Расчет сечения кабеля по мощности, току: таблица, формула

Расчет сечения кабеля по мощности и другим рабочим параметрам необходим для обеспечения безопасности и надежности электрической сети. При неправильном выборе это может привести к серьезным последствиям от выхода из строя приборов или части проводки до пожара.

Зачем это нужно?

Жизнь современного человека требует все большего количества электрической техники и оборудования для обеспечения комфорта. Количество всех этих приборов постоянно растет и, несмотря на активную разработку экономичных технологий, увеличивает требования к электросетям, прокладываемым в домах. С каждым годом в доме появляется все больше техники, которая обладает большой потребляемой мощностью.

Увеличение количества техники закономерно ведет к увеличению нагрузки на проводку. Особенно это важно при использовании таких мощных приборов, как стиральные машины, водонагреватели, электрические плиты. Толщина или сечение кабеля, с помощью которого осуществляется подача электроэнергии на такое устройство, должна выбираться специально под его характеристики.

Использование слишком тонкого кабеля чревато такими последствиями, как:

• плавление внешней и первичной изоляции проводов;
• возгорание проводки;
• короткое замыкание;
• пожар (как следствие предыдущих пунктов);
• выход из строя электроприборов.

В лучшем случае это может стать причиной дополнительных затрат на ремонт и покупку новой техники, а в худшем – человеческих жертв. Именно поэтому предельно важно использовать для домашней проводки и не только кабели с подходящей площадью сечения.

Способы расчета

В данной статье мы не будем рассматривать вопрос создания схемы электрической сети и разделения потребителей на группы. Достаточно отметить, что в наши дни общепринятым считается схема, когда приборы с большой потребляемой мощностью выносятся на отдельную линию друг от друга, а также групп розеток и осветителей. Поэтому для них, как правила, используются более толстые провода.

А для того чтобы выбрать рассчитать сечение провода для квартиры обращаются к нескольким способам:

• по таблице соответствия нагрузки к толщине жилы;
• по длине (с помощью формулы);
• по потребляемой мощности;
• по другим рабочим показателям (напряжению или току).

С помощью формулы

Сечением кабеля называют площадь поперечного среза токопроводящей жилы. Если для подачи фазы используется многожильный кабель, то за сечение принимается сумма этих площадей.

Чтобы найти расчетную величину сечения кабеля можно выразить её из формулы сопротивления провода, согласно которой:

R= (p*l)/S

Здесь p означает удельное сопротивление, l – длину провода, а S – его площадь в поперечнике. Вспоминаем, что площадь круга равна квадрату его диаметра, умноженному на 0,758 (S = 0,758d2). При известном значении толщины провода (то есть диаметра поперечного круга), приводим формулу к следующему виду:

R= (p*l)/(0,758*d^2 )
d – диаметр жилы

Значение p зависит от металла, из которого сделан провод, его величину можно узнать в справочниках.

С помощью данной формулы мы можем узнать, на какое предельное сопротивление рассчитан провод той или иной толщины, то есть определить безопасную нагрузку, и использовать эту информацию для проектирования домашней электросети. Стоит признать, что этот способ расчета сечения относительно сложен и громоздок, особенно если в квартире будет разводиться много линий питания с разной потребляемой мощностью. Мы приводим его здесь для более полного понимания того, как происходит расчет. Тем более, рабочие характеристики всех типов проводов давно известны, а значит можно не мучиться (и избежать возможных ошибок), а воспользоваться уже известными данными, сведенными в удобную таблицу.

С помощью таблицы

Таблица нагрузок и кабелей, соответствующих её величине, является гораздо более удобным способом найти расчетную площадь сечения. Самым главным показателем в данной таблице является сопротивление материала проводов. Электрические кабели чаще всего изготавливаются из меди и алюминия. Вторые обладают более низкими рабочими характеристиками и по этой причине в последнее время все чаще отвергаются профессионалами как менее безопасные и надежные. Несмотря на это, алюминиевые провода по-прежнему очень часто используются в домашних электросетях. Поэтому таблица ПЭУ (правил электротехнических установок) для выбора сечения содержит колонки со значениями для обоих металлов.

В приведенной таблице расчетная площадь сечения находится по току и мощности, поскольку эти два параметра взаимосвязаны и вычисляются по общей формуле. Очевидно, что она гораздо удобнее способа, описанного ранее – нет необходимости производить сложные вычисления, исходя из диаметра жил. Здесь достаточно знать общую нагрузку, которая будет подаваться на провода, и сразу увидеть, какой должна быть их толщина. Помните, что в целях безопасности и обеспечения надежности следует всегда округлять величину поперечного сечения в большую сторону.

Влияние рабочих параметров на расчет

Чтобы определить, какой толщины должен быть кабель для прокладывания функциональной и безопасной проводки, можно ориентироваться на основные рабочие показатели электрической сети (напряжение, сила тока, потребляемая мощность). Однако каждый из этих способов имеет небольшие особенности, которые необходимо учитывать. Рассмотрим их по отдельности.

Напряжение

При расчете сечения кабеля по напряжению ключевое значение имеет тип сети по количеству фаз. Как мы знаем, стандартная бытовая сеть имеет 1 силовую фазу с напряжением 220 вольт, а в производственной деятельности и на высоконагруженных объектах применяется трехфазная сеть – с напряжением 380 вольт. Отличается и строение силового кабеля:

• в однофазном – 3 жилы: фаза, ноль, заземление;
• в трехфазном – 5 жил: 3 фазы, ноль, заземление.

Это накладывает определенные особенности на монтаж электросети, связанные с разводкой питания на автоматы и выделенные линии. К примеру, от силового щитка частного дома идет одна ветка для освещения и подачи электроэнергии в гараж, потребляемая мощность которого составляет 18 киловатт. И именно здесь возникает различие:

• В однофазной сети кабель будет принимать на себя всю нагрузку ветви, равную 18 кВт. То есть при использовании медного провода его сечение должно быть равно 16 или 25 мм2 (для скрытой и отрытой проводки).
• В трехфазной сети кабель будет состоять из трех питающих жил, каждая их которых будет находиться под нагрузкой в 6,6 кВт. То есть площадь сечения каждой из них может составлять 1 мм2, а суммарная – 3мм2.

Например, мы прокладываем электрическую сеть в квартире, подключенной к однофазной сети с напряжением 220В. Для питания электроплиты с номинальной мощностью в 5 кВт от распределительного щитка будет проведена отдельная ветка с автоматикой. Согласно таблице для этого нужно использовать медный кабель с площадью сечения в 2,5 мм2. Алюминиевые провода для питания таких устройств лучше не использовать совсем – их свойства могут изменить в худшую сторону под воздействием сильной нагрузки.

Сила тока

Чтобы узнать, какие провода подойдут для использования на определенном участке цепи, можно провести расчеты по силе тока. Некоторые электрики в данной ситуации производят примерный расчет, считая, что на один квадратный миллиметр сечения должно приходиться 10А тока, однако такой способ не слишком точен, поскольку подходит только для однофазных сетей и кабелей с площадью сечения до 6 мм2. Поэтому мы рассмотрим, как правильно и точно выбрать кабель исходя из величины номинального тока.

Чаще всего на корпусе электроприборов или в технической документации указывается их номинальная мощность, с помощью которой мы можем вычислить мощность и, следовательно, нагрузку. Сложив токовые нагрузки всех электроприборов, получим суммарную мощность. Исходя из этой величины, надо будет выбирать провод. Например, в участок сети включены две ламы мощностью по 100Вт и четыре – по 40Вт, а также 1200Вт микроволновка и 2200Вт электрический чайник. Суммарная мощность нагрузки в такой цепи составит 3760Вт или 3,76 кВт. Для расчета сечения кабеля понадобится стандартная формула нахождения силы тока.

I= P/U

P – сопротивление (общая мощность); U – напряжение сети; I – сила тока

I= 3760Вт/220В= 17,09 А

Токовая нагрузка на нашем участке сети составляет 17,09А. В выборе подходящего кабеля нам поможет таблица нагрузок, использовавшаяся в способах выше. Обращаемся к ней и видим, что в однофазной сети с напряжением в 220В можно использовать медный кабель с сечением 1,5 мм2 или алюминиевый с сечением 2,5 мм2. Для сети с напряжением 380В эти показатели аналогичны – существенная разница в требуемой толщине кабелей между трех- и двухфазными сетями становится заметной только при нагрузке выше 25А.

Не забывайте, что выбор проводников по длительно допустимому току необходимо производить с округлением в большую сторону. Если, например, суммарная нагрузка составляет 22,5 А, следует брать кабель с сечением не ниже этого значения. Согласно таблице это будет 2,5 мм2 для медных проводов и 4 мм2 – для алюминиевых. Такое соотношение закономерно для двух этих материалов, так как медь обладает более высокой пропускной способностью.

Мощность

Расчет сечения кабеля по мощности также производится с помощью общей таблицы нагрузок. Но во время монтажа сетей на крупных объектах она не гарантирует точность вычислений, поскольку при большой длине кабелей играет роль падение напряжения. То есть при значительном отдалении потребителя от источника питания, фактическое напряжение будет ниже номинального. Как мы помним, сила тока является результатом деления сопротивления на напряжение (I = P/U). Соответственно, при уменьшении величины напряжения, сила тока будет возрастать. Вместе с ней будет увеличиваться и требуемая площадь сечения кабеля (для большей нагрузки нужен кабель большей толщины). Для наглядности ниже представлена таблица расчета сечения кабеля по мощности и длине с поправкой на падение напряжения.

При монтаже электрической сети в квартире или частном доме этими отклонениями можно пренебречь – они не окажут ощутимого воздействия на работу проводки, поскольку будут погашены за счет округления в большую сторону.

Влияние типа проводки на расчет

Как известно, для прокладывания кабелей проводки могут использоваться два способа:

• открытый – по поверхности стен и потолков в специальных кабель-каналах;
• закрытый – внутри каркасных конструкций, оштукатуренных стен т.д.

Тип проводки оказывает влияние на выбор кабеля определенной толщины по следующей причине – провода, проложенные открытым способом, находятся в лучших теплообменных условиях (воздух служит дополнительным охлаждением). Таким образом, для проводника одной и той же толщины допустимый максимальный ток будет выше в условиях открытой прокладки, чем при закрытой. В приведенной нами сводной таблице соотношения нагрузок и толщины кабелей указаны данные для закрытого способа прокладки. Используя кабеля, подобранный согласно указанной там информации (вне зависимости от типа проводки), у вас всегда будет некоторый запас прочности. Тем не менее, ниже прикреплена более подробная таблица для расчета сечения кабелей для закрытой и открытой проводки.