Зависимость сечения кабеля и провода от токовых нагрузок и мощности. Как выбрать сечение кабеля Провод 07 сколько выдержит напряжения
Сечение токоведущей части любого выпускаемого вида кабельной продукции является одним из самых важных его характеристик. При этом, если изоляционные свойства кабеля относятся больше к месту прокладки, типу монтажа и рабочему напряжению, то сечение - это величина, от которой напрямую зависит величина нагрузки на эту сеть, то есть мощность подключаемого оборудования. Этот параметр учитываться должен при организации и проектировании абсолютно любого типа проводки, будь то промышленные объекты или же частные жилые помещения. Для всех видов электрооборудования предусмотрены стандартные сечения проводов и кабелей. Оно измеряется в мм 2 и высчитывается по диаметру токоведущей жилы, так же как и площадь окружности.
Стандартный ряд сечений
Существует стандартный ряд сечений жил, выпускаемый заводами изготовителями кабельной продукции: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000; 1200; 1600 кв. мм. При этом максимальное сечение токопроводящей жилы может достигать 6000 мм.кв. (кабель КСВДСП-6000).
Важно отметить, что минимальная величина для алюминиевого кабеля составляет 2,5 мм 2 . Это связано с низкой прочностью данного металла, так как количество изгибов до момента преломления у него значительно меньше чем у меди, то есть он легко может сломаться в местах присоединения, во время монтажа.
Полезно знать
Для частных домов и квартир, где применяется линейное напряжение 0,4 кВ и соответственно фазное 220 В чаще всего применяется провод сечением от самого минимального значения: 2,5 - алюминий и 1,5 мм.кв. медь. В основном такие стандартные токоведущие жилы подходят для цепей освещения.
Все остальные сечения и соответственно их диаметры зависят от мощности и, естественно, тока в цепях бытового электрооборудования. Для определения сечения, необходимого для монтажа электропроводки ниже приведена таблица. По ней, зная суммарную мощность электрических приборов, подключаемых к данной сети, с легкостью можно найти нужный размер жил.
При этом рекомендуется все же выбирать сечение немного с запасом, то есть ближайшее большее стандартное значение. Например, напряжение в сети однофазное 220 Вольт и у владельца помещения есть необходимость запитать приборы мощностью, допустим, 7 кВт. Согласно таблице нет такой мощности, а есть 5,9 и 8,3 кВт. Для медной проводки понадобится кабель с сечением жилы 4 мм 2 . Если бюджет ограничен и стоит задача выполнить проводку из алюминия, то ближайший больший указный в таблице параметр будет 7,9 кВт, что соответствует жиле 6 мм 2 .
Также можно комбинировать провода разного сечения, например от вводного автомата до распределительной коробки больше, а потом когда происходит разводка по группам электропотребителей или же по светильникам, то можно проложить провод меньшего размера. Главное, нужно помнить о правилах , в случае появившейся такой необходимости.
На производстве мощности электрооборудования значительно выше чем в быту, да и напряжение в высоковольтных сетях это 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ и т.д. Именно поэтому здесь стандартные сечения проводов и кабелей разнообразнее. Эта величина высчитывается с большим запасом, так как основные самые мощные приёмники электроэнергии — это электродвигатели, а они во время запуска могут усиливать ток в питающих их силовых цепях в 5–7 раз выше номинального.
Однако, для питания осветительной аппаратуры и цепей вторичной коммутации, осуществляемых контрольными кабелями, широко применяются всё те же провода 1,5–2,5 мм 2 и их вполне хватает.
Для силовых цепей 6 кВ часто применяется алюминиевая кабельная продукция от 120 мм 2 . Если такого сечения кабеля не хватает, то пускают две линии, подключенные параллельно друг другу, тем самым разделяя нагрузку на каждый из них. В быту такие приёмы нецелесообразны. Встречается для особо мощного оборудования монтаж цепей с четырьмя или даже шестью, параллельно подключенными проводниками.
Бывают случаи, когда и для низковольтных цепей необходимы кабели с довольно большим сечением жил, как, например, в случае организации сварочных работ.
Выбор сечения провода очень важен и индивидуален, поэтому на производстве этим занимаются целые проектировочные бюро или же отдельные компании, в состав которых входят опытные инженеры проектировщики.
Монтаж бытовой электросети необходимо проводить так, чтобы пользователи без проблем могли одновременно включать несколько мощных электроприборов. Поэтому подбирать сечение провода для домашней проводки нужно на основании грамотного расчет параметров квартирной и домовой электросети.
Существует несколько методик расчета. Мы предлагаем ознакомиться с разными подходами и выбрать оптимальный вариант. Помимо технологии расчета сечения провода, в статье описаны основные параметры выбора электропроводки и указаны нормативные ограничения на максимальную мощность электроприборов.
Стандартные электророзетки рассчитаны на длительный ток в 16 А, что соответствует максимальной мощности включенного прибора 3,52 кВт. Обычно к ним подводиться медный кабель с сечением 2,5 мм 2 , что может ввести в заблуждение при выборе типа провода для всей остальной электроразводки.
Параллельно увеличению площади поперечного сечения кабеля возрастает и его цена. Однако экономить на электропроводке не стоит – это может привести к гораздо большим финансовым затратам в будущем
При движении электронов по металлу часть энергии рассеивается в виде тепла. При большом токе и небольшом сечении кабеля тепловой компонент может привести к перегреву металла и оплавлению его оболочки.
В бытовых условиях это может инициировать как внутристенное короткое замыкание, так и возгорание открытых проводов, особенно в местах перегибов.
В результате могут возникнуть следующие ситуации:
- Масштабный пожар , если рядом с кабелем находится легковоспламеняющийся материал.
- Утечка тока при неполном оплавлении оболочки жилы. Это ведет к бессмысленному расходу электроэнергии и вероятности поражения жильцов электрическим током.
- Незаметный . В результате обесточивается часть квартиры или все помещение. После этого требуется поиск места разрыва и последующая замена проводки с локальным ремонтом стены.
Выбор толстого электропровода для квартиры, с запасом, также имеет один минус – перерасход финансовых средств, который не имеет смысла. Поэтому выбор сечения проводки лучше производить с помощью расчетных методов, чтобы избежать всех вышеуказанных проблем.
Факторы выбора сечения проводки
Не только мощность прибора определяет характер необходимой электропроводки. Существуют и другие факторы, влияние которых обязательно учитывается при расчете необходимого сечения кабеля. Они могут оказать влияние на теплообразование в проводнике, его пожароопасность и эксплуатационные характеристики.
Этап №6. Расчет сечения кабеля по таблице . Так как на оптимальный выбор провода для домашней проводки влияют не только параметры приборов, но и внешние факторы (материал жилы, её оболочка, схема монтажа и т.д.), то для каждого случая существуют свои таблицы, которые рассмотрены далее.
Определение сечения электрокабеля по таблицам
Расчет сечения обычных домашних проводов представлен в таблицах:
Аналогичные таблицы применяются при расчете электропроводки и в промышленности. Бытовые кабели обычно устроены гораздо проще, поэтому и количество расчетных материалов для них довольно ограничено. Указанные в таблицах параметры не придуманы, а указаны в отраслевых стандартах, например в ГОСТ 31996-2012.
Расчет падения напряжения
От сечения электрокабеля зависит не только степень нагрева жилы, но и электрическое напряжение на дальнем конце провода. Бытовая техника рассчитана на определенные параметры электросети, а их постоянное несоответствие может привести к уменьшению срока эксплуатации оборудования.
При падении напряжения на котле желательно поставить стабилизатор, чтобы оборудование не испытывало дополнительных нагрузок из-за несоответствия эксплуатационных характеристик электросети
При удлинении кабеля происходит падение напряжения. Этот эффект можно уменьшить, увеличив сечение проводки. Критическим считается понижение напряжение на конце провода на 5%, по сравнению с его значением у источника тока.
Uпад = I*2*(ρ*L)/S ,
- ρ – удельное сопротивление металла, Ом*мм2/м;
- L – длина кабеля, м;
- S – сечение проводника в мм2;
- Uпад – напряжение падения, Вольт;
- I – ток, протекающий по проводнику.
Если рассчитанное падение напряжения более 5% от номинального, то требуется использовать кабель с большим поперечным сечением. Это обеспечит стабильную работу техники.
Особенно чувствительны к значению напряжения отопительные котлы, стиральные машинки и прочие устройства с множеством реле и датчиков. Данную особенность нужно учитывать и при использовании переносок.
Нормативно-правовые ограничения
Коммунальные предприятия, обеспечивающие население электроэнергией, вправе вводить ограничения на максимальную суммарную мощность приборов в квартире. Достигаться это может установкой электросчетчиков с определенной пропускной способностью.
На прибор ставятся автоматические одноразовые или многоразовые предохранители, которые срабатывают при превышении порогового значения тока.
Электросчетчики советского типа массово заменяются на электронные. Они ещё более чувствительны к перегрузкам, из-за которых быстро выходят из строя
Если убрать со счетчика пробки и подключить его к квартирной проводке напрямую, то он гарантировано сгорит при длительном нарушении режима работы. Большинство советских счетчиков, установленных в квартирах, выдерживают пиковую нагрузку в 25 А до 1 минуты.
После этого они сгорают, что чревато оплатой установки нового прибора и штрафом за нарушение правил эксплуатации.
Не выдержать высоких нагрузок способна и проводка в подъезде, перегорание которой может обесточить сразу несколько квартир. Поэтому при подключении квартиры к внутридомовой сети кабелем 2,5 мм не стоит рассчитывать, что более толстый внутриквартирный провод будет способен выдержать высокие нагрузки.
Особенно важно учитывать фактор нормативных ограничений на этапе планирования монтажа электрического отопления, теплых полов, инфракрасных саун и прочего энергоемкого оборудования.
Предварительно нужно проконсультировать о возможностях электрооборудования, установленного перед квартирой, в соответствующих коммунальных службах.
Выводы и полезное видео по теме
Видеоролики содержат практические советы электриков по выбору и покупке домашней проводки. Они помогут приобрести соответствующее кабелю оборудование, которое точно предохранит жилье от возможных проблем с перегрузками в сети.
Основными факторами при выборе кабеля для домашней проводки являются мощность бытовой техники и ограничения электросетей, обеспечивающих подведение электрической энергии к квартире.
Правильно подобрав сечение провода, можно включать в сеть все необходимые электроприборы. Это избавляет от неудобств при эксплуатации техники и позволяет предупредить возгорание проводки.
Есть, что дополнить, или возникли вопросы по расчету сечения проводки? Пожалуйста, оставляйте комментарии к публикации, участвуйте в обсуждениях материала. Форма для связи находится в нижнем блоке.
Подбор оптимального сечения кабеля или провода для создания электропроводки в домах и квартирах с учётом способа прокладки, суммарной мощности подключенных приборов и защитного автоматического выключателя; практические рекомендации
Какие факторы влияют на сечение?
На выбор верного сечения кабеля для электропроводки влияют такие факторы как:
- материал токопроводящих жил;
- материал изоляции;
- способ прокладки;
- суммарная мощность подключенных приборов.
Аналогичный материал изложен в 9-минутном видеоролике:
Материал токопроводящих жил
- хуже проводит ток в 1,64 раза (имеет удельное сопротивление 0,02828 Ом·мм 2 /м по сравнению с 0,01724 Ом·мм 2 /м);
- при замыкании может «потечь» из контактного соединения из-за низкой температуры плавления (657 и 1083 °С соответственно);
- хрупкий (при нескольких перегибах жила надломится);
- вызывает перегрев контактных соединений из-за образования оксидной плёнки, которая имеет высокое переходное сопротивление .
Парируем довод 1 - алюминий дешевле меди в 3 раза. При равной токовой нагрузке,
если по расчётам медная жила требуется сечением 1,5 мм 2 , алюминиевая - 2,5 мм 2 ; если медная жила 2,5 мм 2 , то алюминиевая - 4,0 мм 2 и так далее из-за большего в 1,64 раза удельного сопротивления. Всё равно экономический выигрыш в 3/1,64 ≈ 1,83 раза.
Парируем довод 4 - для снижения переходного сопротивления применяют кварце-вазелиновые пасты, которые не дают появится оксидной плёнке при контакте с воздухом.
Материал изоляции
Рабочий ток электропроводки ограничивается максимально допустимой температурой нагрева жилы при протекании по ней тока.
В проводке чаще используют ПВХ изоляцию
(оптимальное соотношение цены и предельной температуры нагрева), её предельная температура нагрева номинальным током +70 °С. При превышении этой температуры на определённое время наступают разной степени изменения*:
Таблица 1
| Температура жилы и изоляции, °С | Время воздействия | Последствия для изоляции |
| +80 | > 8 часов | деформируется |
| +160 | > 4 секунд | растрескивается |
| +350 | любое | безвозвратно портится |
*Источники информации:
- стандарт таблицы 8 и 9 на странице 7, пункты 2.6.4 и 2.6.5 на странице 9, таблицы 21 и 22 на странице 16;
- стандарт таблица 18 на странице 24;
- стандарт таблица 2 на странице 3 (последний столбец).
Способ прокладки
Проводники размещают в кабель-каналах, гофротрубе, жёсткой трубе или штробе. Все эти способы прокладки в ПУЭ-7 объединены единым термином - в трубе.
Суммарная мощность подключенных приборов
Большая мощность требует большего сечения жилы. Примеры мощностей электроприборов и ответных сечений .
Если сравнить мощность тока с объёмом воды в трубе, то чем больше воды требуется «прогнать», тем больший диаметр трубы нужен.
Комплексный выбор сечения жилы и защитного автомата
Рассмотрим электропроводку в квартирах, домах, дачах, коттеджах, гаражах и других бытовых и хозяйственных строениях (однофазная сеть с модульным вводным автоматом на ток ≤100А без мощных электродвигателей). Для её создания применяется двухжильный или трёхжильный медный кабель (фаза+ноль или фаза+ноль+заземление соответственно).
Таблица выбора оптимального сечения жилы, исходя из практических соображений:
Таблица 2
А теперь обоснуем её.
Таблица 3
| Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и ПВХ изоляцией с медными жилами | ||||||
| Сечение жилы, мм 2 | Ток в амперах для проводов проложенных: | |||||
| открыто | в одной трубе | |||||
| двух одножильных | трёх одножильных | четырёх одножильных | одного двухжильного | одного трёхжильного | ||
| 0.50 | 11 | - | - | - | - | - |
| 0.75 | 15 | - | - | - | - | - |
| 1.00 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1.5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2.5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 10 | 80 | 70 | 60 | 50 | 55 | 50 |
| 16 | 100 | 85 | 80 | 75 | 80 | 70 |
| 25 | 140 | 115 | 100 | 90 | 100 | 85 |
| 35 | 170 | 135 | 125 | 115 | 125 | 100 |
| 50 | 215 | 185 | 170 | 150 | 160 | 135 |
| 70 | 270 | 225 | 210 | 185 | 195 | 175 |
| 95 | 330 | 275 | 255 | 225 | 245 | 215 |
| 120 | 385 | 315 | 290 | 260 | 295 | 250 |
| 150 | 440 | 360 | 330 | - | - | - |
| 185 | 510 | - | - | - | - | - |
| 240 | 605 | - | - | - | - | - |
Согласно таблице 3 (в точности соответствует таблице 1.3.4 из ) определим номинальные токовые нагрузки для каждого сечения. Так как заземляющая жила в расчётах не участвует (то есть трёхжильный кабель принимается двухжильным) и чаще всего проводник располагают в штробе, значения тока выбираем из 6-го столбца («одного двухжильного»). Сведём результаты:
Таблица 4
| Сечение одной жилы*, мм 2 | Допустимый ток I каб, А |
| 1.5 | 18 |
| 2.5 | 25 |
| 4 | 32 |
| 6 | 40 |
| 10 | 55 |
| 16 | 80 |
* Если выбираете сечение, зная токовую нагрузку, следует учесть, что при выборе сечения необходимо учитывать требования к механической прочности проводников. Согласно таблице 7.1.1 на странице 412 ПУЭ-7 для внутренней электропроводки в жилых зданиях минимальное сечение проводников групповых линий должно быть 1,5 мм 2 . То есть, если по расчётам получается что необходимо сечение 1,0 мм 2 и менее, то необходимо использовать провод 1,5 мм 2 .
Рассчитаем номинальный ток автомата,
необходимого для защиты кабеля определённого сечения (формула соответствует пункту 433.1 стандарта ГОСТ 50571.4.43):
I ав =I каб /1,45 (1), где:
- I ав - номинальный ток автоматического выключателя, который необходим для защиты электропроводки;
- I каб - допустимый ток на одну жилу кабеля;
- 1,45 - коэффициент, выбранный исходя из таблицы 5.
Автоматический выключатель испытан и настроен таким образом, чтобы вызвать гарантированное отключение в течение 1 часа при перегрузке, которая превышает номинальный ток на 45 % (или коэффициент 1,45). Если поставите автомат с номинальным током равным допустимому току на жилу кабеля, то при перегрузках до 45 % выключатель будет бездействовать, а кабель перегреваться. Регулярный перегрев опасен ускоренным старением изоляции (из состава улетучиваются пластификаторы, которые отвечают за электрическое сопротивление) с последующим пробоем и коротким замыканием.
Таблица 5
| Время-токовые характеристики теплового расцепителя автоматического выключателя | ||
| Ток испытания | Срабатывание |
Время отключения или неотключения |
| 1,13·I n | нет |
t > 60 мин при I n < 63А t > 120 мин при I n > 80А |
| 1,45·I n | есть |
t < 60 мин при I n < 63А t < 120 мин при I n > 80А |
| 2,55·I n | есть |
1 с < t < 60 c при I n < 32А 1 с < t < 120 c при I n > 40А |
Частичное воспроизведение таблицы 6 на странице 19 стандарта на модульные автоматические выключатели .
Например,
если для защиты провода с жилой сечением 4 мм 2 установим автомат на 32 ампера (по таблице 4 мы видим, что проводник выдержит тот же длительный ток), то при перегрузке автомат сразу не отключится, а в течение часа будет пропускать ток 32·1,45 = 46,4 А. За это время изоляция провода получит перегрев, который чреват выходом кабеля из строя.
Чтобы обеспечить безопасность (запас «прочности»), надёжность и долговечность электропроводки для использования в быту оптимальны соотношения сечения применяемого провода и номинала автоматического выключателя для защиты проложенного кабеля как в таблице 6.
Расчётный ток определяем по формуле (1), номинальный ток автомата выбираем ближайшим к расчётному из существующей линейки номинальных токов: 3, 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100 А.
Таблица 6
| Сечение одной жилы, мм 2 | Допустимый ток I каб, А | Расчётный ток автомата, А | Номинальный ток автомата I ав, А |
| 1,5 | 18 | 12,41 | 10* |
| 2,5 | 25 | 17,24 | 16 |
| 4 | 32 | 22,07 | 20** |
| 6 | 40 | 27,59 | 25 |
| 10 | 55 | 37,93 | 40 |
| 16 | 80 | 55,17 | 50 |
Отсюда видно, какое сечение нужно для конкретной округлённой мощности:
- 1,5 мм 2 - 1 и 2 кВт;
- 2,5 мм 2 - 3 кВт;
- 4 мм 2 - 4 кВт;
- 6 мм 2 - 5 кВт;
- 10 мм 2 - 6, 7 и 8 кВт;
- 16 мм 2 - 9, 10 и 11 кВт.
Для освещения применяем провод сечением 1,5 мм 2 , защищённый автоматом 10 А. На такой провод допускается нагрузка 2,2 кВт, то есть её хватит на 22 лампы накаливания по 100 Вт, что более чем достаточно на квартиру.
Для комнатных розеток,
в которые планируется включать приборы небольшой мощности
(телефон, планшет, ноутбук, компьютер, колонки - все эти потребители до 100 Вт) применяем один
провод сечением 2,5 мм 2 , защищённый автоматом на 16 А. Принцип тот же, суммарная мощность приборов включенных в розетку, а следовательно приложенная к кабелю не должна превышать 3,5 кВт.
Важное правило:
к 1 розетке (с 1-5 местами под вилки) подключаем 1 кабель, защищенный 1 автоматическим выключателем.
Если пожелаете подключать на один кабель сечением 2,5 мм 2 две и более розетки, то при одновременном включении утюга мощностью 2,1 кВт и комнатного обогревателя мощностью 2,0 кВт суммарная нагрузка на кабель составит 4,1 кВт, что явно больше чем допустимые 3,5 кВт (сработает выключатель).
В случае одной двухместной розетки, когда захотите утюг и обогреватель включить вместе, задумаетесь - а стоит ли так делать?
Для прямого подключения мощных приборов или для розеток, в которые они заведомо будут подключаться (например розетка в ванной для подключения стиральной машинки или бойлера) следует использовать кабели сечением 4, 6 или 10 мм 2 , причём обязательно отдельный кабель на отдельный потребитель. Сечение выбираем всё по тому же принципу. Мощность конкретного прибора указывается в его заводском паспорте, однако ориентироваться можно по таблице 8 (она же часть приложения 7.2 в РМ-2696-01).
Таблица 8
Таким образом видим, что для подключения:
- стиралки достаточно сечения 2,5 мм 2 ,
- проточного нагревателя мощностью до 5,5 кВт - 6 мм 2 , от 5,6 до 8,8 - 10 мм 2
- а вот для электроплиты уже понадобится сечение 16 мм 2 .
Выбору площади поперечного сечения проводов (иначе говоря, толщины) уделяется большое внимание на практике и в теории.
В этой статье попробуем разобраться с понятием “площадь сечения” и проанализируем справочные данные.
Расчет сечения провода
Строго говоря, понятие “толщина” для провода используется в разговорной речи, а более научные термины – диаметр и площадь сечения. На практике толщину провода всегда характеризуют площадью сечения.
S = π (D/2) 2 , где
- S – площадь сечения провода, мм 2
- π – 3,14
- D – диаметр токопроводящей жилы провода, мм. Его можно измерить, например, штангенциркулем.
Формулу площади сечения провода можно записать в более удобном виде: S = 0,8 D² .
Поправка. Откровенно говоря, 0,8 – округленный коэффициент. Более точная формула: π (1 /2) 2 = π / 4 = 0,785. Спасибо внимательным читателям;)
Рассмотрим только медный провод , поскольку в 90% в электропроводке и электромонтаже применяется именно он. Преимущества медных проводов перед алюминиевыми – удобство в монтаже, долговечность, меньшая толщина (при том же токе).
Но с ростом диаметра (площади сечения) высокая цена медного провода съедает все его преимущества, поэтому алюминий в основном применяют там, где ток превышает значение 50 Ампер. В данном случае используют кабель с алюминиевой жилой 10 мм 2 и толще.
Площадь сечения проводов измеряется в квадратных миллиметрах. Самые распространенные на практике (в бытовой электрике) площади сечения: 0,75, 1,5, 2,5, 4 мм 2
Есть и другая единица измерения площади сечения (толщины) провода, применяемая в основном в США, – система AWG . На Самэлектрике есть и перевод из AWG в мм 2 .
По поводу подбора проводов – я обычно пользуюсь каталогами интернет-магазинов, вот пример медного . Там самый большой выбор, какой я встречал. Ещё хорошо, что всё подробно описывается – состав, применения, и т.д.
Рекомендую почитать также мою статью там много теоретических выкладок и рассуждений о падении напряжения, сопротивлении проводов для разных сечений, и какое сечение выбрать оптимальнее для разных допустимых падений напряжения.
В таблице одножильный провод – означает, что рядом (на расстоянии менее 5 диаметров провода) не проходит больше никаких проводов. Двужильный провод – два провода рядом, как правило, в одной общей изоляции. Это более тяжелый тепловой режим, поэтому максимальный ток меньше. И чем больше проводов в кабеле или пучке, тем меньше должен быть максимальный ток для каждого проводника из-за возможного взаимного нагрева.
Эту таблицу я считаю не совсем удобной для практики. Ведь чаще всего исходный параметр – это мощность потребителя электроэнергии, а не ток, и исходя из этого нужно выбирать провод.
Как найти ток, зная мощность? Нужно мощность Р (Вт) поделить на напряжение (В), и получим ток (А):
Как найти мощность, зная ток? Нужно ток (А) умножить на напряжение (В), получим мощность (Вт):
Эти формулы – для случая активной нагрузки (потребители в жилах помещениях, типа лампочек и утюгов). Для реактивной нагрузки обычно используется коэффициент от 0,7 до 0,9 (в промышленности, где работают мощные трансформаторы и электродвигатели).
Предлагаю вам вторую таблицу, в которой исходные параметры – потребляемый ток и мощность , а искомые величины – сечение провода и ток отключения защитного автоматического выключателя.
Выбор толщины провода и автоматического выключателя, исходя из потребляемой мощности и тока
Ниже – таблица выбора сечения провода, исходя из известной мощности или тока. А в правом столбце – выбор автоматического выключателя, который ставится в этот провод.
Таблица 2
| Макс. мощность,
кВт |
Макс. ток нагрузки,
А |
Сечение
провода, мм 2 |
Ток автомата,
А |
| 1 | 4.5 | 1 | 4-6 |
| 2 | 9.1 | 1.5 | 10 |
| 3 | 13.6 | 2.5 | 16 |
| 4 | 18.2 | 2.5 | 20 |
| 5 | 22.7 | 4 | 25 |
| 6 | 27.3 | 4 | 32 |
| 7 | 31.8 | 4 | 32 |
| 8 | 36.4 | 6 | 40 |
| 9 | 40.9 | 6 | 50 |
| 10 | 45.5 | 10 | 50 |
| 11 | 50.0 | 10 | 50 |
| 12 | 54.5 | 16 | 63 |
| 13 | 59.1 | 16 | 63 |
| 14 | 63.6 | 16 | 80 |
| 15 | 68.2 | 25 | 80 |
| 16 | 72.7 | 25 | 80 |
| 17 | 77.3 | 25 | 80 |
Красным цветом выделены критические случаи, в которых лучше перестраховаться и не экономить на проводе, выбрав провод потолще, чем указано в таблице. А ток автомата – поменьше.
Глядя в табличку, можно легко выбрать сечение провода по току , либо сечение провода по мощности .
А также – выбрать автоматический выключатель под данную нагрузку.
В этой таблице данные приведены для следующего случая.
- Одна фаза, напряжение 220 В
- Температура окружающей среды +30 0 С
- Прокладка в воздухе или коробе (в закрытом пространстве)
- Провод трехжильный, в общей изоляции (кабель)
- Используется наиболее распространенная система TN-S с отдельным проводом заземления
- Достижение потребителем максимальной мощности – крайний, но возможный случай. При этом максимальный ток может действовать длительное время без отрицательных последствий.
Если температура окружающей среды будет на 20 0 С выше, или в жгуте будет несколько кабелей, то рекомендуется выбрать большее сечение (следующее из ряда). Особенно это касается тех случаев, когда значение рабочего тока близко к максимальному.
Вообще, при любых спорных и сомнительных моментах, например
- возможное в будущем увеличение нагрузки
- большие пусковые токи
- большие перепады температур (электрический провод на солнце)
- пожароопасные помещения
нужно либо увеличивать толщину проводов, либо более детально подойти к выбору – обратиться к формулам, справочникам. Но, как правило, табличные справочные данные вполне пригодны для практики.
Толщину провода можно узнать не только из справочных данных. Существует эмпирическое (полученное опытным путем) правило:
Правило выбора площади сечения провода для максимального тока
Подобрать нужную площадь сечения медного провода исходя из максимального тока можно, используя такое простое правило:
Необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, деленному на 10.
Это правило дается без запаса, впритык, поэтому полученный результат необходимо округлять в большую сторону до ближайшего типоразмера. Например, ток 32 Ампер. Нужен провод сечением 32/10 = 3,2 мм 2 . Выбираем ближайший (естественно, в бОльшую сторону) – 4 мм 2 . Как видно, это правило вполне укладывается в табличные данные.
Важное замечание. Это правило работает хорошо для токов до 40 Ампер . Если токи больше (это уже за пределами обычной квартиры или дома, такие токи на вводе) – надо выбирать провод с ещё большим запасом – делить не на 10, а на 8 (до 80 А)
То же правило можно озвучить для поиска максимального тока через медный провод при известной его площади:
Максимальный ток равен площади сечения умножить на 10.
И в заключение – опять про старый добрый алюминиевый провод.
Алюминий пропускает ток хуже, чем медь. Этого знать достаточно, но вот немного цифр. Для алюминия (того же сечения, что и медный провод) при токах до 32 А максимальный ток будет меньше, чем для меди всего на 20%. При токах до 80 А алюминий пропускает ток хуже на 30%.
Для алюминия эмпирическое правило будет таким:
Максимальный ток алюминиевого провода равен площади сечения умножить на 6.
Считаю, что знаний, приведенных в данной статье, вполне достаточно, чтобы выбрать провод по соотношениям “цена/толщина”, “толщина/рабочая температура” и “толщина/максимальный ток и мощность”.
Когда электрический ток протекает по кабелю, часть энергии теряется. Она уходит на нагрев проводников из-за их сопротивления, с уменьшением которого возрастает величина передаваемой мощности и допустимый ток для медных проводов. Наиболее приемлемым проводником на практике является медь, которая имеет небольшое электрическое сопротивление, устраивает потребителей по стоимости и выпускается в широком ассортименте.
Следующим металлом с хорошей проводимостью является алюминий. Он дешевле меди, но более ломкий и деформируется в местах соединений. Прежде внутридомовые отечественные сети были проложены алюминиевыми проводами. Их прятали под штукатурку и надолго забывали об электропроводке. Электроэнергия преимущественно уходила на освещение, и провода легко выдерживали нагрузку.
С развитием техники появилось множество электроприборов, которые стали незаменимы в быту и потребовали большего количества электричества. Потребляемая мощность возросла и проводка перестала с ней справляться. Теперь стало немыслимо делать электроснабжение квартиры или дома без расчета электропроводки по мощности. Провода и кабели выбираются так, чтобы не было лишних затрат, а они полностью справлялись со всеми нагрузками в доме.
Причина нагрева электропроводки
Проходящий электрический ток вызывает нагрев проводника. При повышенной температуре металл быстро окисляется, а изоляция начинает плавиться при температуре от 65 0 С. Чем чаще она нагревается, тем быстрее выходит из строя. По этой причине провода выбирают по допустимому току, при котором не происходит их перегрев.
Площадь сечения проводки
По форме провод выполняется в виде круга, квадрата, прямоугольника или треугольника. У квартирной проводки сечение преимущественно круглое. Шина медная устанавливается обычно в распределительном шкафу и бывает прямоугольной или квадратной.
Площади поперечных сечений жил определяются по основным размерам, замеряемым штангенциркулем:
- круг - S = πd 2 / 4;
- квадрат - S = a 2 ;
- прямоугольник - S = a * b;
- треугольник - πr 2 / 3.
В расчетах приняты следующие обозначения:
- r - радиус;
- d - диаметр;
- b, a - ширина и длина сечения;
- π = 3,14.
Расчет мощности в проводке
Мощность, выделяющаяся в жилах кабеля при его эксплуатации, определяется по формуле: P = I n 2 Rn,
где I n - нагрузочный ток, А; R - сопротивление, Ом; n - количество проводников.
Формула подходит при расчете одной нагрузки. Если к кабелю их подключено несколько, количество тепла рассчитывается отдельно для каждого потребителя энергии, а затем результаты суммируются.
Допустимый ток для медных многожильных проводов также рассчитывается через поперечное сечение. Для этого необходимо распушить конец, замерить диаметр одной из проволочек, посчитать площадь и умножить на их количество в проводе.
для разных условий эксплуатации
Сечения проводов удобно измерять в квадратных миллиметрах. Если грубо оценивать допустимый ток, мм2 медного провода пропускает через себя 10 А, при этом не перегреваясь.
В кабеле соседние провода греют друг друга, поэтому для него надо выбирать толщину жилы по таблицам или с поправкой. Кроме того, размеры берут с небольшим запасом в сторону увеличения, а после выбирают из стандартного ряда.
Проводка может быть открытой и скрытой. В первом варианте она прокладывается снаружи по поверхностям, в трубах или в кабель-каналах. Скрытая проходит под штукатуркой, в каналах или трубах внутри конструкций. Здесь условия работы более жесткие, поскольку в закрытых пространствах без доступа воздуха кабель нагревается сильней.
Для разных условий эксплуатации вводятся коэффициенты поправки, на которые следует умножать расчетный длительно допустимый ток в зависимости от следующих факторов:
- одножильный кабель в трубе длиной более 10 м: I = I n х 0,94;
- три в одной трубе: I = I n х 0,9;
- прокладка в воде с защитным покрытием типа Кл: I = I n х 1,3;
- четырехжильный кабель равного сечения: I = I n х 0,93.
Пример
При нагрузке в 5 кВт и напряжении 220 В сила тока через медный провод составит 5 х 1000 / 220 = 22,7 А. Его сечение составит 22,7 / 10 = 2,27 мм 2 . Этот размер обеспечит допустимый ток для медных проводов по нагреву. Поэтому здесь следует взять небольшой запас 15 %. В результате сечение составит S = 2,27 + 2,27 х 15 / 100 = 2,61 мм 2 . Теперь к этому размеру следует подобрать стандартное сечение провода, которое составит 3 мм.
Рассеивание тепла при работе кабеля
Проводник не может разогреваться от проходящего тока бесконечно долго. Одновременно он отдает тепло окружающей среде, количество которого зависит от разности температуры между ними. В определенный момент наступает равновесное состояние и температура проводника устанавливается постоянной.
Важно! При правильно подобранной проводке потери на нагрев снижаются. Следует помнить, что за нерациональный (когда провода перегреваются) также приходится платить. С одной стороны плата взимается за лишний расход по счетчику, а с другой - за замену кабеля.
Выбор сечения провода
Для типовой квартиры электрики особенно не задумываются о том, какие сечения проводки выбрать. В большинстве случаев используют такие:
- вводной кабель - 4-6 мм 2 ;
- розетки - 2,5 мм 2 ;
- основное освещение - 1,5 мм 2 .
Подобная система вполне справляется с нагрузками, если нет мощных электроприборов, к которым порой надо вести отдельное питание.
Отлично подходит для того, найти допустимый ток медного провода, таблица из справочника. В ней также приведены данные расчета при использовании алюминия.
Основой для выбора проводки является мощность потребителей. Если суммарная мощность в линиях от главного ввода P = 7,4 кВт при U = 220 В, допустимый ток для медных проводов составит по таблице 34 А, а сечение - 6 мм 2 (закрытая прокладка).
Кратковременные режимы работы
Максимально допустимый кратковременный ток для медных проводов при режимах работы с длительностью циклов до 10 мин и рабочими периодами между ними не более 4 мин приводится к длительному режиму работы, если сечение не превышает 6 мм 2 . При сечении выше 6 мм 2: I доп = I n ∙0,875/√Т п.в. ,
где Т п.в - отношение длительности рабочего периода к продолжительности цикла.
Отключение питания при перегрузках и коротких замыканиях определяется техническими характеристиками применяемых защитных автоматов. Ниже приведена схема небольшого щита управления квартиры. Питание от счетчика поступает на вводной автомат DP MCB мощностью 63 А, который защищает проводку до автоматов отдельных линий мощностью 10 А, 16 А и 20 А.
Важно! Пороги срабатывания автоматов должны быть меньше максимально допустимого тока проводки и выше нагрузочного тока. В таком случае каждая линия будет надежно защищена.
Как правильно выбрать вводной провод в квартиру?
Величина номинального тока на кабеле ввода в квартиру зависит от того, сколько подключено потребителей. В таблице приведены необходимые приборы и их мощность.
Силу тока по известной мощности можно найти из выражения:
I = P∙K и /(U∙cos φ), где K и = 0,75 - коэффициент одновременности.
Для большинства электроприборов, являющихся активной нагрузкой, коэффициент мощности cos φ = 1. У люминесцентных ламп, электродвигателей пылесоса, стиральной машины и др. он меньше 1 и его необходимо учитывать.
Длительно допустимый ток для приборов, приведенных в таблице, составит I = 41 - 81 А. Величина получается довольно внушительной. Всегда следует хорошенько подумать, когда приобретаешь новый электроприбор, потянет ли его квартирная сеть. По таблице для открытой проводки сечение входного провода составит 4-10 мм 2 . Здесь еще надо учитывать, как квартирная нагрузка повлияет на общедомовую. Возможно, что ЖЭК не позволит подключить столько электроприборов к стояку подъезда, где через распределительные шкафы под каждую фазу и нейтраль проходит шина (медная или алюминиевая). Их просто не потянет электросчетчик, который обычно устанавливается в щите на лестничной площадке. Кроме того, плата за перерасход нормы электроэнергии вырастет до внушительных размеров из-за повышающих коэффициентов.
Если проводку делать для частного дома, то здесь надо учитывать мощность отводящего провода от главной сети. Обычно используемого СИП-4 сечением 12 мм 2 может и не хватить для большой нагрузки.
Выбор проводки для отдельных групп потребителей
После того как выбран кабель для подключения к сети и для него подобран защищающий от перегрузок и коротких замыканий автомат ввода, необходимо подобрать провода для каждой группы потребителей.
Нагрузка разделяется на осветительную и силовую. Самым мощным потребителем в доме является кухня, где устанавливаются электроплита, стиральная и посудомоечная машины, холодильник, микроволновка и другие электроприборы.
Для каждой розетки выбираются провода на 2,5 мм 2 . По таблице для скрытой проводки он пропустит 21 А. Схема снабжения обычно радиальная - от Поэтому к коробке должны подходить провода на 4 мм 2 . Если розетки соединены шлейфом, следует учитывать, что сечению 2,5 мм 2 соответствует мощность 4,6 кВт. Поэтому суммарная нагрузка на них не должна ее превышать. Здесь есть один недостаток: при выходе из строя одной розетки, остальные также могут оказаться неработоспособными.
На бойлер, электроплиту, кондиционер и другие мощные нагрузки целесообразно подключать отдельный провод с автоматом. В ванную комнату также делается отдельный ввод с автоматом и УЗО.
На освещение идет провод на 1,5 мм 2 . Сейчас многие применяют основное и дополнительное освещение, где может потребоваться большее сечение.
Как рассчитать трехфазную проводку?
На расчет допустимого влияет тип сети. Если мощность потребления одинакова, допустимые токовые нагрузки на жилы кабеля для будут меньше, чем для однофазной.
Для питания трехжильного кабеля при U = 380 В применяется формула:
I = P/(√3∙U∙cos φ).
Коэффициент мощности можно найти в характеристиках электроприборов или он равен 1, если нагрузка активная. Максимально допустимый ток для медных проводов, а также алюминиевых при трехфазном напряжении указывается в таблицах.
Заключение
Для предупреждения перегрева проводников при длительной нагрузке следует правильно рассчитать поперечное сечение жил, от которого зависит допустимый ток для медных проводов. Если мощности проводника будет недостаточно, кабель преждевременно выйдет из строя.