Сечение кабеля при нагрузке 3 кВт и длине линии 80 метров

СОДЕРЖАНИЕ:

Как выбрать сечение кабеля — советы проектировщика

В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой кабель необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 – 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 – 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное – за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза – ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при расчете линии на ток короткого замыкания берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза – ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза — ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ . А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 – 250 кВ . А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 – 100 кВ . А, имеющие выходное сопротивление 0,65 – 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 – 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза – ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль «Вектор»

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 – коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза – ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 – не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом – Rтп – Rпк = 1,19 – 0,1 – 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину – 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 – 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 – 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.

Выбор сечения провода (кабеля) — по току, мощности и длине: таблица

Перед вами встал вопрос выбора провода (кабеля). Не важно для чего вы его выбираете, для квартиры, дома, гаража, дачи или для подключения электродвигателя, нагревательного прибора, компрессора, электролампы или любого другого электрического прибора, все равно нужен расчет сечения проводника, который будет использоваться для подключения.

Для чего нужен расчет? Если сказать простыми словами, то у любого электрического прибора (оборудования) или помещения есть потребляемый ток, нагрузка. Чтобы этот провод (кабель) выдерживал потребляемую нагрузку потребителем электроэнергии и нужен расчет.

Естественно расчет проводят после сбора данных о потребителе, то есть надо подсчитать нагрузку для каждого потребителя электроэнергии в отдельности и общую, если это требуется.

Но для начала нужно знать, как определяется сечение провода. Расчет ведется по формуле:

S = πD² ⁄ 4 = 0,785D²

где: S – сечение провода; π – 3,14; D – диаметр провода.

Диаметр провода можно легко измерить с помощью штангенциркуля или микрометра. Если жила провода многопроволочная, то нужно измерить одну проволоку, произвести расчет и помножить на их количество. Получится сечение проводника.

Выбор сечения провода (кабеля) по мощности – таблица

Возьмем однокомнатную квартиру. Какими электроприборами мы пользуемся? Ниже вы увидите таблицу, в которой указаны электроприборы и инструменты, используемые в быту:

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.

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

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

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

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 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:

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:

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

Выбор сечения провода по току

Как рассчитать сечение провода если известна только сила тока (I)? Такой расчет производится реже, но стоит обратить на это внимание тоже.

Необходимо узнать, какое взять сечение провода для электродвигателя подключаемый к напряжению (U) 220 В. Его мощность (P) не известна.

На короткое время подключаем электродвигатель к сети 220 В и замеряем ток (I) с помощью электрических клещей. К примеру ток равен 10 А.

Можно использовать формулу, по которой можно быстро все рассчитать:

Из этой формулы находим мощность (P):

P = 10 × 220 = 2200 Вт = 2,2 кВт

Итак, мощность электродвигателя равна 2,2 кВт и потребляемая мощность 10 А. По таблице 2 определяем сечение провода, «Медные жилы проводов и кабелей» > «Напряжение 220 В» > «Ток, А». Первая цифра начинается с 19, а у нас 10 А, напротив этой цифры сечение провода 1,5 мм². Для нашего примера 1,5 мм² более, чем достаточно.

В этой же таблице видим, что подойдет и алюминиевый провод (кабель) сечением 2,5 мм².

Мы с помощью не сложных вычислений узнали ток и сечение провода, а заодно и мощность электродвигателя для напряжения 220 В. Таким же способом вы можете узнать сечение проводов для других потребителей электроэнергии.

Выбор сечения провода по длине

Вы должны знать о том, что длина провода (кабеля) влияет на напряжение. Чем длиннее линия, тем больше потеря напряжения. Чтобы этого избежать нужно увеличивать сечение проводника. Как это все подсчитать?

У вас в быту есть некие потребители электроэнергии, в сумме они составляют 5000 Вт или 5 кВт. Длина до этих потребителей от автоматического выключателя равно 25 м. Так как электроэнергия поступает по одному проводу, а возвращается по другому проводу, то длина увеличивается вдвое и равна 50 м.

Дальше нам нужно найти силу тока (I). Как найти вы уже знаете. Нужно мощность разделить на напряжение:

I = 5000/220 = 22,72 А

С помощью силы тока (А) или мощности (Р) в таблице 2 определяем сечение провода. По таблице это 1,5 мм² медного провода.

Так как провод имеет свое сопротивление ® мы производим расчет с учетом следующих данных по формуле:

R – сопротивление проводника, Ом;

p – удельное сопротивление, Ом · мм²/м;

L – длина провода, м;

S – площадь поперечного сечения, мм².

Из формулы: величина (р) это всегда постоянная величина. Для меди она равна 0,0175, а для алюминия – 0,0281.

R = 0,0175 × 50/1,5 = 0,583 Ом

Теперь нужно высчитать потери напряжения по формуле:

dU – потеря напряжения, В;

R– сопротивление проводника, ОМ.

dU = 22,72 × 0,583 = 13,24 В

После этого расчета нужно узнать процентное соотношение потерь напряжения. Если оно будет выше 5 %, то проводник следует выбрать на одну позицию выше ссылаясь на таблицу 2.

13,24 В / 220 В × 100% = 6,01%

Так как процентное соотношение потерь напряжения выше 5%, то сечение провода (кабеля) вместо 1.5 мм² выбираем 2.5 мм².

Вот и весь расчет. Трудно? Нет.

Заключение

Вы узнали, как правильно выбирать для бытового (и не только) использования сечение провода (кабеля). Как видите не так трудно все это сделать. Один раз стоит посчитать и все. После такого расчета вы будите полностью уверены, что подобранные вами провода или кабели не подведут вас и прослужат многие лета.

Таблица нагрузок по сечению кабеля: выбор, расчет

От правильного выбора сечения электропроводки зависит комфорт и безопасность в доме. При перегрузке проводник перегревается, и изоляция может оплавиться, что приведет к пожару или короткому замыканию. Но сечение больше необходимого брать невыгодно, поскольку возрастает цена кабеля.

Вообще, его рассчитывают в зависимости от количества потребителей, для чего сначала определяют общую мощность, используемую квартирой, а затем умножают результат на 0,75. В ПУЭ применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. По ней можно легко определить диаметр жил, который зависит от материала и проходящего тока. Как правило, применяются медные проводники.

Сечение жилы кабеля должно точно соответствовать расчетному — в сторону увеличения стандартного размерного ряда. Наиболее опасно, когда оно занижено. Тогда проводник постоянно перегревается, и изоляция быстро выходит из строя. А если установить соответствующий автоматический выключатель, то будет происходить его частое срабатывание.

При завышении сечения провода, он обойдется дороже. Хотя определенный запас необходим, поскольку в дальнейшем, как правило, приходится подключать новое оборудование. Целесообразно применять коэффициент запаса порядка 1,5.

Расчет суммарной мощности

Общая потребляемая квартирой мощность приходится на главный ввод, который входит в распределительный щит, а после него разветвляется на линии:

  • освещение;
  • группы розеток;
  • отдельные мощные электроприборы.

Поэтому самое большое сечение силового кабеля — на входе. На отводящих линиях оно уменьшается, в зависимости от нагрузки. В первую очередь, определяется суммарная мощность всех нагрузок. Это несложно, так как на корпусах всех бытовых приборов и в паспортах к ним она обозначается.

Все мощности складываются. Аналогично производятся расчеты и по каждому контуру. Специалисты предлагают умножать сумму на понижающий коэффициент 0,75. Это объясняется тем, что одновременно все приборы в сеть не включаются. Другие предлагают выбирать сечение большего размера. За счет этого создается резерв на последующий ввод в действие дополнительных электрических приборов, которые могут быть приобретены в будущем. Нужно отметить, что этот вариант расчета кабеля более надежен.

Как определить сечение провода?

Во всех расчетах фигурирует сечение кабеля. По диаметру его определить проще, если применять формулы:

  • S =πD²/4;
  • D= √(4×S/π).

В многожильном проводе сначала надо подсчитать количество проволочек (N). Затем измеряется диаметр (D) одной из них, после чего определяется площадь сечения:

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

Как выбрать кабель по мощности?

Для того чтобы подобрать проводку, применяется таблица нагрузок по сечению кабеля:

  • Если линия открытого типа находится под напряжением 220 В, а суммарная мощность составляет 4 кВт, берется медный проводник сечением 1,5 мм². Данный размер обычно применяется для проводки освещения.
  • При мощности 6 кВт требуются жилы большего сечения — 2,5 мм². Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.
  • Мощность 10 кВт требует использования проводки на 6 мм². Обычно она предназначена для кухни, где подключается электрическая плита. Подвод к подобной нагрузке производится по отдельной линии.

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 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.

Определение нагрузки по току

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

Для домашней проводки должна учитывается не только активная нагрузка, но и реактивная. Сила тока определяется по формуле:

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

Пример расчета сечения кабеля по току

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:

Определяются токи на вводе:

Если распределить однофазные нагрузки равномерно по трем фазам, на одну будет приходиться ток:

На каждой фазе будет токовая нагрузка:

Вся техника одновременно не будет работать. С учетом запаса на каждую фазу приходится ток:

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.

Падение напряжения на кабеле

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.

Пример расчета кабеля по падению напряжения

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.

Заключение

Чтобы надежно защитить электропроводку от перегрева при длительном превышении номинального тока, сечения кабелей рассчитывают по длительно допустимым токам. Расчет упрощается, если применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. Более точный результат получается, если вычисление производится по максимальной токовой нагрузке. А для стабильной и долговременной работы в цепи электропроводки устанавливают автоматический выключатель.

Токовая нагрузка по сечению кабеля

При протекании электрического тока через проводник длительный период времени происходит нагрев проводника. Это связано с его электрическим сопротивлением движению заряженных частиц. Величина тока, при которой температура проводника максимальна и остаётся стабильной, зависит от сечения токоведущей жилы. Эта токовая нагрузка по сечению кабеля. Она зависит также от температуры внешней среды, методов прокладки и режима эксплуатации проводов и кабелей.

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. Чтобы подобного избежать, необходимо производить подбор проводников на выдерживание длительных токовых нагрузок. При этом рассматривают два основных фактора:

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.

Чтобы рассчитать допустимый нагрев, необходимо ориентироваться на длительную допустимую температуру. Её значение зависит от допустимой силы тока Iд. Полученный в результате вычислений расчётный ток Iр не должен соответствовать Iд и ни в коем случае не превышать его. Выбирая сечение, пользуются следующей формулой для расчётного тока:

где:

  • 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.

Формула для проверки падения напряжения на линии выглядит так:

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

где:

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

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Плотность тока

Это физическая величина, имеющая векторный характер. Обозначается буквой J и имеет формулу для расчета в виде:

где:

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

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

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К выбору сечения нужно подходить со всей ответственностью. Чтобы знать, кабель 3х4 сколько выдерживает киловатт, надо уметь расшифровать цифры. Такая маркировка обозначает то, что в кабель имеет три жилы, с сечением по 4 мм2. Далее уже можно смотреть по таблице напряжения и мощности для выбора сечения.

Правильно подобранное сечение кабеля позволит смонтированным сетям не перегреваться, выдерживать даже кратковременные нагрузки, в 2-3 раза превышающие номинальную величину. Это создаёт определённый запас по току в случае увеличения количества и мощности включённых в сеть потребителей. Нагруженный по максимуму провод не будет нагреваться и создавать опасность самовозгорания, повлекшую за собой пожар на объекте.

В квартире при скрытой проводке обнаружить точное место повреждения сложно, требуется замена всего участка с выполнением штробы и последующего ремонта помещения.

Выбор по мощности

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.

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

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:

где:

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

Преобразовав формулу, получают:

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

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

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).

Длительно допустимые токи

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.

Формула, связывающая длительно допустимый ток Iдд с Тдд, имеет вид:

где:

  • Ктп – коэффициент теплопередачи;
  • R – сопротивление;
  • S – сечение жилы.

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

В таблице нагрузки представлена линейка допустимых токов.

Открытая и закрытая прокладка проводов

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.

Распределительные коробки, выключатели и розетки устанавливаются на специальные изолирующие прокладки и имеют конструкцию для наружной установки.

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.

Общепринятые сечения для проводки в квартире

В квартирах допустимо применение кабелей только с медной жилой. Сечение жил измеряется в «квадратах». Один «квадрат» медной жилы проводит до 10 А. Для проводки в доме допустимо брать 2,5 мм2 для розеток и 1,5 мм2 для лампочек.

Выбор сечения провода по количеству потребителей

Рассчитывая сечение питающего кабеля для квартиры, необходимо нарисовать схему. На чертёж нанести всех потребителей электроэнергии, для каждой комнаты. Количество электроприёмников, включенных в отдельную цепь, будет составлять общее число только для этой цепи. Суммарная мощность всех потребителей – главный критерий при выборе сечения вводного кабеля. Далее сечение будет уменьшаться по мере разветвления от общих цепей к отдельным ветвям схемы.

Токовые нагрузки в сетях с постоянным током

Для определения токовых нагрузок в сетях с постоянным током берут во внимание одножильные провода. На какие нагрузки рассчитан провод, питающий лампочку 0,05 квт в фаре автомобиля? Питание бортовой сети осуществляет аккумуляторная батарея. Напряжение постоянного тока – 12 В. Ток, протекающий через провод от аккумулятора к фаре, будет равен:

I = P/U = 50/12 = 4,15 А.

Отсюда определяют сопротивление:

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.

Это значит, что медный проводник должен иметь сечение:

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.

Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности

При проектировании схемы любой электрической установки и монтаже, выбор сечения проводов и кабелей является обязательным этапом. Чтобы правильно подобрать силовой провод нужного сечения, необходимо учитывать величину максимального потребления.

Сечения проводов измеряется в квадратных милиметрах или «квадратах». Каждый «квадрат» алюминиевого провода способен пропустить через себя в течение длительного времени нагреваясь до допустимых пределов максимум — только 4 ампера, а медный провода 10 ампер тока. Соответственно, если какой-то электропотребитель потребляет мощность равную 4 киловаттам (4000 Ватт), то при напряжении 220 вольт сила тока будет равна 4000/220=18,18 ампер и для его питания достаточно подвести к нему электричество медным проводом сечением 18,18/10=1,818 квадрата. Правда в этом случае провод будет работать на пределе своих возможностей, поэтому следует взять запас по сечению в размере не менее 15%. Получим 2,091 квадрата. И теперь подберем ближайший провод стандартного сечения. Т.е. к этому потребителю мы должны вести проводку медным проводом сечением 2 квадратных миллиметра именуемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формуле: I = Р/220. Алюминиевый провод будет соответственно в 2,5 раза толще.

Из расчета достаточной механической прочности открытая силовая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицами.

Медные жилы проводов и кабелей

Сечение токопроводящей жилы, мм. 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

Алюминиевые жилы проводов и кабелей

Сечение токопроводящей жилы, мм. 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

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами к примеру кабель МКЭШВнг

Сечение токопроводящей жилы, мм. Открыто Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе Двух одножильных Трех одножильных Четырех одножильных Одного двухжильного Одного трехжильного 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 — — — — —

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

Сечение токопроводящей жилы, мм. Открыто Ток, А, для проводов проложенных в одной трубе Двух одножильных Трех одножильных Четырех одножильных Одного двухжильного Одного трехжильного 2 21 19 18 15 17 14 2,5 24 20 19 19 19 16 3 27 24 22 21 22 18 4 32 28 28 23 25 21 5 36 32 30 27 28 24 6 39 36 32 30 31 26 8 46 43 40 37 38 32 10 60 50 47 39 42 38 16 75 60 60 55 60 55 25 105 85 80 70 75 65 35 130 100 95 85 95 75 50 165 140 130 120 125 105 70 210 175 165 140 150 135 95 255 215 200 175 190 165 120 295 245 220 200 230 190 150 340 275 255 — — — 185 390 — — — — — 240 465 — — — — — 300 535 — — — — — 400 645 — — — — —

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной,
найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм. Ток*, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 1,5 23 19 33 19 27 2,5 30 27 44 25 38 4 41 38 55 35 49 6 50 50 70 42 60 10 80 70 105 55 90 16 100 90 135 75 115 25 140 115 175 95 150 35 170 140 210 120 180 50 215 175 265 145 225 70 270 215 320 180 275 95 325 260 385 220 330 120 385 300 445 260 385 150 440 350 505 305 435 185 510 405 570 350 500 240 605 — — — —

* Токи относятся к кабелям и проводам с нулевой жилой и без нее.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм. Ток, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 2,5 23 21 34 19 29 4 31 29 42 27 38 6 38 38 55 32 46 10 60 55 80 42 70 16 75 70 105 60 90 25 105 90 135 75 115 35 130 105 160 90 140 50 165 135 205 110 175 70 210 165 245 140 210 95 250 200 295 170 255 120 295 230 340 200 295 150 340 270 390 235 335 185 390 310 440 270 385 240 465 — — — —

Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по данной таблице как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Сводная таблица сечений проводов, тока, мощности и характеристик нагрузки
Сечение медных жил проводов и кабелей, кв.мм Допустимый длительный ток нагрузки для проводов и кабелей, А Номинальный ток автомата защиты, А Предельный ток автомата защиты, А Максимальная мощность однофазной нагрузки при U=220 B Характеристика примерной однофазной бытовой нагрузки
1,5 19 10 16 4,1 группа освещения и сигнализации
2,5 27 16 20 5,9 розеточные группы и электрические полы
4 38 25 32 8,3 водонагреватели и кондиционеры
6 46 32 40 10,1 электрические плиты и духовые шкафы
10 70 50 63 15,4 вводные питающие линии

В таблице приведены данные на основе ПУЭ, для выбора сечений кабельно-проводниковой продукции, а также номинальных и максимально возможных токов автоматов защиты, для однофазной бытовой нагрузки чаще всего применяемой в быту.

Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях
Наименование линий Наименьшее сечение кабелей 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

Надеемся данная информация была полезна для Вас. Мы же напоминаем что у нас Вы можете купить кабель МКЭКШВнг отличного качества по низкой цене.

Последствия при падении напряжения по длине кабеля и расчет потерь

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

  1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
  2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
  3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
  4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
  5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

  1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
  2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
  3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
  4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
  5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
  6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

  • Удельное сопротивление провода — p.
  • Длина токопроводящего кабеля — l.
  • Площадь сечения проводника — S.
  • Сила тока нагрузки в амперах — I.
  • Сопротивление проводника — R.
  • Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

Если сравнить полученное значение с номинальным для однофазной линии 220 В 50 Гц, получается, что потери напряжения составили: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери в 14,93 В — это практически 6,8 % от входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для силовой группы розеток и осветительных приборов, потери будут заметны: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим накалом.

Мощность на нагрев проводника составит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения на местах соединения проводов, контактах розеточной группы.

Проведение сложных расчетов

Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность.

Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие величины:

  • P, Q — активная, реактивная мощность.
  • r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
  • U ном — номинальное напряжение.

Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.

Есть три варианта подключения нагрузки:

  • от электрощита в конец линии;
  • от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
  • от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

Дальнейшие расчеты: если использовать медный кабель сечением 1,5 кв. мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки равна 30 метров.

По формуле потери напряжения составляют:

∆U = I*R/U*100 %, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление составляет 2 (две жилы)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.

Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.

Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2 Линия с одной фазой Линия с тремя фазами
Питание Освещение Питание Освещение
Режим Пуск Режим Пуск
Медь Алюминий Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового угла = 1 Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового угла = 1
1,5 24,0 10,6 30,0 20,0 9,4 25,0
2,5 14,4 6,4 18,0 12,0 5,7 15,0
4,0 9,1 4,1 11,2 8,0 3,6 9,5
6,0 10,0 6,1 2,9 7,5 5,3 2,5 6,2
10,0 16,0 3,7 1,7 4,5 3,2 1,5 3,6
16,0 25,0 2,36 1,15 2,8 2,05 1,0 2,4
25,0 35,0 1,5 0,75 1,8 1,3 0,65 1,5
35,0 50,0 1,15 0,6 1,29 1,0 0,52 1,1
50,0 70,0 0,86 0,47 0,95 0,75 0,41 0,77

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

  1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
  2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
  3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
  4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
  5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

  1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
  2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
  3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Выбор сечения кабеля (провода) по мощности

Проектирование электрической схемы начинается с выбора сечения и материала кабеля. Если с материалом за последние годы установилась полная определенность, и большинство потребителей, даже не сомневаясь, предпочитают более дорогой, но надежный медный провод, то с сечением проводников не все так просто.
Укоренившийся метод подбора сечения провода по общей мощности электрических приборов, даже со своей очень грубой приближенностью пользуется серьезным успехом, хотя его можно отнести к разряду “на глаз”. Разберемся как правильно выбрать сечение кабеля или провода по мощности и какие данные для этого необходимы.

Роль мощности, потребляемой приборами при выборе сечения провода

Итак, известная мощность каждого электроприбора в доме, известное количество осветительных приборов и точек освещения позволяют посчитать суммарную употребляемую мощность. Это не точная сумма, так как большинство значений для мощностей различных приборов являются усредненными. Поэтому к этой цифре стоит сразу добавить 5 % от ее значения.

Усредненные показания мощностей для распространенных электроприборов

Потребитель Мощность, Вт
Телевизор 300
Принтер 500
Компьютер 500
Фен для волос 1200
Утюг 1700
Электрочайник 1200
Тостер 800
Обогреватель 1500
Микроволновая печь 1400
Духовка 2000
Холодильник 600
Стиральная машина 2500
Электроплита 2000
Освещение 2000
Проточный водонагреватель 5000
Бойлер 1500
Дрель 800
Перфоратор 1200
Сварочный аппарат 2300
Газонокосилка 1500
Насос водяной 1000

И многие считают, что этого достаточно для подбора почти стандартных вариантов медного кабеля:

  • сечение 0,5 мм2 для проводов на освещения точечных светильников;
  • сечение 1,5 мм2 для проводов освещения для люстр;
  • сечение 2,5 мм2 для всех розеток.

На уровне бытового использования электричества такая схема смотрится вполне приемлемой. Пока на кухне одновременно не решил включиться холодильник и электрический чайник, в то время как вы там же смотрели телевизор. Такой же неприятный сюрприз настигает вас, когда вы включаете в одну розетку кофеварку, стиральную машинку и микроволновку.

Как работает УЗО, зачем оно необходимо в квартире и ставить ли его вообще? В нашей статье подробно рассмотрен принцип работы устройства защитного отключения и его назначение.

Есть необходимость управлять включением света из нескольких мест? Не знаете как правильно сделать такую схему? Схема подключения проходного двухклавишного выключателя только кажется сложной, разобраться в нюансах поможет наша статья.

Мощность электроприборов конечно полезная и очень важная характеристика, а главное она информативная. По ней и о расходе электричества можно судить, и о качестве работы прибора. Но мощность при выборе сечения провода электропроводки играет скорей роль посредника.

Общая таблица для выбора сечения кабеля по мощности

Сечение токопроводящей жилы, мм

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

Таблица выбора сечения кабеля для открытой проводки

S Медные жилы Алюминиевые жилы
мм2 Ток Мощн.кВт Ток Мощн.кВт
А 220 В 380 В А 220 В 380 В
0,5 11 2,4
0,75 15 3,3
1 17 3,7 6,4
1,5 23 5 8,7
2 26 5,7 9,8 21 4,6 7,9
2,5 30 6,6 11 24 5,2 9,1
4 41 9 15 32 7 12
5 50 11 19 39 8,5 14
10 80 17 30 60 13 22
16 100 22 38 75 16 28
25 140 30 53 105 23 39
35 170 37 64 130 28 49

При использовании скрытой проводки необходимо выбирать провод с сечением на 25-30% больше, так как опасность возгорания увеличивается из-за быстрого его нагрева. Если по каналу проходит несколько токоведущих линий, то можно сечение увеличить и на все 40%.

Таблица выбора сечения кабеля для закрытой электропроводки (в кабель-канале, трубе)

S Медные жилы Алюминиевые жилы
мм2 Ток Мощн.кВт Ток Мощн.кВт
А 220 В 380 В А 220 В 380 В
0,5
0,75
1 14 3 5,3
1,5 15 3,3 5,7
2 19 4,1 7,2 14 3 5,3
2,5 21 4,6 7,9 16 3,5 6
4 27 5,9 10 21 4,6 7,9
5 34 7,4 12 26 5,7 9,8
10 50 11 19 38 8,3 14
16 80 17 30 55 12 20
25 100 22 38 65 14 24
35 135 29 51 75 16 28

Все подобные таблицы содержат показатели мощности, но более важен показатель силы тока. Суммарную мощность достаточно легко посчитать, поэтому она и назначена “эталонным критерием”. Но максимальное значение употребляемого нагрузкой тока более важный показатель, и именно по нему нужно корректно выбирать сечение провода.

Правильный выбор сечения проводника кабеля

Определение максимального тока

Из суммарной мощности (Р) легко получить значение для общего тока:
I = Р/220 или более точно из формулы

для однофазной цепи:
P = U * I * cos(φ);

для трехфазной цепи:
P = √3 * U * I * cos(φ), где:

U= 220 или 380 В;

Коэффициент запаса или коэффициент мощности: cos(φ) = 1 принимается значение для бытовых приборов. Но рекомендованное точное значение для расчета линий подачи тока к мощным электрическим приборам cos(φ) = 1,3.

Рассчитанные данные для меди

Выбор сечения кабеля (провода) по мощности и длине из меди, U = 220 B, одна фаза

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
Максимально допустимая длина кабеля при указанном сечении, м 34,6 17,3 17,3 24,7 21,6 23 27

Выбор сечения кабеля (провода) по мощности и длине из меди, U = 380 B, три фазы

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
Максимальная длина кабеля без потерь напряжения, м 50,5 33,6 47,6 39,7 51 44,7 66,2 51

Так же следует учесть, что на выбор сечения влияет:

  • длина токоведущей линии;
  • способ монтажа электропроводки;
  • характеристики автомата.

О том как произвести расчет сечения провода, какие для этого нужны исходные данные, какие применяются формулы рассмотрено в нашей статье.

О том как самостоятельно подключить двух или трехфазный электросчетчик рассмотрено здесь.

Все плюсы и минусы применения электрического отопления в загородном доме рассмотрены в этой статье.

Тепловой расчет с использованием поправочных коэффициентов

Для нескольких линий в одном кабель-канале табличные значения максимального тока следует умножить на соответствующий коэффициент:

  • 0.68 — для числа проводников от 2-х до 5 шт.
  • 0.63 — для проводников от 7 до 9 шт.
  • 0.6 — для проводников от 10 до 12 шт.

Коэффициент относится именно к проводам (жилам), а не к количеству проходящих линий. При расчете количества проложенных жил не берется во внимание нулевой рабочий провод или заземляющий провод. Согласно ПУЭ и ГОСТ 16442-80 они на нагрев проводов не влияют при прохождении нормальных токов.

Суммируя вышесказанное, получается, что для корректного и точного подбора сечения проводов необходимо знать:

  1. Сумму всех максимальных мощностей электроприборов.
  2. Характеристики сети: количество фаз и напряжение.
  3. Характеристики материала для кабеля.
  4. Табличные данные и коэффициенты.

При этом мощность не является основным показателем для отдельной линии кабеля или всей внутренней системы электроснабжения. При подборе сечения обязательно следует рассчитать максимальный ток нагрузки, а после сверить его с номинальным током автомата домашней сети.

Выбор сечения кабеля: по мощности, току, с учетом длины

При прокладке электропроводки требуется знать, кабель с жилами какого сечения вам надо будет прокладывать. Выбор сечения кабеля можно делать либо по потребляемой мощности, либо по потребляемому току. Также учитывать надо длину кабеля и способ укладки.

Выбираем сечение кабеля по мощности

Подобрать сечение провода можно по мощности приборов, которые будут подключаться. Эти приборы называются нагрузкой и метод может еще называться «по нагрузке». Суть его от этого не меняется.

Выбор сечения кабеля зависит от мощности и силы тока

Собираем данные

Для начала находите в паспортных данных бытовой техники потребляемую мощность, выписываете ее на листочек. Если так проще, можно посмотреть на шильдиках — металлических пластинах или стикерах, закрепленных на корпусе техники и аппаратуры. Там есть основная информация и, чаще всего, присутствует мощность. Опознать ее проще всего по единицам измерения. Если изделие произведено в России, Белоруссии, Украине обычно стоит обозначение Вт или кВт, на оборудовании из Европы, Азии или Америки стоит обычно английское обозначение ваттов — W, а потребляемая мощность (нужна именно она) обозначается сокращением «TOT» или TOT MAX.

Пример шильдика с основной технической информацией. Нечто подобное есть на любой технике

Если и этот источник недоступен (информация затерлась, например, или вы только планируете приобрести технику, но еще не определились с моделью), можно взять среднестатистические данные. Для удобства они сведены в таблицу.

Таблица потребляемой мощности различных электроприборов

Находите ту технику, которую планируете ставить, выписываете мощность. Дана она порой с большим разбросом, так что иногда трудно понять, какую цифру брать. В данном случае, лучше брать по-максимуму. В результате при расчетах у вас будет несколько завышена мощность оборудования и потребуется кабель большего сечения. Но для вычисления сечения кабеля это хорошо. Горят только кабели с меньшим сечением, чем это необходимо. Трассы с большим сечением работают долго, так как греются меньше.

Суть метода

Чтобы подобрать сечение провода по нагрузке, складываете мощности приборов, которые будут подключаться к данному проводнику. При этом важно, чтобы все мощности были выражены в одинаковых единицах измерения — или в ваттах (Вт), или в киловаттах (кВт). Если есть разные значения, приводим их к единому результату. Для перевода киловатты умножают на 1000, и получают ватты. Например, переведем в ватты 1,5 кВт. Это будет 1,5 кВт * 1000 = 1500 Вт.

Если необходимо, можно провести обратное преобразование — ватты перевести в киловатты. Для это цифру в ваттах делим на 1000, получаем кВт. Например, 500 Вт / 1000 = 0,5 кВт.

Далее, собственно, начинается выбор сечения кабеля. Все очень просто — пользуемся таблицей.

Сечение кабеля, мм2 Диаметр проводника, мм Медный провод Алюминиевый провод
Ток, А Мощность, кВт Ток, А Мощность, кВт
220 В 380 В 220 В 380 В
0,5 мм2 0,80 мм 6 А 1,3 кВт 2,3 кВт
0,75 мм2 0,98 мм 10 А 2,2 кВт 3,8 кВт
1,0 мм2 1,13 мм 14 А 3,1 кВт 5,3 кВт
1,5 мм2 1,38 мм 15 А 3,3 кВт 5,7 кВт 10 А 2,2 кВт 3,8 кВт
2,0 мм2 1,60 мм 19 А 4,2 кВт 7,2 кВт 14 А 3,1 кВт 5,3 кВт
2,5 мм2 1,78 мм 21 А 4,6 кВт 8,0 кВт 16 А 3,5 кВт 6,1 кВт
4,0 мм2 2,26 мм 27 А 5,9 кВт 10,3 кВт 21 А 4,6 кВт 8,0 кВт
6,0 мм2 2,76 мм 34 А 7,5 кВт 12,9 кВт 26 А 5,7 кВт 9,9 кВт
10,0 мм2 3,57 мм 50 А 11,0 кВт 19,0 кВт 38 А 8,4 кВт 14,4 кВт
16,0 мм2 4,51 мм 80 А 17,6 кВт 30,4 кВт 55 А 12,1 кВт 20,9 кВт
25,0 мм2 5,64 мм 100 А 22,0 кВт 38,0 кВт 65 А 14,3 кВт 24,7 кВт

Чтобы найти нужное сечение кабеля в соответствующем столбике — 220 В или 380 В — находим цифру, которая равна или чуть больше посчитанной нами ранее мощности. Столбик выбираем исходя из того, сколько фаз в вашей сети. Однофазная — 220 В, трехфазная 380 В.

В найденной строчке смотрим значение в первом столбце. Это и будет требуемое сечение кабеля для данной нагрузки (потребляемой мощности приборов). Кабель с жилами такого сечения и надо будет искать.

Немного о том, медный провод использовать или алюминиевый. В большинстве случаев, при прокладке проводки в доме или квартире, используют кабели с медными жилами. Такие кабели дороже алюминиевых, но они более гибкие, имеют меньшее сечение, работать с ними проще. Но, медные кабели с большого сечения, ничуть не более гибкие чем алюминиевые. И при больших нагрузках — на вводе в дом, в квартиру при большой планируемой мощности (от 10 кВт и больше) целесообразнее использовать кабель с алюминиевыми проводниками — можно немного сэкономить.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Можно подобрать сечение кабеля по току. В этом случае проводим ту же работу — собираем данные о подключаемой нагрузке, но ищем в характеристиках максимальный потребляемый ток. Собрав все значения, суммируем их. Затем пользуемся все той же таблицей. Только ищем ближайшее большее значение в столбике, подписанном «Ток». В той же строке смотрим сечение провода.

Например, надо подключить варочную панель с пиковым потреблением тока 16 А. Будем прокладывать медный кабель, потому смотрим в соответствующей колонке — третья слева. Так как нет значения ровно 16 А, смотрим в строчке 19 А — это ближайшее большее. Подходящее сечение 2,0 мм2. Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.

При подключении мощных бытовых электроприборов от щитка тянут отдельную линию электропитания. В этом случае выбор сечения кабеля несколько проще — требуется только одно значение мощности или тока

Обращать внимание не строчку с чуть меньшим значением нельзя. В этом случае при максимальной нагрузке проводник будет сильно греться, что может привести к тому, что расплавится изоляция. Что может быть дальше? Может сработать автомат защиты, если он установлен. Это самый благоприятный вариант. Может выйти из строя бытовая техника или начаться пожар. Потому выбор сечения кабеля всегда делайте по большему значению. В этом случае можно будет позже установить оборудование даже немного больше по мощности или потребляемому току без переделки проводки.

Расчет кабеля по мощности и длине

Если линия электропередачи длинная — несколько десятков или даже сотен метров — кроме нагрузки или потребляемого тока необходимо учитывать потери в самом кабеле. Обычно большие расстояния линий электропередачи при вводе электричества от столба в дом. Хоть все данные должны быть указаны в проекте, можно перестраховаться и проверить. Для этого надо знать выделенную мощность на дом и расстояние от столба до дома. Далее по таблице можно подобрать сечение провода с учетом потерь на длине.

Таблица определения сечения кабеля по мощности и длине

Вообще, при прокладке электропроводки, лучше всегда брать некоторый запас по сечению проводов. Во-первых, при большем сечении меньше будет греться проводник, а значит и изоляция. Во-вторых, в нашей жизни появляется все больше устройств, работающих от электричества. И никто не может дать гарантии, что через несколько лет вам не понадобиться поставить еще пару новых устройств в дополнение к старым. Если запас существует, их можно будет просто включить. Если его нет, придется мудрить — или менять проводку (снова) или следить за тем, чтобы не включались одновременно мощные электроприборы.

Открытая и закрытая прокладка проводов

Как все мы знаем, при прохождении тока по проводнику он нагревается. Чем больше ток, тем больше тепла выделяется. Но, при прохождении одного и того же тока, по проводникам, с разным сечением, количество выделяемого тепла изменяется: чем меньше сечение, тем больше выделяется тепла.

В связи с этим, при открытой прокладке проводников его сечение может быть меньше — он быстрее остывает, так как тепло передается воздуху. При этом проводник быстрее остывает, изоляция не испортится. При закрытой прокладке ситуация хуже — медленнее отводится тепло. Потому для закрытой прокладке — в кабель каналах, трубах, в стене — рекомендуют брать кабель большего сечения.

Выбор сечения кабеля с учетом типа его прокладки также можно провести при помощи таблицы. Принцип описывали раньше, ничего не изменяется. Просто учитывается еще один фактор.

Выбор сечения кабеля в зависимости от мощности и типа прокладки

И напоследок несколько практических советов. Отправляясь на рынок за кабелем, возьмите с собой штангенциркуль . Слишком часто заявленное сечение не совпадает с реальностью. Разница может быть в 30-40%, а это очень много. Чем вам это грозит? Выгоранием проводки со всеми вытекающими последствиями. Потому лучше прямо на месте проверять действительно ли у данного кабеля требуемое сечение жилы (диаметры и соответствующие сечения кабеля есть в таблице выше). А подробнее про определение сечения кабеля по его диаметру можно прочесть тут.

Расчёт и таблицы подбора сечения кабеля по мощности и току

Безопасности электрических сетей уделяется повышенное внимание, существует ряд типоразмеров проводников для различных условий работы. Чтобы правильно подобрать нужный размер, вычисляют сечение кабеля по мощности и таблицам. Это позволяет обеспечить токопроводимость на оптимальном уровне, не допуская перегрева и разрушения изоляции жил. Расчёт диаметра проводов можно выполнить и по токовой нагрузке с помощью математических формул и табличных матриц.

Срез провода и жилы кабеля

Неправильный выбор сечения проводов опасен возможностью возгорания изоляции при недостаточной площади среза. Обратная ситуация — избыточный диаметр приводит к удорожанию электросети и чрезмерному весу конструкции. Форма сечения проводника обычно круглая, но бывает и прямоугольной, площадь, соответственно, определяется по формулам круга S=(3,14*D 2 )/4=0,785*D 2 и четырёхугольника S=a*b, где:

  • S — сечение провода, мм2;
  • D — Ø проволоки, мм;
  • a и b — стороны квадрата в миллиметрах.

Чтобы рассчитать площадь многопроволочного проводника, определяют квадратуру единичного электропровода и умножают на их количество. Измерить диаметр можно штангенциркулем или обычной линейкой. Есть и упрощённый способ: снять размер всего пучка свитых проволок и определить площадь по той же формуле, но с введением поправочного коэффициента 0,91 на неплотность прилегания проводников. Для удобства пользования существуют таблицы зависимости площади среза от диаметра проводника.

Ø одной проволоки или пучка, мм 1,0 1,6 2,5 3,2 4,5
Площадь сеч. провода/свивки, мм2 0,7/0,6 2,0/1,8 5,0/4,5 8,0/7,3 16,0/14,5

Толщину тонкой проволочки определяют микрометром, а при его отсутствии — линейкой. Сначала снимается изоляция, металлическая нить вплотную наматывается на участок карандаша. Затем замеряется длина покрытого отрезка и делится на количество витков — получится искомый диаметр. Чем больше оборотов сделано вокруг стержня, тем точнее замер.

В электротехнике применяются чаще медные проводники — они имеют меньший диаметр при равной токовой пропускной способности, удобны в монтаже и долговечны. Регламент ПУЭ предписывает использовать в жилых зданиях кабели с жилами из меди. Преимущества перед алюминиевыми проводами сохраняются на малых диаметрах: при возрастании площади масса и стоимость изделий увеличивается. При токовой нагрузке I ≥50 А явное превосходство меди исчезает, и электрики переходят на использование кабелей с жилами из алюминия.

Для обустройства ЛЭП применяются самонесущие изолированные провода — СИП электро. В отличие от ранее применявшихся оголённых с креплением на изоляторах и разнесённых в пространстве, новые изделия представляют собой пучок покрытых диэлектриком (светостойкий полиэтилен) алюминиевых проводов с проложенным внутри стальным сердечником или без него. Такая конструкция позволяет ставить опоры на большем расстоянии и без изоляторов передавать напряжение до 35 тысяч вольт.

Значение протяжённости и факторы нагрева

Обстоятельства, влияющие на подсчёт сеч. кабеля по киловаттам и токовой нагрузке, можно условно разделить на 2 группы: факторы, касающиеся нагрева проводников, и показатели, относящиеся к протяжённости электросети. От правильности подбора характеристик кабелей и проводов зависит безопасность жилых и производственных помещений, здоровье и жизнь людей, в них находящихся.

Причины роста температуры провода

Движение электронов по проводнику вызывает его нагревание. Считается, что допустимый ток не должен поднимать температуру жил кабельного шланга больше, чем на 60ºС. Когда провод горячий, нужно немедленно принимать меры к устранению нарушений. Причиной нагрева могут быть следующие факторы:

  1. Площадь сечения проводника не соответствует приложенной нагрузке: сила тока превышает допустимый ампераж. Необходимо пересчитать подключённую мощность потребителей и заменить проводку новой.
  2. Материал проводника — в квартире должны быть проложены электросети из медных кабельных жил, они имеют меньшее сопротивление по сравнению с алюминием. Участки, не соответствующие требованиям правил, следует заменить.
  3. Тип проводника — одиночная проволока или свивка из нескольких нитей. Многожильная конструкция более гибкая, но при одинаковом диаметре токовая пропускная способность монопроводника выше, нагревается он меньше.

Способ прокладки кабеля также влияет на температурный режим: плотно уложенные в трубу силовые магистрали греются сильнее, чем рассредоточенные на открытом пространстве. Поэтому скрытая в стене проводка принимается несколько большего сечения против расчетной величины. Изоляционное покрытие — ещё один параметр: низкое качество диэлектрика приводит к скорому его разрушению от нагрева.

Зависимость потерь от протяжённости линии

На подсчёт сеч. кабеля воздействует удалённость источника тока от потребителя. Если напряжение на токоприёмнике меньше исходного на 5% и больше, длина магистрали учитывается при определении размера проводника. Существуют таблицы сечения проводов по току и мощности, учитывающие потери от сопротивления движению электронов на дальние расстояния. Вот пример: значения длин указаны в десятках метров, а сеч. жил кабельного рукава (верхняя строка) — в мм2.

Передаваемая мощность, кВт Сила тока, А 4 10 16 25 35 50 70 95
1 4,6 13,5 33,5 53
5 23 3 7 10,5 17 23,5 31,5 46,0 63
10 45 3,4 5,4 8,4 12 15,5 23,0 32
16 73 5,3 7,4 9,9 14,5 20
18 82 4,7 6,5 8,8 12,5 17,5
20 91 5,9 7,9 11,5 16

Чтобы правильно выбрать сечение проводника, нужно учесть весь комплекс факторов, обозначенных в п. 1.3 ПУЭ. Некоторые поправки к расчётам вводятся через коэффициенты. Обязательно обращают внимание на такие характеристики:

  • температура окружающей среды, в какой будет эксплуатироваться кабель; обычно это +25ºС, при отклонении пользуются таблицами ПУЭ;
  • комплектация электрощита: не стоит все провода подключать к одному автомату, иначе клеммы будут перегружены и сработает защита;
  • количество токоприёмников, находящихся в помещении, их мощность суммируется.

Основным фактором для выбора кабеля и его сечения остаётся нагрузка на электросеть или ток. Все иные обстоятельства также учитываются в расчётах, а результат увеличивается на 20-30% для создания резерва пропускной способности проводника.

Расчёт диаметра проводника по мощности

Прежде чем определять соотношение сечения кабеля и нагрузки на него, необходимо сделать подготовку. Каждый провод способен выдержать только ту мощность, которая не превысит разрешённых значений. Последовательность расчёта:

  1. Переписываются все электроприборы, которые будут подключены посредством планируемого кабеля, с указанием данных шильдика — бирки токоприёмника или технического паспорта о мощности.
  2. Собираются сведения о времени работы каждого потребителя для определения коэффициента одновременности включения нагрузки.
  3. Суммированные показатели мощности с учётом коэф. использования во времени дают расчётную нагруженность сети.
  4. Сверяются с таблицей сечения провода и нагрузки для определения диаметра жил кабельного изделия. Найденная по матрице из правил цифра увеличивается на 10―15% и принимается за рассчитанное сеч.

В соответствии с изложенным порядком, расчётную мощность сети определяют по формуле Роб=(Р1+Р2+Р3+…+Рn)*Ко, где Ко — коэффициент одновременности. Если подключаются электроплита 2,9 кВт, чайник 0,8 и утюг мощностью 1,7 киловатта, то при Ко=0,8: Роб=(2,9+0,8+1,7)*0,8=4,3. С поправкой на 15% — 5,0 кВт. Дальше смотреть таблицу сечения медного провода по мощности.

Сеч. провода, мм2 Рассчитанная Роб для сети 220 V, кВт То же, в сети 380 В
1,5 4,1 10,5
2,5 5,9 16,5
6,0 10,1 26,4
10,0 15,4 33,0

Поскольку бытовая сеть 220 вольт, а ближайшая величина нагрузки 5,9 кВт, то пл. сеч. медного провода принимается 2,5 мм². Соотношения мощности и толщины провода из алюминия будут иными.

Формула определения сечения по току

Аналогичным образом высчитывается сечение провода из таблицы по току и мощности. Используется формула общей силы тока Iоб=(Р1+Р2+Р3+…+Р n)/220 для 220 V. Для 380 вольт Iоб=(Р1+Р2+Р3+…+Рn)/(√3*380), ампер. В качестве примера приводится расчёт алюминиевого проводника для сети 220 В: общая нагрузка Р=10 кВт; Iоб=10000/220=45,5 А. По таблице сечения кабеля по мощности и току подбирается ближайший типоразмер.

Размер провода, жилы из Al, мм2 Ток, А: потенциалы 220/380 В Потребление в сети, кВт: значения 220/380 вольт
2,5 20/19 4,4/12,5
4 28/23 6,1/15,1
6 36/30 7,9/19,8
10 50/39 11,0/25,7

Из матрицы видно, что искомым параметром является пл. сеч. 10 мм². Если те же 10 кВт подключаются в сети 380 V, будет достаточно жилы 2,5 мм². Матрицы ПУЭ составлены для различных условий подсчётов, ими удобно пользоваться.

Расчет сечения кабеля

Энергетикам

Таблицы ПУЭ и ГОСТ 16442-80
Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения.

ПУЭ, Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров
с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Рассчитать сечение проводов по току или мощности
С помощью этого калькулятора можно рассчитать требуемое сечение провода или кабеля по току или заданной мощности
Введите мощность: кВт
Выберите номинальное напряжение:
Укажите число фаз:
Выберите материал жилы:
Введите длину кабельной линии: м
Укажите тип линии:
Расчетное сечение жилы мм 2 :
Рекомендуемое сечение мм 2 :
Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)
открыто
(в лотке)
1 + 1
(два 1ж)
1 + 1 + 1
(три 1ж)
1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж)
1*2
(один 2ж)
1*3
(один 3ж)
0,5 11
0,75 15
1,00 17 16 15 14 15 14
1,5 23 19 17 16 18 15
2,5 30 27 25 25 25 21
4,0 41 38 35 30 32 27
6,0 50 46 42 40 40 34
10,0 80 70 60 50 55 50
16,0 100 85 80 75 80 70
25,0 140 115 100 90 100 85
35,0 170 135 125 115 125 100
50,0 215 185 170 150 160 135
70,0 270 225 210 185 195 175
95,0 330 275 255 225 245 215
120,0 385 315 290 260 295 250
150,0 440 360 330
185,0 510
240,0 605
300,0 695
400,0 830
Сечение токопроводящей жилы, мм 2 открыто
(в лотке)
1 + 1
(два 1ж)
1 + 1 + 1
(три 1ж)
1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж)
1 * 2
(один 2ж)
1 * 3
(один 3ж)
Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)

ПУЭ, Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов
с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке) открыто
(в лотке) 1 + 1
(два 1ж) 1 + 1 + 1
(три 1ж) 1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж) 1*2
(один 2ж) 1*3
(один 3ж) 2 21 19 18 15 17 14 2,5 24 20 19 19 19 16 3 27 24 22 21 22 18 4 32 28 28 23 25 21 5 36 32 30 27 28 24 6 39 36 32 30 31 26 8 46 43 40 37 38 32 10 60 50 47 39 42 38 16 75 60 60 55 60 55 25 105 85 80 70 75 65 35 130 100 95 85 95 75 50 165 140 130 120 125 105 70 210 175 165 140 150 135 95 255 215 200 175 190 165 120 295 245 220 200 230 190 150 340 275 255 — — — 185 390 — — — — — 240 465 — — — — — 300 535 — — — — — 400 645 — — — — — Сечение токопроводящей жилы, мм 2 открыто
(в лотке) 1 + 1
(два 1ж) 1 + 1 + 1
(три 1ж) 1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж) 1 * 2
(один 2ж) 1 * 3
(один 3ж) Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)

ПУЭ, Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Ток *, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 1,5 23 19 33 19 27 2,5 30 27 44 25 38 4 41 38 55 35 49 6 50 50 70 42 60 10 80 70 105 55 90 16 100 90 135 75 115 25 140 115 175 95 150 35 170 140 210 120 180 50 215 175 265 145 225 70 270 215 320 180 275 95 325 260 385 220 330 120 385 300 445 260 385 150 440 350 505 305 435 185 510 405 570 350 500 240 605 — — — —

ПУЭ, Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Ток *, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в воздухе в земле в воздухе в земле 2,5 23 21 34 19 29 4 31 29 42 27 38 6 38 38 55 32 46 10 60 55 80 42 70 16 75 70 105 60 90 25 105 90 135 75 115 35 130 105 160 90 140 50 165 135 205 110 175 70 210 165 245 140 210 95 250 200 295 170 255 120 295 230 340 200 295 150 340 270 390 235 335 185 390 310 440 270 385 240 465 — — — —

ПУЭ, Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Ток *, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных 0.5 — 12 — 0.75 — 16 14 1 — 18 16 1.5 — 23 20 2.5 40 33 28 4 50 43 36 6 65 55 45 10 90 75 60 16 120 95 80 25 160 125 105 35 190 150 130 50 235 185 160 70 290 235 200

ГОСТ 16442-80, Таблица 23. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с медными жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Ток *, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в земле в воздухе в земле в воздухе в земле 1,5 29 32 24 33 21 28 2,5 40 42 33 44 28 37 4 53 54 44 56 37 48 6 67 67 56 71 49 58 10 91 89 76 94 66 77 16 121 116 101 123 87 100 25 160 148 134 157 115 130 35 197 178 166 190 141 158 50 247 217 208 230 177 192 70 318 265 — — 226 237 95 386 314 — — 274 280 120 450 358 — — 321 321 150 521 406 — — 370 363 185 594 455 — — 421 406 240 704 525 — — 499 468

ГОСТ 16442-80, Таблица 24. Допустимые токовые нагрузки кабелей до 3КВ включ. с алюминиевыми жилами с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А*

Сечение токопроводящей жилы, мм 2 Ток *, А, для проводов и кабелей одножильных двухжильных трехжильных при прокладке в воздухе в земле в воздухе в земле в воздухе в земле 2.5 30 32 25 33 51 28 4 40 41 34 43 29 37 6 51 52 43 54 37 44 10 69 68 58 72 50 59 16 93 83 77 94 67 77 25 122 113 103 120 88 100 35 151 136 127 145 106 121 50 189 166 159 176 136 147 70 233 200 — — 167 178 95 284 237 — — 204 212 120 330 269 — — 236 241 150 380 305 — — 273 278 185 436 343 — — 313 308 240 515 396 — — 369 355

* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

Сечения приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25°С. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит.

Токовые нагрузки для проводов, проложенных в лотках (не в пучках), такие же, как и для проводов, проложенных открыто.

Если количество одновременно нагруженных проводников, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, будет более четырех, то сечение проводников нужно выбирать как для проводников, проложенных открыто, но с введением понижающих коэффициентов для тока: 0,68 при 5 и 6 проводниках, 0,63 — при 7-9, 0,6 — при 10-12.

Каждый электрик должен знать:  Как увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов
Добавить комментарий