Формула расчета кабеля: Расчет сечения кабеля | Таблицы, формулы и примеры

Содержание

Расчет сечения кабеля | Таблицы, формулы и примеры

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

кабель

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

формула

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

проводка

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3x1,5 и ABБбШв 4x16

Трехжильный кабель BBГнг 3x1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3x1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

BBГнг 3x1,5

Кабель ABБбШв 4x16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

ABБбШв 4x16

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Р

ₙ) · Кс · Кз,

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм2.

таблица

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3x1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).

Для трехфазной сети используется другая формула:

I=P/(U√3cos φ),

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3x1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм2. У кабеля BBГнг 3x1,5 одна жила имеет сечение S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, что полностью соответствует указанному требованию.

таблица

Если рассматривать кабель ABБбШв 4x16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

таблица

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм2. У кабеля ABБбШв 4x16 сечение одной жилы равно:

S = π · r2 = 3,14 · (4,5/2)2 = 15,89 мм2.

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

Вы планируете заняться или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Содержание статьи:

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Галерея изображений

Фото из

Различные виды кабеля для устройства проводки

Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации

Число жил в различных марках кабеля

Варианты многожильного кабеля

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

Где:

  • P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
  • P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.

Таблица мощностиТаблица мощности

Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с  реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД,  в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.

К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.

Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I,

Где:

  • P – мощность в Вт;
  • U – напряжение в В;
  • I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

График нулевого смещения фазГрафик нулевого смещения фаз

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

График смещения фаз тока и напряженияГрафик смещения фаз тока и напряжения

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.

Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм2.

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать проволоки проводника.

В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

Где:

  • S – площадь жилы в мм2;
  • R – радиус жилы в мм;
  • D – диаметр жилы в мм;
  • h, m – ширина и высота соответственно в мм;
  • π – число пи, равное 3,14.

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D2/1,27,

Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.

Таблица потребителейТаблица потребителей

Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Галерея изображений

Фото из

Помещение с максимальным числом бытовой техники

Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов

Подключение мощных энергопотребителей

Блок-розетка для маломощного оборудования

Варочная поверхность требует правильного подключения

Силовая электролиния для стиральной машины

Отдельные силовые ветки для холодильников

Мощные потребители энергии в санузлах и ванных

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

  • выбор мощности всех потребителей;
  • расчет токов, проходящих по проводнику;
  • выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

График связи характеристик электрического токаГрафик связи характеристик электрического тока

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

I = P/Uл,

Где:

  • I — cила тока, принимается в амперах;
  • P — мощность в ваттах;
  • Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

  1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
  2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

  1. Uл = 220 В для однофазного напряжения.
  2. Uл = 380 В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

Где:

  • I – суммарная сила тока в амперах;
  • I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
  • K – коэффициент одновременности;
  • J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

ТаблицаТаблица

Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)

Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой .

ТаблицаТаблица

Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

  • 0,68 если 5-6 жил;
  • 0,63 если 7-9 жил;
  • 0,6 если 10-12 жил.

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.

Таблица подбора сечения проводов и кабелейТаблица подбора сечения проводов и кабелей

Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле

Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.

Таблица для алюминиевых проводовТаблица для алюминиевых проводов

Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле

Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).

ТаблицаТаблица

Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников

Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):

ТаблицаТаблица

Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)

Расчет и выбор медных жил до 6 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 ведется как для длительного тока.

В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Тпв

где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для разводки электричества в особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: медного кабеля для подключения:

  • трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
  • трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
  • бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Как правильно подобрать кабельКак правильно подобрать кабель

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380 В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

Iтех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

Iтех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм2.

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть .

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.

Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

Удельное сопротивлениеУдельное сопротивление

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.

Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 100,

Где:

  • 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
  • R – сопротивление проводника, Ом;
  • ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
  • S – сечение проводника, мм2;
  • Uпад – напряжение падения, В;
  • U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.

Схема подключения сварочного аппаратаСхема подключения сварочного аппарата

Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант — подключение потребителей к отдельным веткам

Решение:

Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:

R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом

Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:

I = 7000 / 220 = 31.8 А

Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:

Uпад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В

Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:

U% = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%

Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.

Выводы и полезное видео по теме

Расчет сечения проводника по формулам:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.

На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.

Если остались какие-либо вопросы по методике расчета сечения кабеля или есть желание поделиться личным опытом, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для отзывов расположен ниже.

таблица и формула, фото и видео урок как рассчитать сечение кабеля по мощности и длине

Автор Aluarius На чтение 6 мин. Просмотров 463 Опубликовано

Электрическая проводка – это важнейшая часть большой коммуникационной системы, которая снабжает дом электроэнергией. От ее качественной и долгой эксплуатации зависит качество работы освещения и бытовых электрических приборов, которых в последнее время становится в каждом доме все больше и больше. Поэтому все чаще встречаются на строительных порталах вопросы, которые касаются именно электропроводки. И один из таких вопросов, как правильно провести расчет сечения кабеля по мощности, а точнее сказать, по нагрузке.

Опытные электрики на глаз определяют приблизительно данный показатель. Инженеры пользуются специальными таблицами, которых в Интернете в свободном доступе большое количество. Но давайте рассуждать здраво. В каждом доме есть определенное количество бытовых приборов, у которых разная мощность. Это первое. Второе – количество комнат и служебных помещений может быть сильно отличаться в каждом доме. А это влияет на потребляемую мощность по освещению. К тому же у кого-то в доме висят многорожковые люстры, а кто-то обходится и точечными светильниками. Плюс разнообразие всевозможных ламп.

Таблица расчета сечения кабеляТаблица расчета сечения кабеля

Третье – это опять-таки мощность бытовых приборов, которую подсчитывают по фактическим показателям. То есть, практически пересчитывают по пальцам, какими приборами и с какой мощностью владельцы домов пользуются. И самое важное, что при подсчете общей мощности нет необходимости учитывать фактор, который влияет на то, как работают приборы и освещение: постоянно или периодически. Важно знать общую нагрузку на кабель.

Формула расчета

Итак, существует формула расчета сечения электрического кабеля или провода по мощности. Вот она:

I=P*K/U*cos φ – эта формула применяется для однофазных сетей с напряжением в 220 В.

В ней

  • «Р» – это суммарная мощность всех бытовых приборов и освещения.
  • «К» – это тот самый коэффициент одновременности, то есть, он выравнивает показатель мощности по временному показателю. Ведь не все время же мы пользуемся освещением или приборами. Это величина постоянная и равна 0,75.
  • «U» – напряжение 220 В.
  • cos φ – это также постоянная величина, равная единице.

Практически в этой формуле все величины, кроме общей мощности, постоянные. Поэтому в основе расчета лежат именно нагрузки, которые создают бытовые приборы и светильники. То есть, величина тока зависит от потребляемой мощности. Эти показатели обычно указываются в технической документации, которая поступает в комплекте с электрическим прибором. Нередко производители указывают ее на бирках. Вот только некоторые показатели мощности основных бытовых приборов, используемых чаще других.

Мощность некоторых бытовых и электроприборов

  • Освещение от 300 Вт до 1500 Вт. Как было сказано выше, все зависит от количества и вида ламп.
  • Телевизор от 140 до 300 Вт. Это мощность современных моделей.
  • Холодильник от 300 до 800.
  • Утюг от 1000 до 200. Это один из самых энергопотребляемых агрегатов.
  • К этой же категории относится электрочайник: 1000-2500 Вт.
  • Добавим сюда же стиральную и посудомоечную машину – 2500 Вт.
  • Микроволновая печь в среднем в пределах 1000 Вт.
  • Компьютер от 300 до 600 Вт.

Можно было бы сюда добавить и другие приборы, к примеру, фен, музыкальный центр, пылесос, бойлер и так далее. То есть, для подсчета сечения электрического кабеля по мощности необходимо сначала определить, сколько приборов есть в доме. Складывая их мощность, устанавливается суммарная общая потребляемая мощность, которая и будет действовать на электрическую проводку.

Итак, все величины вставляются в формулу, по которой определяется сила тока. Давайте подсчитаем мощность всех вышеперечисленных приборов по минимальной ставке. И определим, какой кабель будет необходим. Общая мощность составляет – 6540 Вт или 6,54 кВт. Вставляем ее в формулу:

Сечение кабеля

I=6540*0,75/220=22,3 А

Теперь для определения сечения кабеля потребуется таблица, в которой установлено соотношение двух величин.

Внимание! Величина электрического тока в таблицах обычно показана целыми цифрами. Поэтому стоит округлить наш полученный результат до большей величины. Это создаст определенный запас прочности. В нашем случае это будет 27 А по медным проводам, и 28 А по алюминиевым. Соответственно сечение кабеля будет 2,5 мм² по меди и 4 мм² по алюминию.

Теперь вы знаете, как рассчитать сечение кабеля.

Расчет сечения кабеля по помещениям

Вышеописанный расчет с формулой предназначается для вводного кабеля в дом. Но давайте рассмотрим внутреннюю разводку по комнатам и помещениям. Все дело в том, что с освещением все более или менее понятно. Бросаете под него во все комнаты кабель сечением 1,5 мм², и будьте уверены, что все вы сделали правильно. Ни перегрева, ни замыкания у вас не будет.

С розетками все не так просто. Есть в доме комнаты, где наличие бытовых приборов зашкаливает. Это кухня и ванная. В последней обычно часто работает стиральная машина и фен. Кстати, у него немаленькая мощность от 1000 до 2500 Вт. Так что нагрузку этот небольшой прибор создает приличную.

Так вот необходимо решить одну очень важную задачу – правильно распределить нагрузку по розеточным группам. К примеру, на кухне. Сначала рассчитывается сила тока по вышеописанной формуле, где в качестве потребляемой мощности складываются мощности всех присутствующих на кухне бытовых электрических приборов, плюс освещение. Производится выбор сечение кабеля, который будет заходить в эту комнату. А вот по розеткам растащить проводку под каждый бытовой прибор с меньшим сечением. Для холодильника отдельно, для кофеварки и чайника отдельно, для посудомоечной машины отдельно. И так по всем точкам.

Таблица расчета сечения кабеля по длинеТаблица расчета сечения кабеля по длине

Многие могут сказать, не много ли розеток для одного небольшого помещения? Есть альтернатива, запитать на блок розеток (двойную или тройную) кабель большего сечения. Придется провести еще один расчет. То есть, вариаций на схему разводки электрических контуров может быть много. Но во всех случаях придется использовать формулу и таблицы определения кабельного сечения. Хотя специалисты уверяют, что оптимальный вариант – это под каждый прибор свою розетку.

И еще один момент, касающийся длины кабеля и его потери напряжения. По законам физики, чем длиннее провод, тем больше у него потери напряжения. Поэтому электрики проводят расчет сечения провода по его длине. Правда, внутреннюю разводку такому расчету не подвергают. Слишком мизерны потери.

Какой кабель лучше: медный или алюминиевый

Не будем глубоко вникать в этот вопрос. Просто сделаем небольшой сравнительный анализ.

  • Медный кабель более прочный и гибкий. При многократном изгибе он не ломается.
  • Медь хоть и окисляется, но не так интенсивно, как алюминий. Поэтому контакты эксплуатируются дольше.
  • Показатель проводимости медных жил почти в два раза больше, чем у медных. Отсюда и более высокая нагрузка, которую медный кабель выдерживает.
  • Алюминиевый провод почти в четыре раза дешевле медного.
Для внутренней разводки электропроводки рекомендуется применять медный кабельДля внутренней разводки электропроводки рекомендуется применять медный кабель

Существуют современные правила проведения электрической разводки. Так вот в них рекомендуется внутреннюю разводку проводить медными проводами, а внешнюю алюминиевыми.

Заключение по теме

Итак, подводя итог всему вышесказанному, необходимо сделать заключение, что расчет мощности приборов и сечения кабеля по нагрузке – ответственный процесс. Допущенная в расчетах ошибка может обойтись очень дорого. Так что внимательность и только внимательность.

формулы, таблицы, примеры расчетов, правила выбора сечения проводов

Умение правильно выбрать сечение кабеля со временем может пригодиться каждому, и для этого необязательно быть квалифицированным электриком. Неверно рассчитав кабель, можно подвергнуть себя и своё имущество серьёзному риску — чересчур тонкие провода будут сильно греться, что может привести к появлению возгорания.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

В главную очередь, проведение этой несильно сложной процедуры необходимо для обеспечения безопасности как самого помещения, так и находящихся в нём людей. На сегодня человечеством не изобретено более удобного метода распределения и доставки электрической энергии до потребителя, как по проводам. Людям практически ежедневно необходимы услуги электрика — кто-то нуждается в подключении розетки, кому-то необходимо установить светильник и т. д. Из этого выходит, что с операцией подбора требуемого сечения связана даже такая, казалось бы, незначительная процедура, как установка нового светильника. Что же тогда говорить о подключении электрической плиты или водонагревателя?

Несоблюдение норм может привести к нарушению целостности проводки, что нередко становится причиной короткого замыкания или даже поражения электрическим током.

Если при выборе сечения кабеля допустить ошибку, и приобрести кабель с меньшей площадью проводника, то это приведёт к постоянному нагреву кабеля, что станет причиной разрушения его изоляции. Естественно, все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации проводки — нередки случаи, когда через месяц после успешного монтажа электропроводка переставала работать, и требовалось вмешательство специалиста.

Следует помнить, что от правильно подобранного значения сечения кабеля напрямую зависит электро и пожаробезопасность в здании, а значит, и жизнь самих жильцов.

Конечно, каждый собственник желает как можно больше сэкономить, но не стоит делать это ценой своей жизни, ставя её под угрозу — ведь в результате короткого замыкания может случиться пожар, который вполне может уничтожить все имущество.

Во избежание этого, перед началом электромонтажных работ следует подобрать кабель оптимального сечения. Для подбора необходимо учитывать несколько факторов:

  • общее количество электротехнических устройств, находящихся в помещении;
  • совокупную мощность всех приборов и потребляемую ими нагрузку. К полученному значению следует добавить «про запас» 20–30%;
  • затем, путём нехитрых математических расчётов, перевести полученное значение в сечение провода, учитывая при этом материал проводника.

Внимание! Ввиду более низкой электропроводимости, провода с алюминиевыми жилами должны приобретаться с большим сечением, нежели медные.

Что влияет на нагрев проводов

Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:

  1. Недостаточная площадь сечения кабеля. Выражаясь доступным языком, можно сказать так — чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
  2. Материал, из которого изготовлен провод. Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
  3. Тип жил. Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
  4. Способ укладки кабеля. Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
  5. Материал и качество изоляции. Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно — необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

  1. Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
  2. Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
  3. Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
  4. Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока.

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

Особенности расчёта мощности скрытой проводки

Если проектной документацией подразумевается использование скрытой проводки, то необходимо приобретать кабельную продукцию «с запасом» — к полученному значению сечения кабеля следует прибавить порядка 20–30%. Это делается во избежание нагрева кабеля в процессе эксплуатации. Дело в том, что в условиях стеснённого пространства и отсутствия доступа воздуха нагрев кабеля происходит значительно интенсивнее, чем при монтаже открытой проводки. Если же в закрытых каналах предусматривается укладка не одного кабеля, а сразу нескольких, то следует увеличить сечение каждого провода не менее чем на 40%. Также не рекомендуется плотно укладывать различные провода — в идеале каждый кабель должен находиться гофротрубе, обеспечивающей его дополнительную защиту.

Важно! Именно по значению потребляемой мощности профессиональные электрики ориентируются при выборе сечения кабеля, и только такой способ является корректным.

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника — чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.

При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:

I=(P1+P2+...+Pn)/220

и получаем значение общей силы тока.

Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 - номинальный вольтаж.

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

I=(P1+P2+....+Pn)/√3/380.

Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.

Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.

Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.

Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.

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

Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу "пяти ампер" к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:

11 А+5 А=16 А.

Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

Сечение токо-
прово-
дящей жилы(мм2)
 Ток(А), для проводов, проложенных
 Откры-
то
 в одной трубе
 двух одно-
жильных
трех одно-
жильных
четырех одно-
жильных
одного двух-
жильного
одного трех-
жильного
0,511-----
0,7515-----
1171615141514
1,2201816151614,5
1,5231917161815
2262422202319
2,5302725252521
3343228262824
4413835303227
5464239343731
6504642404034
8625451464843
10807060505550
161008580758070
251401151009010085
35170135125115125100
50215185170150160135
70270225210185195175
95330275255225245215
120385315290260295250
150440360330---
185510-----
240605-----
300695-----
400830-----

Как выбрать сечения проводника

Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:

  1. Длина кабеля. Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается — стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
  2. Тип используемых проводов. В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников — на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
  3. Конфигурация электрощита. Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.

Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:

  1. Вид и тип изоляции электрической проводки;
  2. Длина участков;
  3. Способы и варианты прокладки;
  4. Особенности температурного режима;
  5. Уровень и процент влажности;
  6. Максимально возможная величина перегрева;
  7. Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.

Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:

  • для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
  • для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
  • что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².

Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.

Таблица сечения медного кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм) Медные жилы проводов и кабелей
Напряжение 220 В Напряжение 380 В
Ток (А) Мощность (кВТ) Ток (А) Мощность (кВТ)
1,5 19 4,1 16 10,5
2,5 27 5,9 25 16,5
4 38 8,3 30 19,8
6 46 10,1 40 26,4
10 70 15,4 50 33
16 80 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
95 265 57,2 220 145,2
120 300 66 260 171,6

Таблица сечения алюминиевого кабеля

Сечение жил, проводящих ток (мм) Алюминиевые жилы проводов и кабелей
Напряжение 220 В Напряжение 380 В
Ток (А) Мощность (кВТ) Ток (А) Мощность (кВТ)
2,5 22 4,4 19 12,5
4 28 6,1 23 15,1
6 36 7,9 30 19,8
10 50 11 39 25,7
16 60 13,2 55 36,3
25 85 18,7 70 46,2
35 100 22 85 56,1
50 135 29,7 110 72,6
70 165 36,3 140 92,4
95 200 44 170 112,2
120 230 50,6 200 132

От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.

Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно - многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.

Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:
P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S– площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Площадь рассчитывается по формуле:
S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:
I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U=220 Вольт

K=0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:
I=P/(U*√3*cos φ)

U=380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:
∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

– номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:
ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I=4000 Вт/220 В=18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R=0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU=18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

8,37*100/220=3,8%

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Похожие темы:

Калькулятор расчета сечения кабеля - формула и выбор по таблице ПУЭ

При проектировании электрических комплексов, в том числе систем безопасности, важно выполнить правильный расчет сечения кабеля. По его результатам удастся выбрать подходящий проводник для питания оборудования или передачи сигналов между устройствами. От этого параметра зависит эффективность и долговечность работы целого комплекса. Использование кабелей со слишком толстой токопроводящей жилой – лишние затраты. Применение проводников с недостаточным или предельно малым сечением может привести к перегреву трассы и, как следствие, к пожару.

Приступая к расчету параметров кабеля важно учитывать следующие моменты:

  • при испытании проводом максимальной нагрузки нагрев его жил должен оставаться в допустимых пределах – не превышать 60 градусов Цельсия;
  • длинные электрические трассы (100 м и более), а также линии, пропускающие высокие значения токов, должны иметь достаточное сечение для сохранения допустимых пределов в случае падения напряжения;
  • кабель должен иметь такую защитную изоляцию и толщину, чтобы они обеспечивали необходимую механическую прочность линии – от этого зависит ее долговечность.

Если планируется прокладка кабельной трассы в пожароопасных помещениях или местах с высокими температурными перепадами, рекомендуется выбирать провода с несколько большим сечением жилы, чем показано в таблицах.

Калькулятор расчета сечения кабеля

Для удобства пользователей разработан онлайн-калькулятор сечения кабеля.

Перевод Ватт в Ампер
Расчет максимальной длины кабельной линии
 Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м
1ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWGудалить
 Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м
1ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWGудалить
 Uбп, В  Uобр, В Ток потр., А Тип кабеля S, мм2 Длина, м
1ШВВП 2х0,35ШВВП 2х0,5ПВС 3х0,75ПВС 3х1ВВГнг 3х1,5ВВГнг 3х2,5ВВГнг 3х4,5ВВГнг 3х6ВВГнг 3х10UTP, 10 AWGUTP, 11 AWGUTP, 12 AWGUTP, 13 AWGUTP, 14 AWGUTP, 15 AWGUTP, 16 AWGUTP, 17 AWGUTP, 18 AWGUTP, 19 AWGUTP, 20 AWGUTP, 21 AWGUTP, 22 AWGUTP, 23 AWGUTP, 24 AWGудалить
добавить

Примечания:
U - напряжение питания видеокамеры, P - мощность потребляемая видеокамерой, Uбп - напряжение блока питания, Uобр - минимальное напряжение при котором работает видеокамера, S - сечение кабеля, Lмакс - максимальная длина кабельной линии


С помощью сервиса автоматически рассчитывается ток устройства или группы устройств при заданном значении напряжения питания и мощности, которую потребляет прибор. Зная эти данные, можно быстро подобрать проводники с подходящей толщиной жилы с помощью таблиц или формул.

Параллельно с этим калькулятор определяет максимальную длину линии при заданных значениях, что удобно для проектов, которые предполагают прокладку трасс большой протяженности.

Примеры

Онлайн-калькулятор способен упростить процедуру вычисления сечений кабелей для подключения к электрической сети всевозможных устройств. Рассмотрим два примера с участием медного и алюминиевого провода.

Пример 1. Необходимо запитать электроустановку мощностью 5,3 кВт медным проводом, проложенным в гофрированной трубе.

Для этого в первую очередь следует вычислить ток потребления электроустановки. Сделать это можно с помощью простой формулы Выбор сечения кабеля.docx .jpgили онлайн-калькулятора.

Значение напряжения известно – U = 220 В, мощность задана условием – P = 5,3 кВт.

Если ввести эти данные в онлайн-калькулятор, система выдаст значение потребляемого тока – 24 А. То же самое можно рассчитать с помощью формулы:22.jpg.

Теперь можно узнать сечение кабеля, используя таблицу значений для медных жил. Величина составит 2,5 мм 2. Однако здесь стоит внести ясность: 24 А – практически критическое значение тока для такого сечения, а это значит, что при подобных условиях провод будет работать на пределе. Чтобы избежать перегрева жилы, разрушения оплетки и обеспечить надежность проводки, стоит выбрать кабель сечением 4 мм 2.

Пример 2. Электроустановку мощностью 4,8 кВт необходимо подключить к электрической сети 220 В с помощью алюминиевого провода, проложенного в кабель-канале.

Аналогично предыдущему примеру следует рассчитать ток, который потребляет электроустановка. Для этого известны значения мощности прибора – 4,8 кВт и напряжения электрической сети – 220 В.

С помощью онлайн-калькулятора расчета тока потребления электроприбора получаем значение 22 А. Этот же результат можно определить по формуле:23.jpg

Зная значение тока потребления электроустановки, с помощью таблицы узнаем необходимое сечение алюминиевого провода – 4 мм 2.

Выбор по таблице ПУЭ

В электромонтажных работах обычно отдается предпочтение применению медных проводников, поскольку при том же значении тока они более тонкие, долговечные и удобные в прокладке, чем алюминиевые аналоги. Но чем больше сечение, тем выше цена такого кабеля, поэтому в какой-то момент его использование становится нецелесообразным. Когда ток превышает 50 А, обычно задействуется алюминий.

Сама таблица расчета сечения кабеля по ПУЭ позволяет подобрать провод с подходящей токопроводящей жилой на основании данных тока и мощности прибора. При этом используются суммарные значения всех устройств, которые будут питаться от одного источника.

В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы)Сечение,кв.ммВ земле
Медные жилыАлюминиевые жилыМедные жилыАлюминиевые жилы
Ток. АМощность, кВтТон. АМощность, кВтТок, АМощность, кВтТок. АМощность,кВт
220 (В)380 (В)
220(В)380 (В)220(В)380 (В)220(В)
194.117.5


1,5775.917.7

355.516.4194.117.57,5388.375796.3
357.773775.917.744910.733.S388.4
*29.777.63777166013.339.54610.1
5517.136.7479.777.6109019.8S9.77015.4
7516.549.36013.739.51611575375.79019,8
9570,967.57516.549.3751503398.711575.3
17076.478.99019.859.73518039.6118.514030.8
14531.995.411074.777.45077549314817538.5
ISO39.6118.414030.897.17077560.518171046.7
77048.4144.817037.4111.99531077.6717.775556.1
76057,7171.170044131,617038584.7753.4

Расчет сечения кабеля по мощности: таблицы и формулы

Автор Петр Андреевич На чтение 5 мин. Просмотров 997 Обновлено

Электросети являются потенциальным источником пожарной опасности. Чтобы свести к минимуму возможность аварии, монтаж внутридомовой проводки осуществляется в строгом соответствии с установленными техническими нормативами. Рассмотрим правила правильного выбора необходимого материала, таблицу сечения кабелей по мощности, нюансы расчета нагрузки на электросети.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

Основное требование, предъявляемое к линиям электропередач – безопасность их эксплуатации. Поэтому, с особой внимательностью следует подходить к выбору сечения кабеля по току. Если оно окажется чересчур маленьким, проводка будет греться из-за большой нагрузки. Это, в свою очередь, способно привести к расплавлению изоляционной оплётки, короткому замыканию с последующим пожаром.

Использование проводов слишком большого сечения обезопасит дом от возгорания, но приведёт к неоправданному перерасходу денежных средств. Самый рациональный вариант при прокладке проводки – подобрать кабеля с оптимальным сечением жилы. Точные рекомендации по правильному подбору проводки даны в гл. №1.3 «Правил установки электрооборудования».

Выбор площади поперечного сечения проводника производится в соответствии со следующими параметрами:
  • Сила тока (А).
  • Мощность тока (кВт).
  • Материал изготовления проводки (медь или алюминий).
  • Количество фаз (1 или 3).

Выбираем сечение по мощности

Выбор сечения провода в зависимости от мощности тока начинается с проведения небольших расчётов. Для этого следует сложить общую мощность электрических устройств, которые будут одновременно включаться в квартире. На каждом приборе обычно указывается его мощность в ваттах или киловаттах. В будущем возможно приобретение новых бытовых электроприборов, поэтому к полученной суммарной мощности нужно прибавить ещё 1-2 киловатта.

Как рассчитать сечение провода по мощности нагрузкиКак рассчитать сечение провода по мощности нагрузки

Для устройства внутридомовой электропроводки рекомендуется использовать медные кабели. Они, хотя и стоят дороже алюминиевых, но обладают большей гибкостью, долговечностью и лучшей электропроводностью. Ниже представлены таблицы выбора сечения кабеля по мощности и силе тока для медной проводки.

Таблица 1. Вычисление мощности медной однофазной проводки напряжением в 220 вольт:

Мощность тока (кВт)Сила тока (амперы)Сечение провода (кв. мм)
4,1191,5
5,9272,5
8,3384
10,1466
15,47010
18,78516
25,311525
29,713535
38,517550
47,321570
57,226095
66300120

Таблица 2. Подбор сечения кабеля для медной трёхфазной проводки напряжением в 380 вольт.

Мощность тока (кВт)Сила тока (амперы)Сечение провода (кв. мм)
10,5161,5
16,5252,5
19,8304
26,4406
335010
49,57516
59,49025
75,911535
95,714550
118,818070
145,222095
171,6260120

Таблица сечения проводки в зависимости от силы и мощности тока для алюминиевых проводов выглядит иначе. В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

  • Длина провода.
  • Размера сечения.
  • Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
  • Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

Ниже показаны соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 3. Подбор сечения кабеля по мощности для алюминиевой однофазной проводки напряжением в 220 вольт.

Мощность тока (кВт)Сила тока (амперы)Сечение провода (кв. мм)
4,4202,5
6,1284
7,9366
115010
13,26016
18,78525
2210035
29,713550
36,316570
4420095
50,6230120

Таблица 4. Подбор сечения кабеля для алюминиевой трёхфазной проводки напряжением 380 вольт.

Мощность тока (кВт)Сила тока (амперы)Сечение провода (кв. мм)
12,5192,5
15,1234
19,8306
25,73910
36,35516
46,27025
56,18535
72,611050
92,414070
112,217095
132,2200120

Как рассчитать по току

В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

  • Длина провода.
  • Размера сечения.
  • Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
  • Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

В таблицах ниже приведены соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 5. Соотношение силы тока и сечение алюминиевой проводки.

Сечение провода (кв. мм)Показатель силы тока для алюминиевых проводов
Открыто проложенныхПроложенных в защитной трубе
Два одножильныхТри одножильныхЧетыре одножильныхОдин двухжильный
22119181517
2,52420191916
32724222122
43228282325
53632302728
63936323031
84643403738
106050473942
167560605560
2510585807075
35130100958595
50165140130120125
70210175165140150
95255215200175190
120295245220200230
150340275255
185390
240465
300535
400645

Таблица 6. Соотношение силы тока и сечение медной проводки.

Сечение провода (кв. мм)Показатель силы тока для медных проводов
Открыто проложенныхПроложенных в защитной трубе
Два одножильныхТри одножильныхЧетыре одножильныхОдин двухжильный
0,521
0,752420191916
32724222122
43228282325
53632302728
63936323031
84643403738
106050473942
167560605560
2510585807075
35130100958595
50165140130120125
70210175165140150
95255215200175190
120295245220200230
150340275255
185390
240465
300535
400645

Расчёт сечения кабеля по мощности и длине

Из-за сопротивления материала происходит некоторая потеря напряжения при прохождении тока сквозь проводник. Чем длиннее проводка, тем большая величина этих потерь. Однако, ощутимые потери могут возникнуть на линиях электропередач протяжённостью, измеряемой километрами. Для бытовой проводки они столь несущественны, что ими можно вполне пренебречь.

Рассчитываются основные показатели электротока по следующим формулам:
  • Сила тока: I = Р / (U cos ф), где:
    I – искомая сила тока.
    Р – мощность.
    U – напряжение.
    cos ф – коэффициент, применяемый для бытовой проводки. Обычно принимается за единицу.
  • Сопротивление провода: Rо=р L / S, где:
    Rо – удельное сопротивление проводника.
    р – удельное сопротивление материала, из которого он изготовлен (медь или алюминий).
    L – длина проводки.
    S – площадь сечения провода.

Открытая и закрытая прокладка проводов

При расчёте нагрузки на кабель принимается во внимание и особенности прокладки электрической линии. Существует два способа её размещения – закрытый и открытый. В стенах, изготовленных из негорючих стройматериалов – бетона, кирпича, – применяют закрытую прокладку, в специально проделанных канавках-штробах.

В деревянных зданиях проводка прокладывается открытым способом, в защитных кабель-каналах или в гофрированных трубах. Для закрытого способа монтажа используют плоские провода, а для открытой-округлые.

ПолезноБесполезно

Калькулятор размеров электрических проводов и кабелей (медь и алюминий)

Калькулятор размеров медных и алюминиевых проводов и кабелей

Сегодня мы предлагаем еще один комплексный калькулятор размеров медных и алюминиевых проводов.

Как мы уже подробно обсуждали в теме «Как рассчитать правильный размер провода для электропроводки». Теперь вы можете воспользоваться этим калькулятором для выполнения этой работы.

Wire Cable Size Calculator-Copper-Aluminum-AWG Wire Cable Size Calculator-Copper-Aluminum-AWG

Расчет размера провода / кабеля по формуле для однофазных цепей

Круглый мил провода = 2 x ρ x I x L / (% допустимого падения напряжения источника)

Расчет формулы размера провода / кабеля для трехфазных цепей

Круглый провод, мил = √3 x 2 x ρ x I x L / (% допустимого падения напряжения источника)

Где;

  • ρ = Удельное сопротивление или удельное сопротивление проводника
  • D = Расстояние в футах (в одну сторону) i.е. ½ общей длины цепи
  • I = Ток нагрузки

Примечание. Значение ρ = Удельное сопротивление или удельное сопротивление проводника, используемое здесь для меди и алюминия, составляет 11,2 и 17,4 соответственно при 53 ° C (127 ° F)

  • Также проверьте раздел «Полезно знать» после калькулятора.

Введите значения и нажмите «Рассчитать». Результат покажет необходимое количество.

Полезно знать:

Если размер провода больше, чем все калибры (т.е.e 0000 - это самый большой провод одного размера в), то инженер-электрик измеряет его в см, кСм или мкМ, а не в дюймах, потому что дюйм - это небольшая единица измерения этих типов проводов. Куда;

A круговых мил (CM) - это единица измерения площади круга диаметром в одну мил (одну тысячную дюйма). Это соответствует 5,067 × 10 -4 мм².

Где:

1000 CM (круговые милы) = 1 MCM или 1 kcmil = 0,5067 мм², поэтому 2 kcmil.

Это единица измерения площади провода с круглым поперечным сечением.

Вы также можете прочитать:

.

Расчет данных кабеля

Расчетный выход: Диаметр кабеля, общая емкость (мкФ), общий ток зарядки (амперы), параметры заряда на фазу (кВАр), реактивное сопротивление заряда (МОм * 1000 футов), индуктивность (мГн), реактивное сопротивление (Ом), переменный ток Сопротивление, соотношение X / R и импульсное сопротивление (Ом).

Основы расчета


Емкость кабелей, зарядный ток и зарядная реактивная мощность

Емкость одножильного экранированного кабеля определяется по следующей формуле:

Где:

C = Общая емкость кабеля (микрофарады) I заряда = Ток зарядки кабеля
SIC = диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля (таблица 3) D = диаметр по изоляции (дюймы)
d = Диаметр проводника (дюймы) В LL = Рабочее напряжение системы в (кВ)
f = рабочая частота системы (Гц) L = длина кабеля в футах
I заряда = Зарядный ток (амперы) KVAR charge = Однофазный KVAR или зарядный VAR на кабель

Индуктивность и реактивность кабеля

Индуктивность и индуктивное сопротивление трех однофазных кабелей рассчитываются по формулам ниже.Формулы предполагают конфигурацию кабеля, показанную на рисунке выше. Кроме того, поскольку индуктивность зависит от окружающего материала, используйте Таблицу 4, чтобы определить соответствующий коэффициент «K» (множитель) для индуктивности.

Где:

X L = Индуктивное сопротивление проводника (Ом) L C = Индуктивность кабеля (мГн)
L = Длина кабеля в футах A, B, C = Расстояние согласно рисунку выше (дюймы)
K = поправочный коэффициент установки, указанный в таблице 4 d = диаметр проводника (дюймы)

Сопротивление кабеля при рабочей температуре

Сопротивление жилы обеспечивается при 20 град.C в Таблице-1. При работе при другой температуре сопротивление меняется и рассчитывается по следующей формуле:

Где:

R AC = сопротивление переменного тока проводника при рабочей температуре (Ом)
R AC20C = сопротивление проводника переменному току при 20 ° C (Ом)
T = рабочая температура проводника (° C)

Импеданс перенапряжения

Импеданс кабеля можно рассчитать по следующей формуле:

Где:

Z o = Импеданс кабеля (Ом)
L C = индуктивность проводника (мГн)
C = общая емкость кабеля (микрофарады)
,

Пример расчета падения напряжения и сечения электрического кабеля

Входная информация

Электрические характеристики:

Электрическая нагрузка 80 кВт , расстояние между источником и нагрузкой 200 метров , напряжение системы 415В, трехфазное , коэффициент мощности 0,8 , допустимое падение напряжения 5% , коэффициент потребления 1 .


Деталь прокладки кабеля:

Кабель направлен заглубленным в траншею на глубине 1 метр .Температура грунта составляет приблизительно 35 градусов. Количество кабеля в траншее - 1 . Количество пробега кабеля 1 пролет .

An example how to calculate voltage drop and size of electrical cable An example how to calculate voltage drop and size of electrical cable Пример расчета падения напряжения и размера электрического кабеля (фото: 12voltplanet.co.uk)

Детали почвы:

Термическое сопротивление грунта неизвестно . Тип почвы влажная почва .


Хорошо, перейдем к расчетам…

  • Потребляемая нагрузка = Общая нагрузка · Коэффициент спроса:
    Потребляемая нагрузка в кВт = 80 · 1 = 80 кВт
  • Потребляемая нагрузка в кВА = кВт / шт.F .:
    Потребляемая нагрузка в кВА = 80 / 0,8 = 100 кВА
  • Ток полной нагрузки = (КВА · 1000) / (1,732 · Напряжение):
    Ток полной нагрузки = (100 · 1000) / (1,732 · 415) = 139 Ампер.

Расчет поправочного коэффициента кабеля на основе следующих данных:

Коэффициент температурной коррекции (K1), когда кабель находится в воздухе
Коэффициент коррекции температуры в воздухе: K1
Температура окружающей среды Изоляция
ПВХ XLPE / EPR
10 1.22 1,15
15 1,17 1,12
20 1,12 1,08
25 1,06 1,04
35 0,94 0,96
40 0,87 0,91
45 0,79 0,87
50 0,71 0.82
55 0,61 0,76
60 0,5 0,71
65 0 0,65
70 0 0,58
75 0 0,5
80 0 0,41

Поправочный коэффициент температуры земли (K2)
Поправочный коэффициент температуры земли: K2
Температура земли Изоляция
ПВХ XLPE / EPR
10 1.1 1,07
15 1,05 1,04
20 0,95 0,96
25 0,89 0,93
35 0,77 0,89
40 0,71 0,85
45 0,63 0,8
50 0,55 0.76
55 0,45 0,71
60 0 0,65
65 0 0,6
70 0 0,53
75 0 0,46
80 0 0,38

Поправочный коэффициент термического сопротивления (K4) для грунта (когда известно термическое сопротивление грунта)
Термическое сопротивление почвы: 2.5 КМ / Вт
Удельное сопротивление К3
1 1,18
1,5 1,1
2 1,05
2,5 1
3 0,96

Поправочный коэффициент почвы (K4) для почвы (когда термическое сопротивление почвы неизвестно)
Природа почвы К3
Очень влажная почва 1.21
Влажная почва 1,13
Влажная почва 1,05
Сухая почва 1
Очень сухая почва 0,86

Поправочный коэффициент глубины кабеля (K5)
Глубина укладки (метры) Коэффициент рейтинга
0,5 1,1
0,7 1.05
0,9 1.01
1 1
1,2 0,98
1,5 0,96

Коэффициент поправки на расстояние кабеля (K6)
Номер цепи Нет Диаметр кабеля 0,125 м 0,25 м 0,5 м
1 1 1 1 1 1
2 0.75 0,8 0,85 0,9 0,9
3 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85
4 0,6 0,6 0,7 0,75 0,8
5 0,55 0,55 0,65 0,7 0,8
6 0,5 0.55 0,6 0,7 0,8

Коэффициент группирования кабелей (коэффициент количества лотков) (K7)
Номер кабеля / лотка 1 2 3 4 6 8
1 1 1 1 1 1 1
2 0,84 0,8 0.78 0,77 0,76 0,75
3 0,8 0,76 0,74 0,73 0,72 0,71
4 0,78 0,74 0,72 0,71 0,7 0,69
5 0,77 0,73 0,7 0,69 0,68 0,67
6 0.75 0,71 0,7 0,68 0,68 0,66
7 0,74 0,69 0,675 0,66 0,66 0,64
8 0,73 0,69 0,68 0,67 0,66 0,64

Согласно приведенным выше поправочным коэффициентам детали:

- Поправочный коэффициент температуры грунта (K2) = 0.89
- Поправочный коэффициент на грунт (K4) = 1.05
- Поправочный коэффициент на глубину кабеля (K5) = 1.0
- Поправочный коэффициент на расстояние кабеля (K6) = 1.0

Общий коэффициент снижения мощности = k1 · k2 · k3 · K4 · K5 · K6 · K7

- Общий коэффициент снижения = 0,93


Выбор кабеля

Для выбора подходящего кабеля должны быть выполнены следующие условия:

  1. Ток снижения мощности кабеля должен быть на выше, чем ток полной нагрузки нагрузки .
  2. Падение напряжения на кабеле должно быть на меньше заданного падения напряжения .
  3. Количество кабельных трасс (ток полной нагрузки / ток снижения номинальных характеристик кабеля).
  4. Допустимая мощность короткого замыкания кабеля должна быть на выше, чем мощность короткого замыкания системы в этой точке на .

Выбор кабеля - Корпус №1

Давайте выберем 3,5-жильный кабель 70 кв. Мм для одиночной прокладки.

  • Текущая емкость 70 кв.Длина кабеля мм: 170 А ,
    Сопротивление = 0,57 Ом / км и
    Реактивное сопротивление = 0,077 МОНО / км
  • Общий ток снижения номинальных значений кабеля 70 кв. Мм = 170 · 0,93 = 159 А .
  • Падение напряжения на кабеле =
    (1,732 · Ток · (RcosǾ + jsinǾ) · Длина кабеля · 100) / (Напряжение сети · Число пробега · 1000) =
    (1,732 · 139 · (0,57 · 0,8 + 0,077 ·) 0,6) · 200 · 100) / (415 · 1 · 1000) = 5,8%

Падение напряжения на кабеле = 5.8%

Здесь падение напряжения для 70 кв. Мм кабеля (5,8%) выше, чем определенное падение напряжения (5%), поэтому либо выберите больший размер кабеля, либо увеличьте количество проложенных кабелей.

Если мы выберем 2 участка, то падение напряжения составит 2,8%, что находится в пределах лимита (5%), но использовать 2 участка кабеля 70 кв. Мм неэкономично, поэтому необходимо использовать кабель следующего большего размера. ,


Выбор кабеля - Корпус №2

Давайте выберем 3.5-жильный кабель 95 кв. Мм для одиночной прокладки, мощность короткого замыкания = 8,2 кА.

  • Максимальный ток кабеля площадью 95 кв. Мм составляет 200 А ,
    Сопротивление = 0,41 Ом / км и
    Реактивное сопротивление = 0,074 МОНО / км
  • Общий ток снижения номинальных значений 70 кв. Мм. Кабель = 200 · 0,93 = 187 А .
  • Падение напряжения кабеля =
    (1,732 · 139 · (0,41 · 0,8 + 0,074 · 0,6) · 200 · 100) / (415 · 1 · 1000) = 2,2%

Решить 95 кв.мм, необходимо проверить условия выбора кабеля.

  1. Снижение номинальных характеристик кабеля Amp (187 A) выше, чем ток полной нагрузки нагрузки (139 A) = O.K
  2. Падение напряжения на кабеле (2,2%) меньше заданного падения напряжения (5%) = Нормально
  3. Количество кабельных трасс (1) ≥ (139A / 187A = 0,78) = O.K
  4. Мощность короткого замыкания кабеля (8,2KA) выше, чем мощность короткого замыкания системы в этой точке (6.0KA) = ОК

Кабель 95 кв. Мм удовлетворяет всем трем условиям, , поэтому рекомендуется использовать 3,5-жильный кабель 95 кв. Мм .

,Формулы уравнений для коаксиального кабеля

- RF Cafe

Плетеный гибкий коаксиальный кабель

Полужесткий коаксиальный кабель

Большинству профессиональных инженеров и техников никогда не понадобится вычислять емкость, индуктивность или импеданс коаксиального кабеля, поскольку они обычно проектируются системы, использующие четко определенные компоненты, которые производятся в соответствии со строгими спецификациями. Студенты, любители (радиолюбители) и исследователи, вероятно, самые скорее всего, действительно вставит числа в калькулятор.Для этих людей я представляю эти уравнения. Будьте очень осторожны, чтобы понять, что на частотах, далеких от постоянного тока, такие факторы, как кожа глубина и эффективный внутренний и внешний диаметр проводника могут существенно отличаться чем физические измеренные значения, и это может существенно повлиять на результаты в реальном мире. Поэтому перед принятием окончательного решения обязательно ознакомьтесь с опубликованными данными производителей. Я оставляю это на усмотрение других источников, чтобы предоставить сложные уравнения, необходимые для точного моделирования коаксиальные кабели.

a = внешний радиус внутреннего проводника (дюймы)

b = внутренний радиус внешнего проводника (дюймы)

c = скорость света в вакууме = 299 792 км / с = 186 282 миль / с

ε = диэлектрическая проницаемость = ε 0 * ε r

ε 0 = диэлектрическая проницаемость свободного пространства = 8,85419x10 -12 Ж / м

ε r = относительная диэлектрическая проницаемость

мкм r = относительная проницаемость

Примечание: a и b могут иметь любые единицы длины, если они оба одинаковы.

Примечание: a и b могут иметь любые единицы длины, если они оба одинаковы. Тем не мение, л должны быть в указанных единицах.

Примечание: a и b могут иметь любые единицы длины, если они оба одинаковы. С имеет единицы фарадов и л есть единицы Генри.

Примечание: V имеет те же единицы длины, что и с .

Примечание: a и b должны быть указаны в единицах длины.

Примечание: Γ безразмерный. VSWR записывается как КСВН: 1 соотношение.

Уравнения для затухания в коаксиальном кабеле предлагались здесь, но при перепроектировании эту страницу и пытаясь проверить уравнения, я обнаружил (или, вероятно, повторно открыл) что теоретические значения по сравнению с опубликованными измеренными значениями для реальных кабелей различались много на каждой частоте.Коаксиальный кабель RG6, например, может иметь потери на диапазоне 1 ГГц. от чуть более 5 дБ / 100 футов до почти 10 дБ / 100 футов, в зависимости от типа диэлектрика, фактического диаметра проводника и диэлектрика, и это кажется очень что немаловажно, конструкция проводника внешнего экрана. Один слой неплотно тканая тесьма по сравнению с одним или несколькими плотными слоями тесьмы и одним или несколькими слоями металлическая фольга по сравнению с полужестким коаксиальным кабелем по сравнению с жестким коаксиальным кабелем для расчета с использованием простое, универсальное уравнение невозможно.

Поэтому я удалил уравнения, которые у меня были, и вместо этого рекомендую вы посещаете производителей коаксиального кабеля веб-сайтах и ​​свериться с их опубликованными данными и решить, какое значение затухания на фут, метр и т. д. наиболее подходят для ваших реальных приложений.

Связанные страницы о RF Cafe
- Коаксиальный кабель Технические характеристики
- Диэлектрические характеристики конденсаторов и их описание
- Диэлектрическая проницаемость, прочность и Касательная потерь
- Объемное сопротивление проводника и оболочка Глубина
- Уравнения коаксиального кабеля
- Характеристики коаксиального кабеля
- Поставщики коаксиального кабеля
- Коаксиальный резонатор
- Калькулятор глубины оболочки
- Таблица использования коаксиального разъема

,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *