От правильного выбора сечения электропроводки зависит комфорт и безопасность в доме. При перегрузке проводник перегревается, и изоляция может оплавиться, что приведет к пожару или короткому замыканию. Но сечение больше необходимого брать невыгодно, поскольку возрастает цена кабеля.
Вообще, его рассчитывают в зависимости от количества потребителей, для чего сначала определяют общую мощность, используемую квартирой, а затем умножают результат на 0,75. В ПУЭ применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. По ней можно легко определить диаметр жил, который зависит от материала и проходящего тока. Как правило, применяются медные проводники.
Сечение жилы кабеля должно точно соответствовать расчетному - в сторону увеличения стандартного размерного ряда. Наиболее опасно, когда оно занижено. Тогда проводник постоянно перегревается, и изоляция быстро выходит из строя. А если установить соответствующий то будет происходить его частое срабатывание.
При завышении сечения провода, он обойдется дороже. Хотя определенный запас необходим, поскольку в дальнейшем, как правило, приходится подключать новое оборудование. Целесообразно применять коэффициент запаса порядка 1,5.
Расчет суммарной мощности
Общая потребляемая квартирой мощность приходится на главный ввод, который входит в распределительный щит, а после него разветвляется на линии:
- освещение;
- группы розеток;
- отдельные мощные электроприборы.
Поэтому самое большое сечение силового кабеля - на входе. На отводящих линиях оно уменьшается, в зависимости от нагрузки. В первую очередь, определяется суммарная мощность всех нагрузок. Это несложно, так как на корпусах всех бытовых приборов и в паспортах к ним она обозначается.
Все мощности складываются. Аналогично производятся расчеты и по каждому контуру. Специалисты предлагают умножать сумму на 0,75. Это объясняется тем, что одновременно все приборы в сеть не включаются. Другие предлагают выбирать сечение большего размера. За счет этого создается резерв на последующий ввод в действие дополнительных электрических приборов, которые могут быть приобретены в будущем. Нужно отметить, что этот вариант расчета кабеля более надежен.
Как определить сечение провода?
Во всех расчетах фигурирует сечение кабеля. По диаметру его определить проще, если применять формулы:
- S = π D²/4 ;
- D = √(4× S /π).
Где π = 3,14.
S = N×D²/1,27.
Многожильные провода применяются там, где требуется гибкость. Более дешевые цельные проводники используются при стационарном монтаже.
Как выбрать кабель по мощности?
Для того чтобы подобрать проводку, применяется таблица нагрузок по сечению кабеля:
- Если линия открытого типа находится под напряжением 220 В, а суммарная мощность составляет 4 кВт, берется медный проводник сечением 1,5 мм². Данный размер обычно применяется для проводки освещения.
- При мощности 6 кВт требуются жилы большего сечения - 2,5 мм². Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.
- Мощность 10 кВт требует использования проводки на 6 мм². Обычно она предназначена для кухни, где подключается электрическая плита. Подвод к подобной нагрузке производится по отдельной линии.
Какие кабели лучше?
Электрикам хорошо известен кабель немецкой марки NUM для офисных и жилых помещений. В России выпускают марки кабелей, которые по характеристикам ниже, хотя могут иметь то же название. Их можно отличить по подтекам компаунда в пространстве между жилами или по его отсутствию.
Провод выпускается монолитным и многопроволочным. Каждая жила, а также вся скрутка снаружи изолируется ПВХ, причем наполнитель между ними выполнен негорючим:
- Так, кабель NUM применяется внутри помещений, поскольку изоляция на улице разрушается от солнечных лучей.
- А в качестве внутренней и широко используется кабель марки ВВГ. Он дешев и достаточно надежен. Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.
- Провод марки ВВГ изготавливается плоским и круглым. Между жилами наполнитель не применяется.
- делают с внешней оболочкой, не поддерживающей горения. Жилы изготавливаются круглые до сечения 16 мм², а свыше - секторные.
- Марки кабелей ПВС и ШВВП делаются многопроволочными и используются преимущественно для подключения бытовых приборов. Его часто применяют в качестве домашней электропроводки. На улице многопроволочные жилы использовать не рекомендуется по причине коррозии. Кроме того, изоляция при изгибе трескается при низкой температуре.
- На улице под землей прокладывают бронированные и устойчивые к влаге кабели АВБШв и ВБШв. Броня изготавливается из двух стальных лент, что повышает надежность кабеля и делает его устойчивым к механическим воздействиям.
Определение нагрузки по току
Более точный результат дает расчет сечения кабеля по мощности и току, где геометрические параметры связаны с электрическими.
Для домашней проводки должна учитывается не только активная нагрузка, но и реактивная. Сила тока определяется по формуле:
I = P/(U∙cosφ).
Реактивную нагрузку создают люминесцентные лампы и двигатели электроприборов (холодильника, пылесоса, электроинструмента и др.).
Пример по току
Давайте выясним, как быть, если необходимо определить сечение медного кабеля для подключения бытовой техники суммарной мощностью 25 кВт и трехфазных станков на 10 кВт. Такое подключение производится пятижильным кабелем, проложенным в грунте. Питание дома производится от
С учетом реактивной составляющей, мощность бытовой техники и оборудования составит:
- P быт. = 25/0,7 = 35,7 кВт;
- P обор. = 10/0,7 = 14,3 кВт.
Определяются токи на вводе:
- I быт. = 35,7×1000/220 = 162 А;
- I обор. = 14,3×1000/380 = 38 А.
Если распределить однофазные нагрузки равномерно по трем фазам, на одну будет приходиться ток:
I ф = 162/3 = 54 А.
I ф = 54 + 38 = 92 А.
Вся техника одновременно не будет работать. С учетом запаса на каждую фазу приходится ток:
I ф = 92×0,75×1,5 = 103,5 А.
В пятижильном кабеле учитываются только фазные жилы. Для кабеля, проложенного в грунте, можно определить для тока 103,5 А сечение жил 16 мм² (таблица нагрузок по сечению кабеля).
Уточненный расчет по силе тока позволяет сэкономить средства, поскольку требуется меньшее сечение. При более грубом расчете кабеля по мощности, сечение жилы составит 25 мм², что обойдется дороже.
Падение напряжения на кабеле
Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.
- Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
- Находится падение напряжения: U пад. = I×R. По отношению к линейному в процентах оно составит: U % = (U пад. /U лин.)×100.
В формулах приняты обозначения:
- ρ - удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
- S - площадь поперечного сечения, мм².
Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.
Пример расчета кабеля по падению напряжения
- Сопротивление провода составляет: R = 2(0,0175×20)/2,5 = 0,28 Ом .
- Сила тока в проводнике: I = 7000/220 =31,8 А .
- Падение напряжения на переноске: U пад. = 31,8×0,28 = 8,9 В .
- Процент падения напряжения: U % = (8,9/220)×100 = 4,1 %.
Переноска подходит для сварочного аппарата по требованиям правил эксплуатации электроустановок, поскольку процент падения на ней напряжения находится в пределах нормы. Однако его величина на питающем проводе остается большой, что может негативно повлиять на процесс сварки. Здесь необходима проверка нижнего допустимого предела напряжения питания для сварочного аппарата.
Заключение
Чтобы надежно защитить электропроводку от перегрева при длительном превышении номинального тока, сечения кабелей рассчитывают по длительно допустимым токам. Расчет упрощается, если применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. Более точный результат получается, если вычисление производится по максимальной токовой нагрузке. А для стабильной и долговременной работы в цепи электропроводки устанавливают автоматический выключатель.
Для того чтобы электропроводка функционировала безупречно, важно правильно подобрать сечение проводов и сделать грамотный расчет мощности, ведь от этих показателей зависят другие характеристики. Ток движется по проводам точно так же, как вода поступает по трубам.
От качества проведённых электромонтажных работ зависит безопасность всего помещения. Здесь особенно важно правильно выбрать такой параметр, как сечение кабеля. Для того чтобы провести расчёт сечения кабеля по мощности, необходимо знать технические характеристики всех потребителей электроэнергии, которые будут к нему подключены. Также следует учесть длину проводки и то, каким способом она будет установлена.
Ток движется по проводам подобно тому, как вода течёт по трубе. Как в водопроводную трубу нельзя поместить жидкость большего объёма, так и по кабелю невозможно пропустить больше определённого количества тока. Кроме того, стоимость кабеля напрямую зависит от его сечения. Чем больше сечение, тем цена кабеля будет выше.
Водопроводная труба по сечению большая, чем нужно, стоит дороже, а слишком узкая не пропустит нужного количества воды. То же самое происходит и с током с той лишь разницей, что выбор кабеля, по сечению меньше заданного значения, намного опаснее. Такой провод все время перегревается, мощность тока в нем повышается. Из-за этого свет в помещении будет произвольно вырубаться, а в худшем случае произойдёт короткое замыкание, начнётся пожар.
В том, что выбранное сечение кабеля будет больше необходимого, ничего страшного нет. Наоборот, проводка, где мощность и сечение превышают нужное значение, прослужит намного дольше, но стоимость всех электромонтажных работ сразу вырастет как минимум в 2-3 раза, ведь основные затраты на электроснабжение заключаются именно в стоимости проводов.
Правильно выбранное сечение позволит:
- избежать перегрева проводов;
- не допустить короткого замыкания;
- сэкономить на стоимости ремонта.
Вычисление с помощью формул
Достаточная площадь сечения даст возможность проходить максимальному току по проводам без перегрева. Поэтому при проектировании электропроводки, прежде всего, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общий ток. Его определяют, исходя из мощности всех приборов, подключённых к кабелю.
Чтобы выбрать оптимальное сечение провода, зная мощность, следует вспомнить закон Ома, а также правила электродинамики и другие электромеханические формулы. Так, силу тока (I) для участка сети с напряжением 220 Вольт, а именно такое напряжение используется для домашней сети, рассчитывают формулой:
I=(P1+P2+…+Pn)/220, где:
(P1+P2+…+Pn) – суммарная мощность каждого используемого электроприбора.
Для сетей с напряжением 380 Вольт:
I=(P1+P2+…+Pn)/ √3/380.
Показатели мощности некоторых бытовых электроприборов
| Электроприбор | Мощность, Вт | Электроприбор | Мощность, Вт |
|---|---|---|---|
| Блендер | до 500 | Полотенцесушитель | 900-1700 |
| Вентилятор | 750-1700 | Посудомоечная машина | 2000 |
| Видеомагнитофон | до 500 | Пылесос | 400-2000 |
| Водонагреватель накопительный | 1200-1500 | Соковыжималка | до 1000 |
| Водонагреватель проточный | 2000-5000 | Стиральная машина | 3000 |
| Вытяжка (вентиляция) | 500-1000 | Стиральная машина с сушилкой | 3500 |
| Гриль | 1200-2000 | Сушка для рук | 800 |
| Духовка | 1000-2000 | Телевизор | 100-400 |
| Компьютер | 400-750 | Тостер | 600-1500 |
| Кондиционер | 1000-3000 | Увлажнитель воздуха | 200 |
| Кофеварка | 800-1500 | Утюг | 500-2000 |
| Кухонный комбайн | до 100 | Фен для волос | 450-2000 |
| Микроволновая печь | 850 | Фритюрница | 1500 |
| Микроволновая печь комбинированная | 2650 | Холодильник | 200-600 |
| Миксер | до 500 | Электробритва | до 100 |
| Мясорубка | 500-1000 | Электролампы | 20-250 |
| Обогреватель | 1000-2400 | Электроплита | 8000-10000 |
| Пароварка | 500-1000 | Электрочайник | 1000-2000 |
Но это расплывчатые формулы и упрощённый расчет. В подробных вычислениях учитывается величина допустимых нагрузок, которая для медного кабеля составит 10А/мм², а для алюминиевого – 8 А/мм². Нагрузка определяет, какой по силе ток может проходить через единицу площади беспрепятственно.
Коррекция показателей мощности
Также при расчете добавляют поправку в виде коэффициента спроса (Kс). Этот коэффициент показывает, какие приборы используются в сети постоянно, а какие в течение определенного времени. Специальный калькулятор и таблицы, где показан расчет мощности, упрощают все эти вычисления.
Коэффициенты спроса приемников собственных нужд (Kс)
Но как поступить, если в характеристиках указаны 2 вида мощности: активная и реактивная? Причём первая из них измеряет в привычных всем кВ, а вторая – кВА. В наших сетях течёт переменный ток, величина которого меняется во времени. Поэтому для всех потребителей существует активная мощность, которая рассчитывается как среднее значение всех мгновенных переменных тока и мощности. К приборам с активной мощностью относятся лампы накаливания, электронагреватели. У таких потребителей энергии фазы тока и напряжения совпадают. Если же в электрической цепи задействованы агрегаты, накапливающие энергию, например, трансформаторы или электродвигатели, то у них возможны отклонения по амплитуде. За счёт этого явления и возникает реактивная мощность.
Для сетей, где существует реактивная и активная мощность, надо взять в расчет ещё одну поправку – коэффициент мощности (cosφ) или реактивную составляющую.
Таким образом, получается формула:
S= Kс*(P1+P2+…+Pn)/(220*cosφ*Рд), где:
- S – площадь сечения,
- Рд – допустимая величина нагрузки.
Помимо этого, рассматриваются возможные потери мощности по току, которые возникают во время прохождения по проводам. При использовании кабеля с несколькими жилами нужно умножить величину потерь на число этих жил.
Важно! Для всех этих вычислений потребуется не просто калькулятор, но и глубокие познания в области физики. Сделать точный расчет сразу без теоретических знаний не получится.
Поиск площади по диаметру
Иногда даже скрупулезный расчет не помогает, в цепи происходит короткое замыкание. Это связано с тем, что заявленные технические характеристики часто не соответствуют реальному значению. Поэтому, чтобы узнать, как сделать расчет мощности, важно быть уверенным в том, что в магазине предложат подходящий электропровод по сечению. Для этого воспользуемся простой формулой:
S=0,785d 2 , где:
- d – это диаметр жилы;
- S – площадь сечения.
Определить точный , сделать расчет сечения можно с помощью штангенциркуля или микрометра, что точнее.
Если кабель состоит из нескольких тонких проводов, то сначала смотрят диаметр одного из них, а потом полученные данные умножают на их количество:
Sобщ=n*0,785di 2 , где:
- di – это площадь отдельного провода;
- n – количество проводов;
- Sобщ – общая площадь сечения.
Таблицы для вычислений
Каждый раз прибегать к сложным вычислениям для расчета не совсем правильно. Промышленность выпускает провода определенного сечения. Если после точных подсчетов и вычислений получится сечение кабеля по мощности размером 3,2 квадратных миллиметра, то найти такой провод не удастся, потому что существуют провода по сечению 2,5 мм 2 , 3 или 4 мм 2 .
Внимание! Для того чтобы узнать сечения кабеля необходима таблица, где все данные регламентированы, а также составлены в соответствии с ПУЭ – правилами устройства электроустановок.
Для того чтобы определить сечение кабеля при известной нагрузке, надо:
- рассчитать силу тока;
- округлить до большего значения по данным в таблице;
- затем найти самую близкую стандартную величину сечения.
Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
| Сечение токо- прово- дящей жилы, мм 2 | Ток, А, для проводов, проложенных | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Откры- то | в одной трубе | |||||
| двух одно- жильных | трех одно- жильных | четырех одно- жильных | одного двух- жильного | одного трех- жильного |
||
| 0,5 | 11 | - | - | - | - | - |
| 0,75 | 15 | - | - | - | - | - |
| 1 | 17 | 16 | 15 | 14 | 15 | 14 |
| 1,2 | 20 | 18 | 16 | 15 | 16 | 14,5 |
| 1,5 | 23 | 19 | 17 | 16 | 18 | 15 |
| 2 | 26 | 24 | 22 | 20 | 23 | 19 |
| 2,5 | 30 | 27 | 25 | 25 | 25 | 21 |
| 3 | 34 | 32 | 28 | 26 | 28 | 24 |
| 4 | 41 | 38 | 35 | 30 | 32 | 27 |
| 5 | 46 | 42 | 39 | 34 | 37 | 31 |
| 6 | 50 | 46 | 42 | 40 | 40 | 34 |
| 8 | 62 | 54 | 51 | 46 | 48 | 43 |
| 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 | - | - | - | - | - |
| 300 | 695 | - | - | - | - | - |
| 400 | 830 | - | - | - | - | - |
Сделать такой расчет просто. Сначала надо определить суммарную мощность всех используемых в сети электроприборов. Для этого будет нужна таблица, а недостающие данные по каждому электроприбору можно будет взять из паспорта изделий. Полученную сумму нужно умножить на 0,8 – коэффициент спроса, если электроприборы не будут использоваться все сразу, или оставить без изменения при постоянной работе. Теперь полученное значение нужно разделить на величину напряжения в сети и добавить постоянную величину 5. Это и будет необходимый показатель по току. Допустим, ток имеет значение 20А.
Обратите внимание! В жилых помещениях используется трехжильный электропровод и закрытая проводка. Это надо помнить, когда расчет делается по таблице.
Далее понадобится таблица из ПУЭ. Берем колонку, где даны значения силы тока для трехжильной жилы, и выбираем самые близкие: 17 и 22. Лучше брать сечение с запасом, поэтому в рассматриваемом примере искомая величина будет равна 22. Как видно, этому значению соответствует трехжильный кабель по сечению 2 мм 2 .
Можно дополнительно рассмотреть, как производят этот расчет для алюминиевого кабеля по ПУЭ, хотя по технике безопасности такие провода нельзя применять в жилых сооружениях. В старых домах ещё сохранилась алюминиевая проводка, но во время капитального ремонта рекомендуется ее заменить. Кроме того, алюминиевый электропровод крошится на сгибах и имеет меньшую проводимость на стыках. Оголенные части алюминия быстро окисляются на воздухе, что приводит к значительным потерям электроэнергии в местах соединения.
Калькулятор
Сегодня специалистами для определения сечения применяется не только таблица, но и специальный калькулятор. Такой расчет значительно упрощает вычисления. Калькулятор легко найти в интернете. Для вычислений размера по сечению надо знать следующие параметры:
- переменный или постоянный ток используется;
- материал проводов;
- мощность всех используемых приборов;
- напряжение сети;
- систему электроснабжения (одна или трехфазная);
- тип проводки.
Эти показатели загружают в калькулятор и получают необходимое значение проводов по сечению.
Расчет по длине
Рассчитать сечение по длине важно при строительстве сетей промышленного масштаба, когда участки подвергаются постоянной большой нагрузке, а кабель надо тянуть на значительные расстояния. Ведь за время прохождения тока по проводам происходят потери мощности, связанные с электрическим сопротивлением в цепи. Потеря мощности (dU) подсчитывается следующим образом:
dU = I*p*L/S, где:
- I – сила тока;
- p – удельное сопротивление (медь – 0,0175, алюминий – 0,0281);
- L – длина кабеля;
- S – уже посчитанная нами площадь поперечного сечения.
Согласно техническим условиям, максимальная величина падения напряжения по длине провода не должна превышать 5 процентов. Иначе следует подобрать провод с сечением большего размера.
Особенности
Существуют определенные нормативы, согласно которым и проводят расчет кабеля по сечению. Если нет уверенности, какой электропровод необходим, то можно воспользоваться этими правилами: электроприборы в квартире делят на осветительную группу и остальные; для мощных электроприборов, например, стиральных машин или электрических печей используют подключение из отдельных проводов; стандартное сечение провода для осветительной группы в квартире – 1,5 мм 2 , а для остальных проводов – 2,5 мм 2 . Такие стандарты используются, потому что нормативная мощность входящего тока не может быть большей.
Трехфазный ток необходим, когда используются приборы производственного значения большой мощности. Поэтому для определения сечения кабеля на предприятиях необходимо точно рассчитывать все добавочные коэффициенты, а также обязательно учитывать потери мощности и колебания напряжения. Для электромонтажных работ в квартире или частном доме таких сложных вычислений не проводят.
Для монтажа акустического оборудования используют провода, обладающие минимальным сопротивлением. Это необходимо для того, чтобы максимально убрать искажения и повысить качество передаваемого сигнала. Поэтому для акустических систем лучше подходят кабели размером 2х2,5 или 2х1,5 при длине не менее 3 метров, а сабвуфер подсоединяется самым коротким кабелем 2,5-4 мм 2 .
Примеры
Рассмотрим общую схему для выбора сечения кабеля в квартире:
- Сначала необходимо определить места, где будут находиться розетки и осветительные приборы;
- Далее нужно определить, какие приборы будут задействованы на каждом выходе;
- Теперь можно составить общую схему подключения и подсчитать длину кабеля, прибавляя как минимум по 2 см на соединения проводов;
- Исходя из полученных данных, считаем размер сечения кабеля по формулам, приведенным выше.
I=2400Вт/220В=10,91А, округляем и получаем 11А.
Как мы уже знаем, для точного определения площади сечения используются разные коэффициенты, но практически все эти данные относятся к сети с напряжением в 380В. Чтобы увеличить запас прочности добавим к нашему значению силы тока ещё 5А:
Для квартир используют трехжильные кабели. Таблица покажет значение тока, близкое к нашим 16А, это будет 19А. Получаем, что для установки одной стиральной машинки необходим провод сечением как минимум 2 мм 2 .
Общая теория
Для определения оптимального сечения кабеля для бытовых нужд в общем случае используют следующие правила:
- для розеток необходимы провода с сечением 2,5 мм²;
- для освещения – 1,5 мм²;
- для приборов с повышенной мощностью – 4-6 мм².
Если возникают сомнения в расчёте сечения, то используется таблица ПУЭ. Для определения точных данных по сечению кабеля учитывают все факторы, влияющие на прохождение тока по цепи. К ним относятся:
- вид изоляции провода;
- длина каждого участка;
- способ прокладки;
- температурный режим;
- влажность;
- допустимая величина перегрева;
- разность мощности приемников тока в одной группе.
Все эти показатели позволяют повысить в промышленных масштабах эффективность использования электроэнергии, а также избежать перегрева.
Выбор сечения. Видео
В этом видео своим опытом по выбору сечения кабеля и номинала автомата делится мастер. Он указывает на возможные ошибки и дает дельные советы новичкам.
Если после прочтения статьи все еще остались какие-то сомнения, то таблица или калькулятор, описанные выше, помогут найти точное сечение провода по мощности.
В процессе проведения ремонта обычно всегда осуществляют замену старой электропроводки. Это связано с тем, что в последнее время появилось много полезных бытовых приборов, которые облегчают жизнь домохозяек. Причем, потребляют они немало энергии, чего старая проводка, просто может не выдержать. К таким электроприборам следует отнести стиральные машины, электрические духовки, электрочайники, микроволновые печи и т.д.
Прокладывая электропровода, следует знать, какого сечения провод нужно проложить, чтобы запитать тот или иной электроприбор или группу электроприборов. Как правило, выбор осуществляется как по потребляемой мощности, так и по силе тока, который потребляют электроприборы. При этом, нужно учитывать, как способ укладки, так и длину провода.
Довольно просто осуществить выбор сечения прокладываемого кабеля по мощности нагрузки. Это может быть одна нагрузка или совокупность нагрузок.
Каждый бытовой прибор, тем более новый, сопровождается документом (паспортом), где указаны его основные технические данные. Кроме этого, такие же данные имеются на специальных табличках, прикрепленных к корпусу изделия. На этой табличке, которая располагается сбоку или сзади прибора, указывается страна изготовитель, его заводской номер и, конечно же, его потребляемая мощность в ватах (W) и ток, который потребляет аппарат в амперах (А). На изделиях отечественного производителя мощность может указываться в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). На импортных моделях присутствует буква W. Кроме этого, потребляемая мощность обозначается как «ТОТ» или «ТОТ MAX».
Пример подобной таблички, где указана основная информация о приборе. Такую табличку можно найти на любом техническом устройстве.
В случае, если узнать нужную информацию не удается (на табличке затерлась надпись или бытовой техники еще нет) можно узнать приблизительно, какую мощность имеют самые распространенные бытовые приборы. Все эти данные реально отыскать в таблице. В основном, электроприборы стандартизированы по потребляемой мощности и особого разброса данных нет.
В таблице выбираются именно те электроприборы, которые планируется приобрести, и записываются их потребляемый ток и мощность. Из списка лучше выбирать показатели, которые имеют максимальные величины. В таком случае не удастся просчитаться и проводка окажется более надежной. Дело в том, что чем толще кабель, тем лучше, так как проводка греется гораздо меньше.
Как осуществляется выбор
При выборе провода, следует просуммировать все нагрузки, которые будут подключены к этому проводу. При этом, следует проконтролировать, чтобы все показатели были выписаны или в ваттах, или киловаттах. Чтобы перевести показатели к одному значению, следует цифры или поделить, или умножить на 1000. Например, чтобы перевести в ватты, следует все цифры (если они в киловаттах) умножить на 1000: 1,5 кВт = 1,5х1000 = 1500 Вт. При обратном переводе действия производятся в обратном порядке: 1500 Вт = 1500/1000 = 1,5 кВт. Обычно, все расчеты производятся в ватах. После подобных расчетов производится выбор кабеля, воспользовавшись соответствующей таблицей.
Воспользоваться таблицей можно следующим образом: находят соответствующий столбик, где указано напряжение питания (220 или 380 вольт). В этом столбике находится цифра, которая соответствует мощности потребления (нужно брать чуть большее значение). В строчке, которая соответствует потребляемой мощности, в первом столбце указано сечение провода, которое допустимо использовать. Отправляясь в магазин за кабелем, следует искать провод, сечение которого соответствует записям.
Какой провод использовать – алюминиевый или медный?
В данном случае все зависит от потребляемой мощности. К тому же, медный провод выдерживает нагрузку в два раза больше, чем алюминиевый. Если нагрузки большие, то лучше отдать предпочтение медному проводу, так как он будет тоньше и его легче прокладывать. К тому же, его проще подключать к электрооборудованию, в том числе и к розеткам, и к выключателям. К сожалению, провод из меди имеет существенный минус: он стоит намного дороже провода из алюминия. Несмотря на это, он прослужит гораздо дольше.
Как рассчитать сечение кабеля по току
Большинство мастеров рассчитывают диаметры проводов по потребляемому току. Иногда это упрощает задачу, тем более, если знать какой ток выдерживает провод, имеющий ту или иную толщину. Для этого необходимо выписать все показатели потребляемого тока и просуммировать. Сечение провода можно подобрать по той же таблице, только теперь нужно искать столбик, где указан ток. Как правило, всегда выбирается большее значение для надежности.
Например, для подключения варочной поверхности, которая может потреблять максимальный ток до 16А, обязательно выбирается медный провод. Обратившись за помощью к таблице, искомый результат можно найти в третьей колонке слева. Поскольку там нет значения 16А, то выбираем ближайшее, большее – 19А. Под этот ток подходит значение сечения кабеля, равное 2,0 мм квадратных.
Как правило, подключая мощные бытовые приборы, их запитывают отдельными проводами, с установкой отдельных автоматов включения. Это существенно упрощает процесс подбора проводов. К тому же, это часть современных требований к электропроводке. Плюс ко всему, это практично. В аварийной ситуации не придется отключать электричество полностью, во всем жилище.
Не рекомендуется выбирать провода по меньшему значению. Если кабель постоянно будет работать при максимальных нагрузках, то это может привести к аварийным ситуациям в электрической сети. Результатом может послужить пожар, если неправильно подобраны автоматические выключатели. При этом, следует знать, что они от возгорания оболочки провода не защищают, а подобрать точно по току не удастся, чтобы он смог защитить провода от перегрузки. Дело в том, что они не регулируются и выпускаются на фиксированное значение тока. Например, на 6А, на 10А, на 16А и т.д.
Выбор провода с запасом позволит в дальнейшем установить на эту линию еще один электроприбор или даже несколько, если это будет соответствовать норме потребления по току.
Расчет кабеля по мощности и длине
Если взять во внимание среднестатистическую квартиру, то длина проводов не достигает таких величин, чтобы принимать во внимание этот фактор. Несмотря на это, бывают случаи, когда при выборе провода следует учитывать и их длину. Например, требуется подключить частный дом от ближайшего столба, который может находиться на значительном расстоянии от дома.
При значительных токах потребления, длинный провод может оказывать влияние на качество электропередачи. Это связано с потерями в самом проводе. Чем больше будет длина провода, тем больше окажутся потери в самом проводе. Другими словами, чем больше будет длина провода, тем больше окажется падения напряжения на данном участке. Применительно к нашему времени, когда качество электропитания оставляет желать лучшего, подобный фактор играет существенную роль.
Чтобы это знать, опять придется обратиться к таблице, где можно определить сечение провода, в зависимости от расстояния до точки питания.
Таблица определения толщины провода, в зависимости от мощности и расстояния.
Открытый и закрытый способ прокладки проводов
Ток, проходящий по проводнику, заставляет его нагреваться, так как он имеет определенное сопротивление. Итак, чем больше ток, тем больше тепла на нем выделяется, при условиях одинакового сечения. При одном и том же токе потребления, тепла выделяется на проводниках меньшего диаметра больше, чем на проводниках, имеющих большую толщину.
В зависимости от условий прокладки, изменяется и количество тепла, выделяемое на проводнике. При открытой прокладке, когда провод активно охлаждается воздухом, можно отдать предпочтение тоньшему проводу, а когда провод прокладывается закрытым и охлаждение его сведено к минимуму, то лучше выбирать более толстые провода.
Подобную информацию так же можно найти в таблице. Принцип выбора такой же, но с учетом еще одного фактора.
И, наконец, самое главное. Дело в том, что в наше время производитель пытается экономить на всем, в том числе и на материале для проводов. Очень часто, заявленное сечение не отвечает действительности. Если продавец не ставит в известность покупателя, то лучше на месте провести измерение толщины провода, если это критично. Для этого достаточно взять с собой штангенциркуль и замерить толщину провода в миллиметрах, после чего посчитать его сечение по простой формуле 2*Pi*D или Pi*R в квадрате. Где Pi — это постоянное число равное 3,14, а D – это диаметр провода. В другой формуле – соответственно Pi=3,14, а R в квадрате – это радиус в квадрате. Радиус вычислить очень просто, достаточно диаметр поделить на 2.
Некоторые продавцы прямо указывают на несоответствие заявленного сечения и действительного. Если провод выбирается с большим запасом – то это совсем не существенно. Главная проблема состоит в том, что цена провода, по сравнению с его сечением, не занижается.
Сечение кабеля на срезе стандартизировано во всех странах. Это касается и государств СНГ, и Европы. Регулирует этот вопрос в нашей стране документ «Правила устройства электроустановок», которые называют ПУЭ. Расчет сечения кабеля по мощности выбирается при помощи специальных таблиц. Конечно, многие просчитывают необходимые параметры проводника «на глаз», но это не совсем правильно. Для каждой квартиры этот показатель может быть разным. Это связано с количеством электрических потребителей и их мощностью. Без грамотного расчета может произойти множество неприятных ситуаций, дорогостоящий ремонт как проводки, так и квартиры.
Устройство кабеля
Чтобы определить сечение кабеля по мощности, следует понимать его принцип и устройство. Его можно сравнить, например, с водяным или газовым трубопроводом. Точно так же, как по этим коммуникациям, по электропроводнику протекает поток. Его мощность ограничивает сечение проводника.
Сечение кабеля при помощи показателя мощности может быть выполнено неправильно в двух случаях:
- Токоведущий канал будет слишком узким. Это приведет к возрастанию плотности тока и, следовательно, к перегреву изоляции. Такое состояние проводника через время будет характеризоваться наличием слабых мест, где возможна утечка. Такое состояние канала может стать причиной пожара.
- Слишком широкая токоведущая жила. Это, конечно, не самый плохой вариант. Простор транспортировки электрического потока позволит более функционально и долговечно использовать проводник. Однако с возрастанием сечения увеличивается и стоимость кабеля.
Первый вариант представляет собой опасность для жизни, здоровья и имущества. Второй способ безопасен, но материалы довольно дорого обойдется при покупке.
Простой способ
Расчет сечения кабеля по мощности опирается на всем известный закон, разработанный Омом. Он сообщает, что сила протекания тока, умноженная на напряжение, будет равна мощности. Напряжение в быту считается постоянной величиной. В однофазной сети она равна 220 В. Поэтому для определения сечения кабеля по показателю тока, а также мощности остаются всего две переменные.
Далее рассчитываются значения тока и предполагаемую нагрузку. Причем размер кабеля по его мощности можно будет выбрать по таблице ПУЭ. Этот показатель рассчитывают для провода, подходящего к розеткам. Традиционно для линий освещения прокладывают провод поперечным сечением в размере 1,5 мм 2 .
Однако случается, что к розеточной группе подключают такие устройства, как фен, микроволновка, электрочайник и т. д. Необходимо распределять нагрузку и правильно просчитывать сечение кабеля по показателям мощности, соотнеся диаметр и нагрузку.
Если нет возможности разбить розеточные группы, то многие электрики порекомендуют сразу же установить кабель с медной жилой до 6 мм 2 .
Площадь сечения и диаметр
Расчет сечения кабеля по мощности, диаметр и нагрузка не являются равноценными понятиями. Первый показатель рассчитывается в мм 2 , а вторая - просто в мм. Выбирать мощность и допустимую силу току по таблице можно как по сечению кабеля, так и по его диаметру.
Если в таблице учитывается только размер площади сечения в мм 2 , а есть данные только о диаметре кабеля, недостающий показатель можно найти по следующей формуле:
S = 3,14D 2 /4 = 0,785D 2 ,
где: S - сечение провода, а D - диаметр.
Если же провод в сечения не круглый, а прямоугольный, его площадь сечения рассчитывают перемножением длины на ширину (точно так же, как площадь прямоугольника).
Расчет на основе нагрузки
Расчет сечения провода кабеля проще всего выполнить путем суммирования мощностей всех агрегатов, которые будут подключены к линии. Для этого потребуется выполнить определенную последовательность действий.
Сначала определяется, какие электрические приборы станут использоваться в жилище, какие из них вероятно станут функционироать одновременно. Далее необходимо заглянуть в техпаспорта каждого из этих агрегатов. Потребуется подсчитать сумму мощностей тех электрических потребителей, которые должны работать одновременно.
Затем показатель, полученный в результате проведенных вычислений, округляется в большую сторону. Это обеспечит безопасный запас мощности электропроводки. Рассчитывается сечение провода или кабеля выполняется далее при помощи таблиц ПУЭ.
Аналогичным способом можно суммировать силу тока, которая указывается в техпаспортах электрического оборудования. Производится округление и поиск по таблице расчета мощности.
Таблица мощности, тока и сечения медных проводов
Согласно ПУЭ, в жилых зданиях необходимо использовать только медные жилы для обустройства проводки. Питание некоторого электрического оборудования, которое относится к инженерным типам приемников, может подключаться к сети жилами из алюминия сечением не меньше 2,5 мм 2 .
Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов
Специалист также сможет сделать поправочные коэффициенты по типу расположения провода, температуре окружающей среды, для кабеля в земле и т. д. Таблица расчета мощности кабеля, сечения или силы тока касается проводников в пластмассовой или резиновой изоляции. К их числу относятся такие распространенные марки, как ВВП, ПВС, ППВ, ВПП, АВВГ, ВВГ, АППВ и т. д. Неизолированные или с бумажным экраном кабели должны рассчитываться по относящейся к ним таблице.
Длина и сечение
Расчет сечения кабеля по мощности просто необходимо использовать для определения его длины. Эти данные важны при создании удлинителей большой длины. Полученные точные значения необходимо при этом увеличивать на 10-15 см. Этот запас необходим для осуществления коммутации при помощи пайки, сварки или обжима.
В строительстве рассчитывается сечение кабеля по показателям мощности и длины на этапе проектирования электропроводки. Это очень важно, особенно для тех коммуникаций, которые будут подвергаться значительным или дополнительным нагрузкам.
В быту расчет длины провода производят по следующей формуле:
I=P/U*cosφ, где:
- Р - мощность (Вт);
- I - сила тока (А);
- U - напряжение (В);
- cosφ - коэффициент, который равен 1.
Сечение кабеля предварительно следует найти в таблице. Формула поможет определить правильную длину провода.
Плотность тока
Сила тока варьируется в интервале 6-10 А, который был выведен опытным путем. Эта величина рассчитывается для тока, протекающего по 1 мм 2 медной жилы.
Такое утверждение означает, что расчет сечения кабеля по мощности и току берет за основу медный кабель с величиной сечения 1 мм 2 , по которому без оплавления и перегрева может протекать ток от 6 до 10 А к ожидающим его бытовым электроприборам.
Согласно кодексу ПУЭ, для каждого провода отводится запас в 40% на безопасный для оболочки перегрев. Если величина 6 А характеризует работу представленного проводника бесконечно длительный термин без ограничений по времени, то показатель 10 А подходит для краткосрочного протекания тока по жиле.
Если по медному проводнику 1 мм 2 протекает ток 12 А, ему будет тесно в такой жиле. Это приведет к увеличению плотности тока. Жила начнет нагреваться и будет плавить изоляцию.
Поэтому такие расчеты обязательны при выборе сечения кабеля для каждого типа проводки.
Ознакомившись с методиками, позволяющими выполнить расчет сечения кабеля по мощности и силе тока, можно проложить или отремонтировать старую проводку, которая прослужит длительный срок и будет полностью безопасна для проживающих в доме людей. Множество довольно несложных, но действенных способов помогут точно определиться с необходимым размером сечения для электросети.
Требуется определить сечения кабеля в сети 0,4 кВ для питания электродвигателя типа АИР200М2 мощностью 37 кВт. Длина кабельной линии составляет 150 м. Кабель прокладывается в грунте (траншее) с двумя другими кабелями по территории предприятия для питания двигателей насосной станции. Расстояние между кабелями составляет 100 мм. Расчетная температура грунта 20 °С. Глубина прокладки в земле 0,7 м.
Технические характеристики электродвигателей типа АИР приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Технические характеристики электродвигателей типа АИР
Согласно ГОСТ 31996-2012 по таблице 21 выбираем номинальное сечение кабеля 16 мм2, где для данного сечения допустимая токовая нагрузка проложенного в земле равна Iд.т. = 77 А, при этом должно выполняться условие Iд.т.=77 А > Iрасч. = 70 A (условие выполняется).
Если же у Вас четырехжильный или пятижильный кабель с жилами равного сечения, например АВВГзнг 4х16, то значение приведенной в таблице следует умножить на 0,93.
Предварительно выбираем кабель марки АВВГзнг 3х16+1х10.
Определяем коэффициент k1, учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбираем по таблице 2.9 [Л1. с 55] и по таблице 1.3.3 ПУЭ. По таблице 2-9 температура среды по нормам составляет +15 °С, учитывая, что кабель будет прокладываться в земле в траншее.
Температура жил кабеля составляет +80°С в соответствии с ПУЭ изд.7 пунктом 1.3.12. Так как расчетная температура земли отличается от принятых в ПУЭ. Принимаем коэффициент k1=0,96 с учетом, что расчетная температура земли +20 °С.
Определяем коэффициент k2 , который учитывает удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ 7 изд. таблица 1.3.23. В моем случае поправочный коэффициент для песчано-глинистой почвы с удельным сопротивлением 80 К/Вт составит k2=1,05.
Определяем коэффициент k3 по ПУЭ таблица 1.3.26 учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб). В моем случае кабель прокладывается в траншее с двумя другими кабелями, расстояние между кабелями составляет 100 мм с учетом выше изложенного принимаем k3 = 0,85.
3. После того как мы определили все поправочные коэффициенты, можно определить фактически длительно допустимый ток для сечения 16 мм2:
4. Определяем длительно допустимой ток для сечения 25 мм2:
5. Определяем допустимую потерю напряжения для двигателя в вольтах, с учетом что ∆U = 5%:
- Iрасч. – расчетный ток, А;
- L – длина участка, км;
- cosφ – коэффициент мощности;
Зная cosφ, можно определить sinφ по известной геометрической формуле:
- r0 и x0 — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л2.с 48].
- Р – расчетный мощность, Вт;
- L – длина участка, м;
- U – напряжение, В;
- γ – удельная электрическая проводимость провода, м/Ом*мм2;
- для меди γ = 57 м/Ом*мм2;
- для алюминия γ = 31,7 м/Ом*мм2;
Как мы видим при определении сечения кабеля по упрощенной формуле, есть вероятность занизить сечение кабеля, поэтому я рекомендую при определении потери напряжения, использовать формулу с учетом активных и реактивных сопротивлений.
- cosφ = 0,3 и sinφ = 0,95 средние значения коэффициентов мощности при пуске двигателя, принимаются при отсутствии технических данных, согласно [Л6. с. 16].
- kпуск =7,5 – кратность пускового тока двигателя, согласно технических характеристик двигателя.
Согласно [Л7, с. 61, 62] условие пуска двигателя определяется остаточным напряжением на зажимах электродвигателя Uост.
Считается, что пуск электродвигателей механизмов с вентиляторным моментом сопротивления и легкими условиями пуска (длительность пуска 0,5 — 2c) обеспечивается при:
Uост.≥0,7*Uн.дв.
Пуск электродвигателей механизмов с постоянным моментом сопротивления или тяжелыми условиями пуска (длительность пуска 5 – 10 с) обеспечивается при:
Uост.≥0,8*Uн.дв.
В данном примере длительность пуска электродвигателя составляет 10 с. Исходя из тяжелого пуска электродвигателя, определяем допустимое остаточное напряжение:
Uост.≥0,8*Uн.дв. = 0,8*380В = 304 В
10.1 Определяем остаточное напряжение на зажимах электродвигателя с учетом потери напряжения при пуске.
Uост.≥ 380 – 44,71 = 335,29 В ≥ 304 В (условие выполняется)
Выбираем трехполюсный автоматический выключатель типа C120N, кр.С, Iн=100А.
11. Проверяем сечение кабеля по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите, где Iд.т. для сечения 95 мм2 равен 214 А:
- Iзащ. = 100 А – ток уставки при котором срабатывает защитный аппарат;
- kзащ.= 1 – коэффициент кратности длительно допустимого тока кабеля (провода) к току срабатывания защитного аппарата.
Данные значения Iзащ. и kзащ. определяем по таблице 8.7 [Л5. с. 207].
Исходя из всего выше изложенного, принимаем кабель марки АВВГзнг 3х35+1х25.
Литература:
- Справочная книга электрика. Под общей редакцией В.И. Григорьева. 2004 г.
- Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
- ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
- Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
- Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Издательство ТПУ. Томск 2006 г.
- Как проверить возможность подключения к электрической сети двигателей с короткозамкнутым ротором. Карпов Ф.Ф. 1964 г.
- Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ. А.В.Беляев. 2008 г.