В таблице приведены данные мощности, тока и сечения кабелей и проводов , для расчетов и выбора кабеля и провода , кабельных материалов и электрооборудования.
В расчете применялись данные таблиц ПУЭ, формулы активной мощности для однофазной и трехфазной симметричной нагрузки.
Ниже представлены таблицы для кабелей и проводов с медными и алюминивыми жилами проводов.
| 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 | 33,0 |
| 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 | 66,0 | 260 | 171,6 |
| Сечение токопро водящей жилы, мм 2 | Алюминивые жилы проводов и кабелей | |||
| 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 | 132,0 |
Пример расчета сечения кабеля
Задача: запитать ТЭН мощностью W=4,75 кВт медным проводом в кабель-канале.
Расчет тока: I = W/U. Напряжение нам известно: 220 вольт. Согласно формуле протекающий ток I = 4750/220 = 21,6 ампера.
Ориентируемся на медный провод, потому берем значение диаметра медной жилы из таблицы. В колонке 220В - медные жилы находим значение тока, превышающего 21,6 ампера, это строка со значением 27 ампера. Из этой же строки берем Сечение токопроводящей жилы, равное 2,5 квадрата.
Расчет необходимого сечения кабеля по марке кабеля, провода
| № | Число жил, сечение мм. Кабеля (провода) | Наружный диаметр мм. | Диаметр трубы мм. | Допустимый длительный ток (А) для проводов и кабелей при прокладке: | Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) ПУЭ |
|||||||||||
| ВВГ | ВВГнг | КВВГ | КВВГЭ | NYM | ПВ1 | ПВ3 | ПВХ (ПНД) | Мет.тр. Ду | в воздухе | в земле | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||||
| 1 | 1х0,75 | 2,7 | 16 | 20 | 15 | 15 | 1 | 2 | 3 | |||||||
| 2 | 1х1 | 2,8 | 16 | 20 | 17 | 17 | 15х3 | 210 | ||||||||
| 3 | 1х1,5 | 5,4 | 5,4 | 3 | 3,2 | 16 | 20 | 23 | 33 | 20х3 | 275 | |||||
| 4 | 1х2,5 | 5,4 | 5,7 | 3,5 | 3,6 | 16 | 20 | 30 | 44 | 25х3 | 340 | |||||
| 5 | 1х4 | 6 | 6 | 4 | 4 | 16 | 20 | 41 | 55 | 30х4 | 475 | |||||
| 6 | 1х6 | 6,5 | 6,5 | 5 | 5,5 | 16 | 20 | 50 | 70 | 40х4 | 625 | |||||
| 7 | 1х10 | 7,8 | 7,8 | 5,5 | 6,2 | 20 | 20 | 80 | 105 | 40х5 | 700 | |||||
| 8 | 1х16 | 9,9 | 9,9 | 7 | 8,2 | 20 | 20 | 100 | 135 | 50х5 | 860 | |||||
| 9 | 1х25 | 11,5 | 11,5 | 9 | 10,5 | 32 | 32 | 140 | 175 | 50х6 | 955 | |||||
| 10 | 1х35 | 12,6 | 12,6 | 10 | 11 | 32 | 32 | 170 | 210 | 60х6 | 1125 | 1740 | 2240 | |||
| 11 | 1х50 | 14,4 | 14,4 | 12,5 | 13,2 | 32 | 32 | 215 | 265 | 80х6 | 1480 | 2110 | 2720 | |||
| 12 | 1х70 | 16,4 | 16,4 | 14 | 14,8 | 40 | 40 | 270 | 320 | 100х6 | 1810 | 2470 | 3170 | |||
| 13 | 1х95 | 18,8 | 18,7 | 16 | 17 | 40 | 40 | 325 | 385 | 60х8 | 1320 | 2160 | 2790 | |||
| 14 | 1х120 | 20,4 | 20,4 | 50 | 50 | 385 | 445 | 80х8 | 1690 | 2620 | 3370 | |||||
| 15 | 1х150 | 21,1 | 21,1 | 50 | 50 | 440 | 505 | 100х8 | 2080 | 3060 | 3930 | |||||
| 16 | 1х185 | 24,7 | 24,7 | 50 | 50 | 510 | 570 | 120х8 | 2400 | 3400 | 4340 | |||||
| 17 | 1х240 | 27,4 | 27,4 | 63 | 65 | 605 | 60х10 | 1475 | 2560 | 3300 | ||||||
| 18 | 3х1,5 | 9,6 | 9,2 | 9 | 20 | 20 | 19 | 27 | 80х10 | 1900 | 3100 | 3990 | ||||
| 19 | 3х2,5 | 10,5 | 10,2 | 10,2 | 20 | 20 | 25 | 38 | 100х10 | 2310 | 3610 | 4650 | ||||
| 20 | 3х4 | 11,2 | 11,2 | 11,9 | 25 | 25 | 35 | 49 | 120х10 | 2650 | 4100 | 5200 | ||||
| 21 | 3х6 | 11,8 | 11,8 | 13 | 25 | 25 | 42 | 60 | медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP30 |
|||||||
| 22 | 3х10 | 14,6 | 14,6 | 25 | 25 | 55 | 90 | |||||||||
| 23 | 3х16 | 16,5 | 16,5 | 32 | 32 | 75 | 115 | |||||||||
| 24 | 3х25 | 20,5 | 20,5 | 32 | 32 | 95 | 150 | |||||||||
| 25 | 3х35 | 22,4 | 22,4 | 40 | 40 | 120 | 180 | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | |||||||
| 26 | 4х1 | 8 | 9,5 | 16 | 20 | 14 | 14 | 1 | 2 | 3 | ||||||
| 27 | 4х1,5 | 9,8 | 9,8 | 9,2 | 10,1 | 20 | 20 | 19 | 27 | 50х5 | 650 | 1150 | ||||
| 28 | 4х2,5 | 11,5 | 11,5 | 11,1 | 11,1 | 20 | 20 | 25 | 38 | 63х5 | 750 | 1350 | 1750 | |||
| 29 | 4х50 | 30 | 31,3 | 63 | 65 | 145 | 225 | 80х5 | 1000 | 1650 | 2150 | |||||
| 30 | 4х70 | 31,6 | 36,4 | 80 | 80 | 180 | 275 | 100х5 | 1200 | 1900 | 2550 | |||||
| 31 | 4х95 | 35,2 | 41,5 | 80 | 80 | 220 | 330 | 125х5 | 1350 | 2150 | 3200 | |||||
| 32 | 4х120 | 38,8 | 45,6 | 100 | 100 | 260 | 385 | Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения (А) Schneider Electric IP31 |
||||||||
| 33 | 4х150 | 42,2 | 51,1 | 100 | 100 | 305 | 435 | |||||||||
| 34 | 4х185 | 46,4 | 54,7 | 100 | 100 | 350 | 500 | |||||||||
| 35 | 5х1 | 9,5 | 10,3 | 16 | 20 | 14 | 14 | |||||||||
| 36 | 5х1,5 | 10 | 10 | 10 | 10,9 | 10,3 | 20 | 20 | 19 | 27 | Сечение, шины мм | Кол-во шин на фазу | ||||
| 37 | 5х2,5 | 11 | 11 | 11,1 | 11,5 | 12 | 20 | 20 | 25 | 38 | 1 | 2 | 3 | |||
| 38 | 5х4 | 12,8 | 12,8 | 14,9 | 25 | 25 | 35 | 49 | 50х5 | 600 | 1000 | |||||
| 39 | 5х6 | 14,2 | 14,2 | 16,3 | 32 | 32 | 42 | 60 | 63х5 | 700 | 1150 | 1600 | ||||
| 40 | 5х10 | 17,5 | 17,5 | 19,6 | 40 | 40 | 55 | 90 | 80х5 | 900 | 1450 | 1900 | ||||
| 41 | 5х16 | 22 | 22 | 24,4 | 50 | 50 | 75 | 115 | 100х5 | 1050 | 1600 | 2200 | ||||
| 42 | 5х25 | 26,8 | 26,8 | 29,4 | 63 | 65 | 95 | 150 | 125х5 | 1200 | 1950 | 2800 | ||||
| 43 | 5х35 | 28,5 | 29,8 | 63 | 65 | 120 | 180 | |||||||||
| 44 | 5х50 | 32,6 | 35 | 80 | 80 | 145 | 225 | |||||||||
| 45 | 5х95 | 42,8 | 100 | 100 | 220 | 330 | ||||||||||
| 46 | 5х120 | 47,7 | 100 | 100 | 260 | 385 | ||||||||||
| 47 | 5х150 | 55,8 | 100 | 100 | 305 | 435 | ||||||||||
| 48 | 5х185 | 61,9 | 100 | 100 | 350 | 500 | ||||||||||
| 49 | 7х1 | 10 | 11 | 16 | 20 | 14 | 14 | |||||||||
| 50 | 7х1,5 | 11,3 | 11,8 | 20 | 20 | 19 | 27 | |||||||||
| 51 | 7х2,5 | 11,9 | 12,4 | 20 | 20 | 25 | 38 | |||||||||
| 52 | 10х1 | 12,9 | 13,6 | 25 | 25 | 14 | 14 | |||||||||
| 53 | 10х1,5 | 14,1 | 14,5 | 32 | 32 | 19 | 27 | |||||||||
| 54 | 10х2,5 | 15,6 | 17,1 | 32 | 32 | 25 | 38 | |||||||||
| 55 | 14х1 | 14,1 | 14,6 | 32 | 32 | 14 | 14 | |||||||||
| 56 | 14х1,5 | 15,2 | 15,7 | 32 | 32 | 19 | 27 | |||||||||
| 57 | 14х2,5 | 16,9 | 18,7 | 40 | 40 | 25 | 38 | |||||||||
| 58 | 19х1 | 15,2 | 16,9 | 40 | 40 | 14 | 14 | |||||||||
| 59 | 19х1,5 | 16,9 | 18,5 | 40 | 40 | 19 | 27 | |||||||||
| 60 | 19х2,5 | 19,2 | 20,5 | 50 | 50 | 25 | 38 | |||||||||
| 61 | 27х1 | 18 | 19,9 | 50 | 50 | 14 | 14 | |||||||||
| 62 | 27х1,5 | 19,3 | 21,5 | 50 | 50 | 19 | 27 | |||||||||
| 63 | 27х2,5 | 21,7 | 24,3 | 50 | 50 | 25 | 38 | |||||||||
| 64 | 37х1 | 19,7 | 21,9 | 50 | 50 | 14 | 14 | |||||||||
| 65 | 37х1,5 | 21,5 | 24,1 | 50 | 50 | 19 | 27 | |||||||||
| 66 | 37х2,5 | 24,7 | 28,5 | 63 | 65 | 25 | 38 | |||||||||
Если электрический ток будет протекать по проводнику в течение длительного времени, в этом случае установится определенная стабильная температура данного проводника, при условии неизменной внешней среды. Величины токов, при которых температура достигает максимального значения, в электротехнике известны как длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. Данные величины соответствуют определенным маркам проводов и кабелей. Они зависят от изоляционного материала, внешних факторов и способов прокладки. Большое значение имеет материал и сечение кабельно-проводниковой продукции, а также режим и условия эксплуатации.
Причины нагрева кабеля
Причины повышения температуры проводников тесно связаны с самой природой электрического тока. Всем известно, что по проводнику под действием электрического поля упорядоченно перемещаются заряженные частицы - электроны. Однако для кристаллической решетки металлов характерны высокие внутренние молекулярные связи, которые электроны вынуждены преодолевать в процессе движения. Это приводит к высвобождению большого количества теплоты, то есть, электрическая энергия преобразуется в тепловую.
Данное явление похоже на выделение теплоты под действием трения, с той разницей, что в рассматриваемом варианте электроны соприкасаются с кристаллической решеткой металла. В результате, происходит выделение тепла.
Такое свойство металлических проводников имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Эффект нагрева используется на производстве и в быту, как основное качество различных устройств, например, электрических печей или электрочайников, утюгов и другой техники. Отрицательными качествами являются возможные разрушения изоляции при перегреве, что может привести к возгоранию, а также выходу из строя электротехники и оборудования. Это означает, что длительные токовые нагрузки для проводов и кабелей превысили установленную норму.
Существует множество причин чрезмерного нагрева проводников:
- Основной причиной часто становится неправильно выбранное сечение кабеля. Каждый проводник обладает собственной максимальной пропускной способностью тока, измеряемого в амперах. Прежде чем подключать тот или иной прибор, необходимо установить его мощность и только потом . Выбор следует делать с запасом мощности от 30 до 40%.
- Другой, не менее распространенной причиной, считаются слабые контакты в местах соединений - в распределительных коробках, щитках, автоматических выключателях и т.д. При плохом контакте провода будут нагреваться, вплоть до их полного перегорания. Во многих случаях достаточно проверить и подтянуть контакты, и чрезмерный нагрев исчезнет.
- Довольно часто контакт нарушается из-за неправильного . Чтобы избежать окисления в местах соединений этих металлов, необходимо использовать клеммники.
Для правильного расчета сечения кабеля нужно вначале определить максимальные токовые нагрузки. С этой целью сумма всех номинальных мощностей у используемых потребителей, должна быть поделена на значение напряжения. Затем, с помощью таблиц можно легко подобрать нужное сечение кабеля.
Расчет допустимой силы тока по нагреву жил
Правильно выбранное сечение проводника не допускает падений напряжения, а также излишних перегревов под воздействием проходящего электротока. То есть, сечение должно обеспечивать наиболее оптимальный режим работы, экономичность и минимальный расход цветных металлов.
Сечение проводника выбирается по двум основным критериям, как допустимый нагрев и . Из двух значений сечения, полученных при расчетах, выбирается большая величина, округляемая до стандартного уровня. Потеря напряжения оказывает серьезное влияние преимущественно на состояние воздушных линий, а величина допустимого нагрева оказывает серьезное влияние на переносные шланговые и подземные кабельные линии. Поэтому сечение для каждого вида проводников определяется в соответствии с этими факторами.
Понятие допустимой силы тока по нагреву (Iд) представляет собой протекающую по проводнику силу тока в течение длительного времени, в процессе которого появляется значение длительно допустимой температуры нагрева. При выборе сечения необходимо соблюдение обязательного условия, чтобы расчетная сила тока Iр соответствовала допустимой силе тока по нагреву Iд. Значение Iр определяется по следующей формуле: Iр, в которой Рн является номинальной мощностью в кВт; Кз - коэффициент загрузки устройства, составляющий 0,8-0,9; Uн - номинальное напряжение устройства; hд - КПД устройства; cos j - коэффициент мощности устройства 0,8-0,9.
Таким образом, любому току, протекающему через проводник в течение длительного времени, будет соответствовать определенное значение установившейся температуры проводника. При этом, внешние условия, окружающие проводник, остаются неизменными. Величина тока, при которой температура данного кабеля считается максимально допустимой, известна в электротехнике, как длительно допустимый ток кабеля. Этот параметр зависит от материала изоляции и способа прокладки кабеля, его сечения и материала жил.
Когда рассчитываются длительно допустимые токи кабелей, обязательно используется значение максимальной положительной температуры окружающей среды. Это связано с тем, что при одинаковых токах теплоотдача происходит значительно эффективнее в условиях низких температур.
В разных регионах страны и в разное время года температурные показатели будут отличаться. Поэтому в ПУЭ имеются таблицы с допустимыми токовыми нагрузками для расчетных температур. Если же температурные условия значительно отличаются от расчетных, существуют поправки с помощью коэффициентов, позволяющих рассчитать нагрузку для конкретных условий. Базовое значение температуры воздуха внутри и вне помещений устанавливается в пределах 250С, а для кабелей, проложенных в земле на глубине 70-80 см - 150С.
Расчеты с помощью формул достаточно сложные, поэтому на практике чаще всего используется таблица допустимых значений тока для кабелей и проводов. Это позволяет быстро определить, способен ли данный кабель выдержать нагрузку на данном участке при существующих условиях.
Условия теплоотдачи
Наиболее эффективными условиями для теплоотдачи является нахождение кабеля во влажной среде. В случае прокладки в грунте, отведение тепла зависит от структуры и состава грунта и количества влаги, содержащейся в нем.
Для того чтобы получить более точные данные, необходимо определить состав почвы, влияющий на изменение сопротивления. Далее с помощью таблиц находится удельное сопротивление конкретного грунта. Данный параметр может быть уменьшен, если выполнить тщательную трамбовку, а также изменить состав засыпки траншеи. Например, теплопроводность пористого песка и гравия ниже, чем у глины, поэтому кабель рекомендуется засыпать глиной или суглинком, в которых отсутствуют шлаки, камни и строительный мусор.
Воздушные кабельные линии обладают плохой теплоотдачей. Она ухудшается еще больше, когда проводники прокладываются в кабель-каналах с дополнительными воздушными прослойками. Кроме того, кабели, расположенные рядом, подогревают друг друга. В таких ситуациях выбираются минимальные значения нагрузок по току. Чтобы обеспечить благоприятные условия эксплуатации кабелей, значение допустимых токов рассчитывается в двух вариантах: для работы в аварийном и длительном режиме. Отдельно рассчитывается допустимая температура на случай короткого замыкания. Для кабелей в бумажной изоляции она составит 2000С, а для ПВХ - 1200С.
Значение длительно допустимого тока и допустимая нагрузка на кабель представляет собой обратно пропорциональную зависимость температурного сопротивления кабеля и теплоемкости внешней среды. Необходимо учитывать, что охлаждение изолированных и неизолированных проводов происходит в совершенно разных условиях. Тепловые потоки, исходящие от кабельных жил, должны преодолеть дополнительное тепловое сопротивление изоляции. На кабели и провода, проложенные в земле и трубах, существенно влияет теплопроводность окружающей среды.
Если в одной прокладывается сразу несколько кабелей, в этом случае условия их охлаждения значительно ухудшаются. В связи с этим длительно допустимые токовые нагрузки на провода и кабели снижаются на каждой отдельной линии. Данный фактор нужно обязательно учитывать при расчетах. На определенное количество рабочих кабелей, проложенных рядом, существуют специальные поправочные коэффициенты, сведенные в общую таблицу.
Таблица нагрузок по сечению кабеля
Передача и распределение электрической энергии совершенно невозможно без проводов и кабелей. Именно с их помощью электрический ток подводится к потребителям. В этих условиях большое значение приобретает токовая нагрузка по сечению кабеля, рассчитываемая по формулам или определяемая с помощью таблиц. В связи с этим, сечения кабелей подбираются в соответствии с нагрузкой, создаваемой всеми электроприборами.
Предварительные расчеты и выбор сечения обеспечивают бесперебойное прохождение электрического тока. Для этих целей существуют таблицы с широким спектром взаимных связей сечения с мощностью и силой тока. Они используются еще на стадии разработки и проектирования электрических сетей, что позволяет в дальнейшем исключить аварийные ситуации, влекущие за собой значительные затраты на ремонт и восстановление кабелей, проводов и оборудования.
Существующая таблица токовых нагрузок кабелей, приведенная в ПУЭ показывает, что постепенный рост сечения проводника вызывает снижение плотности тока (А/мм2). В некоторых случаях вместо одного кабеля с большой площадью сечения, более рациональным будет использование нескольких кабелей с меньшим сечением. Однако, данный вариант требует экономических расчетов, поскольку при заметной экономии цветного металла жил, возрастают затраты на устройство дополнительных кабельных линий.
Выбирая наиболее оптимальное сечение проводников с помощью таблицы, необходимо учитывать несколько важных факторов. Во время проверки на нагрев, токовые нагрузки на провода и кабели принимаются из расчета их получасового максимума. То есть, учитывается средняя максимальная получасовая токовая нагрузка для конкретного элемента сети - трансформатора, электродвигателя, магистралей и т.д.
Кабели, рассчитанные на напряжение до 10 кВ, имеющие пропитанную бумажную изоляцию и работающие с нагрузкой, не превышающей 80% от номинала, допускается краткосрочная перегрузка в пределах 130% на максимальный период 5 суток, не более 6 часов в сутки.
Когда нагрузка кабеля по сечению определяется для линий, проложенных в коробах и лотках, ее допустимое значение принимается как для проводов, уложенных открытым способом в лотке в одном горизонтальном ряду. Если провода прокладываются в трубах, то это значение рассчитывается, как для проводов, уложенных пучками в коробах и лотках.
Если в коробах, лотках и трубах прокладываются пучки проводов в количестве более четырех, в этом случае допустимая токовая нагрузка определяется следующим образом:
- Для 5-6 проводов, нагруженных одновременно, считается как при открытой прокладке с коэффициентом поправки 0,68.
- Для 7-9 проводников при одновременной нагрузке - так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,63.
- Для 10-12 проводников при одновременной нагрузке - так же как при открытой прокладке с коэффициентом 0,6.
Таблица для определения допустимого тока
Расчеты, выполняемые вручную, не всегда позволяют определить длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей и проводов. В ПУЭ содержится множество разных таблиц, в том числе и таблица токовых нагрузок, содержащая готовые значения, применительно к различным условиям эксплуатации.
Характеристики проводов и кабелей, приведенные в таблицах, дают возможность нормальной передачи и распределения электроэнергии в сетях с постоянным и переменным напряжением. Технические параметры кабельно-проводниковой продукции находятся в очень широком диапазоне. Они различаются собственной , количеством жил и другими показателями.
Таким образом, перегрев проводников при постоянной нагрузке можно исключить путем правильного подбора длительно допустимого тока и расчетов отведения тепла в окружающую среду.
Сечение кабеля на срезе стандартизировано во всех странах. Это касается и государств СНГ, и Европы. Регулирует этот вопрос в нашей стране документ «Правила устройства электроустановок», которые называют ПУЭ. Расчет сечения кабеля по мощности выбирается при помощи специальных таблиц. Конечно, многие просчитывают необходимые параметры проводника «на глаз», но это не совсем правильно. Для каждой квартиры этот показатель может быть разным. Это связано с количеством электрических потребителей и их мощностью. Без грамотного расчета может произойти множество неприятных ситуаций, дорогостоящий ремонт как проводки, так и квартиры.
Устройство кабеля
Чтобы определить сечение кабеля по мощности, следует понимать его принцип и устройство. Его можно сравнить, например, с водяным или газовым трубопроводом. Точно так же, как по этим коммуникациям, по электропроводнику протекает поток. Его мощность ограничивает сечение проводника.
Сечение кабеля при помощи показателя мощности может быть выполнено неправильно в двух случаях:
- Токоведущий канал будет слишком узким. Это приведет к возрастанию плотности тока и, следовательно, к перегреву изоляции. Такое состояние проводника через время будет характеризоваться наличием слабых мест, где возможна утечка. Такое состояние канала может стать причиной пожара.
- Слишком широкая токоведущая жила. Это, конечно, не самый плохой вариант. Простор транспортировки электрического потока позволит более функционально и долговечно использовать проводник. Однако с возрастанием сечения увеличивается и стоимость кабеля.
Первый вариант представляет собой опасность для жизни, здоровья и имущества. Второй способ безопасен, но материалы довольно дорого обойдется при покупке.
Простой способ
Расчет сечения кабеля по мощности опирается на всем известный закон, разработанный Омом. Он сообщает, что сила протекания тока, умноженная на напряжение, будет равна мощности. Напряжение в быту считается постоянной величиной. В однофазной сети она равна 220 В. Поэтому для определения сечения кабеля по показателю тока, а также мощности остаются всего две переменные.
Далее рассчитываются значения тока и предполагаемую нагрузку. Причем размер кабеля по его мощности можно будет выбрать по таблице ПУЭ. Этот показатель рассчитывают для провода, подходящего к розеткам. Традиционно для линий освещения прокладывают провод поперечным сечением в размере 1,5 мм 2 .
Однако случается, что к розеточной группе подключают такие устройства, как фен, микроволновка, электрочайник и т. д. Необходимо распределять нагрузку и правильно просчитывать сечение кабеля по показателям мощности, соотнеся диаметр и нагрузку.
Если нет возможности разбить розеточные группы, то многие электрики порекомендуют сразу же установить кабель с медной жилой до 6 мм 2 .
Площадь сечения и диаметр
Расчет сечения кабеля по мощности, диаметр и нагрузка не являются равноценными понятиями. Первый показатель рассчитывается в мм 2 , а вторая - просто в мм. Выбирать мощность и допустимую силу току по таблице можно как по сечению кабеля, так и по его диаметру.
Если в таблице учитывается только размер площади сечения в мм 2 , а есть данные только о диаметре кабеля, недостающий показатель можно найти по следующей формуле:
S = 3,14D 2 /4 = 0,785D 2 ,
где: S - сечение провода, а D - диаметр.
Если же провод в сечения не круглый, а прямоугольный, его площадь сечения рассчитывают перемножением длины на ширину (точно так же, как площадь прямоугольника).
Расчет на основе нагрузки
Расчет сечения провода кабеля проще всего выполнить путем суммирования мощностей всех агрегатов, которые будут подключены к линии. Для этого потребуется выполнить определенную последовательность действий.
Сначала определяется, какие электрические приборы станут использоваться в жилище, какие из них вероятно станут функционироать одновременно. Далее необходимо заглянуть в техпаспорта каждого из этих агрегатов. Потребуется подсчитать сумму мощностей тех электрических потребителей, которые должны работать одновременно.
Затем показатель, полученный в результате проведенных вычислений, округляется в большую сторону. Это обеспечит безопасный запас мощности электропроводки. Рассчитывается сечение провода или кабеля выполняется далее при помощи таблиц ПУЭ.
Аналогичным способом можно суммировать силу тока, которая указывается в техпаспортах электрического оборудования. Производится округление и поиск по таблице расчета мощности.
Таблица мощности, тока и сечения медных проводов
Согласно ПУЭ, в жилых зданиях необходимо использовать только медные жилы для обустройства проводки. Питание некоторого электрического оборудования, которое относится к инженерным типам приемников, может подключаться к сети жилами из алюминия сечением не меньше 2,5 мм 2 .
Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов
Специалист также сможет сделать поправочные коэффициенты по типу расположения провода, температуре окружающей среды, для кабеля в земле и т. д. Таблица расчета мощности кабеля, сечения или силы тока касается проводников в пластмассовой или резиновой изоляции. К их числу относятся такие распространенные марки, как ВВП, ПВС, ППВ, ВПП, АВВГ, ВВГ, АППВ и т. д. Неизолированные или с бумажным экраном кабели должны рассчитываться по относящейся к ним таблице.
Длина и сечение
Расчет сечения кабеля по мощности просто необходимо использовать для определения его длины. Эти данные важны при создании удлинителей большой длины. Полученные точные значения необходимо при этом увеличивать на 10-15 см. Этот запас необходим для осуществления коммутации при помощи пайки, сварки или обжима.
В строительстве рассчитывается сечение кабеля по показателям мощности и длины на этапе проектирования электропроводки. Это очень важно, особенно для тех коммуникаций, которые будут подвергаться значительным или дополнительным нагрузкам.
В быту расчет длины провода производят по следующей формуле:
I=P/U*cosφ, где:
- Р - мощность (Вт);
- I - сила тока (А);
- U - напряжение (В);
- cosφ - коэффициент, который равен 1.
Сечение кабеля предварительно следует найти в таблице. Формула поможет определить правильную длину провода.
Плотность тока
Сила тока варьируется в интервале 6-10 А, который был выведен опытным путем. Эта величина рассчитывается для тока, протекающего по 1 мм 2 медной жилы.
Такое утверждение означает, что расчет сечения кабеля по мощности и току берет за основу медный кабель с величиной сечения 1 мм 2 , по которому без оплавления и перегрева может протекать ток от 6 до 10 А к ожидающим его бытовым электроприборам.
Согласно кодексу ПУЭ, для каждого провода отводится запас в 40% на безопасный для оболочки перегрев. Если величина 6 А характеризует работу представленного проводника бесконечно длительный термин без ограничений по времени, то показатель 10 А подходит для краткосрочного протекания тока по жиле.
Если по медному проводнику 1 мм 2 протекает ток 12 А, ему будет тесно в такой жиле. Это приведет к увеличению плотности тока. Жила начнет нагреваться и будет плавить изоляцию.
Поэтому такие расчеты обязательны при выборе сечения кабеля для каждого типа проводки.
Ознакомившись с методиками, позволяющими выполнить расчет сечения кабеля по мощности и силе тока, можно проложить или отремонтировать старую проводку, которая прослужит длительный срок и будет полностью безопасна для проживающих в доме людей. Множество довольно несложных, но действенных способов помогут точно определиться с необходимым размером сечения для электросети.
Отправим материал вам на e-mail
Сечение жил электрических проводов и кабелей, используемых для подключения освещения и бытовых приборов, силовых установок и различного оборудования, зависит от величины электрической мощности этих потребителей и, соответственно, электрического тока, протекающего по ним. Величина максимально допустимого тока, протекающего по токоведущей жиле для разных марок проводов и кабелей, в соответствии с их сечением и способом прокладки, регламентирована «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) главой 1.3 «Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны». О том, как выбрать кабель для домашней электропроводки, а также таблица мощности кабеля по сечению, которая пригодится для многих работ, об этом расскажем в сегодняшней публикации сайт
ПУЭ – основной документ, регламентирующий все сферы работ в электроустановках различного назначения
Для того чтобы определить допустимое сечение кабеля, необходимо знать мощность нагрузки, подключаемой с его использованием. Для этого можно воспользоваться двумя способами:
- собрать информацию о подключаемых устройствах, используя паспорта этих изделий или технические характеристики, размещённые в сети Интернет;
- воспользоваться усреднёнными значениями для каждой категории бытовых приборов.
Усреднённые значения различных бытовых приборов приведены в следующей таблице.
| Наименование устройства | Электрическая мощность, кВт |
|---|---|
| Посудомоечная машина | 1,8 |
| Электрический чайник | 1,2 |
| Духовой шкаф | 2,3 |
| Фен | 1,3 |
| Микроволновая печь | 1,5 |
| Утюг | 1,1 |
| Кондиционер | 4 |
| Стиральная машина | 0,5 |
| Телевизор | 0,3 |
| Холодильник | 0,2 |
| Спутниковое ТВ | 0,15 |
| Компьютер | 0,12 |
| Принтер | 0,05 |
| Монитор | 0,15 |
| Ручной электрический инструмент | 1,2 |
В данной таблице приведены не все виды бытовых приборов и инструмента, т.к. номенклатура их достаточно велика, поэтому при необходимости найти требуемые значения следует обратиться к сети Интернет, где с помощью «поисковика» найти величину мощности искомого объекта нагрузки.
Зная значения мощности электрической нагрузки, можно рассчитать значение тока, который будет протекать по проводникам во время их использования. Для этого следует воспользоваться формулой:
I = P / U , где
- P – мощность подключаемых бытовых приборов и электрического освещения;
- U – напряжение электрической сети;
- I – ток, протекающий по токоведущим жилам при включении приборов заданной мощности.
К сведению! При выполнении данного расчёта значение мощности берётся в киловаттах (кВт), а при суммировании этой величины − в Ваттах (Вт), полученное значение необходимо перевести в кВт, для чего следует его разделить на одну тысячу.
Вычислив силу тока, протекающего по проводнику при подключении максимально возможной нагрузки на заданном участке электрической цепи, можно определить его сечение.
Важно! Для медных и алюминиевых токоведущих жил значения максимально допустимого тока разнятся, поэтому это следует учитывать в обязательном порядке при выполнении подбора сечения кабеля (провода).
Выбор сечения медного или алюминиевого провода по мощности и силе тока
Как видно из формулы (по которой определялся электрический ток), при подключении определённой мощности, значение тока напрямую зависит от напряжения электрической сети, на котором работают подключаемые устройства. В связи с этим значения максимально допустимого тока на разных классах напряжения приводятся в технической литературе раздельно также, как и для разных марок токоведущих жил, а именно:
Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.
Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.
Таблица 1.3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.
Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.
Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм 2 он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.
Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1.3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.
Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.
Листаем ПУЭ дальше и смотрим пункт 1.3.10. Тут сказано, что все номинальные токи, указанные в таблице, рассчитаны исходя из температуры жил +65С 0 , окружающего воздуха +25С 0 и земли +15С 0 . Таким образом получается, если на улице теплая погода +25С 0 , а мы проложили кабель сечением 2,5мм2 открыто и по нему протекает ток величиной 30А, то температура его жил должна быть +65С 0 . Вы представляете себе эту температуру? Ее даже не сможет выдержать ваша рука. Конечно для изоляции может эта температура и нормальная, но признаюсь честно, что я не хочу чтобы у меня дома жилы кабелей имели температуру +65С 0 .
Делаем вывод что, если кабель имеет хорошее охлаждение, то для того чтобы его жилу нагреть до критической температуры необходимо, чтобы по нему протекал больший ток. Поэтому в таблицах ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 присутствует разброс по величине номинального тока в зависимости от способа прокладки, т.е. от условий его охлаждения.
Теперь давайте разберем, что означает в столбцах таблиц прокладка кабеля в одной трубе и т.д. В том же пункте ПУЭ 1.3.10. написана следующая фраза:.
При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.
Я ее понимаю так, что при подсчете количества проводов при использовании многожильных кабелей, нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Также если сеть 3-х фазная, то здесь еще не принимается в расчет нулевой рабочий проводник N.
Поэтому получаем, что когда мы используем 3-х жильный кабель у себя дома, то у него не учитывается нулевой защитный проводник. Для такого кабеля нужно смотреть столбец в таблице для "одного двухжильного". Если вы дома используете 5-ти жильный кабель для подключения 3-х фазной нагрузки, то у него уже не учитываются две жилы - это нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Для такого кабеля нужно смотреть в таблице столбец как для "одного трехжильного".
Нулевой защитный проводник в расчет не принимается, так как по нему не протекает ток, он соответственно не греется и не оказывает теплового влияния на свои соседние жилы. В трехфазном кабеле протекает ток в трех жилах, которые греют друг друга и поэтому жилы этого кабеля нагреваются до температуры +65С 0 при меньшем токе, чем однофазный кабель.
Также если вы прокладываете провода в кабель-каналах (коробах) или пучками на лотках, то в таблицах ПУЭ это понимается как прокладка в одной трубе.
Вот вроде бы и разобрались с этими волшебными таблицами из ПУЭ)))
Теперь давайте всю полученную информацию подытожим. Для примера я возьму самый распространенный кабель в домах - это 3х2,5. Данный кабель 3-х жильный и поэтому мы у него не считаем третью жилу. Если мы его прокладываем не открыто, а в чем-нибудь (в коробе и т.д.), то значение длительного номинального тока нужно выбирать из столбца "для прокладки в одной трубе одного двухжильного". Для сечения 2,5 мм 2 мы получает 25А. В принципе мы его можем защитить автоматическим выключателем на 25А, что многие и делают. Когда данный автомат сработает из-за перегрузки, то кабель будет иметь температуру выше +65С 0 . Лично я не хочу, чтобы кабели у меня дома могли нагреваться до такой высокой температуры. Вот из каких соображений:
- Автомат срабатывает от перегрузки при токе превышающем его номинал более чем на 13%, т.е 25Ах1,13=28,25А. Этот ток уже будет завышенным для кабеля сечением 2,5мм2 и соответственно жилы кабеля нагреются больше чем на +65С 0 .
- Современный кабель имеет заниженное сечение, чем заявлено на его изоляции. Если взять кабель сечением 2,5мм 2 , то реальное его сечение может оказаться 2,3мм 2 , а то и меньше. Это наша действительность. Вы сейчас уже не сможете найти в продаже кабель соответствующий заявленному сечению. Если на нем будет написано ГОСТ, то уже с большой уверенностью я могу сказать, что его сечение будет меньше на 0,1-0,2 мм 2 . Я делаю такой вывод, так как нами уже измерено множество кабелей и разных производителей, на которых написано ГОСТ.
Исходя из вышесказанного лично я всегда буду защищать кабель сечением 2,5мм 2 , автоматическим выключателем номиналом 16А. Это позволит сделать запас по току 25-16=9А. Этот запас может снизить риски перегрева кабеля из-за задержки срабатывания автомата, из-за заниженного сечения и не позволит жилам кабеля нагреться до температуры +65С 0 . С выбором номиналов автоматических выключателей для других сечений я поступаю аналогичным способом. Я и вам советую придерживаться такого мнения при выборе пары автомат + кабель.
Если вы не согласны с моим мнением, то пожалуйста выскажете это в комментариях. Нам всем будет полезно найти правильное решение в этом нелегком выборе)))
