Расчет сечения кабеля

Содержание

• 1 Расчет по мощности
• 2 Расчет по нагрузке
• 3 Расчет по длине
• 4 Таблица
• 5 Формула
• 6 Примеры
• 7 Общая теория
• 8 Видео по теме

От качества проведённых электромонтажных работ зависит безопасность всего помещения. И здесь особенно важно правильно выбрать такой параметр, как сечение кабеля. Для того чтобы провести расчёт сечения кабеля по мощности, необходимо знать технические характеристики всех потребителей электроэнергии, которые будут к нему подключены. Также следует учесть длину проводки и то, каким способом она будет установлена.

Кабель

Ток движется по проводам подобно тому, как вода течёт по трубе. Как в водопроводную трубу нельзя поместить жидкость большего объёма, так и по кабелю невозможно пропустить больше определённого количества тока. Кроме того, стоимость кабеля напрямую зависит от его сечения. Чем больше сечение, тем цена кабеля будет выше.

Правильно выбранное сечение позволит:

• избежать перегрева проводов;
• не допустить короткого замыкания;
• сэкономить на стоимости ремонта.

Расчет по мощности

Достаточная площадь сечения даст возможность проходить максимальному току по проводам без перегрева. Поэтому при проектировании электропроводки, прежде всего, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общий ток. Его определяют, исходя из мощности всех приборов, подключённых к кабелю. Мощность по каждому конкретному потребителю электроэнергии можно найти на ярлыке или в паспорте изделия.

Номенклатура электросбытовых приборов и машин

Наименование Установленная мощность, Вт Осветительные приборы 1800-3700 Телевизоры 120-140 Радио и др. аппаратура 70-100 Холодильники 165-300 Морозильники 140 Стиральные машины без подогрева воды 600 с подогревом воды 2000-2500 Джакузи 2000-2500 Электропылесосы 650-1400 Электроутюги 900-1700 Электрочайники 1850-2000 Посудомоечная машина с подогревом воды 2200-2500 Электрокофеварки 650-1000 Электромясорубки 1100 Соковыжималки 200-300 Тостеры 650-1050 Миксеры 250-400 Электрофены 400-1600 СВЧ 900-1300 Надплитные фильтры 250 Вентиляторы 1000-2000 Печи-гриль 650-1350 Стационарные электрические плиты 8500-10500 Электрические сауны 12000

Для обычной домашней сети с напряжением 220 вольт приблизительное значение тока (I) будет выглядеть следующим образом:

I=(P1+P2+…+Pn)/220, где Pn – мощность.

Если напряжение в сети 380 вольт, то формула немного видоизменяется:

I=(P1+P2+…+Pn)/ v3/380.

Допустимая нагрузка у медного кабеля составляет 10А/мм, а у алюминиевого – 8 А/мм. Для расчёта сечения надо полученную величину тока разделить на 10 или 8 в зависимости от выбранного кабеля. Полученная величина и будет размером необходимого сечения.

Расчет по нагрузке

Теперь, когда примерные параметры сечения найдены, необходимо сделать поправку по нагрузке. В реальной жизни довольно редко возникают ситуации, когда все потребители энергии включаются одновременно. Чаще всего одни приборы работают, а другие нет. Поэтому для уточнения следует полученную величину сечения умножить на коэффициент спроса(Kс). Если же вы уверены, что будете эксплуатировать все приборы сразу, то использовать указанный коэффициент при расчётах не надо.

Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)

Наименование приемника Коэффициент спроса Освещение ОРУ: при одном 0,5 при нескольких 0,35 Освещение помещений 0,6-0,7 Охлаждение трансформаторов 0,8-0,85 Компрессоры 0,4 Зарядно-подзарядные устройства 0,12 Электроподогрев выключателей и электроотопление 1,0

Но как поступить, если в характеристиках указаны 2 вида мощности: активная и реактивная? Причём первая из них измеряет в привычных всем кВ, а вторая — кВА. В наших сетях течёт переменный ток, величина которого меняется во времени. Поэтому для всех потребителей существует активная мощность, которая рассчитывается, как среднее значение всех мгновенных переменных тока и мощности.

К приборам с активной мощностью относятся лампы накаливания, электронагреватели. У таких потребителей энергии фазы тока и напряжения совпадают. Если же в электрической цепи задействованы агрегаты, накапливающие энергию, например, трансформаторы или электродвигатели, то у них возможны отклонения по амплитуде. За счёт этого явления и возникает реактивная мощность.

В общей формуле для сечения кабеля реактивную составляющую учитывают в виде cos? (коэффициента мощности или Power Factor – PF), отражающего насколько произошло отклонение по фазе.

Расчет по длине

Рассчитать сечение по длине важно при строительстве сетей промышленного масштаба, когда участки подвергаются постоянной значительной нагрузке, а кабель надо тянуть на значительные расстояния. Ведь за время прохождения тока по проводам происходят потери мощности, связанные с электрическим сопротивлением в цепи. Потеря мощности (dU) подсчитывается следующим образом:

dU = I•p•L/S, где I – сила тока, p – удельное сопротивление (медь — 0,0175, алюминий — 0,0281), L – длина кабеля, S – уже посчитанная нами площадь поперечного сечения.

Согласно техническим условиям, максимальная величина падения напряжения по длине провода не должна превышать 5 процентов. Иначе следует подобрать провод с сечением большего размера.

Таблица

На практике такой большой объем подсчётов проводится с помощью таблиц, где уже отражена зависимость величины мощности и силы тока от величины сечения. Основные данные по этим измерениям можно найти в Правилах устройства электроустановок ( ПУЭ). В промышленных масштабах выпускаются кабели определённого сечения. Таблица показывает значения исходя из этих стандартных величин.

Сечение токо- проводящих жил, 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 50 11 40 26,4 10 70 15,4 50 33 16 90 19,8 75 49,5 25 115 25,3 90 59,4 35 140 30,8 115 75,9 50 175 38,5 145 95,7 70 215 47,3 180 118,8 95 260 57,2 220 145,2 120 300 66 260 171,6

Для того чтобы определить, какой кабель при этой нагрузке подойдёт лучше всего, надо:

• рассчитать силу тока;
• округлить до большего значения по данным в таблице;
• затем найти самую близкую стандартную величину сечения.

Формула

Иногда требуется не только правильно выявить сечение кабеля, но и определить, какой провод есть у вас в наличии. Проще всего узнать размер сечения с помощью штангенциркуля. Для этого надо измерить диаметр провода и посчитать площадь. Большинство электрических проводов округлые, поэтому формула расчёта представляет собой площадь окружности:

S=?R2, где

S – площадь сечения, R – радиус, а ? – постоянная величина.

Штангенциркуль измеряет не радиус круга, а его диаметр (d), который будет в 2 раза больше радиуса (d=2R). Число ? можно округлить до 3, 14. Эти упрощения приводят к тому, что площадь сечения будет выглядеть, как:

S=0,785d2.

Если кабель состоит из нескольких перекрученных проволок, то для расчёта надо подсчитать сечение одной из них и умножить на общее количество проволочек.

Сечение кабеля из нескольких перекрученных проволок

Примеры

Рассмотрим общую схему для выбора сечения кабеля в квартире.

• Сначала необходимо определить места, где будут находиться розетки и осветительные приборы.
• Далее нужно определить, какие приборы будут задействованы на каждом выходе.
• Теперь можно составить общую схему подключения и подсчитать длину кабеля, прибавляя как минимум по 2 см на соединения проводов.
• Исходя из полученных данных, считаем размер сечения кабеля по формулам, приведенным выше.

Допустим, надо подсчитать размер кабеля для подключения стиральной машинки мощностью 2400 Вт.

I=2400Вт/220В=10,91А, округляем и получаем 11А.

Как мы уже знаем, для точного определения площади сечения используются разные коэффициенты, но практически все эти данные относятся к сети с напряжением в 380В. Но чтобы увеличить запас прочности добавим к нашему значению силы тока ещё 5А:

11А+5А=16А.

Для квартир используют трехжильные кабели. Таблица покажет значение тока, близкое к нашим 16А, это будет 19А. Получаем, что для установки одной стиральной машинки необходим провод сечением как минимум 2 мм2.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токо- прово- дящей жилы, мм2   Ток, А, для проводов, проложенных Откры- то в одной трубе двух одно- жильных трех одно- жильных четырех одно- жильных одного двух- жильного одного трех- жильного 0,5 11 - - - - - 0,75 15 - - - - - 1 17 16 15 14 15 14 1,2 20 18 16 15 16 14,5 1,5 23 19 17 16 18 15 2 26 24 22 20 23 19 2,5 30 27 25 25 25 21 3 34 32 28 26 28 24 4 41 38 35 30 32 27 5 46 42 39 34 37 31 6 50 46 42 40 40 34 8 62 54 51 46 48 43 10 80 70 60 50 55 50 16 100 85 80 75 80 70 25 140 115 100 90 100 85 35 170 135 125 115 125 100 50 215 185 170 150 160 135 70 270 225 210 185 195 175 95 330 275 255 225 245 215 120 385 315 290 260 295 250 150 440 360 330 - - - 185 510 - - - - - 240 605 - - - - - 300 695 - - - - - 400 830 - - - - -

Особенности расчётов (трехфазного, алюминиевого, акустического, многожильного) Трехфазный ток необходим, когда используются приборы производственного значения большой мощности. Поэтому для определения сечения кабеля на предприятиях необходимо точно рассчитывать все добавочные коэффициенты, а также обязательно учитывать потери мощности и колебания напряжения. Для электромонтажных работ в квартире или частном доме таких сложных вычислений не проводят.

Медный кабель в несколько раз дороже алюминиевого аналога, но по своим характеристикам будет значительно превосходить его. Алюминиевый кабель в отличие от медного часто крошится на сгибах, имеет меньшую электропроводность и окисляется на воздухе.

Также следует учесть, что переменный ток поступает по трём проводам (ноль, фаза и заземление). Поэтому при монтаже проводки используют трехжильный кабель.

Для монтажа акустического оборудования используют провода, обладающие минимальным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы максимально убрать искажения и повысить качество передаваемого сигнала. Поэтому для акустических систем лучше подходят кабели размером 2х25 или 2х15 при длине не менее 3 метров, а сабвуфер подсоединяется самым коротким кабелем 2,5-4 мм2.

Общая теория

Для определения оптимального сечения кабеля для бытовых нужд в общем случае используют следующие правила:

• для розеток необходимы провода с сечением 2,5мм2;
• для освещения — 1,5 мм2;
• для приборов с повышенной мощностью — 4-6 мм2.

Если возникают сомнения в расчёте сечения, то используется таблица ПУЭ. Для определения точных данных по сечению кабеля учитывают все факторы, влияющие на прохождение тока по цепи. К ним относятся:

• вид изоляции провода;
• длина каждого участка;
• способ прокладки;
• температурный режим;
• влажность;
• допустимая величина перегрева;
• разность мощности приемников тока в одной группе.

Все эти показатели позволяют повысить в промышленных масштабах эффективность использования электроэнергии, а также избежать перегрева.

Видео по теме