Расчет сечения кабеля по мощности и другим рабочим параметрам необходим для обеспечения безопасности и надежности электрической сети. При неправильном выборе это может привести к серьезным последствиям от выхода из строя приборов или части проводки до пожара.
Жизнь современного человека требует все большего количества электрической техники и оборудования для обеспечения комфорта. Количество всех этих приборов постоянно растет и, несмотря на активную разработку экономичных технологий, увеличивает требования к электросетям, прокладываемым в домах. С каждым годом в доме появляется все больше техники, которая обладает большой потребляемой мощностью.
Увеличение количества техники закономерно ведет к увеличению нагрузки на проводку. Особенно это важно при использовании таких мощных приборов, как стиральные машины, водонагреватели, электрические плиты. Толщина или сечение кабеля, с помощью которого осуществляется подача электроэнергии на такое устройство, должна выбираться специально под его характеристики.
Использование слишком тонкого кабеля чревато такими последствиями, как:
- плавление внешней и первичной изоляции проводов;
- возгорание проводки;
- короткое замыкание;
- пожар (как следствие предыдущих пунктов);
- выход из строя электроприборов.
В лучшем случае это может стать причиной дополнительных затрат на ремонт и покупку новой техники, а в худшем – человеческих жертв. Именно поэтому предельно важно использовать для домашней проводки и не только кабели с подходящей площадью сечения.
Способы расчета
В данной статье мы не будем рассматривать вопрос создания схемы электрической сети и разделения потребителей на группы. Достаточно отметить, что в наши дни общепринятым считается схема, когда приборы с большой потребляемой мощностью выносятся на отдельную линию друг от друга, а также групп розеток и осветителей. Поэтому для них, как правила, используются более толстые провода.
- по таблице соответствия нагрузки к толщине жилы;
- по длине (с помощью формулы);
- по потребляемой мощности;
- по другим рабочим показателям (напряжению или току).
С помощью формулы
Сечением кабеля называют площадь поперечного среза токопроводящей жилы. Если для подачи фазы используется многожильный кабель, то за сечение принимается сумма этих площадей.
Чтобы найти расчетную величину сечения кабеля можно выразить её из формулы сопротивления провода, согласно которой:
R= (p*l)/S
Здесь p означает удельное сопротивление, l – длину провода, а S – его площадь в поперечнике. Вспоминаем, что площадь круга равна квадрату его диаметра, умноженному на 0,758 (S = 0,758d2). При известном значении толщины провода (то есть диаметра поперечного круга), приводим формулу к следующему виду:
R= (p*l)/(0,758*d^2)
d – диаметр жилы
Значение p зависит от металла, из которого сделан провод, его величину можно узнать в справочниках.
С помощью данной формулы мы можем узнать, на какое предельное сопротивление рассчитан провод той или иной толщины, то есть определить безопасную нагрузку, и использовать эту информацию для проектирования домашней электросети. Стоит признать, что этот способ расчета сечения относительно сложен и громоздок, особенно если в квартире будет разводиться много линий питания с разной потребляемой мощностью. Мы приводим его здесь для более полного понимания того, как происходит расчет. Тем более, рабочие характеристики всех типов проводов давно известны, а значит можно не мучиться (и избежать возможных ошибок), а воспользоваться уже известными данными, сведенными в удобную таблицу.
С помощью таблицы
Таблица нагрузок и кабелей, соответствующих её величине, является гораздо более удобным способом найти расчетную площадь сечения. Самым главным показателем в данной таблице является сопротивление материала проводов. Электрические кабели чаще всего изготавливаются из меди и алюминия. Вторые обладают более низкими рабочими характеристиками и по этой причине в последнее время все чаще отвергаются профессионалами как менее безопасные и надежные. Несмотря на это, алюминиевые провода по-прежнему очень часто используются в домашних электросетях. Поэтому таблица ПЭУ (правил электротехнических установок) для выбора сечения содержит колонки со значениями для обоих металлов.
В приведенной таблице расчетная площадь сечения находится по току и мощности, поскольку эти два параметра взаимосвязаны и вычисляются по общей формуле. Очевидно, что она гораздо удобнее способа, описанного ранее – нет необходимости производить сложные вычисления, исходя из диаметра жил. Здесь достаточно знать общую нагрузку, которая будет подаваться на провода, и сразу увидеть, какой должна быть их толщина. Помните, что в целях безопасности и обеспечения надежности следует всегда округлять величину поперечного сечения в большую сторону.
Влияние рабочих параметров на расчет
Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.
Напряжение
При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:
- в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
- в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.
Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:
- В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
- В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.
Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2. Алюминиевые провода для питания таких устройств лучше не использовать совсем – их свойства могут изменить в худшую сторону под воздействием сильной нагрузки.
Сила тока
Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.
Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод. Например, в участок сети включены две ламы мощностью по 100Вт и четыре – по 40Вт, а также 1200Вт микроволновка и 2200Вт электрический чайник. Суммарная мощность нагрузки в такой цепи составит 3760Вт или 3,76 кВт. Для расчета сечения кабеля понадобится стандартная формула нахождения силы тока.
P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока
I= 3760Вт/220В= 17,09 А
Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2. Для сети с напряжением 380В эти показатели аналогичны – существенная разница в требуемой толщине кабелей между трех- и двухфазными сетями становится заметной только при нагрузке выше 25А.
Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.
Мощность
Расчет сечения кабеля по мощности также производится с помощью общей таблицы нагрузок. Но во время монтажа сетей на крупных объектах она не гарантирует точность вычислений, поскольку при большой длине кабелей играет роль падение напряжения. То есть при значительном отдалении потребителя от источника питания, фактическое напряжение будет ниже номинального. Как мы помним, сила тока является результатом деления сопротивления на напряжение (I = P/U). Соответственно, при уменьшении величины напряжения, сила тока будет возрастать. Вместе с ней будет увеличиваться и требуемая площадь сечения кабеля (для большей нагрузки нужен кабель большей толщины). Для наглядности ниже представлена таблица расчета сечения кабеля по мощности и длине с поправкой на падение напряжения.
При монтаже электрической сети в квартире или частном доме этими отклонениями можно пренебречь – они не окажут ощутимого воздействия на работу проводки, поскольку будут погашены за счет округления в большую сторону.
Влияние типа проводки на расчет
Как известно, для прокладывания кабелей проводки могут использоваться два способа:
- открытый – по поверхности стен и потолков в специальных кабель-каналах;
- закрытый – внутри каркасных конструкций, оштукатуренных стен т.д.
Тип проводки оказывает влияние на выбор кабеля определенной толщины по следующей причине – провода, проложенные открытым способом, находятся в лучших теплообменных условиях (воздух служит дополнительным охлаждением). Таким образом, для проводника одной и той же толщины допустимый максимальный ток будет выше в условиях открытой прокладки, чем при закрытой. В приведенной нами сводной таблице соотношения нагрузок и толщины кабелей указаны данные для закрытого способа прокладки. Используя кабеля, подобранный согласно указанной там информации (вне зависимости от типа проводки), у вас всегда будет некоторый запас прочности. Тем не менее, ниже прикреплена более подробная таблица для расчета сечения кабелей для закрытой и открытой проводки.
Уметь правильно рассчитать сечение прокладываемого кабеля, должен прежде всего, электрик, поскольку при неправильном выборе сечения, электросеть долго не прослужит. В бытовых условиях, данные знания пригодятся всем, кто делает ремонт, меняет проводку, приобретает новое электрооборудование, и при этом задумывается о надежности работы электросети и собственной безопасности.
Точно подобранное сечение проводки обеспечит следующее:
- Обеспечит длительную, бесперебойную работу вашей технике.
- Исключит возможность возникновения пожаров.
- Избавит от необходимости замены проводки.
- Позволит избежать дополнительных затрат на приобретения изделия с большим сечением.
Как выбрать сечение кабелей по мощности?
Для правильного расчета необходимо:
- Подсчитать количество бытовых приборов в помещении (желательно учитывать и приборы, которые вы планируете приобрести в будущем), их общую мощность.
- Все приборы разделить на 2 группы: которые будут работать непрерывно, и те, которые будут использоваться редко, после чего суммировать их мощности и определить примерное время работы проводки при полной нагрузке.
- Добавить к получившемуся значению 5% – «запас прочности».
- Конечное значение необходимо разделить на коэффициент работы сети, в результате получится требуемый показатель мощности провода, после чего при помощи специальной таблицы протекания токов определяем сечение жил для полученного значения.
- Выбрать изделие из алюминия, меди, либо алюмомеди, сечение которого подходит для вашего значения мощности, учитывая значение напряжения сети (220В для бытовой электросети, 380В – для промышленной).
Необходимо знать, что материалами для токопроводящих изделий являются алюминий, медь и алюмомедь, при этом, каждый из них обладает преимуществами и недостатками.
Особенности алюминиевого кабеля:
- Легче и дешевле , чем медные.
- Обладают в 1,73 раза меньшей проводимостью, чем медные.
- Подвержены окислению , после чего теряют проводимость.
- После длительной эксплуатации перестают держать форму.
- В домашних условиях невозможно произвести пайку.
Особенности медного кабеля:
- Обладают высокой эластичностью и механической прочностью.
- Отличаются небольшой величиной электрического сопротивления.
- Отлично поддаются пайке и лужению.
- Стоят намного больше, чем алюминиевые.
Алюмомедный кабель представляет собой алюминиевую жилу, снаружи плакированную медью (количество меди составляет 10-30%) термомеханическим способом.
Особенности алюмомедного кабеля:
- Проводимость лучше , чем у алюминиевого изделия, но хуже, чем у медного.
- Со временем , характеристики данного изделия не ухудшаются, в отличии от алюминиевых проводов.
- Намного меньшая стоимость , по сравнению с медью.
- Алюмомедь , в отличие от меди и алюминия, не вызывает интереса у воров, поскольку приемщики цветных металлов алюмомедь не принимают – из-за сложности разделения 2 металлов.
Как узнать мощность?
Мощность измеряется в ваттах, киловаттах (Вт, кВт, w, kWt). На каждом современном электрооборудовании (бытовом и промышленном) мощность указывается на бирке наряду с остальными характеристиками изделия. Если данный параметр по каким-либо причинам отсутствует, рекомендуем воспользоваться Таблицей 1.
Таблица 1 – усредненные значения мощностей бытовых электроприборов:
| Электроприбор | Усредненная мощность, Вт | |
| 1. | Бойлер | 1500 |
| 2. | Водонагреватель (проточный) | 5000 |
| 3. | Газонокосилка | 1500 |
| 4. | Дрель | 800 |
| 5. | Духовка | 2000 |
| 6. | Камин масляной | 900 |
| 7. | Компьютер (ноутбук) | 500 |
| 8. | Микроволновая печь | 1500 |
| 9. | Насос водяной | 1000 |
| 10. | Сварочный аппарат | 2500 |
| 11. | Стиральная машина | 2500 |
| 12. | Перфоратор | 1300 |
| 13. | Принтер | 500 |
| 14. | Телевизор | 300 |
| 15. | Тостер | 800 |
| 16. | Холодильник | 700 |
| 17. | Фен бытовой | 1200 |
| 18. | Фен промышленный | 1500 |
| 19. | Электрическая жаровня (духовка) | 2000 |
| 20. | Электрическая плита | 2000 |
| 21. | Электрический чайник | 1400 |
Примеры расчёта
Допустимый ток для кабелей и проводов:
Пример 1. Расчет для однофазной сети напряжением 220В.
Чаще всего, многоквартирные дома запитываются от однофазной сети с напряжением 220В. Допустим, суммарная мощность домашних электроприборов с учетом дополнительных 5% – «запаса прочности», составляет 7,6 кВт (усредненный показатель электронагрузки в квартире) – теперь можно приступать к выбору материала кабеля.
Для этого находим значение ближайшего подходящего сечения кабеля в соответствующей таблице издания «Правила устройства электроустановок» (Таблица 2), в нашем случае он составит:
- 4 мм кв. для меди (рассчитан на длительные нагрузки в 8,3 кВт);
- 6 мм. кв. для алюминия (рассчитан на длительные нагрузки 7,9 кВт);
- 6 мм. кв. для алюмомеди (см. раздел советы профессионалов);
Пример 2. Расчет для трехфазной сети напряжением 380В.
В данном случае, подключение осуществляется к одной из 3-х фаз и общему «нолю» – данное правило касается исключительно однофазных приборов, которых в современном доме подавляющее большинство.
Не стоит забывать и про трехфазную домашнюю технику – насосы, сварочные аппараты, двигатели, и т.д., при подключении которой нагрузку требуется равномерно распределить между 3-мя фазами (7,6 кВт / 3-и фазы = 2,6 кВт на фазу).
Поэтому при подключении нагрузки к 3-х фазной сети, значение суммарной мощности умножается на специальный коэффициент, благодаря чему происходит уменьшение значения сечения. Например, подключая нагрузку 7,6 кВт, для 1-о фазной сети потребуется медный провод – 4 мм кв., для 3-х фазной – 1,5 мм кв.
Отметим, что проводить расчеты для домашних условий намного проще, чем для промышленных мощностей, поскольку в последнем случае к показателям, которые необходимо учитывать при расчете, добавляются:
- сезонные нагрузки;
- коэффициент одновременности;
- коэффициент спроса;
Онлайн-калькуляторы
Для облегчения расчетов и точного подбора требуемого размера сечения мы подобрали рабочие онлайн-калькуляторы, которые быстро и точно выполнят за вас расчет по определению необходимого сечения:
Последствия неправильного подбора сечения
Выбор сечения по мощности – чрезвычайно ответственный процесс. Например, если сечение кабеля домашней электросети рассчитано на мощность до 6 кВт, при нагрузке в 7,5 кВт (лишь подключение к домашней электросети всего лишь одного бытового прибора, такого, как микроволновая печь, или электрочайник) кабель будет перегреваться.
Когда перегрев достигнет критического значения, сначала он начнет плавиться, а затем возгораться изоляция кабеля:
- Именно неправильно подобранное сечение проводов является наиболее распространенной причиной бытовых пожаров.
- Также, при разрушении изоляции , может произойти замыкание, в результате чего может выйти из строя вся бытовая техника.
- В любом случае , на восстановление и замену, как минимум проводки дома, вам придется значительно потратиться.
- На промышленном предприятии неверно подобранные кабели могут привести к намного более трагическим последствиям.
Именно поэтому, к данному вопросу необходимо отнестись очень серьезно.
- Алюминиевую проводку лучше всего заменять алюмомедной – такого же диаметра (данное правило применимо и для Таблицы 2). Если же вы заменяете медный кабель алюмомедным, сечение нового кабеля должно соотносится с медным как 5 к 6.
- При трехфазном питании приборы лучше всего разбить на группы таким образом, чтобы нагрузка на каждую из фаз была приблизительно одинаковой.
- При покупке
, необходимо обратить внимание на маркировку, поскольку продавцы могут мошенничать – выдавать алюмомедные кабеля за медные, тем самым нанося существенный урон вашему кошельку. Чтобы этого не случилось, необходимо:
- Обратить внимание на маркировку (отечественные алюмомедные изделия маркированы буквосочетанием АМ).
- Если маркировка отсутствует, либо кабель произведен за границей (не учитывая страны СНГ), достаточно соскоблить верхний слой – медная жила однородна, в отличии от алюмомеди.
- В последнее время
все более распространенным становится прокладывание кабелей при помощи гофрированных труб (гофр). Ниже приведены преимущества гофр, а также особенности эксплуатации:
- Пониженная воспламеняемость гофр сводит к минимуму вероятность возникновения пожара при замыкании проводки.
- Гофра защищает проводку от механических воздействий и повреждений.
- Продеть провод в гофру тем сложнее, чем больше ее длина; поэтому его конец сначала прикрепляют к тонкой проволоке, которую намного проще продеть через гофру.
- Для прокладывания бытовой электропроводки рекомендуется использовать многожильные провода, поскольку они являются более гибкими.
Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.
Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) - выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос - определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.
Выбор и расчет сечения кабелей напряжением до 1кВ (для квартиры, дома)
Электрические сети до 1кВ самые многочисленные - это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества - простые владельцы недвижимости.
Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до , в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.
В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью - стиралку, бойлер, тэн, плиту.
Выбор сечения кабеля по мощности
Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.
Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки - однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.
Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.
Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.
Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…
Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.
За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке - к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.
Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.
Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.
Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие - открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе - это на 220В, либо четыре одножильных в трубе - на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.
Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с .
Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.
осчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт - 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт - тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.
Выбор сечения кабеля по току
Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.
Выбор сечения провода с резиновой или ПВХ изоляцией по допустимому току
Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.
Расчет кабеля по мощности и длине
В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.
Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.
В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.
Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:
Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:
- сеть постоянного тока
- сеть переменного тока, при cos=1
- сети, выполненные кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах, если их сечение не больше определенной величины, но не будем углубляться дальше.
В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:
где р - удельное сопротивление (для - 0,0175, а для алюминия - 0,03)
а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.
б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.
В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.
А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы - наше всё!
Определение сечения кабеля по диаметру
Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.
Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении. Хотите, вот таблица элементарная - измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.
Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.
Последние статьи
Самое популярное
При устройстве домашней электросети важно правильно подобрать провода.
Материал и диаметр жил должны соответствовать нагрузке, иначе случится перегрев с последующим расплавлением изоляции, затем короткое замыкание и пожар.
Методика подбора изложена в данной статье, тема которой - по мощности: таблица.
Пропускная способность токопроводящей жилы характеризуется предельно допустимой плотностью тока.
Последняя определяется как отношение в проводнике к его . Единица измерения - А/кв. мм (ампер на квадратный миллиметр).
Но поскольку сила тока увязана с мощностью и напряжением (W = U * I) , а напряжение является постоянным, то сечение проводов удобнее подбирать по мощности потребителя. Ведь именно этот параметр обычно указывается в паспорте или на шильдике.
Ошибиться при выборе провода в сторону увеличения не страшно: это приведет лишь к неоправданным материальным затратам. Ошибка в другую сторону обходится дороже: из-за перегрева плавится изоляция, что приводит к утечкам тока с последующим коротким замыканием и пожаром.
Тип и параметр линии
Предельно допустимая плотность тока для проводника зависит от 3-х факторов:
- материала токопроводящих жил;
- способа прокладки (наружная/скрытая);
- числа фаз, на которое рассчитан потребитель.
От материала зависит электрическое сопротивление жилы, а значит и количество выделяющегося при протекании тока тепла. Наименьшим сопротивлением обладает электротехническая медь. У алюминия этот параметр в 1,73 раза выше. Из-за этого предельно допустимая плотность тока для алюминиевых проводов в 1,73 раза ниже, чем для медных.
От способа прокладки зависит интенсивность теплоотвода. При открытом типе, провода остывают лучше, чем помещенные в рукав, короб или штробу, потому допустимую плотность тока для них увеличивают.
Варианты кабелей
Влияние фазности состоит в следующем: при равной мощности однофазные и трехфазные приборы потребляют разные токи. Поэтому допустимая плотность тока для разного числа фаз отличается.
Говоря о допустимой плотности тока, различают две величины:
- Краткосрочно допустимую: такую плотность тока, проводник способен выдержать без перегрева в течение ограниченного периода. Подобные перегрузки возникают, например, при пуске электродвигателя.
- Длительно допустимую: ток с такой плотностью, жила проводит сколь угодно долго, не подвергаясь перегреву.
Согласно ПУЭ, длительно допустимая плотность тока на 40% меньше краткосрочно допустимой.
Учитывается и назначение линии. Электросеть делится на две части:
- осветительная;
- силовая.
Силовую линию рассчитывают, исходя из нагрузки.
Последнее издание «Правил устройства и подключения электроустановок» (ПУЭ) запрещает применять алюминиевые провода в жилых помещениях.
Мощность
Для линии, питающей один электроприбор, подбор сечения не составляет труда, необходимо просто заглянуть в и найти поперечное сечение жилы, соответствующее известным:
- мощности;
- фазности;
- способу прокладки.
Так подбирается провод для прокладки от распределительного щита к бойлеру или кондиционеру либо от распределительной коробки к одной из розеток.
Иначе обстоят дела при подключении к одной линии нескольких потребителей. К примеру, проводом запитана розеточная группа из нескольких точек, в которые включаются холодильник, микроволновка, электрообогреватель и телевизор.
Если просто суммировать их мощности, сечение провода получится завышенным, а сам он - неоправданно дорогим, ведь приборы эксплуатируются по-разному и не одновременно.
Поэтому при подсчете общей нагрузки на линию от нескольких потребителей применяют два коэффициента – одновременности и спроса.
Коэффициент одновременности (Ко)
Учитывает, что потребители обычно работают в разное время. Для разных групп потребителей ПУЭ назначает свой коэффициент одновременности. Вот, например, как он меняется в зависимости от числа подключенных к линии квартир:
Видно, что в случае с одной квартирой считается возможным синхронное включение всех приборов - коэффициент одновременности равен единице. Но с ростом числа квартир вероятность одновременного включения всех потребителей становится все меньшей, что отражается в снижении данного коэффициента.
Коэффициент спроса (Кс)
Учитывает длительность работы прибора. Некоторые из них работают постоянно, другие включаются изредка и на короткий период. К примеру, для телевизора коэффициент спроса равен единице, для пылесоса - 0,1. Данные для некоторых потребителей приведены в таблице:
На шильдике или в паспорте потребителей, имеющих в своем составе электродвигатель или трансформатор, указывается только полезная мощность (в ваттах). Потребляемая же мощность будет выше, поскольку часть ее тратится на преодоление реактивного сопротивления обмоток (реактивная мощность).
Для определения полной мощности полезную нужно разделить на cosϕ - эта величина также приводится в паспорте и на шильдике. Если она не указана, можно взять усредненное значение: cosϕ = 0,7. Полную мощность принято измерять в вольт-амперах (ВА).
Ток линии
Если таблица построена на токе нагрузки, а не мощности, сначала находят его по формуле I = W / U, где: W - мощность прибора в ваттах (Вт), U - напряжение в вольтах (В) и далее находят сечение. Мощность определяется с учетом поправочных коэффициентов, описанных выше.
Так например, при подключении обогревателя мощностью 1,1 кВт в цепи будет протекать ток силой I = 1100 / 220 = 5А.
Аппарат защиты
В бытовых электросетях применяют аппараты защиты трех видов.
Выключатель автоматический (ВА)
Разъединяет цепь, если сила тока в ней превысила допустимое значение.
Защищает участок сети от коротких замыканий и перегрузок.
По функции ВА аналогичен предохранителю, но в отличие от него, является многоразовым: после устранения неисправности, ставшей причиной отключения автомата, его снова приводят в рабочее состояние при помощи кнопки или переключателя.
ВА подбирают в соответствии с максимальным током, допускаемым для защищаемой цепи и зависящим от сечения проводов.
Выключатель дифференциального тока или устройство защитного отключения (УЗО)
Разъединяет цепь при утечках тока, то есть когда пользователь коснулся токоведущих частей либо если они из-за пробоя изоляции вступили в контакт с заземленным проводником - строительными конструкциями, корпусом прибора и т.д.
Отличаются двумя параметрами:
- Номинальный ток. Это максимальный ток, который может протекать через данное УЗО, не повреждая его. Номинальный ток УЗО должен быть хотя бы на одну ступень выше номинального тока защищающего его (то есть установленного выше) ВА.
- Чувствительность. Это минимальное значение тока утечки, вызывающее срабатывание УЗО.
По чувствительности УЗО делятся на следующие категории:
- Противопожарные: имеют низкую чувствительность в 100, 300 или 500 мА, не обеспечивающую защиты от поражения электротоком. Через такие УЗО подключают, например, освещение в деревянных домах.
- Защищающие от поражения электротоком людей и животных.
УЗО и диффавтомат
Последние делятся на две подгруппы с уставкой тока утечки:
- 10 мА: предназначены для потребителей в помещениях с повышенной влажностью;
- 30 мА: для потребителей в сухих помещениях.
Через такие УЗО подключаются потребители, способные стать причиной электротравмы. Для освещения и приборов вроде кондиционера, установленных в недоступном месте, они не требуются.
В продаже встречаются импортные УЗО с уставкой тока утечки 6 мА. Эта величина соответствует стандартам Евросоюза и США.
Чем выше чувствительность УЗО, тем больше вероятность ложных срабатываний (зависит от качества электроснабжения).
Дифференциальный автомат
Прибор «два в одном»: объединены . Меньше стоит и более компактен, чем два аппарата по отдельности.
Выбор проводника
Провода с алюминиевыми жилами имеют схожую маркировку - АВВГ. Они в быту сейчас не применяются, но иногда встречаются в старых домах.
Наиболее предпочтительны провода марки ВВГнг.
Приставка «нг» указывает на применение негорючей изоляции. Для прокладки за подвесным потолком, в конструкции пола или стены рекомендованы провода с пониженным дымовыделением. Они распознаются по буквам «лс» в маркировке.
Выбор в пользу медных проводов обусловлен следующими их преимуществами в сравнении с алюминиевыми:
- низкое электрическое сопротивление: медные провода меньше греются и потому допускают более высокую плотность тока;
- пластичность: медный провод может иметь сечение от 1,5 кв. мм и многократно сгибаться, тогда как алюминиевый после нескольких заворотов ломается, а минимальное сечение для него составляет 2,5 кв. мм.
Алюминиевые провода применяют в линиях электропередач, поскольку они мало весят и дешево стоят.
Сечение кабеля по мощности: таблица
В завершение приведем таблицу, отражающую зависимость требуемой площади сечения проводов от нагрузки, материала и способа прокладки.
| Выбор сечения кабеля, мм 2 | ||||||||||||
| Открытая прокладка | Прокладка в трубе | |||||||||||
| Медь | Алюминий | Медь | Алюминий | |||||||||
| Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | |||||
| 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | мм 2 | 220 В | 380 В | 220 В | 380 В | ||||
| 11 | 2,4 | – | – | – | – | 0,5 | – | – | – | – | – | – |
| 15 | 3,3 | – | – | – | – | 0,75 | – | – | – | – | – | – |
| 17 | 3,7 | 6,4 | – | – | – | 1,0 | – | – | – | – | – | – |
| 23 | 5,0 | 8,7 | – | – | – | 1,5 | 14 | 3,0 | 5,3 | – | – | – |
| 26 | 5,7 | 9,8 | 21 | 4,6 | 7,9 | 2,0 | 19 | 4,1 | 7,2 | 14 | 3,0 | 5,3 |
| 30 | 6,6 | 11 | 24 | 5,2 | 9,1 | 2,5 | 21 | 4,6 | 7,9 | 16 | 3,5 | 6,0 |
| 50 | 11 | 19 | 39 | 8,5 | 14 | 6,0 | 34 | 7,4 | 12 | 26 | 5,7 | 9,8 |
Правильный выбор сечения провода - это, прежде всего, вопрос безопасности. При этом желательно предусматривать запас на случай подключения новых электроприборов в будущем.
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.
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.
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.
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.
| 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 , 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 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 мм 2 . Это и будет минимальное значение сечения кабеля для данного случая.
При подключении мощных бытовых электроприборов от 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 , 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 . 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.
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 , 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.
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 .