Как выбрать сечение провода по нагрузке

Основные понятия

Электрический ток, продвигая электроны через кристаллическую решётку металла, совершает работу, которая превращает электричество в тепло. Это выгодно, когда тепло используется для нагрева или освещения. Совсем нежелательно, когда оно вызывает перегрев проводов или кабелей, разрушение изоляции и возгорание.

  • сечение провода;
  • плотность тока.

Внимание! Нагрев проводника может быть связан с плохим контактом в местах присоединений или с окислением в точках, где скручены вместе алюминиевые и медные провода. Такое происходит даже при правильном подборе сечения.

Сечение провода

Выбор сечения токопроводящей жилы рассматривают по двум характеристикам:

  • нагрев в допустимых пределах;
  • потеря напряжения.

Нагревание проводников критично для подземных и помещённых в шланговые или трубчатые футляры кабельных линий. Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) серьёзное значение имеет потеря напряжения. На комбинированных участках из двух рассчитанных сечений выбирается большее с округлением до стандартной величины.

Важно! При выборе сечения из таблицы или расчётах по формулам необходимо предварительно определиться с условиями эксплуатации.

Iр = Pн/Uн,

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

Формула справедлива для токов, проходящих через проводник, когда температура уже установилась, и внешние температурные факторы на неё не оказывают влияния. Длительно допустимый ток зависит от: сечения, материала проводника, изоляции и способа прокладки кабеля.

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

  • U – напряжения источника;
  • Uном – напряжение в точке подключения приёмника.

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Плотность тока

J = I/S,

  • I – ток, А;
  • S – площадь поперечного сечения, мм2.

Как выбрать кабель

Иными словами, плотность тока – это количество тока проходящего через сечение проводника за единицу времени. Единица измерения – ампер на мм квадратный (А/мм2).

Плотность тока

Плотность тока

Примеры расчета сечения кабеля по мощности.

Вопрос, между прочим, не простой. В частности, в соответствии со СН еще с времен СССР и до настоящего времени работы с кабелем дорогостоящие, нежели с проводом. Однако весьма отчетливой классификации в этом плане не имелось ни в прошлые времена, ни сегодня. Различные источники предоставляют разнообразные точки зрения.

Практически, характеристика «кабель» или «провод» присваивается ГОСТом/ ТУ на выпуск конкретной марки. В частности, кабель марки ВВП от ОАО «Одескабель» разнится от провода марки ПВС лишь конфигурацией оболочки: кабель ВВП- плоский, а провод ПВС — круглый. И ни в каком справочнике о кабелях форма оболочки кабеля/провода не указывается как малозначимый фактор. Поэтому смотреть надо в сертификат — там непременно будет заявлено: это кабель или провод.

Многие » эксперты» с абсолютной уверенностью скажут — медь. Почему? Для потребителя медь по сопоставлению с алюминием выгодна в том, что медь рано или поздно не так живо разрушается, а это весьма значимо при замене светильников, и др. Надо ли за это уплачивать в три раза больше — вывод за потребителем.

Потому-что через некоторые физические явления в точке прикосновения алюминия и меди через какое-то время сопротивление тока повышается. В следствие, точка соединения чрезвычайно интенсивно нагревается, кабель ломается, появляется короткое замыкание, а в крайнем случае — пожар.Между прочим, соединение всяких неоднородных материалов с различным сопротивлением повергает к похожему результату.

Смотря на область использования кабеля, токопроводящая жила производится из разнообразных материалов: сначала медь и алюминий, потом — нихром, сталь, и др. Когда вы не заверены в однородности материала объединяемых кабелей — используйте клеммник.

Сечение кабеля по мощности

Главный показатель, из которого производится расчёт необходимого сечения провода, это его допустимая токовая нагрузка. Токовая нагрузка – это та величина тока, которую он может проводить через себя в течение продолжительного времени.

Электроприбор

Мощность, Вт

LCD телевизор

140

Холодильник

300

Бойлер

2000

Пылесос

650

Утюг

1700

Электрочайник

1200

Микроволновая печь

700

Стиральная машина

2500

Компьютер

500

Освещение

500

Всего

10190

Сечение кабеля по мощности для однофазной электросети 220 В:

  • P – мощность электрических приборов (суммарная), Вт;
  • U – напряжение тока в электросети, В;
  • КИ = 0.75 – коэффициент одновременности;
  • cos(φ)= 1 – переменная для бытовых электроприборов.

Допустимые токовые нагрузки на провод вычисляются согласно нормативному документу ГОСТ 31996—2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».

К примеру, для трёхфазной нагрузки в 15 кВ необходимо использовать медный провод (прокладка по воздуху). Как же рассчитать необходимое сечение кабеля по мощности? Сперва вычисляется токовая нагрузка, исходя из данной мощности. Для трёхфазного кабеля применяется 2 формула: I = P / √3 • 380 = 22.8 ≈ 23 А.

К сожалению, многие производители выпускают кабели с заниженным сечением по мощности, поэтому в этой статье рекомендуется взять кабель с большим запасом. Для рассмотренного случая рекомендованное сечение провода будет составлять приблизительно 4 мм2.

Предлагаем ознакомиться  Прокладка кабеля в кабель канале в квартире фото

Необходимо помнить, что большинство пожаров происходят из-за использования некачественной электропроводки. Такую продукцию частенько выпускают многие малые предприятия, чтобы сэкономить на производстве. Из-за этого своё предпочтение лучше отдавать той продукции, которая произведена согласно нормативам ГОСТ крупными предприятиями.

Перегрев проводника при прохождении тока

Какой провод лучше использовать для проводки медный или алюминиевый?

1)    медь прочнее, мягче, в местах перегибов не ломается;

2)    медь меньше подвержена коррозии и окислению;

3)    медный провод выдерживает большую токовую нагрузку.

Главный недостаток медных проводов – это цена. В среднем их стоимость выше в 3-4 раза. Несмотря на это, медные провода являются более распространёнными и популярными.

После подсчёта нагрузки и определения материала (в данном случае – медь), проведём расчёт сечения кабеля по мощности. В качестве примера расчёт будет проводиться для двухкомнатной квартиры.

Вся нагрузка делится на силовую и осветительную группы. Пусть основной силовой нагрузкой будут обладать розеточные группы, установленные в ванной и на кухне. Там всегда устанавливается самая мощная техника (электрочайник, холодильник, стиральная машина, микроволновка и т. д.).

При условии, что силовая нагрузка будет распределена по разным розеткам, используем провод с сечением 2.5 мм2. Что это означает? К примеру, на кухне, чтобы подключить всю бытовую технику одновременно, нужно будет 3-4 розетки. Если же там будет присутствовать только 1 розетка, то будет необходимо использовать медный кабель, имеющий сечение 5-6 мм2.

В жилых помещениях для питания розеток можно использовать провод сечением 1.5 мм2. Однако, окончательный выбор нужно делать после проведения необходимых расчётов.

Для питания осветительной нагрузки можно использовать кабель сечением 1.5 мм2.

Нужно понимать, что мощность тока на разных участках электропроводки будет отличаться. Наибольшая нагрузка приходится на вводный в квартиру участок. Это происходит из-за того, что через него проходит вся нагрузка. Рекомендуемое сечение вводного питающего провода составляет 4-6 мм2.

При монтаже домашней электропроводки чаще всего применяются кабели и провода марки ПВС, ВВГ, ППВ, АППВ.

•      ППВ – плоский медный кабель с одинарной изоляцией, для которого используются провода с двумя или тремя жилами. Данный кабель используется для прокладки скрытой или неподвижной электропроводки;

•      АППВ – плоский алюминиевый кабель с одинарной изоляцией, для которого используются провода с двумя или тремя жилами. Данный кабель используется для прокладки скрытой или неподвижной электропроводки;

•      ПВС – круглый медный кабель с двойной изоляцией, имеющий от трёх до пяти жил в проводе. Используется для прокладки открытой или скрытой проводки;

•      ШВВП – круглый медный и гибкий кабель, имеющий скрученные жилы и двойную изоляцию. Используется для подключения бытовых приборов к источникам питания;

•      ВВГ – круглый медный кабель, имеющий до четырёх жил. Используется для прокладки в земле;

•      ВВП – круглый медный одножильный кабель, имеющий двойную изоляция. Данный кабель используют для прокладки в воде.

Пример расчета сечения кабеля.

Нельзя просто так ответить на вопрос: «2 5 квадрата – сколько киловатт можно прицепить?». На сечение влияет диаметр жил кабеля, квт – это мощность потребителя.

Для каждого помещения нужно подсчитать общее количество приборов, которые будут присоединяться к точке подключения. Таким образом, определяются с суммарной нагрузкой.

К примеру, на кухне будут установлены электроприборы, имеющие мощность:

  • электроплита – 5 кВт;
  • холодильник – 0,8 кВт;
  • посудомоечная машина – 2 кВт;
  • микроволновая печь – 1,5 кВт;
  • вытяжка – 0,5 кВт;
  • электрочайник – 2 кВт.

Это подразумевает монтаж, как минимум, двух розеток и подвод общего провода, рассчитанного на суммарную мощность 11,8 кВт, плюс 30% запаса для непредвиденных включений. Это могут быть пылесос, светильник и т.д.

Зная суммарную мощность Pсумм = 11,8 кВт (11800 Вт) и напряжение в сети U = 220 В, пользуясь формулой мощности, находят предполагаемый потребляемый ток в амперах (А).

I = P/U = 11800/220 = 53,6 А.

При одновременном включении приборы будут потреблять такой ток. Выбирая сечение подводящего проводника, к этому значению нужно добавить 30%. На практике не используют ГОСТ, а применяют «метод 5 А», просто прибавляя 5 А, не вычисляя проценты. Одновременное включение бытовых приборов редкий случай, поэтому запас по току в 5 А – вполне достаточная прибавка.

После расчета тока необходимо определиться с материалом токоведущих жил.

Информация. Алюминий дешевле меди, но для работы с одним и тем же током площадь поперечного сечения алюминиевых жил должна быть больше. Плотность тока у алюминия – 8 А/мм2, у меди – 10 А/мм2.

Далее нужное сечение выбирают по таблице, определив значение тока и материал, из которого выполнены токопроводящие жилы.

Выбор кабеля в таблице мощностей

Выбор кабеля в таблице мощностей

Как выбрать сечение провода по нагрузке

Можно подобрать сечение при определении нагрузки на кабель, зная только потребляемую мощность и длину. Расчёт производится в следующем порядке:

  • вычисляют силу тока I = P/U, (A);
  • находят сопротивление R = U/I, (Ом).

Далее, зная длину кабеля и удельное сопротивление материала, определяют площадь сечения S = (ρ*L)/R, (мм2).

Какой ток считается длительно допустимым? Ясно, что для разных кабелей или проводников он будет различным. Для кабельной продукции существует рабочая длительная температура Тдд, указанная в документации. При такой температуре токопроводящие жилы могут находиться постоянно без вреда для своих характеристик.

Iдд = √((Тдд*S*Ктп)/R),

  • Ктп – коэффициент теплопередачи;
  • R – сопротивление;
  • S – сечение жилы.
Предлагаем ознакомиться  Инструмент для конопатки сруба своими руками

Для практического применения подходят таблицы из Правил Устройств Электроустановок (ПУЭ).

В таблице нагрузки представлена линейка допустимых токов.

Существует два варианта монтажа комнатной проводки:

  • открытая прокладка;
  • скрытая проводка.

Названия говорят сами за себя. Провода или кабели прокладываются вдоль стен, по их поверхности. Обычно они защищены кабель каналами или гофрированными шлангами. Крепление осуществляется при помощи специальной арматуры. Такой тип монтажа пригоден для производственных помещений, сараев, гаражей и других зданий, где дизайн не играет особой роли. Провод наружной установки должен выдержать атмосферные воздействия, если он не уложен в трубы или шланги.

Внимание! Минимальные сечения проводов одинаковы для обоих типов прокладки: 1 мм2 – для меди и 2,5 мм2 – для алюминия.

  • U – фактическое напряжение в сети, В;
  • cosφ – коэффициент мощности.

Общепринятые сечения для проводки в квартире

Где π = 3,14.

сечение кабеля

S = N×D²/1,27.

Многожильные провода применяются там, где требуется гибкость. Более дешевые цельные проводники используются при стационарном монтаже.

Много производителей не все время соблюдают стандарты при изготовке кабеля. Главным их » ухищрением » является занижение сечения токопроводящей жилы. И порой существенно. Безусловно, обследовать сечение на месте приобретения сложно. В магазине можно измерить всякую проволочку штангенциркулем и микрометром.

Для обследования неплохо иметь при себе в качестве эталона кусок «правильного» кабеля. В магазинах можно наткнуться на китайский кабель из алюминия, укрытого медью (реализуется как медный с маркировкой на кириллице).

Есть производители, которые для снижения себестоимости применяют медь или алюминий низкого качества. У подобных кабелей срок эксплуатации и токопроводимость жилы намного ниже, нежели за ГОСТом. Испытать качество металла проводящей ток жилы возможно так:

  • попробуйте пару раз изогнуть и распрямить кабель. На заводах подобное испытание совершается на особом гибочном механизме под определенным радиусом изгиба. Конечно у Вас число изгибов будет меньшим, предусмотренных в ГОСТе. Однако, во всяком случае, алюминий должен выдержать самое меньшее 7-8 изгибов, а медь — 30-40. После этого возможна деформация изоляции и обрыв жилы. Эксперимент лучше проводить на конце кабеля, чтобы потом его просто отрезать.
  • кабель из высококачественной меди/алюминия должен сгибаться и не пружиниться;
  • медная/алюминиевая жила на зачищенном кабеле должна обладать ярким (бликующим) цветом. Когда жила — разнородна по цвету и есть беспросветные пятнышки — это свидетельствует и больших примесях в металле и о его низком качестве..

И тем не менее любитель самостоятельно не сможет на 100% установить качество кабеля. В этом случае рекомендация одна — полагаться на торговую марку и преобретать его в крупных проверенных магазинах.

Скрытая прокладка проводов подразумевает штробление стен под провод и остальную арматуру. Розетки, выключатели и распределительные коробки конструктивно предназначены для внутренней установки. Они утапливаются в стену до фасадной части. Наружные части имеют эстетический вид. Такая проводка скрыта под штукатуркой и обоями.

Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

Таблица токовых нагрузок к сечениям медных и алюминиевых кабелей и проводов

Сечение и диаметр, отличие

Сечение и диаметр, отличие

Как рассчитать по току

Таблица токов, в которой можно найти тип бытового прибора, его приблизительные значения мощности, также указывает и интервал возможного потребляемого тока.

Потребляемые мощность и ток электроприборами

Название электроприбора Мощность, кВт Величина тока, А
Стиральная машина 2 – 2,5 9,0 – 11,4
Электроплита 4,5 – 8,5 20,5 – 38,6
Микроволновая печь 0,9 – 1,3 4,1 – 5,9
Холодильник, морозильник 0,2 – 0,8 0,9 – 3,6
Электрочайник 1,8 – 2,0 8,4 – 9,0
Утюг 0,9 – 1,7 4,1 – 7,7
Пылесос 0,7 – 1,4 3,1 – 6,4
Телевизор 0,12 – 0,18 0,6 – 0,8
Осветительные приборы 0,02 – 0,150 0,1 – 0,6
Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В

Однофазная схема электроснабжения дома на 220 В

Если под рукой нет таблицы, но известен потребляемый ток, то вычислить сечение можно в два этапа, используя формулы:

  1. Находят сопротивление материала при данном значении тока. Это можно сделать из формулы Закона Ома I = U/R. Выразив отсюда R, получают R = U/I.
  2. Вычисляют площадь сечения, используя значение удельного сопротивления для конкретного материала. Применяют формулу:

R = (ρ*L)/S,

  • ρ – удельное сопротивление;
  • L – длина проводника;
  • S – площадь сечения.

S = (ρ*L)/R.

Удельное сопротивление для меди ρ = 1,68*10-8 Ом*м, для алюминия – 2,82*10-8 Ом*м.

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.

Сечение кабеля по мощности

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 кабелей ПВС 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.
Предлагаем ознакомиться  Какую циркулярную ручную пилу выбрать для дома или дачи

Определение нагрузки по току

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

R = U/I = 12/4,15 = 2,9 Ом.

Зная удельное сопротивление меди и, приняв за максимальную длину провода L = 2 м, подставляют всё известное в формулу.

S = (ρ*L)/R = (1,68*10-8*2)/2,9 = 1,9 мм2.

В ПУЭ есть множество таблиц, по которым можно определить токовую нагрузку однофазных и трёхфазных цепей переменного тока. Не обязательно производить математические вычисления. Достаточно оперировать известными параметрами и правильно определить сечение провода или кабеля.

Более точный результат дает расчет сечения кабеля по мощности и току, где геометрические параметры связаны с электрическими.

I = P/(U∙cosφ).

Сечение кабеля по мощности

Реактивную нагрузку создают люминесцентные лампы и двигатели электроприборов (холодильника, пылесоса, электроинструмента и др.).

Давайте выясним, как быть, если необходимо определить сечение медного кабеля для подключения бытовой техники суммарной мощностью 25 кВт и трехфазных станков на 10 кВт. Такое подключение производится пятижильным кабелем, проложенным в грунте. Питание дома производится от трехфазной сети.

С учетом реактивной составляющей, мощность бытовой техники и оборудования составит:

  • Pбыт. = 25/0,7 = 35,7 кВт;
  • Pобор. = 10/0,7 = 14,3 кВт.

Определяются токи на вводе:

  • Iбыт. = 35,7×1000/220 = 162 А;
  • Iобор. = 14,3×1000/380 = 38 А.

Iф = 162/3 = 54 А.

Iф = 54 38 = 92 А.

Сечение кабеля по мощности

Iф = 92×0,75×1,5 = 103,5 А.

В пятижильном кабеле учитываются только фазные жилы. Для кабеля, проложенного в грунте, можно определить для тока 103,5 А сечение жил 16 мм²(таблица нагрузок по сечению кабеля).

Уточненный расчет по силе тока позволяет сэкономить средства, поскольку требуется меньшее сечение. При более грубом расчете кабеля по мощности, сечение жилы составит 25 мм², что обойдется дороже.

Более точный расчет сечения кабеля по току, поэтому пользоваться им лучше всего. Суть расчета аналогична, но в данном случает необходимо только определить какая будет токовая нагрузка на электропроводку. Сначала нужно рассчитать по формулам силу тока для каждого из электроприборов.

Средняя мощность бытовых электроприборов

Пример отображения мощности электроприбора (в данном случае ЖК телевизор)

Следует учесть, что значения табличных величин будут зависеть от условий прокладки проводника. Мощность и токовые нагрузки будут значительно большими при монтаже открытой электропроводки, чем если прокладка проводки будет в трубе.

Полученное суммарное значение токов для запаса рекомендуется умножить в 1,5 раза, ведь со временем в квартиру могут приобретаться более мощные электроприборы.

Пример расчета кабеля по падению напряжения

Пример расчета сечения кабеля.

Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.

  1. Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
  2. Находится падение напряжения: Uпад. = I×R. По отношению к линейному в процентах оно составит: U% = (Uпад./Uлин.)×100.

В формулах приняты обозначения:

  • ρ – удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
  • S – площадь поперечного сечения, мм².

Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.

Например, необходимо рассчитать падение напряжения на переноске с сечением жилы 2,5 мм², длиной 20 м. Она необходима для подключения сварочного трансформатора мощностью 7 кВт.

  • Сопротивление провода составляет: R = 2(0,0175×20)/2,5 = 0,28 Ом.
  • Сила тока в проводнике: I = 7000/220 =31,8 А.
  • Падение напряжения на переноске: Uпад. = 31,8×0,28 = 8,9 В.
  • Процент падения напряжения: U% = (8,9/220)×100 = 4,1 %.

Переноска подходит для сварочного аппарата по требованиям правил эксплуатации электроустановок, поскольку процент падения на ней напряжения находится в пределах нормы. Однако его величина на питающем проводе остается большой, что может негативно повлиять на процесс сварки. Здесь необходима проверка нижнего допустимого предела напряжения питания для сварочного аппарата.

Для проводника с медными жилами.

Как видно из таблиц, свои данные имеют значения для каждого определенного вида кабеля, потребуется лишь найти ближайшее из значений мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.

Допустим, что в квартире суммарная мощность всех приборов составляет 13 кВт. Необходимо полученное значение умножить на коэффициент 0,8, в результате это даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Затем подходящее значение нужно найти в колонке таблицы. Ближайшая цифра 10,1 при однофазной сети (220В напряжение) и при трехфазной сети цифра 10,5. Значит останавливаем выбор сечения при однофазной сети на 6-милимметровом проводнике или при трехфазной на 1,5-милимметровом.

You May Also Like

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector