода
• Установка трансформатора в СНТ
• Строительство ВЛ электропередач
• Электричество в доме
• Электрический столб на участке
• Установка солнечных батарей
• Аренда автовышки

Использование таблицы сечения проводов по мощности

На практике для проведения подсчетов применяется таблица. Расчет сечения кабеля по мощности осуществляется с учетом показанной зависимости параметров тока и мощности от сечения. Существуют специальные стандарты возведения электроустановок, где можно посмотреть информацию по нужным измерениям. В таблице представлены распространенные значения.

Узнать точный показатель можно, используя различные параметры

Чтобы подобрать кабель под определенную нагрузку, необходимо провести некоторые расчеты:

• рассчитать показатель силы тока;
• округлить до наибольшего показателя, используя таблицу;
• подобрать ближайший стандартный параметр.

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.

Какие провода бывают — все разновидности кабелей и проводов

Определение площади сечения проводника по его диаметру

Перевод ампер (А) в ватты (Вт) и ватт (Вт) в амперы (А): подробное руководство

Какой провод лучше использовать для проводки в квартире и в частном деревянном доме?

Какая проводка лучше — сравнение медной и алюминиевой электропроводки

Как правильно подключить электрический духовой шкаф и варочную панель: выбор кабеля, розетки с вилкой, автомата и схемы подключения

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.

Определение площади сечения проводника по его диаметру

Как выбрать автоматический выключатель по мощности и току нагрузки?

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

Какая проводка лучше — сравнение медной и алюминиевой электропроводки

Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, способы вычисления, таблица

Источник

Расчет потребляемой мощности и тока

Нагрузочная способность кабеля должна соответствовать мощности подсоединенных к нему потребителей.

• Нагрузка характеризуется номинальным напряжением, током и мощностью.
• Различается активная и потребляемая мощность.

Активная расходуется на создание полезной работы, измеряется в Вт или кВт. Потребляемая мощность учитывает коэффициент полезного действия электрооборудования η, коэффициент мощности cosφ и измеряется в ВА или кВА.

Эти значения указываются в сопроводительной документации на электрооборудование и электроприборы, или на шильдиках (табличках), прикрепленных к ним, и служат исходными данными для расчетов.

Пример 1. Трехфазная сеть 380 В.

На шильдике трехфазного асинхронного электродвигателя АИР 80 указаны следующие номинальные параметры: Р = 1,1 кВт, U = 380 В, η = 0,72, cosφ = 0,73.

Исходя из этих данных, можно рассчитать потребляемый двигателем из сети ток и мощность.

Потребляемая номинальная мощность:

S = Р/ η* cosφ = 1,1/0,72*0,73 = 2, 09 кВА, или 2090 Вт.

Потребляемый номинальный ток:

I = S /√3U = 2090/1,73*380 = 3,17 А

Потребляемая двигателем мощность больше активной, так как часть ее в виде реактивной энергии расходуется на создание магнитного потока двигателя.

Пример 2. Однофазная сеть 220 В

Имеется электрообогреватель, лампы накаливания, компьютер, телевизор, электрическая духовка и водонагреватель мощностью 1,5, 0,3, 0,7, 0,5, 1,1 и 2,3 кВт соответственно.

Суммарная потребляемая мощность:

• Р= 1,5+0,3+0,7+0,5+1,1+2,3 = 6,4 кВт.
• Поскольку на практике все эти электроприборы одновременно не бывают включены, то их реальное потребление несколько меньше этой величины.

Расчетная мощность вычисляется по формуле:

• Рр= Р*Код* Кз, где:
• Код – коэффициент одновременности, принимается равным 0,78.
• Кз – коэффициент запаса. Кз учитывает возможное будущее увеличение мощности потребителей, принимается равным 1,2 -1,3.

Тогда, для рассматриваемого случая:

Pp= 6,4*0,78*1,2 = 6 кВт, или 6000 Вт.

Расчетный суммарный ток:

Ip = Pp/U = 6000/220 = 27,3 А

Какие кабели лучше?

Электрикам хорошо известен кабель немецкой марки NUM для офисных и жилых помещений. В России выпускают марки кабелей, которые по характеристикам ниже, хотя могут иметь то же название. Их можно отличить по подтекам компаунда в пространстве между жилами или по его отсутствию.

Провод выпускается монолитным и многопроволочным. Каждая жила, а также вся скрутка снаружи изолируется ПВХ, причем наполнитель между ними выполнен негорючим:

• Так, кабель NUM применяется внутри помещений, поскольку изоляция на улице разрушается от солнечных лучей.
• А в качестве внутренней и внешней электропроводки широко используется кабель марки ВВГ. Он дешев и достаточно надежен. Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.
• Провод марки ВВГ изготавливается плоским и круглым. Между жилами наполнитель не применяется.
• Кабель ВВГнг-П-LS делают с внешней оболочкой, не поддерживающей горения. Жилы изготавливаются круглые до сечения 16 мм², а свыше – секторные.
• Марки и ШВВП делаются многопроволочными и используются преимущественно для подключения бытовых приборов. Его часто применяют в качестве домашней электропроводки. На улице многопроволочные жилы использовать не рекомендуется по причине коррозии. Кроме того, изоляция при изгибе трескается при низкой температуре.
• На улице под землей прокладывают бронированные и устойчивые к влаге кабели АВБШв и ВБШв. Броня изготавливается из двух стальных лент, что повышает надежность кабеля и делает его устойчивым к механическим воздействиям.

Расчет сечения кабеля по мощности электроприборов.

Каждый кабель имеет номинальную мощность, которую при работе электроприборов он способен выдержать. Когда мощность всех электроприборов в квартире будет превышать расчетный показатель проводника, то аварии в скором времени не избежать.

Рассчитать мощность электроприборов в квартире или доме можно самостоятельно, для этого необходимо выписать на лист бумаги характеристики каждого прибора отдельно (телевизора, пылесоса, плиты, светильников). Затем все полученные значения суммируются, а готовое число используется для выбора оптимального диаметра.

Формула расчета мощности имеет такой вид:

Определение сечения по диаметру

После определения диаметра провода можно приступить к вычислению площади сечения в квадратах (мм2). Для кабелей типа ВВГ, состоящих из трех одножильных проводников, применяются методы вычисления по формуле или по готовой таблице соответствия диаметров и площадей. Методики применимы и для продукции с другой маркировкой.

По формуле

Основным способом является вычисление по формуле вида — S=(п/4)*D2, где π=3,14, а D — измеренный диаметр. Например, чтобы рассчитать площадь при диаметре 1 мм, потребуется вычислить значение: S=(3.14/4)*1²=0,785 мм2.

В сети доступны онлайн-калькуляторы, которые позволяют производить расчет площадей окружности по диаметру. Перед покупкой кабеля рекомендуется заранее просчитать значения, свести в таблицу и пользоваться ей в магазине.

В видеоролике от пользователя Александр Кваша демонстрируется проверка сечения жил провода.

По таблице с часто встречаемыми диаметрами

Для упрощения расчета удобно воспользоваться готовой таблицей.

Порядок пользования числами из таблицы:

1. Выбрать тип провода, который предполагается приобретать, например, ВВГ 3*4.
2. Определить диаметр по таблице — сечению 4 мм2 соответствует диаметр 2,26 мм.
3. Проверить реальное значение диаметра провода. В случае совпадения продукцию можно приобретать.

Ниже приведена таблица соотношения сечений основных типов медной проводки к диаметрам и току (при напряжении 220 В).

Диаметр жилы провода, мм	Сечение жилы, мм2	Допустимый ток, А
1,12	1	14
1,38	1,5	15
1,59	2,0	19
1,78	2,5	21
2,26	4,0	27
2,76	6,0	34
3,57	10,0	50
4,51	16,0	80
5,64	25,0	100
6,68	35,0	135

Дополнительным критерием соответствия сечения диаметру является вес провода. Способ определения диаметра по весу применяется при проверке тонкой проволоки для намотки трансформаторов. Толщина продукции начинается от 0,1 мм, и ее проблематично измерить при помощи микрометра.

Краткая таблица соответствия диаметров жилки по весу приведена ниже. Развернутые данные имеются в магазинах, специализирующихся на продаже электронных компонентов.

Диаметр, мм	Сечение, мм2	Вес, гр/км
0,1	0,0079	70
0,15	0,0177	158
0,2	0,0314	281
0,25	0,0491	438
0,3	0,0707	631
0,35	0,0962	859
0,4	0,1257	1,122

При расчете диаметра провода для предохранителей следует учитывать материал проводника. Краткая таблица соответствия диаметров кабеля из распространенных типов материала и силы тока приведена ниже.

Ток разрыва, А	Медь	Алюминий	Никелин	Железо	Олово	Свинец
0,5	0,03	0,04	0,05	0,06	0,11	0,13
1	0,05	0,07	0,08	0,12	0,18	0,21
5	0,16	0,19	0,25	0,35	0,53	0,60
10	0,25	0,31	0,39	0,55	0,85	0,95
15	0,32	0,40	0,52	0,72	1,12	1,25
25	0,46	0,56	0,73	1,00	1,56	1,75
50	0,73	0,89	1,15	1,60	2,45	2,78
100	1,15	1,42	1,82	2,55	3,90	4,40
200	1,84	2,25	2,89	4,05	6,20	7,00
300	2,40	2,95	3,78	5,30	8,20	9,20

Для многожильного кабеля

Диаметр многожильного кабеля определяется размером сечения одного проводника, умноженным на их количество. Основной проблемой является измерение диаметра тонкого провода.

Примером является кабель, состоящий из 25 жил с диаметром 0,2 мм. По приведенной выше формуле сечение равно: S=(3.14/4)*0.2²=0,0314 мм2. При 25 жилах оно составит: S­=0,0314*25=0.8 мм2. Затем по таблицам соответствия определяют — пригоден он для передачи тока требуемой силы или нет.

Еще одним способом приблизительного расчета силы тока является методика умножения диаметра многожильного кабеля на корректировочный показатель 0,91. Коэффициент предусматривает немонолитную структуру провода и воздушные зазоры между витками. Замер наружного диаметра ведется с небольшим усилием, поскольку поверхность легко деформируется и сечение становится овальным.

При расчете сегментной части кабеля применяются формулы или табличные значения. В таблице приведены стандартные величины ширины и высоты сегмента.

Площадь сечения, мм2	35	50	70	95	120	160	185	240
Высота/ширина для трехжильного монолитного кабеля, мм	5,5/9,2	6,4/10,5	7,6/12,5	9/15	10,1/16,6	11,3/18,4	12,5/20,7	14,4/23,8
Высота/ширина для трехжильного кабеля из тонких жил, мм	6/10	7/12	9/14	10/16	11/18	12/20	13,2/22	15,2/25
Высота/ширина для четырехжильного монолитного кабеля, мм	нет	7/10	8,2/12	9,6/14,1	10,8/16	12/18	13,2/18	нет

Формулы и инструкции

1. Расчет сечения кабеля по току для постоянного тока

Для расчета сечения кабеля по току для постоянного тока необходимо использовать следующую формулу:

Формула:

S = (K * I) / (ΔU * ρ)

где:

• S — сечение кабеля (в квадратных миллиметрах, мм2);
• K — коэффициент, зависящий от материала и изоляции кабеля;
• I — ток (в амперах, А);
• ΔU — допустимое напряжение падения на участке линии (в вольтах, В);
• ρ — удельное сопротивление материала кабеля (в омах на квадратный миллиметр, Ω·мм2).

2. Шаги для расчета сечения кабеля по току для постоянного тока

1. Определите допустимое напряжение падения на участке линии (ΔU).
2. Измерьте или определите значение тока (I), которое будет проходить через кабель.
3. Определите удельное сопротивление материала кабеля (ρ).
4. Определите коэффициент (K) в зависимости от материала и изоляции кабеля.
5. Подставьте значения в формулу S = (K * I) / (ΔU * ρ) и рассчитайте сечение кабеля (S).

Пример:

Допустимое напряжение падения на участке линии (ΔU) составляет 2 В. Ток (I) равен 10 А. Удельное сопротивление материала кабеля (ρ) равно 0,0175 Ω·мм2. Коэффициент (K) для выбранного кабеля равен 0,026. Подставим значения в формулу:

S = (0,026 * 10) / (2 * 0,0175) = 1,485 мм2

Таким образом, необходимо использовать кабель с сечением 1,5 мм2.

Основные понятия

Любое металлическое изделие состоит из кристаллической решетки. Через нее проходят электроны, подвижные частицы, из-за чего электричество трансформируется в тепловую энергию. Данное свойство с успехом используется производителями обогревателей и осветительных приборов. Однако в обычных электрических системах перегрев кабеля недопустим, поскольку он со временем приведет к нарушению изоляцию и воспламенению

Поэтому важно подобрать правильное сечение проводников, чтобы те выдерживали допустимые (потенциальные) токовые нагрузки сети

Для этого учитываются два термина:

• сечение провода;
• плотность тока.

Зависимость плотности тока от сечения

Даже если будет подобрано правильное сечение провода, он все равно может перегреться. Причин несколько: слабый контакт в местах соединения или окисления, связанные с недопустимой скруткой алюминиевой и медной жил.

Сечение провода

Для выбора сечения токоведущей жилы (проводника, а не всего кабеля с оболочкой и изоляцией) ориентируются по двум параметрам:

• нагрев в допустимых пределах;
• потеря напряжения.

Неверный выбор сечения кабеля может привести к перегреву и возгоранию

Для расчета потенциального нагрева нужно учитывать длительно допустимую температуру. Величина напрямую зависит от возможной силы тока Iп. После использования формулы вы получите расчетный ток Iр, который должен отличаться от Iп и быть меньше его значения (ни в коем случае не больше!). При выборе сечения используют следующую формулу:

Iр = Pн/Uн,

где:

• Pн — номинальная мощность, Вт;
• Uн — номинальное напряжение, В.

Пользоваться данной формулой можно для расчета токов в проводниках с уже устоявшейся температурой при условии, что на кабель не влияют другие охлаждающие или согревающие факторы. Величина длительно допустимого тока Iп зависит от разных параметров: сечение, материал изготовления, изоляционная оболочка и способ монтажа.

Чтобы проверить падение напряжения на воздушной линии электропередач, пользуются следующей формулой:

Uп = (U — Uн) *100/ Uн,

где:

• U — напряжения от источника;
• Uн — напряжение в месте, где подключается приемник напряжения.

Максимально допустимое отклонение напряжения — 10%.

Плотность тока

Данная физическая величина является векторной. Для ее обозначения используют латинскую букву J. Формула расчета выглядит следующим образом:

J = I/S,

где:

• I — сила тока, А;
• S — площадь поперечного сечения, кв. мм.

Предельная плотность тока для алюминиевых и медных проводов

Плотностью тока называют объем тока, который проходит через проводник заданного сечения за определенный отрезок времени. Измеряется в А/кв. мм.