Расчет сечения кабеля. по мощности, току, длине

Как самостоятельно определить качество кабеля?

Много производителей не все время соблюдают стандарты при изготовке кабеля. Главным их » ухищрением » является занижение сечения токопроводящей жилы. И порой существенно. Безусловно, обследовать сечение на месте приобретения сложно. В магазине можно измерить всякую проволочку штангенциркулем и микрометром.

Для обследования неплохо иметь при себе в качестве эталона кусок «правильного» кабеля. В магазинах можно наткнуться на китайский кабель из алюминия, укрытого медью (реализуется как медный с маркировкой на кириллице).

Есть производители, которые для снижения себестоимости применяют медь или алюминий низкого качества. У подобных кабелей срок эксплуатации и токопроводимость жилы намного ниже, нежели за ГОСТом. Испытать качество металла проводящей ток жилы возможно так:

попробуйте пару раз изогнуть и распрямить кабель. На заводах подобное испытание совершается на особом гибочном механизме под определенным радиусом изгиба. Конечно у Вас число изгибов будет меньшим, предусмотренных в ГОСТе. Однако, во всяком случае, алюминий должен выдержать самое меньшее 7-8 изгибов, а медь — 30-40. После этого возможна деформация изоляции и обрыв жилы. Эксперимент лучше проводить на конце кабеля, чтобы потом его просто отрезать.
кабель из высококачественной меди/алюминия должен сгибаться и не пружиниться;
медная/алюминиевая жила на зачищенном кабеле должна обладать ярким (бликующим) цветом. Когда жила — разнородна по цвету и есть беспросветные пятнышки — это свидетельствует и больших примесях в металле и о его низком качестве..

Что влияет на нагрев проводов?

Причина перегрева проводки может крыться в разных проблемах сети, поэтому для правильного расчета необходимо знать основные «слабые места» кабелей, из-за которых у них поднимается температура. При прохождении тока по металлу, материал нагревается всегда, однако снижение этого параметра достигается разными методами.

Провода греются, в зависимости от:

Качество и материал изоляционного покрытия не соответствуют требуемым параметрам. Низкокачественный диэлектрический материал оболочек кабелей легко подвергается разрушению от термического воздействия при прямом контакте, проводя тепло лучше.
Какой способ укладки проводки использовался. Для открытых проводов показатель нагрева гораздо ниже, чем для плотно «упакованных» в закрытую пластиковую трубу.
Тип жил в кабеле. Различают многожильные и одножильные. Разница заключается в том, что одинакового сечения моножильная проводка способна выдержать большую силу тока, чем несколько более тонких проводков, хотя многожильный кабель более гибкий и удобный для монтажа.
Материал сердцевины. Величина нагрева зависит от физических качеств металла. Медь обладает более низким сопротивлением, чем алюминий, поэтому меньше греется и может передавать токи более высокого напряжения и силы при одинаковом сечении.
Площадь поперечного сечения кабеля. Все изучали в школе скин-эффект – течение электрического тока по поверхности проводника. Чем больше площадь сечения – тем больше площадь поверхности, по которой передается электричество, поэтому толстые провода способны передавать значительные нагрузки, а тонкие при таких показателях просто перегорают.

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.

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:

I=6540*0,75/220=22,3 А

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

Теперь вы знаете, как рассчитать сечение кабеля.

Основные понятия

Электрический ток, продвигая электроны через кристаллическую решётку металла, совершает работу, которая превращает электричество в тепло. Это выгодно, когда тепло используется для нагрева или освещения. Совсем нежелательно, когда оно вызывает перегрев проводов или кабелей, разрушение изоляции и возгорание.

сечение провода;
плотность тока.

Внимание! Нагрев проводника может быть связан с плохим контактом в местах присоединений или с окислением в точках, где скручены вместе алюминиевые и медные провода. Такое происходит даже при правильном подборе сечения

Сечение провода

Выбор сечения токопроводящей жилы рассматривают по двум характеристикам:

нагрев в допустимых пределах;
потеря напряжения.

Нагревание проводников критично для подземных и помещённых в шланговые или трубчатые футляры кабельных линий. Для воздушных линий электропередач (ЛЭП) серьёзное значение имеет потеря напряжения. На комбинированных участках из двух рассчитанных сечений выбирается большее с округлением до стандартной величины.

Важно! При выборе сечения из таблицы или расчётах по формулам необходимо предварительно определиться с условиями эксплуатации. Iр = Pн/Uн,

Iр = Pн/Uн,

Pн – номинальная мощность оборудования, Вт;
Uн – номинальное напряжение, В.

∆U = (U – Uном) *100/ Uном,

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

Максимальное отклонение должно составлять не более 10%.

Таблица нагрузок по сечению кабелей

Плотность тока

J = I/S,

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

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

Плотность тока

Расчет сечения

Итак, в первую очередь необходимо просуммировать мощности всех бытовых приборов. Это совсем просто, можно сделать даже в уме. К примеру, результат будет равен 7,5 кВт. Кстати говоря, это средняя величина нагрузки в большинстве городских квартир. Буквально лет так двадцать тому назад этот показатель не превышал 5 кВт. Все дело в росте количества используемых нами бытовых приборов. Теперь переходим к реализации выбора материала электрического провода. Сравнивая по таблице, можно сделать вывод, что в случае с медным кабелем значение сечения будет равно 4 мм², с алюминиевым – 6 мм². При этом медный сечением 4 мм² может выдержать нагрузку до 8,3 кВт, алюминиевый до 7,9 кВт. То есть, уже заложен определенный запас прочности, что повышает надежность эксплуатации электрической разводки.

Теперь, что касается трехфазной сети. Во многих частных домах подводится именно три фазы, да и в некоторых городских квартирах они также присутствуют. В принципе, что такое трехфазная сеть? Это три фазы и ноль. То есть, получается так, что в дом заходит срезу три однофазные сети. Все расчеты, связанные с мощностью и сечением провода, проводятся точно так же, как с однофазной сетью. Правда, есть одно жесткое требование – распределить общую нагрузку нужно равномерно по фазам. Все тот же пример, где потребляемая мощность дома составляет 7,5 кВт. Так вот данный показатель на каждой фазе должна быть по 2,5 кВт.

О чем это говорит? Вспоминайте наш пример, где было рассчитано сечение кабеля на однофазную сеть при нагрузке 7,5 кВт. Было определено, что оптимальный вариант для этого – медный провод сечением 4 мм². Так как общая нагрузка сети разбита на три фазы, то соответственно на каждую из них необходим провод, сечение которого соответствует мощности 2,5 кВт. А это – 1,5 мм².

Чем опасна неправильно смонтированная электропроводка: как проявляются скрытые риски

С начала дачного сезона привел ко мне новый сосед своего знакомого Андрея. У того просьба: помочь решить вопрос с пониженным напряжением на его участке. Особенно его беспокоит низкий уровень в гараже, где он разместил свою мастерскую с электрическими станками.

Поехали смотреть и проверять. Напряжение подается на вводной щит частного дома. Мой карманный мультиметр показал 203 вольта, что в принципе приемлемо для сельской местности.

А вот дальше начались чудеса. На его большой территории размещено несколько хозяйственных построек. Они подключены последовательной цепочкой: одно к другому. Гараж находится в самом конце.

Общая длина магистрали превышает сотню метров. Подключение выполнено тем, что было под рукой: медный провод 1,5 мм кв, а отдельные участки между строениями запитаны даже скрутками из алюминия 2,5 квадрата.

У Андрея на участке от дома до мастерской потери составили 18 вольт. Он собирался приобрести стабилизатор напряжения для гаража, а я ему объяснил, что так делать нельзя по следующим причинам:

стабилизатор поднимет уровень напряжения на своем выходе и мощность потребления станками еще больше возрастет;
от этого дополнительно увеличится нагрузка на проводку.

В этой ситуации возникнет дополнительная просадка напряжения на входе в стабилизатор, что повлечет:

его отключение от защит;
или возникновение аварийной ситуации в проводке из-за ее перегруза и перегрева.

Ненужные потери напряжения можно устранить только правильным подбором сечения кабеля питания с учетом транслируемой мощности и его надежным монтажом.

Какую именно изоляцию и оболочку должен иметь кабель

Лучше всего, когда изоляция и оболочка у кабеля будут иметь двойную изоляцию. Кабель с одинарной изоляцией обладает сроком эксплуатации до 15 лет, а в двойной — обычно в 2 раза дольше. Обычно «изоляция» и «оболочка» это 2 разных материала. Изоляция — пласт диэлектрического материала, идущий сразу за токопроводящей жилой, а оболочка — все слои сверху изоляции.

термостойкие кабели предназначены для протягивания в помещениях с высокой температурой (сауне). Обычно используется материал фторопласт, а поверху — стеклоткань. Особые обозначения для подобных кабелей отсутствуют, т.е. при надобности нужно обратиться за помощью в справочники или каталоги, где значение «температуры эксплуатации» указано точно;
не поддерживающие горение с маркированием «нг» — обозначает способность самозатухать при исчезновении пламени, однако не переносить высокие температуры
когда в марке кабеля есть « FR» (огнестойкий) и далее E30, E90 или E120 — то этот кабель может » функционировать» в открытом огне на протяжении 30, 90 или 120 минут;
кабеля с полиэтиленовой оболочкой можно протягивать как в почве, так и отрытым способом (к примеру, по стенам домов);
кабеля с изоляцией и оболочкой из ПВХ (поливинилхлорид) служат для протягивания внутри зданий (под штукатуркой) или в кабельных каналах.

Расчёт сечения провода по току

Сечение жил должно рассчитываться еще на стадии проектирования. Основой для проведения расчетов служит величина предполагаемого максимального тока, потребляемого приборами, рабочее напряжение, протяженность сети и материал, из которого изготовлены провода.

Существуют специальные калькуляторы и таблицы с указанием максимально допустимых токовых значений для различных типов проводов и кабелей. Таблицы наглядно представляют более высокую удельную проводимость медных жил и их способность выдерживать более высокие токовые нагрузки, по сравнению с алюминиевыми проводами аналогичного сечения.

Существуют и другие факторы, которые следует учитывать при проведении расчетов. Например, жилы с одинаковым сечением при 380В способны выдерживать более высокую токовую нагрузку, чем при напряжении 220 В. Если в трехфазную сеть включается однофазная нагрузка, то сечение нулевого и фазных проводников должно быть одинаковым. Питающие линии с большой протяженностью рассчитываются с определенным запасом в сторону увеличения от ближайшего номинального значения.

При расчетах сечения кабеля по току необходимо соблюдать определенные правила. Наиболее простым способом считается деление максимального тока на 10, что в результате дает нужную площадь сечения. Полученные данные округляются в большую сторону до ближайшего типового значения. Например, если величина тока предполагается в 32 А, то следует 32/10. Получается сечение проводника 3,2 мм2. Ближайший типовой размер составляет 4 мм2, это и будет окончательным расчетным сечением, совпадающим с таблицей.

Но, данное правило является наиболее эффективным только для токов, не превышающих 40А. Например, при значениях токов 40-80 ампер, для деления используется не 10, а 8.

Калькулятор сечения провода по мощности

Сечение кабеля и мощность

Как рассчитать сечение провода по мощности

Расчет сечения кабеля – примеры расчета, таблицы, калькулятор

Таблица зависимости мощности от сечения провода

Как подобрать автомат по сечению кабеля

Особенности расчета мощности скрытой проводки

Если проводник расположен на поверхности и контактирует с воздухом, то получает большую возможность отдавать вырабатываемое тепло, сохраняя низкую температуру. Плотно упакованные провода не могут настолько хорошо остужаться за счет отсутствия циркулирующего воздуха, поэтому нагреваются более интенсивно.

Первое правило для монтажа скрытой проводки гласит о необходимости проведения расчетов с запасом примерно 20-30 %, чтобы в процессе эксплуатации избежать перегрева. Согласно второй норме, наличие нескольких проводников в одном канале требует запаса не меньше 40 %.

Не рекомендуется делать плотную укладку кабелей, лучше для каждого из самостоятельных проводов оборудовать отдельную гофротрубу.

Таблицы сечения медного и алюминиевого кабеля

Многие » эксперты» с абсолютной уверенностью скажут — медь. Почему? Для потребителя медь по сопоставлению с алюминием выгодна в том, что медь рано или поздно не так живо разрушается, а это весьма значимо при замене светильников, и др. Надо ли за это уплачивать в три раза больше — вывод за потребителем.

Смотря на область использования кабеля, токопроводящая жила производится из разнообразных материалов: сначала медь и алюминий, потом — нихром, сталь, и др. Когда вы не заверены в однородности материала объединяемых кабелей — используйте клеммник.

Таблица сечения медного кабеля

При определении большинства параметров расчётов пригодится таблица расчёта сечения кабеля, представленная на нашем сайте. Так как основные параметры рассчитываются на основании потребности потребителя тока все исходные могут быть достаточно легко посчитаны. Однако так же важную роль влияет марка кабеля и провода, а также понимание конструкции кабеля.

Основными характеристиками конструкции кабеля являются:

Материал-проводника
Форма проводника
Тип проводника
Покрытие поверхности проводника
Тип изоляции
Количество жил

Пропускная способность кабеля — это максимальный ток, который может непрерывно протекать через кабель без повреждения изоляции кабеля и других компонентов. Именно этот параметр и является результатом при расчёте нагрузки, для определения общего сечения.

Кабели с более большими зонами поперечного сечения проводника имеют более низкие потери сопротивления и могут рассеять тепло лучше, чем более тонкие кабели. Поэтому кабель с 16 мм2 сечения будет иметь большую пропускную способность тока, чем 4 мм2 кабель.

Для систем переменного тока обычно используется метод расчёта перепадов напряжения на основе коэффициента мощности нагрузки. Как правило, используются полные токи нагрузки, но если нагрузка была высокой при запуске (например, двигателя), то падение напряжения на основе пускового тока (мощность и коэффициент мощности, если это применимо), должны также быть просчитаны и учтены, так как низкое напряжение так же является причиной выхода из строя дорогостоящего оборудования, несмотря на современные уровни его защиты.

Простой способ

Формула мощности заключается в вычислении посредством умножения напряжения в проводнике на силу протекающего тока. Бытовая сеть рассчитана на напряжение 220 В, поэтому для определения сечения кабеля необходимо знать мощность и силу тока в цепи. После расчета предполагаемой нагрузки и силы тока по таблицам ПЭУ находится размер кабеля. Этот расчет подходит для розеток.

Для питания осветительных приборов, которые подключаются к отдельному выходу с распределителя, традиционно берется кабель сечением 1,5 кв. мм. Если розетки будут использоваться для питания нескольких мощных приборов, например, телевизора или фена, то нужно правильно распределять нагрузку, соотнося ее с диаметром провода согласно показателям мощности потребителей. При отсутствии возможности разбития розеточных групп рекомендуется приобретать медный кабель с сечением 6 кв. мм.

Самые известные марки кабеля

провод ППВ (медь), АППВ (алюминий) в одинарной изоляции — для протягивания внутри стен;
кабель ПВС (медь), ВВП (медь) в двойной изоляции — для протягивания внутри зданий;
кабеля термостойкие РКГМ (медь) — до 180°С, БПВЛ (луженая медь)- до 250°С;
кабель ВВГ (медь), АВВГ (алюминий) — для протягивания по стенам домов и в земле;
кабель ВПП (медь) водопогружной — для протягивания в воде;
кабель ТПП (медь) телефонный парный — для протягивания в земле;
провод ТРП (медь) телефонный распределительный для абонентской связи (включение ТА)
кабель «витая пара» UTP, FTP — для организации компьютерных сетей, включение домофонов и др.;
провод сигнальный «Alarm» для подсоединения домофонов, охранно-пожарной сигнализации и др.;
кабель коаксиальный RG-6 для подсоединения телевизоров, антенн, камер видеонаблюдения.

Интернет кабель

Понятие «интернет-кабель» обобщающее многие виды кабельных изделий. Для трансляции информации используются разнообразные информационные кабеля. Если имеется в виду подключение к Интернету, то нужно уточнить у оператора — какой именно кабель надо протягивать по стенам. При этом надо выяснить и марку кабеля и производителя, чтобы точно определить совместимые кабельные изделия.

На выделенных интернет -линиях могут прокладывать оптический кабель.

Компьютерный кабель

Технология свивать две жилы в пару употребляется в телефонии еще с прошлого столетия. За счет правильно рассчитанного шага витья и качества материала была достигнута максимальная скорость передачи информации, нежели у стандартного парного телефонного кабеля. Имеется довольно много видов кабеля «витая пара» в зависимости от числа жил, диаметра каждой жилы, мест прокладки и т.д. Смотря на то, какая скорость передачи данных, кабель «витая пара» делят на группы:

3-я категория (стандартный телефонный кабель),
5-я категория (офисные сети),
6-я категория (кабель нового поколения для смены 5-й категории).

«Витая пара», приобретшая в наше время наибольшую популярность — это кабель категории 5 из 8 попарно скрученных жил, диаметр жилы составляет минимум 0,45мм и максимум 0,51мм.

А также «спутниковый кабель» является коаксиальным кабелем. Всякий коаксиальный кабель на 75 Ом можно применять для подсоединения спутниковой и всякой иной антенны, и для подключения к кабельному телевидению. Имеет значение только одно — хороший ли это кабель или не очень.

Все прочие характеристики кабеля устремлены на усовершенствование собственно данных 2 показателей и обладают второстепенным значением. В частности, наш кабель марки РК делают лишь из медной проволоки (порой даже посеребренной), однако затухание кабеля РК будет почти в четыре раза хуже, нежели у всякого нынешнего кабеля марки RG, произведенного из недорогих материалов: стали и алюминия. Это достигается за счет специальной технологии производства кабеля.

Открытая и закрытая прокладка проводов

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят. В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку. Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

Зависимость площади электрического провода от его длины

Обычно сечение провода рассчитывается по мощности и длине. То есть, чем длиннее проводка, тем больше потерь по мощности в виду того, что металлический провод имеет сопротивление. И оно возрастает по мере увеличения длины кабеля.

Так как в частных домах шлейфы электрической проводки не столь длинные, то этим расчетом можно пренебречь. В промышленности все по-другому, зависимость длины кабеля и сечение через потери мощности явные. Поэтому для информации рассмотрим такой расчет для однофазной сети.

Дадим вводные данные, где определим общую потребляемую мощность, равную 3,8 кВт. После чего необходимо определить силу току, протекающую по этой сети. Ее находим по формуле:

I=(P/U)* cosφ, где

I – сила тока.
P – мощность.
U – напряжение.
cosφ – для бытовых сетей равен «1».

Из расчета получается, что сила тока будет равна 17,3 А. Теперь нам понадобятся таблицы из правил ПУЭ. Таблица номер 1.3.4 и номер 1.3.5, в которых показана зависимость сечения кабеля от силы тока. Здесь разбивка идет по металлу, из которого провод изготовлен. В бытовых сетях чаще всего используется медный, поэтому сечение будет равно 1.5 мм².

Теперь надо рассчитать сопротивление, которое, как было сказано выше, зависит от длины кабеля. Сопротивление рассчитывается вот по этой формуле:

R = p·L/S, где

R – это сопротивление.
P – это значение удельного сопротивления, которое зависит от материала (медь – 0,0175 Ом*мм²/м или алюминий – 0,0281).
S – площадь сечения.
L – показатель длины кабеля.

К примеру, величина длины кабеля равна 20 м, значит, сопротивление будет равно 0,232 Ом. Но придется учитывать тот факт, что однофазная сеть – это длина фазы плюс длина нулевого контура. А так как эта формула рассчитывает только сопротивление фазного контура, то общее сопротивление электрической сети надо удвоить. Получаем 0,464 Ом.

Далее, производится расчет потерь напряжения по формуле: dU = I·R, где

dU – потери напряжения.
I – сила тока.
R – сопротивление.

По нашим расчетам получается, что потери составляют 8,02 вольт. Это на двадцать метров длины кабеля. Затем необходимо найти процентное соотношение потерь от номинального напряжения сети.

Итак, считаем соотношение: (8,02/220)*100=3,65%. То есть, все наши расчеты относительно длины кабеля и его площади при заданном параметре мощности были верны. Кстати, измерить необходимую длину провода можно, используя специальный прибор – счетчик длины. Это и просто, и очень удобно.