Setzenergo.ru

Строительный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сечения кабеля току устройстве

Расчёт сечения провода по мощности и току.

Вы планируете заняться модернизацией электросети 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.

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 проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

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

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

  • 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.

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,

  • 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.

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

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 мм 2 .

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.

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

S = π*R 2 = π*D 2 /4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

  • S – площадь жилы в мм 2 ;
  • 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*D 2 /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.

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 мм 2 . Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм 2 .

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

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:

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

  • 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,

  • 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.

Читать еще:  Расчет сечения кабеля по току 380 в

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.

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.

Расчет и выбор медных жил до 6 мм 2 или алюминиевых до 10 мм 2 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 деревянном доме особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение 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.

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 мм 2 .

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 мм 2 . Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Расчет сечения провода по потребляемой мощности

В случае замены или прокладки электропроводки необходимо точно рассчитать параметры кабеля, который будет использоваться. Одним из ключевых параметров является сечение провода, которое определяет какую к проводу можно подключить нагрузку по мощности. Слишком слабый провод может не выдержать нагрузки, а с чрезмерно большим сечением обойдется в несколько раз дороже. Также надо учитывать, что чем меньше сечение жил, тем больше их электрическое сопротивление, так что еще обязательно надо учитывать длину провода и способ его укладки.

Что нужно знать

Если перерезать любой кабель, то под слоями изоляционного материала станет видна жила провода, которая и является проводником электрического тока. Когда провод перерезан (рассечен), то в месте среза жила видна как круг, площадь которого называется сечением жилы провода и замеряется в мм² (квадратных миллиметрах). Поэтому, выбирая оптимальное сечение провода, по сути, подбирается диаметр его токоведущих жил.

Так как токопроводящая часть кабеля металлическая, а изоляция из ПВХ, резины или подобных им материалов, то по уровню сопротивления нештатным ситуациям провода можно условно разделить на три уровня:

  1. Токоведущая жила и изоляция сохраняют целостность. Т.е. перегрев провода произошел в допустимом пределе и ничего не произошло.
  2. Изоляция плавится, но металл жилы остается без изменений. После устранения поломки дальнейшая эксплуатация такого провода невозможна – он требует обязательной замены.
  3. Сгорание изоляции и плавление металлической основы. Обычно это последствие короткого замыкания.

Знать, как рассчитать сечение как раз и нужно, чтобы исключить второй и третий варианты, ведь кроме самого кабеля, для проводки подбираются защитные устройства, которые отключают линию при повышении силы тока.

Основы сортировки

Единственный способ качественно подобрать в квартиру или дом провод по сечению токоведущей жилы – знать какой мощности к нему будут подключаться приборы. Еще такой метод называют «по нагрузке», так как в электрических схемах все подключенные приборы рассматриваются как нагрузка или сопротивление.

Сначала необходимо определить мощность приборов. Это можно сделать несколькими способами:

  1. найти в техническом паспорте устройства информацию о ней;
  2. мощность указывается на самих приборах – обычно ее указывают на пластинах или стикерах из металла, хотя могут и просто нанести маркировку на корпус.
  3. замерить силу тока при работе и высчитать мощность – экзотический способ, который применяется в исключительных случаях, когда нужны точные результаты.

Если прибор сделан в России, Украине или Беларуси мощность на нем всегда указывается как Вт (ватт) или кВт (киловатт). Если изделие европейского, азиатского или американского производства, буквой – W. Используемая нагрузка на таких устройствах обозначают как “ТОТ” или “ТОТ МАХ”.

Если не удалось точно установить мощность прибора, можно взять для расчета среднестатистические данные.

Это значит, что в таком случае надо учитывать максимально возможную мощность приборов и подобрать для них соответствующие сечения кабелей по потребляемой мощности. В противном случае кабель может перегреваться в процессе эксплуатации, вплоть до возгорания изоляции.

Как вычислить

Делая расчет сечения провода, нужно помнить простую закономерность – чем больше подключенные к нему устройства потребляют тока, тем больше должен быть диаметр жилы и массивнее сам провод. Легче всего сечение определить в однопроволочной жиле по следующей формуле:

Здесь d – означает диаметр жилы (мм), а S – искомая площадь сечения (мм²).

Чуть сложнее вычислять диаметр многопроволочной жилы – здесь надо измерить диаметр каждой отдельной проволочки и найти их среднее значение, тогда формула приобретает следующий вид:

Где n – обозначает число жил, d – средний диаметр, S – искомая площадь сечения. Также допускается измерить диаметр одной проволочки и умножить результат на их количество. Формула остается такой же, только d теперь будет не средний диаметр, а измеренный по одной проволочке.

Если подсчетов предвидится много, то рассчитать сечение провода можно при помощи специального калькулятора сечений кабелей онлайн, в который просто нужно внести все данные про число и диаметр токонесущей жилы и он выдаст результат.

Особенности сечения электропроводки из разных материалов

Проводка из алюминия, использовавшаяся еще в советское время, сейчас запрещена для монтажа внутренней электропроводки, но все еще применяется как самый бюджетный вариант, несмотря на сравнительно низкий срок эксплуатации и общую надежность. При перегревах она начинает крошиться, быстрее окисляется на воздухе и имеет меньшую электропроводность – это значит, что при одинаковом сечении проводов, медный способен пропустить через себя большее количество тока, чем алюминиевый.

Читать еще:  L42sfv dsm bn44 00609f уменьшить ток подсветки

Медный кабель обладает значительной прочностью и стойкостью к коррозии, поэтому если приходится менять всю проводку, то настоятельно рекомендуется использовать медную, тем более, что это прямое требование ПУЭ. Так как медный провод дороже алюминиевого, то знать подходящие значения сечения провода по мощности при его использовании будет существенной экономией для сметы.

При прокладывании скрытой проводки в домашних условиях лучше выбрать однопроволочный кабель, так как он проще в монтаже и не требует дополнительных действий.

Чаще всего такие провода применяют для подключения к сети нестационарных приборов: фен, утюг, бритва и прочие.

Для стандартной проводки квартир, домов, коттеджей существует общий расчет. Согласно ему при продолжительной нагрузке в 25А применяют сечения провода по току (медный) 4,0 мм² и диаметром – 2,26 мм. В соответствии с этими расчетами, на линию устанавливается автоматический выключатель (автомат) который обычно монтируется во вводном щитке в месте ввода проводов в квартиру или дом.

Сечение кабелей при открытой или закрытой проводке

При движении токовых импульсов по проводнику он греется. Чем тока больше, тем сильнее тепло. Один и тот же ток, проходящий по проволоке разного диаметра, неоднозначно действует на выделение тепла. Чем меньше сечение, тем сильнее происходит нагревание от нагрузки.

Поэтому, если линия делается открытой, можно уменьшить сечение – взять менее сильные провода. В таком случае он быстрее остывает и изоляция не портится. При закрытом способе монтажа ситуация хуже – тепло уходит медленнее, и здесь уже нужен более сильный материал – провода большего сечения.

Конструкция проводки и покупка нужного количества расходных материалов, требует навыков проектирования. Надо будет выполнить следующие действия:

  1. Нарисовать план квартиры или других помещений, где она планируется, и отметить будущие розетки и светильники.
  2. Узнать мощность всех имеющихся устройств и домашней техники: ламп, обогревательных приборов, чайников, фенов и т. п. Это позволит остановиться на оптимальном варианте.
  3. Измерить длину планируемой линии и сложить все собранные параметры вместе.
  4. Выбрать марку кабеля. Для внутренней проводки лучше использовать плоский провод.
  5. Купить необходимое количество.

Общепринятая расцветка изоляции жил никак не зависит от их сечения и применяется только для удобства монтажа:

  • синий – для нейтрали;
  • желто-зеленый – заземление;
  • белый, коричневый и прочие – фазные проводники.

Выключателей лучше устанавливать несколько и сразу их подписать: например «кухня», «спальня» и т. д. Линия освещения всегда проводится от вводного автомата отдельно и не зависит от розеток. Даже если в какой-то из них произойдет короткое замыкание, то без света дом не останется, да и в случае необходимости ремонт можно будет сделать с нормальным освещением, не пользуясь фонариком или свечами.

  • Всегда лучше подобрать сечение провода с запасом – экономия это хорошо, но она должна быть разумной, да и неизвестно, что туда потом будет включаться.
  • В помещениях с повышенной влажностью весьма вероятно, что может понадобиться изоляция в два слоя.
  • При покупке нужно уточнять допустимый диаметр изгиба провода, особенно это касается однопроволочных. Дело в том, что если просто перегнуть кабель, то в этом месте может ухудшиться проводимость, поэтому производители всегда указывают допустимый радиус изгиба, отталкиваясь от наружного диаметра всего кабеля. Чаще всего это значение равно 10-15.
  • Кабеля из меди и алюминия не совмещаются и не соединяются обычным способом. Для их скрепления можно употреблять особые клеммники или шайбы (оцинкованные).

Как подсчитать параметры нужного кабеля

Если линия электропередачи внушительной длины (100 и больше метров), то все расчеты надо делать учитывая потери тока, что будут происходить непосредственно на кабель. В обязательном порядке это делается при проектировании электроснабжения домов. Все начальные данные заносят в проект заранее, для контроля и перестраховки их перепроверяют, используя норму мощности, выделенную на весь дом и протяженность от него до столба. Высчитать нужные параметры помогает следующая таблица:

Выбор подходящего сечения провода при монтаже электропроводки лучше делать с запасом. Если он будет, все новые приборы, появившиеся в квартире можно спокойно включать, не опасаясь перегрузки.

Если срочно требуется удлинить розетку, а нужного провода рядом нет, можно воспользоваться различными кабелями, сцепив их параллельно друг другу. Такой метод не применяют постоянно, а прибегают к нему в моменты крайней необходимости, но если уж он и используется, а тем более для подключения мощного устройства, то нужно использовать провода одинакового сечения. Если и это требование не получается выполнить, то подсчитывая, выдержит ли провод, надо принимать во внимание только кабель меньшего сечения.

Перевод ватт в киловатты

При указании мощности для больших электроприборов используются такие единицы измерения как ватты и киловатты. Приставка «кило» обозначает, что число надо умножить на 1000, поэтому 1кВт = 1000 Вт, 5 кВт = 5000ВТ, 3 кВт = 3000Вт, а 1Вт = 0,001 кВт и т.д.

К приборам, которые потребляют настолько низкое количество тока, что даже его подбирать не нужно относятся:

  • холодильник;
  • зарядное устройство;
  • телевизор;
  • радиотелефон;
  • ночники и торшеры.

Но если в эту же розетку будет подключаться, к примеру, обогреватель, то делать расчеты надо обязательно.

Выбор, какое сечение кабеля будет использовано, это самый важный компонент проекта любого электрической цепи, от помещения, до городских или производственных сетей. Правильный подбор обеспечивает электрическую, пожарную безопасность и экономичность бюджета проекта.

Полезные видео

Расчет сечения кабеля (провода)

Расчет сечения кабеля (провода) производится для того, чтобы подобрать провод оптимального сечения, который будет соответствовать всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки, а также будет иметь допустимое сопротивление в конкретном случае.

Если вы выберете сечение не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к недопустимому падению напряжения, чрезмерному нагреву провода, а в худшем случае плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Для низковольтных систем сечение провода требуется больше, чем для систем с более высоким напряжением. Это объясняется тем, что для получения одной и той же мощности при разных напряжениях будет протекать разный ток, который определяет необходимое сечение. Например, согласно формуле I=P/U, при мощности в 1200Вт, ток при напряжении 220В будет равен 5,45А, а для получения этой же мощности при 12В ток должен быть 100А!

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами согласно ПУЭ («Правила устройства электроустановок») приведен в таблице. Данные указаны при температуре: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.

При выборе сечения с помощью данной таблицы не стоит забывать о потерях напряжения в зависимости от сечения, тока и длины кабеля.

Давайте попробуем разобраться, как зависят потери напряжения от сечения, тока и длины кабеля. Для примера возьмем ток 100А, который будет протекать при мощности 1200Вт в инверторно-аккумуляторной системе 12В. Длину кабеля от инвертора до аккумулятора примем равной 2 метра (два кабеля по одному метру – плюс и минус). Сечение провода возьмем из таблицы — 16мм2.

Согласно закону Ома:

U = I*R, где:

U — напряжение;
I — ток;

R — сопротивление, Ом.

В нашем случае R — это сопротивление провода, которое рассчитывается по формуле:

R = ρ*L/S, где:
ρ — удельное сопротивление, Ом•мм²/м (Удельное сопротивление меди 0,0175-0,0182 Ом•мм²/м, при 20 о С. С повышением температуры сопротивление кабеля увеличивается);
L — длина провода, м;
S — площадь поперечного сечения, мм².

Подставим сопротивление провода R = (ρ*L) / S в закон Ома и получим:

U = I*ρ*L/S, где U – падение напряжения, В.

Т.е. используя кабель с сечением 16мм 2 мы потеряем 0,22В, что составляет 1,82% от заданного напряжения, если же мы будем использовать кабель с сечением 35мм², что более верно в данном случае, то получим потери напряжения всего 0,1В или 0,83%.

Читать еще:  Защиты кабеля постоянного тока

Стоит принимать во внимание, что чем больше сечение провода, тем меньше его сопротивление, и, следовательно, меньше потери в нем. Также стоит учитывать, что чем больше сечение провода, тем выше его стоимость. Поэтому при выборе сечения нужно искать «золотую середину», при этом делая больший акцент на меньшие потери, надежность и безопасную эксплуатацию электропроводки.

Таблица сечения кабеля по мощности и току

При проектировании и монтаже линий электропередач, а так же бытовой и промышленной электропроводки, особое значение имеет правильный выбор поперечного сечения . Такой важный параметр во всех странах подлежит обязательной стандартизации. На территории СНГ для этого существует специальный документ по правилам устройства электроустановок, именуемый ПУЭ.

Для каждого случая проводки электротехнические параметры могут существенно отличаться. Связано это, прежде всего, с различной мощностью потребителей в каждом конкретном случае, а так же с особенностями эксплуатации. Неправильный расчет сечения кабеля приводит к увеличению температуры токопроводящих жил, оплавлению изоляционных материалов и, в конечном счете, к возникновению пожара.

Таблица сечения кабеля по мощности и току создана специально для правильного определения параметровпри проектировании и монтаже электрических систем. На выбор кабеля помимо условий эксплуатации существенно влияют и его конструктивные особенности.

Устройство кабеля

По определению, кабель представляет собой группу проводников, имеющих собственное изоляционное покрытие. Для удобства использования при монтаже их объединяют в единую систему и обеспечивают общую изоляцию, а так же предусматривают защиту от механических повреждений.

По своей сути, электрический кабель является обычным трубопроводом, только вместо потока жидкости или газа по нему протекают заряженные частицы, а в роли проходного диаметра трубы выступает сечение кабеля. Если площадьне достаточна, плотность тока заметно возрастает, что приводит к перегреву и выхода из строя изоляционного покрытия токопроводящих жил.

При увеличенном сечении технических проблем не возникает, появляется возможность подключения дополнительных электроприборов, однако это приводит к значительному и необоснованному увеличению стоимости проекта.

Площадь сечения и диаметр кабеля

Измерив диаметр составляющих проводников, можно определить сечение. Поскольку при устройстве электропроводки каждая жила используется отдельно, сечение кабеля по мощности определяют для одного проводника. Для этого используют формулу:

S=3.14D2/4, или S=0,785 D2

S – искомая площадь;

D – измеренный диаметр;

Определение основных параметров линий электропередач можно провести несколькими методами.

Расчет на основе нагрузки

Наиболее простым и эффективным способом вычисления сечения кабеля является определение параметров на основе суммарной потребляемой мощности. Алгоритм такого расчета выглядит следующим образом:

  1. Составляется перечень всех потребителей электроэнергии с учетом возможности одновременной работы;
  2. На основании данных техпаспортов подсчитывается суммарная мощность одновременно работающих электроприборов;
  3. Учитывая напряжение в сети , на основании данных таблицы ПУЭ, подбирают необходимые данные , округляя их в большую сторону.

Рассмотрим более подробно существующие таблицы ПУЭ.

Таблица мощности, тока и сечения медных проводов

Согласно действующим стандартам для монтажа бытовой электропроводки допускается применение исключительно медных проводов. В некоторых случаях возможно использование алюминиевых, сечение которых превышает 2,5мм2.

Таблица, устанавливающая взаимосвязь между мощностью и током для меди выглядит следующим образом:

Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов

Аналогичным образом определяют мощностные характеристики для алюминия.

Таблица сечения кабеля по мощности и току позволяет определить требуемые параметры как для медных, так и для алюминиевых жил. Помимо этого, при расчетах, необходимо принять во внимание поправочные коэффициенты, учитывающие тип расположения, температуру окружающей среды и другие эксплуатационные факторы. Кроме вышеперечисленных факторов на работоспособность проводки оказывает существенное влияние длина используемых кабелей.

Длина и сечение

Для правильного определения длины необходимо проведение мощностных и нагрузочных расчетов, особое значение такие расчеты имеют для проводников имеющих значительную длину. Для обеспечения возможности коммутации проводов посредством пайки, сваривания или другими способами, к расчетной длине кабеля следует прибавлять 15 – 20см.

Расчеты сечения по мощности, а так же определение длины проводят на этапе проектирования электросетей. Особое значение такие расчеты имеют для электропроводки, которая может в дальнейшем подвергаться значительным дополнительным нагрузкам вследствие подключения новых потребителей.

Бытовой расчет длины сводится к формуле

Р – потребляемая мощность (Вт);

U — напряжение (В);

cos φ-коэффициент, который характеризует фазовый сдвиг; для однофазной цепи cosφ=1.

Поскольку сечение кабеля по мощности имеет очень большое значение для долговечности и безопасности работы , рассмотрим так же еще один важный показатель.

Плотность тока

Опытным путем было определено, что сила тока в бытовой электропроводке колеблется от 6 до 10 А. Это означает, что прохождение тока силой 10 А по медному проводнику 1мм2 не вызывает перегрева изоляции. Протекание тока с такими показателями может продолжаться сколь угодно долго не вызывая необратимых изменений в конструкции кабеля. Превышение этого показателя неизбежно приведет к увеличению плотности тока и перегреву и оплавлению изоляции и преждевременному выходу из строя.

Таблица расчета сечения кабеля по току и мощности позволяет, не прибегая к сложным вычислениям, с достаточной степенью точности определить основные параметры будущей электропроводки. Однако для обеспечения абсолютной безопасности и надежности на этапе проектирования лучше воспользоваться услугами инженера – электрика, а вот монтаж можно провести самостоятельно.

Расчёт сечения провода

При монтаже электроустановок различного назначения, в том числе и солнечных электростанций особое внимание следует уделить выбору сечения проводников. Заниженное сечение кабеля приводит к потерям энергии из — за нагрева и зачастую становится причиной возгорания. Завышенное сечение провода влечет необоснованное удорожание системы.

Площадь сечения проводника должна соответствовать величине протекаемого тока

В бытовых сетях переменного тока 220 Вольт сечение проводов очень редко превышает 6 мм², так как ток обычно не больше 50 Ампер. Мощные нагрузки обычно стараются распределить по нескольким фазам.

В солнечных электростанциях имеется низковольтная часть постоянного тока, которая может быть выполнена проводом 25, 50, или даже 100 мм², в зависимости от мощности и напряжения системы. Самый большой ток протекает в цепи аккумуляторной батареи и преобразователя напряжения (инвертора).

Чтобы рассчитать сечение кабеля, нужно получить ток, разделив мощность на напряжение системы, и подобрать сечение токопроводящей жилы. Поможет Вам в этом таблица, расположенная ниже.

Приведем пример: Если мощность инвертора 3кВт и напряжение системы 12 Вольт, ток в низковольтной цепи составит 3000/12=250 Ампер, и если провод проложен открыто, то его сечение должно составлять не менее 70 мм2. Если использовать инвертор той же мощности, но уже на 24 Вольт, ток получим в два раза меньше, 125 Ампер и, соответственно, сечение провода 25 мм².

Поэтому преобразователи напряжения высокой мощности, как правило, рассчитаны на входное напряжение 24 или 48 Вольт. Не сложно определить максимальный ток в контуре солнечных панелей. Если фотоэлектрические модули соединены последовательно, то следует взять ток короткого замыкания для одного модуля. Если же солнечные батареи соединены параллельно, ток короткого замыкания одной панели нужно умножить на количество солнечных модулей. Руководствуясь данным принципом можно рассчитать ток для любой системы солнечных модулей.

Предельный ток в контуре «контроллеры заряда – аккумуляторы» следует принять равным номиналу контроллера.

Табл.1 Допустимый ток для кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией и медными жилами

Данные приведены из ПУЭ7, «Правила устройства электроустановок», Издание 7. Все значения приняты для:

  • температуры жил +65 °С;
  • температуры окружающего воздуха +25 °С;
  • температуры земли +15°С.

Их следует применять независимо от количества используемых труб, места их прокладки (в воздухе, в перекрытиях или фундаментах). Допустимые длительные токи для кабелей, проложенных в коробах и в лотках пучками, должны быть рассчитаны как для кабелей, проложенных в трубах.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector