Кабеля ток: Как правильно пользоваться таблицами ПУЭ 1.3.4. и 1.3.5 во время выбора сечения кабеля

Как правильно пользоваться таблицами ПУЭ 1.3.4. и 1.3.5 во время выбора сечения кабеля

Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.

Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.

Таблица 1.3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.

Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.

Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм² он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.

Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1.3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.

Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.

Листаем ПУЭ дальше и смотрим пункт 1.3.10. Тут сказано, что все номинальные токи, указанные в таблице, рассчитаны исходя из температуры жил +65С⁰, окружающего воздуха +25С⁰ и земли +15С⁰. Таким образом получается, если на улице теплая погода +25С⁰, а мы проложили кабель сечением 2,5мм2 открыто и по нему протекает ток величиной 30А, то температура его жил должна быть +65С⁰. Вы представляете себе эту температуру? Ее даже не сможет выдержать ваша рука. Конечно для изоляции может эта температура и нормальная, но признаюсь честно, что я не хочу чтобы у меня дома жилы кабелей имели температуру +65С⁰.

Делаем вывод что, если кабель имеет хорошее охлаждение, то для того чтобы его жилу нагреть до критической температуры необходимо, чтобы по нему протекал больший ток. Поэтому в таблицах ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 присутствует разброс по величине номинального тока в зависимости от способа прокладки, т.е. от условий его охлаждения.

Теперь давайте разберем, что означает в столбцах таблиц прокладка кабеля в одной трубе и т.д. В том же пункте ПУЭ 1.3.10. написана следующая фраза:.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Я ее понимаю так, что при подсчете количества проводов при использовании многожильных кабелей, нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Также если сеть 3-х фазная, то здесь еще не принимается в расчет нулевой рабочий проводник N.

Поэтому получаем, что когда мы используем 3-х жильный кабель у себя дома, то у него не учитывается нулевой защитный проводник. Для такого кабеля нужно смотреть столбец в таблице для «одного двухжильного». Если вы дома используете 5-ти жильный кабель для подключения 3-х фазной нагрузки, то у него уже не учитываются две жилы — это нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Для такого кабеля нужно смотреть в таблице столбец как для «одного трехжильного».

Нулевой защитный проводник в расчет не принимается, так как по нему не протекает ток, он соответственно не греется и не оказывает теплового влияния на свои соседние жилы. В трехфазном кабеле протекает ток в трех жилах, которые греют друг друга и поэтому жилы этого кабеля нагреваются до температуры +65С⁰ при меньшем токе, чем однофазный кабель.

Также если вы прокладываете провода в кабель-каналах (коробах) или пучками на лотках, то в таблицах ПУЭ это понимается как прокладка в одной трубе.

Вот вроде бы и разобрались с этими волшебными таблицами из ПУЭ )))

Теперь давайте всю полученную информацию подытожим. Для примера я возьму самый распространенный кабель в домах — это 3х2,5. Данный кабель 3-х жильный и поэтому мы у него не считаем третью жилу. Если мы его прокладываем не открыто, а в чем-нибудь (в коробе и т.д.), то значение длительного номинального тока нужно выбирать из столбца «для прокладки в одной трубе одного двухжильного». Для сечения 2,5 мм² мы получает 25А. В принципе мы его можем защитить автоматическим выключателем на 25А, что многие и делают. Когда данный автомат сработает из-за перегрузки, то кабель будет иметь температуру выше +65С⁰. Лично я не хочу, чтобы кабели у меня дома могли нагреваться до такой высокой температуры. Вот из каких соображений:

1. Автомат срабатывает от перегрузки при токе превышающем его номинал более чем на 13%, т.е 25Ах1,13=28,25А. Этот ток уже будет завышенным для кабеля сечением 2,5мм2 и соответственно жилы кабеля нагреются больше чем на +65С⁰.
2. Современный кабель имеет заниженное сечение, чем заявлено на его изоляции. Если взять кабель сечением 2,5мм², то реальное его сечение может оказаться 2,3мм², а то и меньше. Это наша действительность. Вы сейчас уже не сможете найти в продаже кабель соответствующий заявленному сечению. Если на нем будет написано ГОСТ, то уже с большой уверенностью я могу сказать, что его сечение будет меньше на 0,1-0,2 мм². Я делаю такой вывод, так как нами уже измерено множество кабелей и разных производителей, на которых написано ГОСТ.

Исходя из вышесказанного лично я всегда буду защищать кабель сечением 2,5мм², автоматическим выключателем номиналом 16А. Это позволит сделать запас по току 25-16=9А. Этот запас может снизить риски перегрева кабеля из-за задержки срабатывания автомата, из-за заниженного сечения и не позволит жилам кабеля нагреться до температуры +65С⁰. С выбором номиналов автоматических выключателей для других сечений я поступаю аналогичным способом. Я и вам советую придерживаться такого мнения при выборе пары автомат + кабель.

Если вы не согласны с моим мнением, то пожалуйста выскажете это в комментариях. Нам всем будет полезно найти правильное решение в этом нелегком выборе )))

Выбор сечения кабеля КГ в зависимости от силы тока

Каталог кабеля КГ / Каталог КГ-ХЛ

1) Кабель КГ и КГ-ХЛ (1х…)

2) Кабель КГ и КГ-ХЛ (2х…)

3) Кабель КГ и КГ-ХЛ (3х.

..)

4) Кабель КГ и КГ-ХЛ (4х.

..)

5) Кабель КГ и КГ-ХЛ (5х…)

Свои вопросы по подбору кабеля КГ и КГ-ХЛ и другой кабельно-проводниковой продукции вы всегда можете задать сотрудникам Торгового Дома «Кабель-Ресурс» позвонив по указанным на сайте телефонам.

Расчёт сечения провода. Теория

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.

Кабель АСБ допустимый ток — таблица

Согласно ГОСТ 18410-73 кабель АСБ имеет следующую пропускную способность или длительно допустимые токовые нагрузки (представлены в таблице 1. Значения указаны в Амперах (А).

Таблица 1 АСБ длительно допустимый ток (А) при монтаже кабеля в земле и по воздуху.

Примечания:

1. 
   Для кабелей с 4-мя жилами с нулевой жилой меньшего сечения, (например, АСБ 3х120+1х70) ток соответствует указанным в таблице. Для определения тока кабеля АСБ с 4-мя жилами одинакового сечения (например, АСБ 4х120) необходимо умножить табличные значения на коэффициент 0,93.
2. 
   Токи при прокладке АСБ в землю до 0,7 м глубиной указан для почв с удельным тепловым сопротивлением 1,2 °С·м/Вт.
   
   Длительно допустимый ток АСБ указан для переменного тока.
3. 
   Значения тока в таблице 1 указаны для температуры воздуха +25 С и земли +15 С. При прокладке кабеля АСБ при других температурах необходимо учитывать поправочные коэффициенты (см. таблицу 2)

Таблица 2

Допустимые токи односекундного короткого замыкания

При продолжительности короткого замыкания, отличающейся от 1 с, значения токов короткого замыкания, указанные в таблице , необходимо умножить на коэффициент

где τ – продолжительность короткого замыкания, с.

Максимальная продолжительность короткого замыкания не должна превышать 5 с.

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

Грамотный подбор кабеля для восстановления или прокладки электропроводки гарантирует безупречную работу системы. Приборы будут получать питание в полноценном объеме.

Не случится перегрева изоляции с последующими разрушительными последствиями. Разумный расчет сечения провода по мощности избавит и от угроз воспламенения, и от лишних затрат на покупку недешевого провода.

Давайте разберемся в алгоритме расчетов.

Упрощенно кабель можно сравнить с трубопроводом, транспортирующим газ или воду. Точно так же по его жиле перемещается поток, параметры которого ограничены размером данного токоведущего канала. Следствием неверного подбора его сечения являются два распространенных ошибочных варианта:

• Слишком узкий токоведущий канал, из-за которого в разы возрастает плотность тока. Рост плотности тока влечет за собой перегрев изоляции, затем ее оплавление. В результате оплавления по минимуму появятся «слабые» места для регулярных утечек, по максимуму пожар.
• Излишне широкая жила, что, в сущности, совсем неплохо. Причем, наличие простора для транспортировки электро-потока весьма положительно отражается на функционале и эксплуатационных сроках проводки. Однако карман владельца облегчится на сумму, примерно вдвое превышающую по факту требующиеся деньги.

Первый из ошибочных вариантов представляет собой откровенную опасность, в лучшем случае повлечет увеличение оплаты за электроэнергию. Второй вариант не опасен, но крайне нежелателен.

«Протоптанные» пути вычислений

Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В.

Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.

Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам. Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².

Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.

Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.

Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм².

Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена.

Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.

Обратите внимание! Площадь сечения и диаметр жилы кабеля – вещи разные. Первая обозначается в квадратных мм, второй просто в мм. Главное не перепутать!

Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:

Расчет размера сечения по нагрузке

Простейший способ подбора кабеля с нужным размером — расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.

Алгоритм расчетных действий следующий:

• для начала определимся с агрегатами, которые предположительно могут использоваться нами одновременно. Например, в период работы бойлера нам вдруг захочется включить кофемолку, фен и стиралку;
• затем согласно данным техпаспортов или согласно приблизительным сведениям из приведенной ниже таблицы банально суммируем мощность одновременно работающих по нашим планам бытовых агрегатов;
• предположим, что в сумме у нас вышло 9,2 кВт, но конкретно этого значения в таблицах ПУЭ нет. Значит, придется округлить в безопасную большую сторону – т.е. взять ближайшее значение с некоторым превышением мощности. Это будет 10,1 кВт и соответствующее ему значение сечения 6 мм².

Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.

Как рассчитать сечение по току?

Табличные значения не могут учесть индивидуальных особенностей устройства и эксплуатации сети. Специфика у таблиц среднестатистическая.

Не приведены в них параметры максимально допустимых для конкретного кабеля токов, а ведь они отличаются у продукции с разными марками. Весьма поверхностно затронут в таблицах тип прокладки.

Дотошным мастерам, отвергающим легкий путь поиска по таблицам, лучше воспользоваться способом расчетаразмера сечения провода по току. Точнее по его плотности.

Начнем с освоения азов: запомним на практике выведенный интервал 6 — 10. Это значения, полученные электриками многолетним «опытным путем». В указанных пределах варьирует сила тока, протекающего по 1 мм² медной жилы. Т.е.

кабель с медной сердцевиной сечением 1 мм² без перегрева и оплавления изоляции предоставляет возможность току от 6 до 10 А спокойно достигать ожидающего его агрегата-потребителя.

Разберемся, откуда взялась и что означает обозначенная интервальная вилка.

Согласно кодексу электрических законов ПУЭ 40% отводится кабелю на неопасный для его оболочки перегрев, значит:

• 6 А, распределенные на 1 мм² токоведущей сердцевины, являются нормальной рабочей плотностью тока. В данных условиях проводник работать может бесконечно долго без каких-либо ограничений по времени;
• 10 А, распределенные на 1 мм² медной жилы, протекать по проводнику могут краткосрочно. Например, при включении прибора.

Потоку энергии 12 А в медном миллиметровом канале будет изначально «тесно». От тесноты и толкучки электронов увеличится плотность тока. Следом повысится температура медной составляющей, что неизменно отразиться на состоянии изоляционной оболочки.

Обратите внимание, что для кабеля с алюминиевой токоведущей жилой плотность тока отображает интервал 4 – 6 Ампер, приходящийся на 1 мм² проводника.

Выяснили, что предельная величина плотности тока для проводника из электротехнической меди 10 А на площадь сечения 1 мм², а нормальные 6 А. Следовательно:

• кабель с жилой сечением 2,5 мм² сможет транспортировать ток в 25 А всего лишь несколько десятых секунды во время включения техники;
• он же бесконечно долго сможет передавать ток в 15А.

Приведенные выше значения плотности тока действительны для открытой проводки.

Если кабель прокладывается в стене, в металлической гильзе или в пластиковом кабель канале, указанную величину плотности тока нужно помножить на поправочный коэффициент 0,8.

Запомните и еще одну тонкость в организации открытого типа проводки. Из соображений механической прочности кабель с сечением меньше 4 мм² в открытых схемах не используют.

Изучение схемы расчета

Суперсложных вычислений снова не будет, расчет провода по предстоящей нагрузке предельно прост.

• Сначала найдем предельно допустимую нагрузку. Для этого суммируем мощность приборов, которые предполагаем одновременно подключать к линии. Сложим, например, мощность стиральной машины 2000 Вт, фена 1000 Вт и произвольно какого-либо обогревателя 1500 Вт. Получили мы 4500 Вт или 4,5 кВт.
• Затем делим наш результат на стандартную величину напряжения бытовой сети 220 В. Мы получили 20,45…А, округляем до целого числа, как положено, в большую сторону.
• Далее вводим поправочный коэффициент, если в нем есть необходимость. Значение с коэффициентом будет равно 16,8, округленно 17 А, без коэффициента 21 А.
• Вспоминаем о том, что рассчитывали рабочие параметры мощности, а нужно еще учесть предельно допустимое значение. Для этого вычисленную нами силу тока умножаем на 1,4, ведь поправка на тепловое воздействие 40%. Получили: 23,8 А и 29,4 А соответственно.
• Значит, в нашем примере для безопасной работы открытой проводки потребуется кабель с сечением более 3 мм², а для скрытого варианта 2,5 мм².

Не забудем о том, что в силу разнообразных обстоятельств порой включаем одновременно больше агрегатов, чем рассчитывали. Что есть еще лампочки и прочие приборы, незначительно потребляющие энергию. Запасемся некоторым резервом сечения на случай увеличения парка бытовой техники и с расчетами отправимся за важной покупкой.

Видео-руководство для точных расчетов

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Таблица соответствия сечения кабеля току и мощности

Большое значение в электротехнике имеет такая величина, как поперечное сечение провода и нагрузка. Без этого параметра невозможно проведение каких-либо расчетов, особенно, связанных с прокладкой кабельных линий.

Ускорить необходимые вычисления помогает таблица зависимости мощности от сечения провода, применяемая при проектировании электротехнического оборудования.

Правильные расчеты обеспечивают нормальную работу приборов и установок, способствуют надежной и долговременной эксплуатации проводов и кабелей.

Правила расчетов площади сечения

На практике расчеты сечения любого провода не представляют какой-либо сложности. Достаточно всего лишь вычислить сечение кабеля по диаметру с помощью штангенциркуля, а затем полученное значение использовать в формуле: S = π (D/2)2, в которой S является площадью сечения, число π составляет 3,14, а D представляет собой измеренный диаметр жилы.

В настоящее время используются преимущественно медные провода. По сравнению с алюминиевыми, они более удобны в монтаже, долговечны, имеют значительно меньшую толщину, при одинаковой силе тока.

Однако, при увеличении площади сечения стоимость медных проводов начинает возрастать, и все преимущества постепенно теряются. Поэтому при значении силы тока более 50-ти ампер практикуется применение кабелей с алюминиевыми жилами. Для измерения сечения проводов используются квадратные миллиметры.

Наиболее распространенными показателями, применяемыми на практике, являются площади 0,75; 1,5; 2,5; 4,0 мм2.

Таблица сечения кабеля по диаметру жилы

Основным принципом расчетов служит достаточность площади сечения, для нормального протекания через него электрического тока. То есть, допустимый ток не должен нагревать проводник до температуры свыше 60 градусов.

Падение напряжения не должно превышать допустимого значения. Этот принцип особенно актуален для ЛЭП большой протяженности и высокой силы тока.

Обеспечение механической прочности и надежности провода осуществляется за счет оптимальной толщины провода и защитной изоляции.

Сечение провода по току и мощности

Прежде чем рассматривать соотношение сечения и мощности, следует остановиться на показателе, известном, как максимальная рабочая температура. Данный параметр обязательно учитывается при выборе толщины кабеля.

Если этот показатель превышает свое допустимое значение, то из-за сильного нагрева металл жилы и изоляция расплавятся и разрушатся. Таким образом, происходит ограничение рабочего тока для конкретного провода его максимальной рабочей температурой.

Важным фактором является время, в течение которого кабель сможет функционировать в подобных условиях.

Основное влияние на устойчивую и долговечную работу провода оказывает потребляемая мощность и сила тока.

Для быстроты и удобства расчетов были разработаны специальные таблицы, позволяющие подобрать необходимое сечение в соответствии с предполагаемыми условиями эксплуатации.

Например, при мощности 5 кВт и силе тока в 27,3 А, площадь сечения проводника составит 4.0 мм2. Точно так же подбирается сечение кабелей и проводов при наличии других показателей.

Необходимо учитывать и влияние окружающей среды. При температуре воздуха, на 20 градусов превышающей нормативную, рекомендуется выбор большего сечения, следующего по порядку.

То же самое касается наличия нескольких кабелей, содержащихся в одном жгуте или значения рабочего тока, приближающегося к максимальному.

В конечном итоге, таблица зависимости мощности от сечения провода позволит выбрать подходящие параметры на случай возможного увеличения нагрузки в перспективе, а также при наличии больших пусковых токов и существенных перепадов температур.

Читать также:  Внешнее освещение загородного дома

Формулы для расчета сечения кабеля

Качество проведения электромонтажных работ оказывает воздействие на безопасность целого здания. Определяющим фактором при проведении таких работ является показатель сечения кабеля. Для осуществления расчета нужно выяснить характеристики всех подключенных потребителей электричества. Необходимо провести расчет сечения кабеля по мощности. Таблица нужна, чтобы посмотреть требуемые показатели.

Качественный и подходящий кабель обеспечивает безопасную и долговечную работу любой сети

Расчет сечения кабеля по мощности: таблица с важными характеристиками

Оптимальная площадь сечения кабеля позволяет протекать максимальному количеству тока и при этом не нагревается.

Выполняя проект электропроводки, важно найти правильное значение для диаметра провода, который бы подходил под определенные условия потребляемой мощности.

Чтобы выполнить вычисления, требуется определить показатель общего тока. При этом нужно выяснить мощность всего оборудования, которое подключено к кабелю.

Такая таблица поможет подобрать оптимальные параметры

Перед работой вычисляется сечение провода и нагрузка. Таблица поможет найти эти значения. Для стандартной сети 220 вольт, примерное значение тока рассчитывается так, I(ток)=(Р1+Р2+….+Рn)/220, Pn – мощность. Например, оптимальный ток для алюминиевого провода – 8 А/мм, а для медного – 10 А/мм.

Расчет по нагрузке

Даже определив нужное значение, можно произвести определенные поправки по нагрузке. Ведь нечасто все приборы работают одновременно в сети. Чтобы данные были более точными, необходимо значение сечения умножить на Кс (поправочный коэффициент). В случае, если будет включаться всё оборудование в одно и то же время, то данный коэф-т не применяется.

Чтобы выполнить вычисления правильно применяют таблицу расчетов сечения кабеля по мощности. Нужно учитывать, что существует два типа данного параметра: реактивная и активная.

Так проводится расчет с учетом нагрузки

В электрических сетях протекает ток переменного типа, показатель которого может меняться. Активная мощность нужна, чтобы рассчитать среднее показатели. Активную мощность имеют электрические нагреватели и лампы накаливания.

Если в сети присутствуют электромоторы и трансформаторы, то могут возникать некоторые отклонения. При этом и формируется реактивная мощность. При расчетах показатель реактивной нагрузки отражается в виде коэффициента (cosф).

Особенности потребления тока

Полезная информация! В быту среднее значение cosф равняется 0,8. А у компьютера такой показатель равен 0,6-0,7.

Расчет по длине

Вычисления параметров по длине необходимы при возведении производственных линий, когда кабель подвергается мощным нагрузкам. Для расчетов применяют таблицу сечения кабеля по мощности и току. При перемещении тока по магистралям проявляются потери мощности, которые зависят от сопротивления, появляющегося в цепи.

По техническим параметрам, самое большое значение падения напряжения не должно быть больше пяти процентов.

Применение таблицы помогает узнать значение сечения кабеля по длине

Использование таблицы сечения проводов по мощности

На практике для проведения подсчетов применяется таблица. Расчет сечения кабеля по мощности осуществляется с учетом показанной зависимости параметров тока и мощности от сечения. Существуют специальные стандарты возведения электроустановок, где можно посмотреть информацию по нужным измерениям. В таблице представлены распространенные значения.

Узнать точный показатель можно, используя различные параметры

Чтобы подобрать кабель под определенную нагрузку, необходимо провести некоторые расчеты:

• рассчитать показатель силы тока;
• округлить до наибольшего показателя, используя таблицу;
• подобрать ближайший стандартный параметр.

Читать также:  Нормы браковки канатных и цепных стропов

Статья по теме:

Как повесить люстру на натяжной потолок. Видео пошагового монтажа позволит всю работу произвести самостоятельно без обращения к специалистам. Что нужно подготовить для работы и как избежать ошибок мы и расскажем в статье.

Формула расчетов мощности по току и напряжению

Если уже имеются какие-то кабели в наличии, то чтобы узнать нужное значение, следует применить штангенциркуль. При этом измеряется сечение и рассчитывается площадь. Так как кабель имеет округлую форму, то расчет производится для площади окружности и выглядит так: S(площадь)= π(3,14)R(радиус)2. Можно правильно определить, используя таблицу, сечение медного провода по мощности.

Стандартные формулы для определения силы тока

Важная информация! Большинство производителей уменьшают размер сечения для экономии материала.

Поэтому, совершая покупку, воспользуйтесь штангенциркулем и самостоятельно промеряйте провод, а затем рассчитайте площадь. Это позволит избежать проблем с превышением нагрузки.

Если провод состоит из нескольких скрученных элементов, то нужно промерить сечение одного элемента и перемножить на их количество.

Варианты кабеля для разных назначений

Какие есть примеры?

Определенная схема позволит вам сделать правильный выбор сечения кабеля для своей квартиры. Прежде всего, спланируйте места, в которых будут размещаться источники света и розетки.

Также следует выяснить, какая техника будет подключаться к каждой группе. Это позволит составить план подсоединения всех элементов, а также рассчитать длину проводки.

Не забывайте прибавлять по 2 см на стыки проводов.

Определение сечения провода с учетом разных видов нагрузки

Применяя полученные значения, по формулам вычисляется значение силы тока и по таблице определяется сечение. Например, требуется узнать сечение провода для бытового прибора, мощность которого 2400 Вт. Считаем: I = 2400/220 = 10,91 А. После округления остается 11 А.

Схемы прокладки кабелей

Чтобы определить точный показатель площади сечения применяются разные коэффициенты. Особенно данные значения актуальны для сети 380 В. Для увеличения запаса прочности к полученному показателю стоит прибавить еще 5 А.

Схема трехжильной проводки

Стоит учитывать, что для квартир применяются трехжильные провода. Воспользовавшись таблицами, можно подобрать самое близкое значение тока и соответствующее сечение провода. Можно посмотреть какое нужно сечение провода для 3 кВт, а также для других значений.

У проводов разного типа предусмотрены свои тонкости расчетов. Трехфазный ток применяется там, где нужно оборудование значительной мощности. Например, такое используется в производственных целях.

Для выявления нужных параметров на производствах важно точно рассчитать все коэффициенты, а также учесть потери мощности при колебаниях в напряжении. Выполняя электромонтажные работы дома, не нужно проводить сложные расчеты.

Следует знать о различиях алюминиевого и медного провода. Медный вариант отличается более высокой ценой, но при этом превосходит аналог по техническим характеристикам. Алюминиевые изделия могут крошиться на сгибах, а также окисляются и имеют более низкий показатель теплопроводности. По технике безопасности в жилых зданиях используется только продукция из меди.

Основные материалы для кабелей

Так как переменный ток передвигается по трем каналам, то для монтажных работ используется трехжильный кабель. При установке акустических приборов применяются кабели, имеющие минимальное значение сопротивления. Это поможет улучшить качество сигнала и устранить возможные помехи. Для подключения подобных конструкций применяются провода, размер которых 2*15 или 2*25.

Подобрать оптимальный показатель сечения для применения в быту помогут некоторые средние значения. Для розеток стоит приобрести кабель 2,5 мм2, а для оформления освещения – 1,5 мм2. Оборудование с более высокой мощностью требует сечения размером 4-6 мм2.

Варианты соединения проводов

Специальная таблица окажет помощь, если возникают сомнения при расчетах. Для определения точных показателей нужно учитывать все факторы, которые оказывают влияние на ток в цепи.

Это длина отдельных участков, метод укладки, тип изоляции и допустимое значение перегрева.

Все данные помогают увеличить производительность в производственных масштабах и более эффективно применять электрическую энергию.

Расчет сечения кабеля и провода по мощности и току, для подключения частного дома (видео)

Привет. Тема сегодняшней статьи «Сечение кабеля по мощности«. Эта информация пригодиться как в быту, так и на производстве. Речь пойдет о том, как произвести расчет сечения кабеля по мощности и сделать выбор по удобной таблице.

Для чего вообще нужно правильно подобрать сечение кабеля ?

Если говорить простым языком, это нужно для нормальной работы всего, что связано с электрическим током. Будь-то фен, стиральная машина, двигатель или трансформатор. Сегодня инновации не дошли еще до безпроводной передачи электроэнергии (думаю еще не скоро дойдут), соответственно основным средством для передачи и распределения электрического тока, являются кабели и провода.

При маленьком сечении кабеля и большой мощности оборудования, кабель может нагреваться, что приводит к потере его свойств и разрушению изоляции. Это не есть хорошо, так что правильный расчет необходим.

• Итак, выбор сечения кабеля по мощности. Для подбора будем использовать удобную таблицу:
• Таблица простая, описывать ее думаю не стоит.

Теперь нам нужно рассчитать общую потребляемую мощность оборудования и приборов, используемых в квартире, доме, цехе или в любом другом месте куда мы ведем кабель. Произведем расчет мощности.

Допустим у нас дом, выполняем монтаж закрытой электропроводки кабелем ВВГ. Берем лист бумаги и переписываем перечень используемого оборудования. Сделали? Хорошо.

Как узнать мощность? Мощность вы сможете найти на самом оборудовании, обычно имеется бирка, где записаны основные характеристики:

Мощность измеряется в Ваттах ( Вт, W ), или Киловаттах ( кВт, KW ). Нашли? Записываем данные, затем складываем.

Допустим, у вас получилось 20 000 Вт, это 20 кВт. Цифра говорит нам о том, сколько энергии потребляют все электроприемники вместе. Теперь нужно подумать сколько вы будете использовать приборов одновременно в течении длительного времени? Допустим 80 %. Коэффициент одновременности в таком случае равен 0,8 . Делаем расчет сечения кабеля по мощности:

Считаем:

20 х 0,8 = 16 (кВт)

Чтобы сделать выбор сечения кабеля по мощности, смотрим на наши таблицы:

Для трехфазной цепи 380 Вольт это будет выглядеть вот так:

Как видите, не сложно. Хочу также добавить, советую выбирать кабель или провод наибольшего сечения жил, на случай если вы захотите подключить что-нибудь еще.

Выбор сечения медного и алюминиевого провода кабеля для электропроводки по нагрузке

Стандартная квартирная электропроводка рассчитывается на максимальный ток потребления при длительной нагрузке 25 ампер (на такую силу тока выбирается и автоматический выключатель, который устанавливается на вводе проводов в квартиру) выполняется медным проводом сечением 4,0 мм2, что соответствует диаметру провода 2,26 мм и мощности нагрузки до 6 кВт.

Согласно требований п 7.1.35 ПУЭ сечение медной жилы для квартирной электропроводки должно быть не менее 2,5 мм2, что соответствует диаметру проводника 1,8 мм и силе тока нагрузки 16 А. К такой электропроводке можно подключать электроприборы суммарной мощностью до 3,5 кВт.

Что такое сечение провода и как его определить

Чтобы увидеть сечение провода достаточно его перерезать поперек и посмотреть на срез с торца. Площадь среза и есть сечение провода. Чем оно больше, тем большую силу тока может передать провод.

Как видно из формулы, сечение провода легко вычислить по его диаметру. Достаточно величину диаметра жилы провода умножить саму на себя и на 0,785. Для вычисления сечения многожильного провода нужно вычислить сечение одной жилы и умножить на их количество.

Диаметр проводника можно определить с помощью штангенциркуля с точностью до 0,1 мм или микрометра с точностью до 0,01 мм. Если нет под рукой приборов, то в таком случае выручит обыкновенная линейка.

Выбор сечения медного провода электропроводки по силе тока

Величина электрического тока обозначается буквой «А» и измеряется в Амперах. При выборе действует простое правило, чем сечение провода больше, тем лучше, по этому округляют результат в большую сторону.

Приведенные мною данные в таблице основаны на личном опыте и гарантируют надежную работу электропроводки при самых неблагоприятных условиях ее прокладки и эксплуатации. При выборе сечения провода по величине тока не имеет значение, переменный это ток или постоянный.

Не имеют значения также величина и частота напряжения в электропроводке, это может быть бортовая сеть автомобиля постоянного тока на 12 В или 24 В, летательного аппарата на 115 В частотой 400 Гц, электропроводка 220 В или 380 В частотой 50 Гц, высоковольтная линия электропередачи на 10000 В.

Если неизвестен ток потребления электроприбором, но известны напряжение питания и мощность, то рассчитать ток можно с помощью приведенного ниже онлайн калькулятора.

Следует отметить, что на частотах более 100 Гц в проводах при протекании электрического тока начинает проявляться скин-эффект, заключающийся в том, что с увеличением частоты ток начинает «прижиматься» к внешней поверхности провода и фактическое сечение провода уменьшается. Поэтому выбор сечения провода для высокочастотных цепей выполняется по другим законам.

Определение нагрузочной способности электропроводки 220 В выполненной из алюминиевого провода

В давно построенных домах электропроводка, как правило, выполнена из алюминиевых проводов.

Если соединения в распределительных коробках выполнены правильно, срок службы алюминиевой проводки может составлять и сто лет.

Ведь алюминий практически не окисляется, и срок службы электропроводки будет определяться только сроком службы пластмассовой изоляции и надежностью контактов в местах присоединения.

В случае подключения дополнительных энергоемких электроприборов в квартире с алюминиевой электропроводкой необходимо определить по сечению или диаметру жил проводов способность ее выдержать дополнительную мощность. По приведенной ниже таблице это легко сделать.

Если у Вас проводка в квартире выполнена из алюминиевых проводов и возникла необходимость подключить вновь установленную розетку в распределительной коробке медными проводами, то такое соединение выполняется в соответствии с рекомендациями статьи Соединение алюминиевых проводов.

Для выбора сечения жил провода кабеля при прокладке электропроводки в квартире или доме нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования.

В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности.

Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или паспортам, часто параметры указывают на упаковке.

В случае если сила потребляемого тока электроприбором неизвестна, то ее можно измерять с помощью амперметра.

Таблица потребляемой мощности и силы тока бытовыми электроприборами при напряжении питания 220 В

Обычно мощность потребления электроприборов указывается на корпусе в ваттах (Вт или VA) или киловаттах (кВт или кVA). 1 кВт=1000 Вт.

Ток потребляют еще холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном состоянии. Но в сумме эта мощность составляет не более 100 Вт и при расчетах ее можно не учитывать.

Если Вы включите все имеющиеся в доме электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы.

Пример расчета. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит 7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А. С учетом включенного освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А.

Выбрать сечение провода можно не только по силе тока но и по величине потребляемой мощности. Для этого нужно составить перечень всех планируемых для подключения к данному участку электропроводки электроприборов, определить, какую мощность потребляет каждый из них по отдельности. Далее сложить полученные данные и воспользоваться нижеприведенной таблицей.

Если имеется несколько электроприборов и для некоторых известен ток потребления, а для других мощность, то нужно определить из таблиц сечение провода для каждого из них, а затем полученные результаты сложить.

Выбор сечения медного провода по мощности для с бортовой сети автомобиля 12 В

Если при подключении к бортовой сети автомобиля дополнительного оборудования известна только его мощность потребления, то определить сечение дополнительной электропроводки можно с помощью ниже приведенной таблицы.

Выбор сечения провода для подключения электроприборовк трехфазной сети 380 В

При работе электроприборов, например, электродвигателя, подключенных к трехфазной сети, потребляемый ток протекает уже не по двум проводам, а по трем и, следовательно, величина протекающего тока в каждом отдельном проводе несколько меньше. Это позволяет использовать для подключения электроприборов к трехфазной сети провод меньшего сечения.

Для подключения электроприборов к трехфазной сети напряжением 380 В, например электродвигателя, сечение провода для каждой фазы берется в 1,75 раза меньше, чем для подключения к однофазной сети 220 В.

Внимание, при выборе сечения провода для подключения электродвигателя по мощности следует учесть, что на шильдике электродвигателя указывается максимальная механическая мощность, которую двигатель может создать на валу, а не потребляемая электрическая мощность. Потребляемая электрическая мощность электродвигателем с, учетом КПД и сos φ приблизительно в два раза больше, чем создаваемая на валу, что необходимо учитывать при выборе сечения провода исходя из мощности двигателя, указанной в табличке.

Например, нужно подключить электродвигатель потребляющий мощность от сети 2,0 кВт. Суммарный ток потребления электродвигателем такой мощности по трем фазам составляет 5,2 А.

По таблице получается, что нужен провод сечением 1,0 мм2, с учетом вышеизложенного 1,0 / 1,75 = 0,5 мм2.

Следовательно, для подключения электродвигателя мощностью 2,0 кВт к трехфазной сети 380 В понадобится медный трехжильный кабель с сечением каждой жилы 0,5 мм2.

Гораздо проще выбрать сечение провода для подключения трехфазного двигателя, исходя из величины тока его потребления, который всегда указывается на шильдике.

Например, в шильдике приведенном на фотографии, ток потребления двигателя мощностью 0,25 кВт по каждой фазе при напряжении питания 220 В (обмотки двигателя подключены по схеме «треугольник») составляет 1,2 А, а при напряжении 380 В (обмотки двигателя подключены по схеме «звезда») всего 0,7 А.

Взяв силу тока, указанную на шильдике, по таблице для выбора сечения провода для квартирной электропроводки выбираем провод сечением 0,35 мм2 при подключении обмоток электродвигателя по схеме «треугольник» или 0,15 мм2 при подключении по схеме «звезда».

О выборе марки кабеля для домашней электропроводки

Делать квартирную электропроводку из алюминиевых проводов на первый взгляд кажется дешевле, но эксплуатационные расходы из-за низкой надежности контактов со временем многократно превысят затраты на электропроводку из меди.

Рекомендую делать проводку исключительно из медных проводов! Алюминиевые провода незаменимы при прокладке воздушной электропроводки, так как они легкие и дешевые и при правильном соединении служат надежно продолжительное время.

А какой провод лучше использовать при монтаже электропроводки, одножильный или многожильный? С точки зрения способности проводить ток на единицу сечения и монтажа, одножильный лучше. Так что для домашней электропроводки нужно использовать только одножильный провод.

Многожильный допускает многократные изгибы, и чем тоньше в нем проводники, тем он более гибкий и долговечнее.

Поэтому многожильный провод применяют для подключения к электросети нестационарных электроприборов, таких как электрофен, электробритва, электроутюг и все остальных.

После принятия решения по сечению провода встает вопрос о марке кабеля для электропроводки. Тут выбор не велик и представлен всего несколькими марками кабелей: ПУНП, ВВГнг и NYM.

Кабель ПУНП с 1990 года, в соответствии с решением Главгосэнергонадзора «О запрете применения проводов типа АПВН, ППБН, ПЕН, ПУНП и др., выпускаемых по ТУ 16-505. 610-74 вместо проводов АПВ, АППВ, ПВ и ППВ по ГОСТ 6323-79*» к применению запрещен.

Кабель ВВГ и ВВГнг – медные провода в двойной поливинилхлоридной изоляции, плоской формы. Предназначен для работы при температуре окружающей среды от −50°С до +50°С, для выполнения проводки внутри зданий, на открытом воздухе, в земле при прокладке в тубах.

Срок службы до 30 лет. Буквы «нг» в обозначении марки говорят о негорючести изоляции провода. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 35,0 мм2. Если в обозначении кабеля перед ВВГ стоит буква А (АВВГ), то жилы в проводе алюминиевые.

Кабель NYM (его российский аналог – кабель ВВГ), с медными жилами, круглой формы, с негорючей изоляцией, соответствует немецкому стандарту VDE 0250. Технические характеристики и область применения, практически одинаковые с кабелем ВВГ. Выпускаются двух-, трех- и четырехжильные с сечением жил от 1,5 до 4,0 мм2.

Как видите, выбор для прокладки электропроводки не велик и определяется в зависимости от того, какой формы кабель более подходит для монтажа, круглой или плоской.

Кабель круглой формы удобнее прокладывается через стены, особенно если делается ввод с улицы в помещение. Понадобится просверлить отверстие чуть больше диаметра кабеля, а при большей толщине стены это становится актуальным.

Для внутренней проводки удобнее применять плоский кабель ВВГ.

При прокладке квартирной электропроводки, как правило, возникает вопрос и о выборе автоматического выключателя, или, как его часто называют, автомата. Этот вопрос и о выборе счетчика, УЗО, дифференциального автомата подробно освещен в статье сайта «Об электрическом счетчике, УЗО и автоматах защиты».

Параллельное соединение проводов электропроводки

Бывают безвыходные ситуации, когда срочно нужно проложить проводку, а провода требуемого сечения в наличии нет. В таком случае, если есть провод меньшего, чем необходимо, сечения, то можно проводку сделать из двух и более проводов, соединив их параллельно. Главное, чтобы сумма сечений каждого из них была не меньше расчетной.

Например, есть три провода сечением 2, 3 и 5 мм2, а нужен по расчетам 10 мм2. Соединяете их все параллельно, и проводка будет выдерживать ток до 50 ампер. Да Вы и сами многократно видели параллельное соединение большего количества тонких проводников для передачи больших токов.

Например, для сварки используется ток до 150 А и для того, чтобы сварщик мог управлять электродом, нужен гибкий провод. Его и делают из сотен параллельно соединенных тонких медных проволочек. В автомобиле аккумулятор к бортовой сети тоже подключают с помощью такого же гибкого многожильного провода, так как во время пуска двигателя стартер потребляет от аккумулятора ток до 100 А.

А при установке и снятии аккумулятора необходимо провода отводить в сторону, то есть провод должен быть достаточно гибким.

Способ увеличения сечения электропровода путем параллельного соединения нескольких проводов разного диаметра можно использовать только в крайнем случае. При прокладке домашней электропроводки допустимо соединять параллельно только провода одинакового сечения, взятые из одной бухты.

Онлайн калькуляторы для вычисления сечения и диаметра провода

С помощью онлайн калькулятора, представленного ниже можно решить обратную задачу – определить по сечению диаметр проводника.

Как вычислить сечение многожильного провода

Многожильный провод, или как его называют еще многопроволочный или гибкий, представляет собой свитые вместе одножильные проволочки. Для вычисления сечения многожильного провода нужно сначала вычислить сечение одной проволочки, а затем полученный результат умножить на их число.

Рассмотрим пример. Есть многожильный гибкий провод, в котором 15 жил диаметром 0,5 мм. Сечение одной жилы равно 0,5 мм×0,5 мм×0,785 = 0,19625 мм2, после округления получим 0,2 мм2. Так как у нас в проводе 15 проволочек , то для определения сечения кабеля нужно перемножить эти числа. 0,2 мм2×15=3 мм2. Осталось по таблице определить, что такой многожильный провод выдержит ток 20 А.

Можно оценить нагрузочную способность многожильного провода без замера диаметра отдельного проводника, измеряв общий диаметр всех свитых проволочек.

Но так как проволочки круглые, то между ними находятся воздушные зазоры. Для исключения площади зазоров нужно полученный по формуле результат сечения провода умножить на коэффициент 0,91.

При замере диаметра надо проследить, чтобы многожильный провод не сплющился.

Рассмотрим на примере. В результате измерений многожильный провод имеет диаметр 2,0 мм. Рассчитаем его сечение: 2,0 мм×2,0 мм×0,785×0,91 = 2,9 мм2. По таблице (смотри ниже) определяем, что данный многожильный провод выдержит ток величиной до 20 А.

Рассчитать сечение многожильного провода удобно с помощью онлайн калькулятора, достаточно ввести диаметр одной проволочки и количество жил в многожильном проводе.

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,

Где:

• 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,
• Где:

• 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.

При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14)

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

Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i – сила тока, U, u – напряжение, π – число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику

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.

1. Для нахождения полной мощности применяют формулу:
2. P = Q / cosφ,
3. Где Q – реактивная мощность в ВАрах.
4. Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.
5. Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:
6. P = 1200/0,7 = 1714 Вт
7. 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 мм2.

• 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*R2 = π*D2/4, или наоборот
• D = √(4*S / π)
• Для проводников прямоугольного сечения:
• S = h * m, 
• Где:

• S – площадь жилы в мм2;
• R – радиус жилы в мм;
• D – диаметр жилы в мм;
• h, m – ширина и высота соответственно в мм;
• π – число пи, равное 3,14.

1. Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:
2. S = N*D2/1,27,
3. 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 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.

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:

«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I — сила тока, P — мощность, U — напряжение, R — радиус жилы)

• Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:
• I = P/Uл,
• Где:

• 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.

1. Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:
2. I = (I1+I2+…IN)*K*J,
3. Где:

• 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.

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 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 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.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

1. Решение.
2. Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:
3. Uл = 220 * √3 = 380 В
4. Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:
5. Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт
6. Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт
7. Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:
8. Iтех = 35700 / 220 = 162 А
9. Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:
10. 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 мм2.

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 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Кабельные линии. Выбор сечения с учетом тока КЗ.

В настоящее время в сетях классов напряжения от 6 до 500 кВ активно применяются однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, имеющие медный экран. Выбор сечения экрана – одна из важных задач, которую приходится решать при проектировании кабельных линий.

Производители кабелей стремятся облегчить потребителям выбор сечений экрана и в своих каталогах приводят зависимость этого параметра от величины тока КЗ и длительности его отключения, причем у разных фирм расчетные данные не совпадают. Михаил Викторович Дмитриев предлагает уточнить эти данные в части учета апериодической составляющей тока короткого замыкания.

ЭКРАНЫ ОДНОФАЗНЫХ КАБЕЛЕЙ 6–500 кВ

Выбор сечения с учетом апериодической составляющей тока КЗ

Действующий ГОСТ Р МЭК 60949-2009 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева», к сожалению, излишне детален и по этой причине практически не применяется.

В сложившихся условиях оправданным оказывается применение простых методов теплового расчета кабелей, точность которых, хотя и не очень велика, но вполне соответствует неопределенности исходных данных. Поэтому большинство проектировщиков не используют стандарт МЭК, а ориентируются на каталоги кабельных заводов, где даны готовые зависимости сечения экрана кабеля от величины тока КЗ и длительности его отключения.

КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ В КАБЕЛЕ

Конструкция однофазного кабеля 6–500 кВ включает жилу, изоляцию, медный экран, полиэтиленовую оболочку. При повреждении изоляции однофазного кабеля ток КЗ IК от сети проходит по жиле кабеля до места повреждения, далее через поврежденную изоляцию попадает в экран, по которому идет в его заземляющие устройства, расположенные в одном или в обоих концах кабеля.

У всех производителей кабелей при выборе сечения жилы в каталогах дается один и тот же коэффициент КЖ = 0,143 кА/мм2 (медная жила). Что касается выбора сечения медного экрана, то здесь у фирм нет единого мнения, и коэффициенты КЭ в разных каталогах различаются, находясь в диапазоне от КЭ = 0,153 до КЭ = 0,203 кА/мм2 (минимальное и максимальное значение отличаются примерно на 30%). Это означает, что и сечения экранов кабелей, выбранные по (2), будут отличаться у продукции разных компаний на величину до 30%.

Конструкция однофазных кабелей 6–500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, а также применяемые технологии и материалы, у производителей в известной мере идентичны. Поэтому не может не вызвать удивления различие до 30% приводимых в каталогах значений КЭ (при том что значения КЖ полностью совпадают).

В каталогах АВВ, Nexans, «Южкабеля», «Севкабеля», «Электрокабеля» (Кольчугино) для проверки соответствия сечения жилы токам КЗ используется коэффициент КЖ = 0,143 кА/мм2.

Рост тепловыделения означает увеличение нагрева жилы и экрана. Например, если без учета апериодической составляющей тока за время КЗ экран кабеля нагревался от ТН = 80 °С до ТК = 350 °С, т.е. на ΔТЭ = ТК – ТН = = 270 °С, то с учетом КА = 1,698 нагрев экрана соразмерно возрастет до ΔТЭ = 1,698 • 270 = 460 °С. Значит, после нагрева температура экрана составит около ТК = ΔТЭ + ТН = 460 + 80 = = 540 °С (цифры указаны без учета тепла, отводимого от экрана в изоляцию и оболочку, т. е. предполагается адиабатический характер процесса).

Очевидно, что апериодическая составляющая тока КЗ сети требует учета при проверке (при выборе) сечений жилы и экрана, особенно при малом времени отключения. Однако прежде следует определить правила выбора закладываемого в расчеты времени отключения КЗ, от которого существенно зависит КА и роль апериодической составляющей.

Время отключения КЗ определяется тем, какие именно защиты (основные, резервные) будут отключать кабель и какие у них выдержки времени. Выбор закладываемого в расчеты времени отключения также было бы уместно увязать со степенью ответственности кабельной линии, ведь для наиболее важных линий можно сделать излишние запасы по времени, а для второстепенных – проводить выбор сечений при минимальных выдержках времени, экономя на сечении экрана.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Роль апериодической составляющей в нагреве жилы и экрана зависит от времени отключения КЗ. При малом времени роль апериодической составляющей существенно возрастает, а конечная температура жилы и экрана, сечение которых выбрано по распространенной формуле (2), может значительно превзойти допустимые значения, составляющие соответственно 250 и 350 °С.

В настоящее время от перегрева изоляции КЛ спасает то, что кабельные линии недогружены и перед КЗ температура жилы и экрана составляет не 80–90 °С, как в (2), а не более 20–30 °С; сечение жилы и экрана проверяется в течение 1 с, тогда как на самом деле время отключения КЗ даже с учетом действия УРОВ не превосходит 0,6–0,8 с.

К сожалению, в настоящее время отсутствуют четкие правила выбора времени и среди проектировщиков нет единого мнения о том, на действие какой защиты (основной или резервной) надо ориентироваться. Поэтому появление в формуле (6) для проверки термической стойкости жилы и экрана нового коэффициента KA, входящего в произведение KA tK, – это удобный повод для специалистов отрасли обсудить и отразить в стандартах правила выбора tK.

Ссылка:

Кабельные линии. Выбор сечения с учетом тока КЗ.docx

Кабельные линии. Выбор сечения с учетом тока КЗ.pdf

Таблица размеров кабеля и тока

* Эта таблица предназначена только для справки. Для уточнения истинных значений обратитесь к спецификациям вашего поставщика кабеля.

Максимальная допустимая нагрузка (допустимый ток) для проводов и кабелей

В этой таблице указаны допустимые значения допустимой нагрузки (максимальный ток, который может выдерживать кабель), которые можно использовать с проводами в кабелепроводах, кабельных каналах, кабелях или непосредственно под землей при температуре окружающей среды 30 ° C (86 ° F).

* Национальный электротехнический кодекс определяет, что устройство защиты от перегрузки по току (например,г. предохранитель или прерыватель) не должен превышать 30 А для провода 10 AWG, 20 А для провода 12 AWG и 15 А для провода 14 AWG.

Температура окружающей среды выше 86 ° F (30 ° C)?

Если температура окружающей среды выше 86 ° F (30 ° C), умножьте допустимую токовую нагрузку, указанную в таблице выше, на поправочный коэффициент, указанный под номинальной температурой изоляции кабеля ниже:

Выбор сварочного кабеля подходящего размера

Мне нужно заказать сварочный кабель для нашего магазина, но я не уверен, что его правильный размер.Я видел несколько справочных таблиц, но хотел бы получить объяснение, как их использовать.

Сварочный кабель является проводником сварочного тока. Он состоит из ряда тонких медных нитей, обернутых внутри непроводящей, прочной оболочки (обычно из синтетического или натурального каучука различных цветов). Тонкие медные жилы придают сварочному кабелю большую гибкость, чем другие типы электрических проводников, а изолирующая оболочка предназначена для выдерживания повторяющихся движений по шероховатым поверхностям. По мере увеличения уровня тока (измеряется в амперах или амперах) диаметр сварочного кабеля и результирующая площадь поперечного сечения медной скрутки должны увеличиваться. Концепция похожа на поток воды через шланг. Требуется шланг большего диаметра, чтобы пропускать больший объем воды. Вы используете шланг меньшего размера для полива сада, а пожарная служба использует шланг гораздо большего размера для тушения пожаров.

«Пропускная способность» сварочного кабеля, также известная как допустимый ток или номинальная сила тока, означает максимальное количество электрического тока, которое кабель может безопасно проводить.Помимо площади поперечного сечения, другими факторами, влияющими на допустимую нагрузку сварочного кабеля, являются его длина, номинальное сопротивление (т. Е. Номинальное сопротивление), температурные характеристики изоляционного материала и температура окружающей среды. Более короткие кабели могут пропускать больший ток, чем более длинные кабели того же диаметра. Сварочный кабель часто рассчитан на температуру жилы 75 ° C (167 ° F), 90 ° C (194 ° F) или 105 ° C (221 ° F). Хотя сам медный провод может выдерживать высокие температуры, создаваемые более высокой силой тока, прежде чем будет поврежден, изоляция, защищающая их, расплавится.Сварочные кабели также часто рассчитаны на температуру окружающей среды 30 ° C (86 ° F). Более высокие температуры окружающей среды могут снизить их способность рассеивать тепло в окружающую среду и, таким образом, снизить их пропускную способность. Кроме того, несколько кабелей, плотно упакованных вместе, также могут иметь снижение способности рассеивать тепло. Несколько кабелей следует немного развести.

Обратите внимание, что, хотя медь является отличным проводником электричества, она все еще имеет определенную степень сопротивления потоку электронов через нее.Следовательно, в кабеле будет возникать нагрев за счет сопротивления. После продолжительной сварки сварочный кабель правильного сечения может стать теплым на ощупь. Однако, если диаметр кабеля слишком мал для уровня тока, протекающего по нему, кабель будет перегреваться. Это может привести к потенциальной опасности возгорания, а также к повреждению самого кабеля (и, в конечном итоге, к обрыву и отказу кабеля). Разрыв изоляционной оболочки также может привести к поражению электрическим током. И наоборот, кабель, размер которого превышает допустимый для данного уровня силы тока, не проводит ток более эффективно, чем кабель надлежащего размера.Однако кабель большего диаметра обычно стоит больше за фут или метр, чем кабель меньшего диаметра, из-за увеличенного количества медных жил. Следовательно, кабели увеличенного размера могут быть нерентабельными.

Электрический кабель обычно классифицируется по размеру AWG (American Wire Gauge), где у кабеля меньшего диаметра номер больше. На рис. 1 указаны размеры AWG. Калибровочные размеры больше единицы равны нулю, также обозначаются как 1/0 (произносится как «одна цифра»), два нуля, выражаются как 2/0 (произносится как «две доли»), 3/0 и 4/0. Кабели сечений от №4 до №4 / 0 обычно используются для сварочного кабеля.

В метрической системе размер сварочного кабеля обычно выражается в квадратных миллиметрах (мм2), представляющих площадь поперечного сечения кабеля. На рис. 2 показано сравнение сварочных кабелей размеров AWG и метрических размеров.

Теперь при выборе кабеля подходящего размера для сварочного оборудования лучше всего выбрать кабель, способный выдержать максимальную мощность сварщика. Для этого нужно определить три фактора. К ним относятся:

• Общая длина сварочного контура
• Номинальная мощность источника сварочного тока
• Рабочий цикл источника сварочного тока

Сварочная цепь — это полный путь, по которому проходит электричество.Он включает в себя источник питания, кабель электрода, электрододержатель (или горелку TIG или механизм подачи проволоки и горелку), электрическую дугу, рабочий кабель и рабочий зажим. На рисунке 3 показана сварочная схема. Для определения правильного сечения сварочного кабеля необходимо сложить полную длину кабеля электрода и рабочего кабеля. Кабель электрода подключается к держателю электрода, горелке TIG или механизму подачи проволоки. Рабочий кабель прикрепляется к рабочему зажиму. Обратите внимание, что эти последние два элемента часто неправильно называют «заземляющий кабель» и «заземляющий зажим».Однако это неправильная терминология, так как «заземляющий» провод применяется только к первичной обмотке сварочной цепи (то есть к входящему силовому кабелю).

Обратите внимание, что полярность сварки не влияет на размер необходимого кабеля. Не имеет значения, в каком направлении протекает ток через сварочную цепь, будь то постоянный ток положительный (DC +), постоянный ток отрицательный (DC-) или переменный ток (AC).Полярность и направление тока влияют только на сварочные характеристики и выбор электрода.

Номинальная выходная мощность источника питания — это просто максимальный уровень тока или силы тока, при котором машина предназначена для использования (обратите внимание, что некоторые источники питания могут производить токи, превышающие их номинальную мощность, в течение коротких периодов времени). Этот номинальный выходной уровень обычно указывается в названии машины. Примеры включают «Idealarc® 250» (номинальный выход 250 А), Power Wave® S350 (номинальный выход 350 А), Flextec ™ 650 (номинальный выход 650 А) и т. Д.

Рабочий цикл — это номинальная мощность источника сварочного тока, выраженная в процентах (%). Это процент десятиминутного периода, в течение которого источник питания может работать при заданном уровне выходного тока, прежде чем превысит свой тепловой предел (т. Е. Обмотки становятся слишком горячими) и отключится, если он имеет защиту от тепловой перегрузки. Как правило, при уменьшении уровней выходной мощности рабочий цикл увеличивается (до 100% или непрерывной выходной мощности). И наоборот, по мере увеличения выходных уровней (до максимальной выходной мощности) рабочий цикл уменьшается.Номинальные значения рабочего цикла можно найти на паспортной табличке источника питания и / или в руководстве по эксплуатации. Номинальный рабочий цикл источника сварочного тока обычно зависит от сварочных процессов, в которых он будет использоваться, его предполагаемого использования и от того, работает ли он от однофазного или трехфазного источника питания. На рис. 4 перечислены некоторые типичные различия между однофазными и трехфазными источниками питания, включая их типичные рабочие циклы.

Рисунок 5 — это пример диаграммы для выбора правильного размера сварочного кабеля. Другие таблицы можно получить у производителей кабелей и в справочниках по сварке. В качестве примера предположим, что у вас есть источник питания на 400 А при рабочем цикле 60%, и вам нужна общая общая длина электрода и рабочих кабелей 100 футов. Из таблицы следует выбрать подходящий размер кабеля №2 / 0.Размеры кабелей увеличиваются для увеличения длины, прежде всего, с целью минимизировать падение кабеля. Для более высоких уровней тока часто рекомендуются два или более кабеля, которые следует подключать параллельно или вместе, чтобы разделить текущую нагрузку.

Следует также отметить, что помимо правильного выбора сечения кабеля очень важно поддерживать сварочный кабель и кабельные соединения в хорошем состоянии.Любые трещины, порезы, пятна износа и т. Д. На сварочном кабеле могут снизить его токонесущую способность и создать горячие точки. Кроме того, изношенные или изношенные кабельные соединения с рабочим зажимом, наконечниками или разъемами с поворотным замком также могут снизить способность проводить ток и создавать горячие точки (см. Примеры в , рис. 6, ). Все изношенные, изношенные и поврежденные части должны быть немедленно отремонтированы для обеспечения надлежащей работы и сведения к минимуму любых потенциальных угроз безопасности.

Максимальный ток кабелей, проложенных в бетонных желобах

Какое максимальное количество кабелей можно проложить в предварительно сформированном бетонном кабельном желобе?

Пропускная способность кабелей по току часто обсуждалась на форуме инженерных сообществ IET, и мы также получаем несколько запросов по этой теме на линию технической поддержки IET. Сколько тока может нести кабель, зависит от физики и сам по себе является в высшей степени техническим вопросом.

Был задан вопрос, ответственный за публикацию этой статьи:

«Какое максимальное количество кабелей может быть проложено в предварительно сформированном бетонном кабельном желобе?»

Запрос был связан с обширным проектом зарядки электромобилей (EV): проектировщику нужно было учесть факторы снижения номинальных характеристик до 60 кабелей, проложенных в бетонной траншее.

Хотя у меня нет намерения исследовать минное поле сложных уравнений теплопотери в этой статье, я хотел бы дать очень общий обзор концепции и сложностей расчета токовой нагрузки кабелей.

Что влияет на допустимую нагрузку на кабели?

Допустимая нагрузка по току кабеля определяется максимально допустимой температурой проводника и скоростью, с которой он рассеивает тепло в окружающую среду, с учетом окружающего материала, который будет иметь тепловые свойства и сопротивляться рассеиванию тепла, это позвонил я ² р убытков. Другие потери включают диэлектрические потери из изоляционных материалов, скин-эффект от переменного тока и потери на вихревые токи.

Наиболее важной частью проведения расчетов номинального тока кабеля является определение температуры проводника для данной нагрузки или, наоборот, определение допустимого тока нагрузки для данной температуры проводника.

Как выбрать номинальный ток для кабелей в желобах

В таблице 4C6 стандарта BS 7671: 2018 + A1: 2020 приведены номинальные коэффициенты для кабелей, заключенных в желоба в бетонном полу.Эти коэффициенты применяются к номиналу воздуха без кабеля, указанному в соответствующей таблице в Приложении 4.

Коэффициенты номинальных значений для кабелей, заключенных в желоба в бетонном полу, были впервые введены в Таблицу 30 13-го издания Правил электропроводки IEE, опубликованного в 1955 году. За исключением размеров проводников, измененных на метрические, эти номинальные значения остались неизменными. Хотя с тех пор технологии значительно продвинулись вперед, законы физики остались неизменными.

Интересная история, которую я обнаружил во время написания этой статьи, заключается в том, что происхождение факторов снижения характеристик в BS 7671 неизвестно.Согласно документу IEEE «Расчеты пропускной способности кабелей в неглубоких желобах » (Г. Андерс, М. Коутс и М. Чаабан), был найден черновой вариант документа, который выводит простое уравнение для расчета теплового сопротивления желоба. Документ не датирован и автор не указан, но предполагается, что он был подготовлен одним или несколькими производителями кабеля в Великобритании. Ссылки в документе указывают на то, что он был произведен в конце 1940-х или начале 1950-х годов.

Максимальный ток кабелей в BS 7671: 2018 + A1: 2020

BS 7671: 2018 + A1: 2020 содержит таблицы номинальных значений и коэффициентов номинальных значений для часто используемых кабелей и методов установки.Допустимые значения токовой нагрузки, определенные в BS 7671: 2018 + A1: 2020, были получены на основе комбинации стандартов IEC и работы, выполненной организацией под названием RINA, ранее ERA (Ассоциация электрических исследований). Первые части серии отчетов ERA 69-30 были опубликованы в 1969 году. Отчеты все еще доступны и могут быть приобретены здесь.

Допустимая нагрузка по току кабелей, указанная в Приложении 4 к BS 7671: 2018 + A1: 2020, будет охватывать большинство установок, но значения будут консервативными и не обязательно обеспечат кабель наиболее эффективного размера (в зависимости от того, как вы определить «эффективный»).Для получения дополнительной информации см. Статью IET Wiring Matters, Амперы на фунт . При проведении нестандартных расчетов лучше всегда проконсультироваться с производителями кабеля.

Что делать, если метод установки или коэффициент снижения не указаны в BS 7671: 2018 + A1: 2020?

Если бы в BS 7671: 2018 + A1: 2020 были указаны все возможные кабели и методы установки, размер Стандарта значительно увеличился бы. Хотя BS 7671: 2018 + A1: 2020 действительно распространяется на большинство типичных электрических установок, будут случаи, когда установки будут отличаться от тех, что указаны в Стандарте. В этом сценарии проектировщику необходимо будет принять инженерное решение для определения допустимой нагрузки кабеля или обратиться за советом к производителям кабеля.

Решение

может быть основано на опубликованных поправочных и понижающих коэффициентах в BS 7671: 2018 + A1: 2020, дополнительно исправленных инженером-электриком, или указаниями производителя, что предпочтительно. В некоторых случаях может потребоваться выполнить подробный расчет теплопередачи для определения допустимой нагрузки кабеля .

Важно, чтобы эти расчеты выполнял кто-либо, имеющий опыт в этой области работы (который не обязательно может быть инженером-электриком). Физика, связанная с потерей тепла, имеет сходство с физикой машиностроения и основана на принципах теплопередачи. Есть консультации, которые специализируются на этом виде работы.

Какие стандарты охватывают расчет максимальной токовой нагрузки кабелей?

Международные стандарты, регулирующие допустимую токовую нагрузку кабелей, — это серия IEC 60287 для стационарных условий и IEC 60853 для циклических условий для большинства практических приложений.

Эти стандарты содержат методы расчета допустимого номинального тока кабелей на основе данных о допустимом превышении температуры, сопротивлении проводника, потерях и тепловом сопротивлении с использованием аналитических методов. Многие из уравнений в этих стандартах основаны на фундаментальной теории теплопередачи, а другие являются эмпирическими уравнениями, полученными в результате испытаний. Эмпирические уравнения основаны на наблюдениях и опыте, а не на теориях.

Метод расчета сложен и требует много времени, с дополнительными возможностями внесения ошибок, поэтому сегодня инженеры предпочитают метод конечных элементов.Конечно-элементный анализ — это численный метод, используемый для решения сложных инженерных задач, обычно выполняемый с помощью программного обеспечения для моделирования. Этот метод подразделяет проблему на более мелкие задачи, называемые «конечными элементами», которые решаются и возвращаются в исходную задачу.

Программное обеспечение способно моделировать и анализировать как установившиеся, так и переходные условия, сезонные изменения и эффекты, такие как высыхание почвы, гораздо быстрее, чем это было бы достигнуто путем выполнения отдельных расчетов.

Руководство по использованию методов конечных элементов для расчета номинального тока кабеля приведено в IEC TR 62095: 2003 Электрические кабели — Расчет номинального тока — Расчет номинального тока кабеля с использованием метода конечных элементов.

Как рассчитать номинальный ток кабелей в желобах

Если установка отличается от той, что указана в BS 7671: 2018 + A1: 2020, потребуется расчет. Расчет кабелей в желобах представляет особую проблему, поскольку существует несколько определенных методов определения размеров.Одним из распространенных подходов является использование эмпирического метода, определенного в IEC 60287-2-1: 2015 Расчет номинального тока — Расчет теплового сопротивления .

Где:

Вт _TOT — общая мощность, рассеиваемая в желобе на метр длины (Вт / м)

p — это та часть периметра желоба, которая эффективно отводит тепло (м)

Δθ _tr — повышение температуры воздуха в кабельном желобе (K)

Метод включает расчет повышения температуры воздуха в желобе выше температуры окружающей среды с последующим расчетом рейтинга, как если бы он находился в открытом воздухе, но с повышенной температурой. Важно помнить, что любой, кто выполняет эти расчеты, должен работать непосредственно с копией соответствующего стандарта.

Некоторые исследования показали, что эмпирический метод является консервативным из-за того, что он не принимает во внимание специфическую тепловую среду за пределами кабеля. Если проектировщик хочет избежать этого консерватизма, потребуется полный расчет с учетом окружающей среды за пределами кабеля, обычно с использованием анализа методом конечных элементов.

Элементы, которые следует учитывать, включают тепловое сопротивление отдельных частей, таких как кабель, поверхность кабеля к внутреннему желобу, внутренние поверхности желоба и внешняя поверхность желоба с окружающей средой.

Здесь я обычно приводил несколько примеров вычислений; однако они слишком сложны для статей такого типа. Более подробное руководство по методам расчета см. В документе IEEE «Расчет допустимой нагрузки для кабелей в неглубоких желобах » (Г. Андерс, М. Коутс и М. Чаабан).

Определение допустимой токовой нагрузки путем расчета фактической теплопередачи, вероятно, приведет к получению кабеля менее консервативного размера. Для небольших проектов это может не иметь большого влияния, но для более крупных проектов и высоких проектных затрат это может быть чрезвычайно выгодно как с точки зрения физического размера, так и с точки зрения стоимости.

Если для кабеля используются несколько методов прокладки, например, прокладка части трассы под землей и оставшаяся часть на кабельном лотке, то проектировщик обычно выбирает наихудший сценарий и применяет его к весь проложенный кабель. Однако если выполнить подробный расчет теплопередачи, можно будет выполнить более точный анализ всей трассы кабеля.

Сводка

Чтобы избежать трудностей с расчетом допустимой токовой нагрузки кабелей, по возможности используйте уже опубликованные методы установки и рейтинговые коэффициенты: кто-то уже проделал за вас тяжелую работу! В противном случае лучше всего начать с разговора с производителями кабеля.

Хотя BS 7671: 2018 + A1: 2020 чрезвычайно полезен в качестве руководства для определения допустимой токовой нагрузки кабелей для большинства электрических установок, бывают ситуации, когда может потребоваться подробный расчет допустимой нагрузки по току. Если это так, посоветуйтесь с кем-нибудь, кто имеет опыт проведения такого типа расчетов.

Американский калибр проводов (AWG) Размеры кабеля / проводника

Американский калибр проводов Таблица размеров проводников

Американский калибр проволоки (AWG) — это стандартизированная система калибра проводов для диаметров круглой, цельной, цветной и электропроводящей проволоки.Чем больше номер AWG или калибр провода, тем меньше физический размер провода. Наименьший размер AWG — 40, а самый большой — 0000 (4/0). Общие практические правила AWG — с каждым уменьшением на 6 калибра диаметр проволоки удваивается, а на каждые 3 калибра площадь поперечного сечения удваивается. Примечание. W&M Wire Gauge, US Steel Wire Gauge и Music Wire Gauge — это разные системы.

Таблица размеров и свойств американского калибра проводов (AWG) / таблица

В таблице 1 перечислены размеры AWG для электрических кабелей / проводов.Помимо размера провода, в таблице приведены значения допустимой нагрузки (тока), сопротивления и скин-эффекта. Указанные значения сопротивления и глубины скин-слоя относятся к медным проводникам. Подробное описание каждого свойства проводника приведено в таблице 1.

AWG Примечания: Американский калибр проводов (AWG) — это стандартизированная система калибра проводов, используемая преимущественно в США для измерения диаметра электропроводящего провода. Общее практическое правило состоит в том, что при уменьшении на каждые 6 калибра диаметр проволоки удваивается, а при уменьшении на 3 калибра площадь поперечного сечения удваивается.

Диаметр Примечания: Мил — это единица измерения длины, равная 0,001 дюйма («миллидюйм» или «тысячная часть дюйма»), т. е. 1 мил = 0,001 дюйма.

Примечания к сопротивлению: Сопротивление, указанное в таблице выше, относится к медному проводнику. Для заданного тока вы можете использовать указанное сопротивление и применить закон Ома для расчета падения напряжения на проводнике.

Ток (допустимая нагрузка) Примечания: Номинальные значения тока, указанные в таблице, предназначены для передачи энергии и были определены с использованием правила 1 ампер на 700 круговых милов, что является очень консервативным показателем.Для справки, Национальный электрический кодекс (NEC) отмечает следующую допустимую нагрузку на медный провод при 30 градусах Цельсия:
14 AWG — максимум 20 ампер на открытом воздухе, максимум 15 ампер в составе трехжильного кабеля;
12 AWG — максимум 25 ампер на открытом воздухе, максимум 20 ампер в составе трехжильного кабеля;
10 AWG — максимум 40 А на открытом воздухе, максимум 30 А в составе трехжильного кабеля.

Проверьте правильность допустимой токовой нагрузки (допустимой токовой нагрузки) в сети и в настенной проводке в местных электротехнических правилах.

Скин-эффект и глубина скин-эффекта. Скин-эффект — это тенденция переменного электрического тока (AC) распределяться внутри проводника, так что плотность тока у поверхности проводника больше, чем у его сердцевины. То есть электрический ток имеет тенденцию течь по «коже» проводника. Скин-эффект вызывает увеличение эффективного сопротивления проводника с увеличением частоты тока. Максимальная частота показа — для 100% глубины кожи (т.е. без кожных эффектов)

Каков текущий рейтинг кабеля? Определение и классификация номинального тока кабеля

Определение: Номинальный ток кабеля определяется как максимальная допустимая токовая нагрузка силового кабеля при нормальных условиях эксплуатации.Текущий рейтинг силового кабеля определил верхний предел передачи мощности по кабелю. В основном это зависит от температуры изоляции и электрического сопротивления проводника. Класс кабеля подразделяется на три категории. Это

• Нормальный максимальный продолжительный ток.
• Макс.ток
• Рейтинг короткого замыкания

Классификация номинального тока кабелей

Различные типы номинального тока кабелей подробно описаны ниже.

Нормальная или безопасная пропускная способность по току

Нормальная или безопасная допустимая нагрузка по току зависит от некоторых факторов. Некоторые из важных факторов: минимальная рабочая температура проводника, теплоотводящие свойства кабелей и условия установки.

При расчете допустимой нагрузки кабеля не учитываются удельные тепловые сопротивления оболочки и кабеля. Тепло, выделяемое в кабеле из-за различных потерь, передается в воздух или землю разными путями.Эти пути оказывают различное сопротивление потоку тепла.

В трехфазном кабеле все три проводника имеют одинаковую температуру. Вырабатываемое тепло течет наружу через диэлектрик по трем параллельным путям от проводника к оболочкам. Можно принять, что тепловые сопротивления между сердечником и оболочкой равны g _c1 , g _c2 и g _c3 . Затем он проходит через опору сопротивления g _b , металлическую опору сопротивления g ’ _s .Наконец, он попадает в окружающий воздух или землю, в зависимости от способа прокладки кабеля.

Пусть тепловое сопротивление внешнего пути теплового потока будет ge, то есть g _e — тепловое сопротивление между внешней поверхностью кабеля и окружающей средой. Термическое сопротивление металлической части, а именно экранов, оболочки и брони, незначительно. Тепло выделяется из-за потерь в сердечнике.

Где θ = разница температур между максимально допустимой температурой и окружающей средой, а

Максимальный номинальный ток, следовательно, определяется как

, где R _θ = сопротивление переменному току на единицу длины проводника при максимальной рабочей температуре, включая поправку на скин-эффект и эффект близости.
n = количество нагруженных проводников в кабеле
г _d = термическое сопротивление диэлектрика
г _b = термическое сопротивление основы между оболочкой и броней
г ‘ _с = тепловое сопротивление обслуживающего
г _e = тепловое сопротивление между внешней поверхностью кабеля и окружающей средой
λ = коэффициент потерь в оболочке, т.е. дробное приращение переменного тока сопротивление проводника с учетом потерь в оболочке

Рейтинг перегрузки по току

Рейтинг максимального тока зависит от тепловых условий кабеля.Значения максимально допустимого продолжительного тока кабелей предоставляются производителями и действительны для указанных условий прокладки (глубина прокладки, температура грунта, температура воздуха и т. Д.)

Рейтинг короткого замыкания

В условиях короткого замыкания ток, протекающий по кабелям, во много раз превышает значение тока при полной нагрузке. Тепло, выделяемое в проводнике, пропорционально квадрату тока. Продолжительность короткого замыкания очень мала.Прирост температуры в условиях короткого замыкания превышает максимально допустимую температуру для продолжительного режима.

Рейтинг короткого замыкания кабеля зависит от максимального тока, достигаемого кабелем в условиях короткого замыкания. Безопасное значение предельной температуры обычно принимается равным 120 ° C, для максимальной продолжительной рабочей температуры проводника 80 ° C и допустимого повышения температуры 50 ° C. Ток короткого замыкания измеряется по формуле

I _sc = действующий ток короткого замыкания
A = площадь поперечного сечения проводника
t = длительность тока короткого замыкания
k = постоянная
Значение тока зависит от повышения температуры

(PDF) Номинальные значения тока для кабелей с огнестойкостью

BS 7671: 2018, 18-е издание Правил электропроводки IET содержит информацию о номинальных токах и снижении номинальных характеристик для обычных электрических кабелей

и методах прокладки, используемых в строительстве. Эти номинальные значения тока

получены путем расчета достигнутого теплового равновесия, когда заданный ток

проходит через данный проводник с заданными изоляцией и материалами оболочки и толщиной в заданной конфигурации установки

.

Несмотря на кажущуюся сложность, объяснение относительно простое: пропускание тока через проводник

приведет к нагреву из-за внутреннего сопротивления проводника. Медь имеет относительно низкое сопротивление, поэтому

минимизируют эти омические (I2R) потери.Алюминий по своей природе имеет более высокое сопротивление, поэтому при том же токе

и площади проводника алюминиевые проводники будут иметь более высокую конечную температуру (более высокие омические потери

).

Тепло обычно теряется от тела через тепловую конвекцию (не в невесомой среде) и

чем выше тепловая разница между телом и окружающим воздухом или средой, тем быстрее теряется тепло

. Поскольку наиболее распространенные строительные кабели имеют изоляцию (диэлектрик) и оболочку (защитную), тепло

, генерируемое в проводнике (ах), должно проходить через изоляцию и оболочку, чтобы рассеяться в окружающем воздухе

. Различные изоляционные материалы и материалы оболочки имеют разную теплопроводность, поэтому некоторые

позволяют передавать тепло легче, чем другие. Это необходимо учитывать при расчетах текущих номинальных значений

(IEC 60287). Как и в случае с радиаторами, чем больше площадь поверхности тела, тем быстрее происходит потеря тепла.

Различные изоляционные материалы (ПВХ, XLPE, EPR, LSOH и т. Д.) Имеют разную теплопроводность

и имеют разные допустимые продолжительные рабочие температуры.Обычно ПВХ имеет температуру 70 ° C, а XLPE или

EPR составляет 90 ° C. В BS 7671: 2018 указаны номинальные значения тока для этих кабелей, однако следует проявлять осторожность.

при фактическом использовании этих максимальных номинальных значений тока из-за более высоких последствий падения напряжения и

, что важно, из-за более высоких потерь I2R (Вт), что приводит к значительным затратам сверх срок службы кабельной прокладки

за счет дополнительных кВт / ч, если фактически используется при этих максимальных температурах. Большинство проектировщиков

не осознают, что потери энергии (потери I2R в виде тепла) обойдутся владельцу / оператору проекта в 5 раз выше первоначальной стоимости кабеля

в течение ожидаемого 20-летнего срока службы. Поэтому при длинном отрезке

часто намного дешевле выбирать размеры проводников кабеля, которые больше, чем минимальные размеры, требуемые для требуемого тока

, как указано в таблицах в BS 7671: 2018.

Это тема другого дня, почему изоляционный материал или материал оболочки имеет «так называемую» рабочую температуру

70 ° или 90 ° C или выше, например, силиконовый каучук или FEP Teflon °.Короче говоря, это связано с ухудшением

полезного срока службы изоляционных материалов в течение заданного времени, основанного на уменьшении удлинения при разрыве

. Как правило, изоляция при 90 ° C имеет непрерывный срок службы 20 000 часов или 2,3

лет при непрерывной температуре 90 ° C для снижения удлинения при разрыве до 50% абсолютного (IEC 60216). Это часто

приравнивается к изменению свойств материала от 70% до 80%, поэтому это не является незначительным.Чтобы достичь обычно

ожидаемого срока службы ваших кабелей в 20 лет, номинальные значения тока, приведенные в таблицах BS 7671: 2018, на самом деле не ожидают, что вы будете эксплуатировать эти кабели с этими максимальными номиналами постоянно, скорее,

прерывисто что средняя температура кабеля в течение его 20-летнего срока службы ожидается

(рассчитано) как минимум на 30 ° C ниже. В противном случае срок службы ваших кабелей (до 50% абсолютного удлинения при разрыве)

может быть значительно меньше 20 лет.(Обратите внимание, что температура — не единственный фактор, влияющий на ухудшение изоляции полимера

).

Значения тока, выбранные для кабелей из таблиц BS 7671: 2018, поэтому являются критическим фактором.

, и мы находим такой, который не всегда хорошо понимается в общей отрасли. Это становится важным, когда

.