Сечение провода сила тока: Сечение провода и сила тока таблица — Ремонт в квартире

Выбор сечения провода, кабеля — Квадратный метр

Выбор сечения провода
 

Всю электрическую проводку можно разделить на 2 типа: кабельная и выполненная из гибкого провода. Кабель поставляет энергию от распределительного щитка к розеткам и выключателям. Проводом обычно соединяется розетка с электроприбором или выключатель с потолочным светильником.

Приведенные ниже таблицы помогут правильно выбрать провод или кабель.

Выбор сечения провода

  Выбор сечения кабеля

При покупке проводов обратите внимание на их маркировку. Например, если в маркировке присутствует обозначение “2 х 2,5?, то это значит, что такой провод имеет 2 проводника сечением 2,5 квадратных миллиметра.

Таблица » выбор сечения кабеля, провода с учётом электрической мощности и силы тока.

Предлагаю Вам сокращенную таблицу выбора сечения кабеля до 35 кв.мм. в зависимости от силовых токовых нагрузок. В ней же для удобства имеется суммарная общая мощность электрического оборудования при однофазном (220В) и трёхфазном (380В) потреблении. Учтите, что при прохождении силового электрического кабеля в трубе (то есть в любых закрытых пространствах, например, в бетонной стене) возможные нагрузки по току на кабель должны быть меньше, по сравнению с открытым вариантом прокладки кабеля. Связано это, в первую очередь, с тем, что силовой кабель при работе нагревается, а чем больше температура, тем хуже для этого кабеля.

Сечение электрического кабеля представляет собой площадь среза жилы, проводящей ток. В случае когда срез токопроводящей жилы круглой формы (в основном) и содержит только одну проволоку, то площадь/сечение вычисляется по формуле площади обычного круга. Если же в токопроводящей жиле содержится некоторое множество проволочек, то определяемым сечением будет общая сумма всех сечений проволочек в этой жиле.

Сечение электрического кабеля подбирается исходя из силовых нагрузок при помощи существующих таблиц, которые именуются «допустимые токовые нагрузки на электрический кабель». При отсутствии желания разбираться с этими специальными таблицами, то Вам следует знать, что на силовые электрические розетки лучше брать медный кабель, у которого сечение будет 1,5-2,5 кв. мм, а на освещение — 1,0-1,5 кв.мм. Для однофазного электрического ввода в обычную 2-3 комнатную квартиру достаточно 6,0 кв.мм. Ведь при нормальных обстоятельствах на Ваших 40-80 квадратных метрах большего электрооборудования не вместиться.

Большинство электриков полагают, что 1 кв.мм. медного электрического провода через себя может пропустить силу тока в 10 ампер, соответственно 2,5 кв.мм. меди способны выдержать 25 ампер, ну, а 4 кв.мм. — 40 ампер и так далее. Если посмотреть в приведённую таблицу выбора сечения электрического кабеля, то можно обнаружить, что такой способ быстрого определения сечения провода верен только для кабелей сечением не выше 6 кв.мм. С увеличением сечения значения тока уже изменяются не прямолинейно, что может вызвать ошибки. В случае если финансовая экономия Вас особо не беспокоит, а важно качество и надёжность, то смело увеличивайте сечение жилы (справочное) на 50%, и не о чём не беспокойтесь.

Когда производится расчет нужного сечения электрического кабеля основной критерий — это количество выделяемого тепла, что возникает при прохождении электрического тока, а также температура среды. Говоря в общем, любой электрический проводник способен через себя пропускать довольно много тока, вплоть до температуры своего естественного плавления, а это в 10-ки раз больше, чем написано в справочниках. Учтите, что в справочниках даны значения для длительных токовых нагрузок на силовой кабель. А кратковременные электрические нагрузки могут быть гораздо больше по величине. То есть, запас всегда есть, но при условии, что Вы купили силовой кабель, сделанный по ГОСТу. Если Вам продали вместо медного кабеля нечто, сделанное из какого-нибудь сплава, то к чему все эти таблицы? Они годятся только для медного кабеля!

P.S. Следует заметить, что во всех странах величины сечения стандартизированы, более того стандарты Европы и бывшего СНГ полностью совпадают. Сейчас в нашей стране документом, что занимается этим вопросом, являются ПУЭ (правила устройства электроустановок).

Выбор сечения провода (кабеля) — по току, мощности и длине: таблица

Перед вами встал вопрос выбора провода (кабеля). Не важно для чего вы его выбираете, для квартиры, дома, гаража, дачи или для подключения электродвигателя, нагревательного прибора, компрессора, электролампы или любого другого электрического прибора, все равно нужен расчет сечения проводника, который будет использоваться для подключения.

Для чего нужен расчет? Если сказать простыми словами, то у любого электрического прибора (оборудования) или помещения есть потребляемый ток, нагрузка. Чтобы этот провод (кабель) выдерживал потребляемую нагрузку потребителем электроэнергии и нужен расчет.

Естественно расчет проводят после сбора данных о потребителе, то есть надо подсчитать нагрузку для каждого потребителя электроэнергии в отдельности и общую, если это требуется.

Но для начала нужно знать, как определяется сечение провода. Расчет ведется по формуле:

S = πD² ⁄ 4 = 0,785D²

где: S – сечение провода; π – 3,14; D – диаметр провода.

Диаметр провода можно легко измерить с помощью штангенциркуля или микрометра. Если жила провода многопроволочная, то нужно измерить одну проволоку, произвести расчет и помножить на их количество. Получится сечение проводника.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

Основное требование, предъявляемое к линиям электропередач – безопасность их эксплуатации. Поэтому, с особой внимательностью следует подходить к выбору сечения кабеля по току. Если оно окажется чересчур маленьким, проводка будет греться из-за большой нагрузки. Это, в свою очередь, способно привести к расплавлению изоляционной оплётки, короткому замыканию с последующим пожаром.

Использование проводов слишком большого сечения обезопасит дом от возгорания, но приведёт к неоправданному перерасходу денежных средств. Самый рациональный вариант при прокладке проводки – подобрать кабеля с оптимальным сечением жилы. Точные рекомендации по правильному подбору проводки даны в гл. №1.3 «Правил установки электрооборудования».

Выбор площади поперечного сечения проводника производится в соответствии со следующими параметрами:

• Сила тока (А).
• Мощность тока (кВт).
• Материал изготовления проводки (медь или алюминий).
• Количество фаз (1 или 3).

Выбираем сечение по мощности

Выбор сечения провода в зависимости от мощности тока начинается с проведения небольших расчётов. Для этого следует сложить общую мощность электрических устройств, которые будут одновременно включаться в квартире. На каждом приборе обычно указывается его мощность в ваттах или киловаттах. В будущем возможно приобретение новых бытовых электроприборов, поэтому к полученной суммарной мощности нужно прибавить ещё 1-2 киловатта.

Для устройства внутридомовой электропроводки рекомендуется использовать медные кабели. Они, хотя и стоят дороже алюминиевых, но обладают большей гибкостью, долговечностью и лучшей электропроводностью. Ниже представлены таблицы выбора сечения кабеля по мощности и силе тока для медной проводки.

Таблица 1. Вычисление мощности медной однофазной проводки напряжением в 220 вольт:

Мощность тока (кВт)	Сила тока (амперы)	Сечение провода (кв. мм)
4,1	19	1,5
5,9	27	2,5
8,3	38	4
10,1	46	6
15,4	70	10
18,7	85	16
25,3	115	25
29,7	135	35
38,5	175	50
47,3	215	70
57,2	260	95
66	300	120

Таблица 2. Подбор сечения кабеля для медной трёхфазной проводки напряжением в 380 вольт.

Таблица сечения проводки в зависимости от силы и мощности тока для алюминиевых проводов выглядит иначе. В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

• Длина провода.
• Размера сечения.
• Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
• Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

Ниже показаны соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 3. Подбор сечения кабеля по мощности для алюминиевой однофазной проводки напряжением в 220 вольт.

Таблица 4. Подбор сечения кабеля для алюминиевой трёхфазной проводки напряжением 380 вольт.

Где именно и какую проводку укладывать

• Проводка для снабжения электроэнергией комнатного, вести распределительной коробки, необходимо в отдельности от проводов, подающих электричество на розетки, это необходимо делать, так как мощность потребления электричества через розетки будет выше и провода, будут нагреваться. Это происходит в результате подключения приборов высокой мощности.

• Какого сечения должны быть провода для розеток на кухне, где используются встраиваемые электроприборы потребляющие при работе большой объем электроэнергии? Провода в этих помещениях проводят раздельно и применяют более крупное сечение. Такой категорией бытовой техники являются электрические варочные панели, стиральные машины установленные на кухне, духовые шкафы с электропитанием. Для подключения этого оборудования используют проводку с диаметром сердечника от 4 до 5 мм. Перед приобретением электропроводки стоит высчитать длину необходимого метража материала, во избежание в процессе укладки ненужных стыковок, это придется делать, в случае если изначально приобретенной длины провода не хватило.

Далее приступаем к автоматам отсечки и распределительным коробам. Количество распределительных щитков рассчитывается исходя из количества комнат, по одному на каждое помещение. Будет правильным проведение к каждому распределительному коробу из автомата отсечки тока, отдельных проводов.

Как рассчитать по току

В представленных выше таблицах приведены показатели соотношения сечение – ток, в зависимости от его мощности и силы. Сила тока, проходящего по проводнику, не является постоянной величиной, и может изменяться в зависимости от следующих показателей:

• Длина провода.
• Размера сечения.
• Показатель удельного сопротивления материала, из которого он сделан.
• Температура проводника. С нагревом проводки сила тока падает.

В таблицах ниже приведены соотношения «сила тока – сечение провода» для различных вариантов прокладки. Основные цифры отдельно указаны для медных и алюминиевых проводов.

Таблица 5. Соотношение силы тока и сечение алюминиевой проводки.

Таблица 6. Соотношение силы тока и сечение медной проводки.

Сколько киловатт выдержит СИП

Просматривая простоты интернета на предмет электромонтажа, обнаружил на одном форуме тему с обсуждением «выдержит ли сип 4х16 15квт». Вопрос возникает потому что на подключение частного дома выделяют 15 кВт 380 вольт. Ну и народ интересуется не маловато ли заложить 16 квадрат на ответвление от воздушной линии? Заглянул я счанала в ПУЭ, но почему то на тему мощности СИПа ничего там не нашел.

Вот есть только табличка 1.3.29 «Допустимый длительный ток для неизолированных проводов по ГОСТ 839-80». И по ней видно что максимальный допустимый ток для сечения 16кв. мм. провода типа АС, АСКС, АСК вне помещения составляет 111 ампер. Ну хоть что то для начала.

Сколько киловатт выдержит СИП 4х16?

Но зато есть ГОСТ 31943-2012 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи». В конце госта, в пункте 10 указания по эксплуатации, есть табличка

Сколько киловатт выдерживает СИП — таблица:

Методика расчета (update от 19.

02.2018)

Берем табличку 10 и по ней находим что одна жила сипа 16 кв.мм. выдерживает — 100 ампер. Далее берем следующие формулы расчета:

для однофазной нагрузки 220В P=U*I

для трехфазной нагрузки 380В P=(I1+I2+I3)\3*cos φ*1,732*0,38

update от 19.02.2018 Что касается расчета мощности для трехфазной нагрузки, необходимо понимать что многое зависит от типа потребителей (точнее какую нагрузку они предоставляют активную или реактивную, от этого зависит какой cos φ нужно подставлять в формулу, в данном случае для расчетов он равен 0.95)

Дорогие посетители сайта и я возможно бы не заметил ваши колкие, но технически верные комментарии к статье если бы мне, как раз сегодня мне позвонил человек с вопросом : «какой сип мне нужен под 120 кВт?». По табличке ему отлично подойдет СИП сечением 50мм кв. Даже если опустить тот факт что длина линии влияет на падение напряжения (у него 150 метров), не стоит забывать что нагрузка по фазам может разниться, что видно из формулы — там берется средняя велечина по трем фазам. Тут просто надо понимать что ток по фазе может превысить предельно допустимые значения для данного сечения провода.

Поэтому если значение необходимой вам нагрузки лежит ближе 10% к табличному, следует выбирать более крупное сечения сипа по списку. Поясню на примере 120 квт. По таблице для этой трехфазной нагрузки подходит СИП сечением токопроводящих жил 50мм, однако это меньше 10%. То есть 121кВт*0.9=109 кВт. Соотвественно нужно выбирать СИП 3х70+1х54.6.

В начале темы поднимался вопрос «выдержит ли сип 4х16 15квт»? Поэтому для частного дома мы умножаем 220Вх100А=22кВт по фазе. Но не забываем что фазы то у нас три. А это уже 66 киловатт суммарно для жилого дома. Что представляет собой 4х кратный запас относительно выдаваемых техусловий.

Расчёт сечения кабеля по мощности и длине

Из-за сопротивления материала происходит некоторая потеря напряжения при прохождении тока сквозь проводник. Чем длиннее проводка, тем большая величина этих потерь. Однако, ощутимые потери могут возникнуть на линиях электропередач протяжённостью, измеряемой километрами. Для бытовой проводки они столь несущественны, что ими можно вполне пренебречь.

Рассчитываются основные показатели электротока по следующим формулам:

• Сила тока: I = Р / (U cos ф), где: I — искомая сила тока. Р — мощность. U — напряжение. cos ф — коэффициент, применяемый для бытовой проводки. Обычно принимается за единицу.
• Сопротивление провода: Rо=р L / S, где: Rо — удельное сопротивление проводника. р — удельное сопротивление материала, из которого он изготовлен (медь или алюминий). L — длина проводки. S — площадь сечения провода.

Какой автомат на 15 кВт 3 фазы

Быть владельцем или собственником нежилого помещения непросто. Сразу возникает большой спектр вопросов, решить которые самостоятельно порой очень затруднительно. Одной из таких глобальных задач выступает электроснабжение. От решения этой задачи будет напрямую зависеть дальнейшая эксплуатация помещения.

Перед тем, как приниматься за осуществление технологического присоединения, стоит определиться, какие приборы будут подключены к электрической сети, а также как часто и долго они будут эксплуатироваться. Все энергопринимающие устройства составят общую нагрузку сети, значение которой может как уложиться в величину разрешенной мощности, так и превысить это значение.

Для того, чтобы обеспечить безопасность вашего объекта в плане эксплуатации энергопринимающих устройств, необходимо установить соответствующий автомат. Выбрать подходящий довольно трудно, так как возникает множество сопутствующих вопросов. Например, какой автомат ставить на 15 кВт? Для 15 кВт 3 фазы сколько ампер автомат должен быть на вводе электроустановки? В первую очередь, необходимо сказать, что автомат на 15 кВт в 3 фазы принимает напряжение в 380В. Следовательно, автомат на 15 кВт требует вводного автомата на 25А. Как учесть все эти требования? Давайте разбираться.

Открытая и закрытая прокладка проводов

При расчёте нагрузки на кабель принимается во внимание и особенности прокладки электрической линии. Существует два способа её размещения — закрытый и открытый. В стенах, изготовленных из негорючих стройматериалов – бетона, кирпича, – применяют закрытую прокладку, в специально проделанных канавках-штробах.

В деревянных зданиях проводка прокладывается открытым способом, в защитных кабель-каналах или в гофрированных трубах. Для закрытого способа монтажа используют плоские провода, а для открытой-округлые.

по мощности, силе тока, длине

В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.

От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.

Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.

В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.

Содержание статьи

Расчет по мощности электроприборов

Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.

Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8

Где:

• Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
• (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
• 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко

Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.

Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля

Расчет для алюминиевого проводаРасчет для медного провода

Выбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.

На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.

Расчет сечения кабеля по силе тока

Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.

Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.

Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos

Где:

• I- сила тока
• U – напряжение в сети
• Cos – коэффициент мощности

Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.

Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.

Соотношения диаметра жил к токовым нагрузкам

Расчет по длине кабеля

В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.

Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:

• R=(p×L)÷S, где p — удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
• L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
• S- площадь поперечного сечения кабеля.

Далее производится расчет потери напряжения, где сила тока умножается на сопротивление, полученное при расчете. Полученное значение делится на величину напряжение в сети и умножается на 100%.

Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.

В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.

Видео по расчету сечения кабеля

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Как определить сечение провода? | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели и гости сайта «Заметки электрика».

При замене электропроводки в квартире своими руками у многих возникает вопрос: «Как определить сечение провода или кабеля?»

Чаще всего граждан интересует сечение жил проводов или кабелей, которые необходимо проложить от этажного (подъездного) до квартирного электрического щитка, или от опоры воздушной линии до вводного распределительного устройства (ВРУ) коттеджа или дома. Не менее реже мне задают вопросы по определению сечения жил проводов и кабелей для групповых нагрузок или трехфазных двигателей.

На самом деле вопрос выбора сечения проводов и кабелей очень серьезный, т.к. при недостаточном сечении будет большая плотность тока в проводнике, и провод начнет греться, разрушая тем самым изоляцию провода. Вот пример неправильного выбора сечения жил кабеля для розетки. Посмотрите к чему это привело.

Если же мы хотим использовать провод большего сечения, то необходимо рационально его выбрать.

Для определения сечения провода или кабеля воспользуемся таблицами ПУЭ (табл. 1.3.4 — 1.3.11), где указаны длительные допустимые токи для медных и алюминиевых проводов (кабелей, шнуров) с различными видами изоляции (ПВХ, резиновая) и оболочками (ПВХ, свинцовая, найритовая, резиновая).

Специально для Вас, из перечисленных выше таблиц ПУЭ я создал одну общую таблицу, по которой Вы легко сможете определить сечение трехжильных, четырехжильных и пятижильных проводов и кабелей для однофазной (220 В) и трехфазной (380 В) нагрузок. Вам нужно лишь знать ток нагрузки или ее мощность.

Примечание: в данной таблице мощность рассчитана при cosφ = 1.

Останавливаться шнурах я не стал, т.к. при монтаже и замене электропроводки они применяются редко. Длительные допустимые токи для СИП проводов Вы найдете в ГОСТ 31946-2012 (отмененный ГОСТ Р 52373-2005), таблица 10.

Кстати, пользуясь случаем, напоминаю Вам, что провода марки ПУНП и АПУНП применять запрещено (переходите по ссылочке и читайте всю правду о них). Примеры несоответствий этих проводов заявленному сечению привожу не только я, но и посетители сайта.

Как определить сечение вводного провода (кабеля) для квартиры или частного дома?

Номинал вводного автоматического выключателя обязательно должен быть согласован в энергоснабжающей организации. Самостоятельно менять его номинал запрещено, т.к. это влияет на селективность срабатывания аппаратов защиты, установленных в цепи питания в ВРУ или ТП, а также на выделенную мощность для конкретной квартиры или дома.

Номинал вводного автомата можно узнать в энергоснабжающей организации или в выданных технических условиях (ТУ) на присоединение к сетям.

Предположим, что согласно ТУ, выделенная мощность для частного дома составляет 5 (кВт) однофазного питания 220 (В), а номинал вводного автомата должен быть 25 (А).

Как пользоваться моей таблицей? 

Все очень просто. В зависимости от вида электропроводки (в воздухе или земле), материала жил и напряжения выбираем сечение таким образом, чтобы длительный допустимый ток кабеля превышал номинал вводного автомата.

Вводной кабель в дом планируем выполнить медным трехжильным марки ВВГнг и проложить открыто. Получается, что его сечение должно быть не менее 4 кв.мм, т.е. нужно приобрести кабель ВВГнг (3х4).

Но здесь я рекомендую вспомнить про такое понятия, как «условный ток отключения» автомата. Более подробно об этом читайте в статье про время-токовую характеристику автоматов. Получается, что автомат с номинальным током 25 (А) имеет «условный ток отключения» 1,45·25=36,25 (А). При таком токе автомат в холодном состоянии отключится за время около 60 минут (1 час). А это значит, что при выборе сечения питающего кабеля это нужно учитывать.

В моем примере кабель сечением 4 кв.мм имеет длительно-допустимый ток 35 (А), а «условный ток отключения» равен 36,25 (А). В принципе, разница между ними небольшая — можно оставить и так. Но я рекомендовал бы применить вводной кабель на 6 кв.мм, у которого длительный допустимый ток составляет 42 (А).

Как определить сечение кабеля или провода для розеточных линий?

У каждого электрического прибора имеется своя установленная мощность и указывается она в паспорте или на стикере. Единица измерения — Ватт (Вт).

Предположим, что нам нужно выбрать питающую линию для стиральной машины, мощность которой составляет 2,4 (кВт). Кабель планируем выполнить медным трехжильным марки ВВГнг и проложить скрыто. Получается, что его сечение должно быть не менее 1,5 кв.мм, т.е. нужно приобрести кабель ВВГнг (3х1,5).

Если в эту розетку будет включена только стиральная машина, то выбранный кабель ВВГнг (3х1,5) можно оставить. Защитить этот кабель нужно автоматом с номинальным током на 10 (А).

Но я считаю, что нецелесообразно использовать розетку только для одной стиральной машины. Наверняка, Вы захотите включить в нее фен, электрическую бритву или утюг. Поэтому для всех розеточных линий я рекомендую прокладывать медный кабель сечением 2,5 кв.м., а линию защищать автоматом с номиналом 16 (А).

Как определить сечение провода (кабеля) для трехфазного двигателя?

Рассмотрим еще один пример. Допустим, у нас на даче имеется трехфазный асинхронный двигатель типа АИР71А4У2 мощностью 550 (Вт), обмотки которого подключены звездой на напряжение 380 (В). Нам необходимо для него выбрать и определить сечение питающего кабеля.

Смотрим номинальный ток двигателя при соединении звездой, указанный на бирке. Он составляет 1,6 (А).

Если бирка на корпусе электродвигателя отсутствует, то данные можно найти по справочным таблицам.

Питающий кабель планируем приобрести медным, прокладывать будем по воздуху. Ищем соответствующие строки по моей таблице и находим необходимое сечение.

Получаем 1,5 кв. мм.

Сечение питающего кабеля для двигателя можно найти и по его мощности. Все аналогично.

В статье расчет сечения кабеля (провода) я подробно описал, как рассчитать сечение с помощью программы Электрик. А также я Вам рекомендую прочитать статью о том, как определить сечение кабеля по диаметру.

После определения сечения, необходимо переходить к выбору марки проводов и кабелей.

P.S. Надеюсь я Вам доступно изложил материал и теперь Вы сможете самостоятельно определить сечение провода или кабеля.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Как выбрать наиболее экономичный размер и тип кабеля?

Дата публикации: 20 сентября 2020 г. Последнее обновление: 20 сентября 2020 г. Абдур Рехман

Выбор кабеля заключается в выборе соответствующего типа проводника и выборе подходящего размера/площади поперечного сечения/диаметра проводника в соответствии с применением. Во-первых, необходимо понять значение размеров и выбора кабеля. Затем будут обсуждаться критерии выбора с учетом всех факторов снижения номинальных характеристик, которые могут снизить допустимую нагрузку кабеля.Закон, называемый законом Кельвина, играет жизненно важную роль в экономических размерах проводников, поэтому он также будет объяснен здесь. Помимо размера проводника, будут изучаться различные типы проводников. Кроме того, экранирование и изоляция кабеля будут обсуждаться в конце.

Размеры кабеля обычно определяются с точки зрения площади поперечного сечения, Kcmil (круговые милы в килограммах) или AWG (американский калибр проводов).

👉🏼 Мы запустили новый курс, т. е. IEEE 1584-2018 (Руководство по расчету опасности вспышки дуги) . В этом курсе мы рассказали о введении, истории и некоторых основных изменениях в утвержденном стандарте IEEE 1584-2018. В настоящее время мы предлагаем скидку 50% в течение ограниченного времени. Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Стандарты, доступные для выбора и размера кабеля:

• IEC (Международная электротехническая комиссия)
• NEC (Национальный электротехнический кодекс)
• BS (британские стандарты)

Значение выбора правильного размера и типа кабеля:

Выбор правильного размера и типа кабеля важен по следующим причинам:

• Если сечение кабеля очень маленькое, то, когда ток превышает допустимую нагрузку кабеля, кабель нагревается и повреждается.Таким образом, необходимо выбрать сечение кабеля, при котором он способен выдержать полный ток нагрузки и ток короткого замыкания, который может протекать по кабелю.
• Увеличение площади поперечного сечения кабеля потребует использования большего количества материала в его конструкции, что приведет к его удорожанию. Следовательно, будет сложно поддерживать хороший баланс между стоимостью кабеля и требованиями к его использованию. Таким образом, диаметр кабеля должен соответствовать требованиям.
• Необходимо обеспечить подачу на нагрузку подходящего напряжения, т. е. с минимальным падением напряжения. Кабель меньшего диаметра будет иметь более высокое сопротивление. Кроме того, это приведет к большему падению напряжения на кабеле. Поэтому необходимо выбирать такой кабель, который не вызывает или имеет меньшее падение напряжения.
• Необходимо выбрать наилучший тип кабеля в соответствии с требованиями применения, поскольку каждый тип проводника имеет свое сопротивление, теплопроводность и т. д.

Критерии выбора кабелей:

Размер кабеля определяется на основе следующих факторов:

Допустимая токовая нагрузка:  Определяется путем оценки количества тока, потребляемого оборудованием или нагрузкой, подключенной к принимающему концу кабеля. В нем также предусмотрен запас прочности по току перегрузки.

Падение напряжения:  Из-за сопротивления кабеля происходят потери мощности, что приводит к падению напряжения на некоторую величину.В дополнение к этому падение напряжения также зависит от температуры, так как температура влияет на сопротивление. Если мы знаем значения сопротивления кабеля и тока, протекающего по кабелю, то мы можем определить падение напряжения на этом кабеле, используя формулу V=I*R.

Номинал короткого замыкания:  Это способность кабеля выдерживать ток короткого замыкания в течение определенного времени сбоя до того, как он будет устранен без каких-либо повреждений.

Факторы снижения номинальных характеристик:

Имеются некоторые внешние помехи, влияющие на номинальный ток кабеля i.е. пропускная способность кабеля. В таких сценариях текущие рейтинги должны быть улучшены путем применения некоторых подходящих факторов, известных как факторы снижения рейтинга. Поскольку у нас есть более одного типа коэффициента снижения характеристик, значения всех факторов снижения характеристик умножаются для получения среднего значения. Ниже приведены основные факторы снижения номинальных характеристик, которые следует учитывать при выборе размера кабеля.

Температурный коэффициент снижения характеристик (C _T ): Температурный коэффициент снижения характеристик (CT): Кабели должны располагаться таким образом, чтобы оставалось минимальное пространство для рассеивания тепла в окружающей среде.Этот коэффициент используется при расчете сечения кабеля, чтобы учитывать расположение кабеля для минимизации тепловых потерь и, таким образом, повышения пропускной способности кабеля.

Коэффициент группировки проводников (C _G ):  Электромагнитное поле вокруг проводников в группе создается при протекании тока, что приводит к уменьшению допустимой нагрузки кабеля. По этой причине учитывается коэффициент группировки проводников.

Удельное тепловое сопротивление почвы (C _R ):  Стандартная температура окружающего кабеля составляет 40°C.Но если кабели должны быть закопаны в почву, температура вокруг кабелей повышается, что влияет на допустимую нагрузку кабеля. Поэтому в расчетах учитывается коэффициент теплового сопротивления грунта, чтобы компенсировать повышение температуры.

Коэффициент снижения номинальных характеристик по глубине заглубления (C _D ):  Этот коэффициент зависит от глубины залегания проводника. Чем глубже кабель заземления, тем выше коэффициент снижения номинальных характеристик.

Как рассчитать сечение кабеля для заданной нагрузки?

Где,

 P = Реальная мощность (кВт)
         S = Полная мощность (кВА)
         V  L  = Напряжение сети
         I  L  = Линейный ток или допустимая нагрузка кабеля 

С учетом факторов снижения номинальных характеристик:

Теперь выберите размер кабеля в соответствии с рассчитанным выше током из стандартных таблиц размеров кабеля. e.г. «Каталоги IEC».

Закон Кельвина для экономичного размера кабеля:

Закон Кельвина гласит:

Наиболее экономичным размером проводника является тот, для которого ежегодные проценты и амортизация на капитальные затраты на проводник равны годовым эксплуатационным расходам

Допустим,

 Размер (площадь поперечного сечения) проводника = a
         Годовые проценты и амортизация проводника = P  1 
         Годовые эксплуатационные расходы на проводник = P  2  

Поскольку годовой процент и амортизация проводника прямо пропорциональны размеру проводника (поскольку увеличение размера проводника увеличивает его капитальные затраты и, следовательно, проценты и амортизацию) i.е.

P ₁ ∝ а

Итак, P ₁ = k ₁ .a ———————— уравнение (i)

Кроме того, годовая стоимость эксплуатации проводника обратно пропорциональна размеру проводника (поскольку увеличение размера проводника снизит потери энергии плюс ущерб из-за нагрева и, следовательно, эксплуатационные расходы), т. е.

Итак, Р ₂ =

к ₂ а

———————— уравнение (ii)

Здесь k ₁ и k ₂ — константы.

Общая годовая стоимость проводника (скажем, P) может быть получена путем сложения уравнения (i) и уравнения (ii):

Чтобы общая стоимость была минимальной, дифференциал «P» по отношению к «a» должен быть равен нулю:

дП/да

знак равно

д/д(к ₁ .а + к ₂ /а)

0 = к ₁ + к ₂ (- 1/а ² )

0 = к ₁ — (к ₂ /а ² )

к ₂ /а ² = к ₁

к ₂ /а = к ₁ .а

Р ₂ = Р ₁

Экономичный размер проводника (при котором годовая процентная ставка и амортизационные отчисления равны годовым эксплуатационным расходам проводника) можно рассчитать из приведенного выше вывода:

к ₂ /а ² = к ₁

а = к ₁ /к ₂

а = √ ( к ₁ / к ₂ )

Пример:
Рассмотрим кабель длиной 1 км с допустимой нагрузкой 150 А в течение года (8760 часов). Стоимость монтажа кабеля составляет 0,1$/метр, где a – размер жилы в см ² . Стоимость энергии составляет $ 0,001 / кВтч, а 12% составляют проценты и амортизационные отчисления. Удельное сопротивление проводника 1,91 мкОм.см, поэтому определите экономичный размер проводника.

По EagleRJOCC BY-SA 4.0

Сопротивление проводника =

рл/а

знак равно

(1,91×10 ^-6 )(10 ⁵ ) / Ом

Потеря энергии / год

знак равно

2I ² Рт / 1000кВтч

Потеря энергии / год

знак равно

2x(150) ² x(0.191/а)(8760) / 1000

Потеря энергии / год

знак равно

75292.2 /

) кВтч

Годовые эксплуатационные расходы =

Стоимость/кВтч

Икс

Потеря энергии / год

Годовые текущие расходы = 0,1 x (

75292.2 /

)
Годовые эксплуатационные расходы = $ (

75292.2 /

)

Капитальные затраты = $

16а/метр

Капитальные затраты = 16 долл. США × 1000 = 16000 долл. США

Годовые фиксированные платежи = Проценты и амортизация на стоимость капитала

Годовые фиксированные платежи = 12% от 16000 долларов США = 1920 долларов США

По закону Кельвина

Годовые текущие расходы = Годовые фиксированные расходы

7529.22/а

= 1920а

а = 3,92 см ²

Итак, экономный размер проводника 3,92 см ² .

Ограничения:

• Точные проценты и амортизация на стоимость капитала не могут быть определены.
• Некоторые факторы, такие как допустимая нагрузка кабеля, эффект короны и т. д., не учитываются в этом законе.
• Может иметь место чрезмерное падение напряжения на проводнике по закону Кельвина.

Типы проводников:

В зависимости от физической структуры проводники бывают скрученными (несколько тонких проволок) или сплошными (сплошная металлическая проволока). Типы кабелей (проводников), которые используются в линиях электропередачи:

ACSR (алюминиевый проводник, армированный сталью):  Состоит из стальных прядей, окруженных алюминиевыми прядьями. Это наиболее рекомендуемый проводник для линий электропередачи и используется для длинных пролетов.

ACAR (алюминиевый проводник, армированный сплавом):  Он состоит из алюминиево-магниевого кремниевого сплава, окруженного алюминиевым проводником.Он имеет более высокую механическую прочность и проводимость, чем ACSR, поэтому его можно использовать для распределения и передачи в больших масштабах, но он дороже.

AAC (полностью алюминиевый проводник):  Он также известен как ASC (алюминиевый многожильный проводник) и имеет проводимость 61% IACS. Хотя он имеет хорошую проводимость, его применение ограничено из-за низкой прочности.

AAAC (проводник из алюминиевого сплава):  Он изготовлен из сплава алюминия, магния и кремния и имеет проводимость 52.5% МАКО. Из-за лучшей прочности его можно использовать для распространения, но не предлагать для передачи. Подходит для использования в помещениях с повышенной влажностью.

⁘ IACS (Международный стандарт на отожженную медь) – это стандарт, введенный США.

Это стандарт, с которым сравнивается проводимость любого проводника.

Это значение проводимости имеющейся в продаже меди.

Экранирование и изоляция кабеля:

Существуют различные слои различных материалов, которые должны быть уложены поверх проводника, чтобы обеспечить изоляцию кабеля и экран для защиты проводника.Каждый слой имеет свою специфическую функцию, и его требования зависят от применения кабелей. Например, для воздушных линий нам не нужна изоляция или экранирование, так как там используются неизолированные проводники, но для подземных кабелей они должны быть изолированы и экранированы.

Изоляция: Изоляция кабеля выполняется с помощью любого диэлектрика, такого как ПВХ, чтобы предотвратить утечку тока из проводника.

Оболочка:  Кабель снабжен оболочкой с целью защиты кабеля от влаги.Это должен быть какой-то немагнитный материал, например сплав свинца.

Подкладка:   Подкладка предназначена для защиты оболочки кабеля от любых повреждений, вызванных броней.

Армирование:  Армирование — это еще один слой оцинкованной стали поверх троса, защищающий его от любых механических повреждений.

Подача: Повышает механическую прочность кабеля. Обеспечивает общую защиту от влаги, пыли и т.д.

Подведение итогов:

Систему передачи электроэнергии можно сделать эффективной и экономичной, если следовать надлежащей методологии определения размеров и выбора кабеля. Критерии выбора, коэффициенты снижения номинальных характеристик, тип проводника, надлежащая изоляция и экранирование и т. д. Мы должны помнить об этом во время монтажа кабеля. Именно так мы можем добиться эффективной, безопасной и экономичной передачи электроэнергии.

• ---

  Об авторе

  Абдур Рехман — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в сфере коммунального хозяйства, так и в промышленной и коммерческой сфере.Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

Размеры проводов — AWG по сравнению с квадратным мм

Разница между проводами, кабелями и проводниками

Проволока представляет собой цельный металлический стержень с небольшим отношением диаметра к длине.

Проводник представляет собой провод, пригодный для передачи электрического тока.
Многожильный проводник представляет собой проводник, состоящий из группы проводов. Эти провода обычно скручены вместе.Например, кабели могут обозначаться как 7/36. Это означает, что он состоит из 7 нитей провода 36 калибра. (И из приведенной ниже таблицы многожильных проводов видно, что провод 7/36 соответствует 28 AWG.

.

Кабель представляет собой либо одножильный провод, либо комбинацию проводников, изолированных друг от друга (многожильный кабель). Кабели в нефтегазовой и нефтехимической промышленности, как правило, всегда изолированы и часто защищены бронированной оболочкой и называются бронированными кабелями. Как правило, многожильные проводники более гибкие и менее подвержены усталостному разрушению, чем одножильные провода.
 

Важность использования кабеля правильного сечения

Провода могут безопасно проводить только ограниченное количество тока. Если ток, протекающий по проводу, превышает допустимую токовую нагрузку провода, выделяется избыточное тепло. Этого тепла может быть достаточно, чтобы сжечь изоляцию вокруг провода и вызвать пожар. Поэтому каждый проводник или кабель будет иметь определенную допустимую токовую нагрузку, также иногда называемую его допустимой нагрузкой.

Увеличение диаметра или поперечного сечения проводника уменьшает его сопротивление и увеличивает его способность проводить ток.

Другая причина выбора увеличенной площади поперечного сечения провода заключается в ограничении падения напряжения по его длине — это особенно важно при длинных участках кабеля и в искробезопасных (искробезопасных) цепях.

Ограничения на выбор размера кабеля

Провода и кабели изготавливаются стандартных диаметров. При выборе кабелей обычно выбирают следующий стандартный размер из рассчитанного.

Клеммы (например, Weidmuller, Phoenix и т. д.), в которые вставляется кабель или провод, изготавливаются для различных размеров. Помните о любых ограничениях, которые это может наложить на ваш выбор.
 

Стандартные размеры измерительного прибора, электрических и силовых кабелей

Диаметр проволоки часто указывается в американском калибре проволоки (AWG), а не в квадратных миллиметрах (кв. мм) или дюймах. В приведенных ниже таблицах размеров кабелей указаны размеры обычных диаметров проводов и соответствующие AWG.

Размеры кабеля/проводника

американского калибра проводов (AWG)

Таблица размеров проводников американского калибра проводов

Американский калибр проводов (AWG) — это стандартизированная система калибров проводов для диаметров круглых, сплошных, цветных, электропроводящих проводов. Чем больше номер AWG или сечение провода, тем меньше физический размер провода. Наименьший размер AWG — 40, а наибольший — 0000 (4/0). Общие эмпирические правила AWG: при уменьшении на каждые 6 калибров диаметр проволоки удваивается, а на каждые 3 калибра площадь поперечного сечения удваивается.Примечание. Калибр проволоки W&M, калибр стальной проволоки США и калибр музыкальной проволоки — это разные системы.

American Wire Gauge (AWG) Таблица размеров и свойств

В Таблице 1 перечислены размеры AWG для электрических кабелей/проводников. В дополнение к размеру провода в таблице приведены значения нагрузки (тока), несущей способности, сопротивления и скин-эффекта. Указанные сопротивления и глубина поверхностного слоя относятся к медным проводникам. Подробное описание каждого свойства проводника приведено ниже в Таблице 1.

AWG Примечания: Американский калибр проводов (AWG) — это стандартизированная система калибров проводов, используемая преимущественно в США для определения диаметра электропроводящих проводов. Общее эмпирическое правило заключается в том, что при уменьшении на каждые 6 калибров диаметр проволоки удваивается, а на каждые 3 калибра удваивается площадь поперечного сечения.

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

Сопротивление Примечания: Сопротивление, указанное в таблице выше, относится к проводнику из медного провода. Для заданного тока можно использовать указанное сопротивление и применить закон Ома для расчета падения напряжения на проводнике.

Ток (емкость) Примечания: Значения тока, показанные в таблице, относятся к силовой передаче и были определены с использованием правила 1 ампер на 700 круговых мил, что является очень консервативным показателем.Для справки, в Национальном электротехническом кодексе (NEC) указана следующая допустимая нагрузка для медного провода при 30 градусах Цельсия:
14 AWG — максимум 20 ампер на открытом воздухе, максимум 15 ампер в составе трехжильного кабеля;
12 AWG – максимум 25 А на открытом воздухе, максимум 20 А в составе трехжильного кабеля;
10 AWG – максимум 40 А на открытом воздухе, максимум 30 А в составе трехжильного кабеля.

Проверьте в соответствии с вашими местными электротехническими нормами допустимый ток (мощность) для сети и настенной проводки.

Скин-эффект и глубина скин-эффекта Примечания: Скин-эффект — это тенденция переменного электрического тока (AC) распределяться внутри проводника таким образом, что плотность тока вблизи поверхности проводника больше, чем плотность тока в его сердцевине. То есть электрический ток имеет тенденцию течь по «коже» проводника. Скин-эффект вызывает увеличение эффективного сопротивления проводника с увеличением частоты тока. Максимальная частота показа соответствует 100% глубине скин-эффекта (т.е. без скин-эффектов)

Данные о частоте согласно размеру AWG в литцендрате

Размер AWG

выбирается «Полосой частот» в соответствии со следующими данными и №.прядей определяется текущим количеством.

Частота	Рекомендуемый калибр проволоки	(мм)
от 60 Гц до 1 кГц	28АВГ	0,32
от 1 кГц до 10 кГц	30AWG	0,25
от 10 кГц до 20 кГц	33АВГ	0,18
от 20 кГц до 50 кГц	36АВГ	0,12
от 50 кГц до 100 кГц	38АВГ	0. 10
от 100 кГц до 200 кГц	40AWG	0,08
от 200 кГц до 350 кГц	42АВГ	0,06
от 350 кГц до 850 кГц	44АВГ	0,05
от 850 кГц до 1,4 МГц	46АВГ	0,04
от 1,4 МГц до 2,8 МГц	48АВГ	0,03

# Примечания: размер AWG связан со скин-эффектом и эффектом близости, что означает, какой ток может протекать по многожильному проводу без сопротивления и насколько эффективность может влиять на эффект индукции.

Частотно-зависимый скин-эффект (на основе медного проводника)

Скин-эффект в зависимости от диапазона частот

Частота	δ
10 кГц	0,06 мм
50 кГц	0,30 мм
100 кГц	0,21 мм
500 кГц	0,094 мм = 94 мкм
1 МГц	0,066 мм = 66 мкм
10 МГц	0. 021 мм = 21 мкм
100 МГц	0,0066 мм = 6,6 мкм

# Примечания: Обычно используется в приложениях, работающих в диапазоне частот от 10 кГц до 5 МГц. Для продуктов, работающих выше этого частотного диапазона, потребуется новый дизайн, основанный на уникальной спецификации. Индивидуально изолированный одиночный проводник является основным компонентом всех литцендратных конструкций, так что токи равномерно распределяются по поверхности каждого проводника под покрытием на высоких частотах.

При увеличении частоты ток протекает в краевой области или по поверхности каждого проводника; это называется «скин-эффект». Скин-эффект на высоких частотах уменьшает эффективное поперечное сечение способности каждого проводника проводить ток. Аналогичные потери на более высоких частотах вызваны «эффектами близости», когда соседние электрические поля отрицательно влияют на электромагнитное распределение друг друга. Скрученная структура литцендрата с использованием нескольких отдельных изолированных проводников может эффективно минимизировать эти высокочастотные потери при использовании в высокочастотных приложениях.

Эти факторы следует учитывать в достаточной степени в начале проектирования литцендрата. Преобразование определенной части сложной структуры достигается за счет использования производственного процесса, основанного на оптимальных производственных параметрах и точно отлаженном дизайне продукта, а также гарантирует высочайшее качество и производительность продукции заказчика.

Таблица эквивалентных сечений проволоки по Брауну и Шарпу

Таблица эквивалентных сечений проволоки по Брауну и Шарпу

Справочник и информация

Таблица эквивалентных сечений проводов

Таблица эквивалентных сечений проводов.В таблице представлены шкалы Брауна и Шарпа.
Таблица показывает калибр проводов в зависимости от размера проводов, что позволяет быстро определить физический размер проводов различных размеров.
Вернуться к калибру проводов AWG для допустимых токов.
Конечно, таблица позволяет оценить размер кабеля в зависимости от количества проводов.
Однако размер кабеля будет зависеть от типа изоляции и степени экранирования.

Стандартный калибр проволоки в сравнении с поперечным сечением

Таблица размеров проводов для площади поперечного сечения неизолированного провода.
В основном на диаграмме показано поперечное сечение провода определенного размера и поперечное сечение нескольких проводов.
Таким образом, вы можете найти эквивалентный размер провода, используя несколько меньших проводов [вместе].
Или, сколько проводов одного сечения составляют больший провод другого сечения.

Примечание редактора; Я не уверен в применении здесь. Хотя, если бы мне нужно было заменить сплошной медный провод на многожильный, это могло бы помочь.
Конечно, обмен одного кабеля на другой был бы правильным применением для данных, представленных в таблице.

Свойства Алюминиевая проволока;
Страница таблицы размеров алюминиевых электрических проводов.
эквивалентных сечений провода.
Таблица размеров AWG в метрических единицах.
Устаревшие стандарты сечения проводов.

Список производителей Электрический провод и
Кабель

См. также Цветовые коды , используемые на странице Изоляция проводов ; Цвет
кодирование изоляции проводов в зависимости от применения.

Браун и Шарп — это старое название стандарта American Wire Gauge.
На самом деле какое-то время таблица проводов Брауна и Шарпа называлась стандартом American Wire Gauge.
Однако, отметив, что он еще не признан стандартом, Браун и Шарп изменили название на AWG.

Определите калибр кабеля в зависимости от физического размера. Определите длину кабеля в зависимости от увеличения размера.

Изменено 31.12.11
Copyright © 1998 — 2016 Все права защищены Ларри Дэвис

Оптимизация формы поперечного сечения прядей проволоки, подвергающихся чисто растягивающим нагрузкам, с использованием редуцированной винтовой модели | Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences

Уменьшенная спиральная модель

Когда спиральная конструкция деформируется равномерно по всей ее длине, переменные состояния (деформации и напряжения) однородны вдоль винтовых линий. Его общий отклик можно точно проанализировать, взяв репрезентативную двумерную поверхность. Это свойство называется трансляционной инвариантностью [14], и оно используется для получения редуцированной модели конечных элементов [7], формулировка которой аналогична по идее обобщенным элементам плоской деформации [16]. Были предложены и другие модели, использующие это же свойство, например модели Зубова [17], Трейсседе [13], Фрихи и др. [14] и Каратанасопулос и Кресс [15]. В отличие от вышеупомянутых моделей, модель, используемая в этой работе, была получена в рамках конечной деформации, поэтому она способна лучше описывать движения проволоки.Кроме того, он был разработан для сложной геометрии и взаимодействий в поперечном сечении.

Рис. 3

Осевая реакция жилы проволоки 1 + 6. Геометрические параметры приведены в таблице 3, а свойства материала – в таблице 2

Уменьшенная модель позволяет иметь сложную геометрию при сохранении небольшого количества элементов. Это позволяет изучать мелкие сетки и локальные деформации и напряжения без необходимости объемного конечного элемента и моделирования, требующего очень больших вычислительных ресурсов.Однако, с другой стороны, он ограничен предположением о его выводе: могут быть изучены только однородные загружения, такие как осевое удлинение и скручивание, радиальное уплотнение и тепловое расширение [15]. Соответственно, можно рассмотреть любой случай нагрузки, который определяет, что каждое поперечное сечение конструкции ведет себя одинаково.

Требования к подходам к моделированию

Для нашей оптимизации необходимо, чтобы выбранный метод моделирования удовлетворял четырем требованиям. Аналитическая модель, найденная в Feyrer [5], и две трехмерные модели конечных элементов (основанные либо на твердотельных объемных, либо на балочных элементах) сравниваются с редуцированной моделью.

Осевая реакция Поскольку осевое удлинение является вариантом нагрузки для оптимизации, наша модель должна иметь возможность полностью отражать взаимодействие между проводами, включая усиление из-за контакта между проводами и пластичность материала. На рис. 3 показано, как все модели могут предсказывать общее осевое поведение.

Вычислительная эффективность Основное внимание при подходе к подпрограмме оптимизации направлено на обеспечение максимально возможной эффективности базовой симуляции, которая вычисляет целевое значение, поскольку она выполняется несколько раз.Поэтому на рис. 4 показано сравнение времени решения для количественной оценки скорости каждой модели. Помимо аналитической модели, балочная и редуцированная модели сравнимы в решении анализа, при этом твердотельный КЭ значительно медленнее.

Сложная геометрия Для оптимизации формы выбранная модель должна полностью описывать геометрию пряди (и, в частности, внешней проволоки). Твердотельные и редуцированные КЭ-модели — единственные, которые удовлетворяют этому требованию, потому что и аналитические, и балочные КЭ-модели полагаются на узкую базу данных поперечных сечений для определения контакта.

Рис. 4

Сплошные континуальные элементы (слева), балочные элементы (в центре) и редуцированные элементы (справа) с соответствующим временем расчета для моделирования, показанного на рис. 3

Таблица 1 Требования, которым соответствует каждая модель

Реакция на изгиб Расчет реакции на изгиб также требуется в процедуре оптимизации, чтобы ограничить гибкость пряди. Твердотельные и балочные модели КЭ и аналитические модели могут непосредственно описывать такой случай нагрузки. С другой стороны, уменьшенная модель, поскольку поперечные срезы не будут вести себя независимо от их осевого положения, по своей сути не способна моделировать изгиб.

В таблице 1 показано, чем упрощенная модель отличается от альтернативных подходов к моделированию.

Расширение редуцированной винтовой модели для учета контакта

Поскольку влияние контакта между проводами важно для полной характеристики напряженного состояния в пряди, потребовалось расширение модели, найденной в [7] (рис. 5b) . Первоначально модель была разработана для анализа одного компонента, будь то свободные спирали или твердые области (например, сплошной цилиндр с включениями).Вместо этого нити имеют отдельные компоненты, которые могут свободно вращаться и перемещаться относительно друг друга. Поэтому необходимо ввести закон взаимодействия. Вместо простого слияния точек контакта [15] в текущей работе используется закон контакта с экспоненциальным поведением давления-перекрытия.

Чтобы использовать определения контактов, уже имеющиеся в Abaqus, вводится геометрический прием. Поскольку каждый компонент является локально плоским и существует относительное вращение вне плоскости, для включения трехмерного контакта необходимо определить вспомогательную основную поверхность .Это позволяет взаимодействию фактически представлять контакт поверхность-поверхность, а не контакт между линиями, что в конечном итоге привело бы к искусственному локализованному излому. Эта поверхность получается путем выдавливания узлов внутреннего ядра перпендикулярно плоскости отсчета. Затем эти узлы соединяются элементами оболочки и жестко ограничиваются соответствующими родительскими узлами, чтобы гарантировать винтовую симметрию. На рис. 5b показана такая контактная поверхность, на которой выделены узлы, соединенные с соответствующим главным узлом, лежащим на эталонном сечении.

Рис. 5

a Поперечное сечение нити 1 + 6 с выделенным уменьшенным модельным доменом. b Вспомогательная поверхность для определения контакта. Узловые степени свободы полностью ограничены соответствующим узлом, лежащим на исходном поперечном сечении, уравнениями связи. c Прессованная прядь, соответствующая поперечному сечению, указанному в a

Приблизительная жесткость на изгиб

Рис. 6

Результаты Фоти [18] и значения жесткости, рассчитанные аналитически

Как было предложено в работе Фоти [18], изгиб нити имеет две характерные крайности.

• Стадия прилипания , где кривизна изгиба настолько мала, что трение между компонентами препятствует их скольжению относительно друг друга. Все провода образуют поперечное сечение с соединенными элементами, связанными с высокой жесткостью на изгиб.

• Фаза скольжения кривизна достаточно велика, поэтому трением можно пренебречь, и предполагается, что каждый компонент свободно изгибается вокруг своей нейтральной плоскости, что определяет общее снижение жесткости на изгиб.6 E_{i} I_{i} \end{align}$$

  (2)

  , где E — модуль Юнга, I — момент инерции каждого провода относительно своей нейтральной плоскости, а \({\tilde{I}}\) — момент инерции относительно нейтральная плоскость нити. Нижний индекс 0 относится к основному проводу, а значения \(i>0\) относятся к внешним проводам (\(i=1 \cdots 6\)).

  Это приближение позволяет рассматривать изгиб без привлечения более сложных моделей. На рисунке 6 показано, как аналитически рассчитанные значения жесткости соответствуют результатам, полученным Фоти [18]. Однако возможность охарактеризовать переход между двумя фазами (который зависит от коэффициента трения \(\mu \)) не сохраняется.

  Осевая сила, приложенная к пряди, также влияет на реакцию на изгиб [18] из-за повышенного трения при контакте между проволоками при удлинении пряди. Учитывая тот факт, что для приложений, рассматриваемых в этой работе, осевые силы высоки, а кривизна мала, будет рассмотрена фазовая жесткость стержня \(K_{stick}\).

  Модель материала

  Во всех представленных здесь симуляциях модель материала представляет собой упруго-идеально-пластический определяющий закон. На рисунке 7 показана кривая напряжения-деформации, соответствующая параметрам материала, как в таблице 2. Этот выбор определяющего закона позволяет смоделировать разрушение с помощью анализа предельной нагрузки . Материал анализируемой конструкции заменен идеально пластичным материалом с меньшим пределом текучести. Таким образом, предельная нагрузка, то есть максимальная нагрузка, которую конструкция может выдержать до пластического разрушения, соответствует разрушающей нагрузке .

  Рис. 7

  Кривая напряжения-деформации линейного упруго-идеально пластического материала

  Таблица 2 Свойства материала, используемые как для эталона для расчета предельной нагрузки (\(H=0,0\) ГПа)

  Ответить на 5 вопросов к Помощь в выборе правильного электрического провода

  Выбор провода является важной частью проектирования электрической сборки, поскольку он влияет на безопасность, функциональность, простоту использования и удобство обслуживания сборки. Поскольку существуют тысячи типов проводов и электрических кабелей, выбор правильного провода или проводов может быть сложным и пугающим.

  Чтобы уточнить, я определяю «провод» как один гибкий проводник электричества, окруженный изоляцией. Обычно проводник выполнен из меди; однако он может варьироваться в зависимости от приложения. Говоря об этом, прежде чем вы начнете что-либо проектировать, вам необходимо полностью понять, как будет использоваться электрическая сборка. Какова будет его работа и в какой среде он будет работать?

  После того, как вы определили его конечное назначение, вы можете приступить к работе, ответив на следующие пять вопросов, которые помогут вам выбрать лучший электрический провод для вашего приложения.

  1. Какой размер провода мне нужен?

  Есть два аспекта вопроса о размере проволоки: толщина (калибр) и длина. Чтобы определить, какой калибр провода вам нужен, рассмотрите пропускную способность и величину тока, который должен проводить провод (измеряется в силе тока или амперах). Калибр провода напрямую связан с тем, сколько ампер вам нужно через него пропустить.

  Расстояние, которое вам нужно пройти по проводу, также может повлиять на сечение провода, которое вам нужно. Поскольку проводник не идеален, чем длиннее провод, тем больше напряжения вы можете потерять из-за сопротивления/нагрева. Вы можете противодействовать падению напряжения, увеличив сечение провода, что, следовательно, увеличит мощность тока. Это позволяет вам прокачивать больше ампер, чтобы обеспечить получение нужного количества электроэнергии, даже если вы немного потеряете по пути.

  2. Насколько гибким должен быть провод?

  Различные типы проволоки обеспечивают разный уровень гибкости:

  • Сплошной сердечник – почти нет гибкости в проволоке меньшего сечения; становится более гибким в более высоких калибрах
  • Проволока грубопроволочная – умеренно гибкая; он сохранит форму, которую вы ему придали
  • Провод тонкопроволочный – очень гибкий; не будет держать форму

  3.Какая изоляция проводов лучше?

  Рабочая среда сборки будет диктовать тип изоляции ваших проводов.

  • Напряжение – чем выше уровень напряжения, тем толще должна быть изоляция для снижения риска поражения электрическим током
  • Соображения по охране окружающей среды – воздействие солнца и УФ-излучения, экстремальные температуры, присутствие химикатов или масел могут повлиять на производительность
  • Нормативные требования – UL, SA, SAE, CE и т. д.
  • Стойкость к истиранию – в условиях повышенной вибрации требуется более толстая изоляция
  • Покрытие – некоторые покрытия облегчают печать на проволоке или проталкивание/протягивание ее через кабелепровод

  4. Имеет ли значение цвет провода?

  Использование разноцветных проводов в электрической сборке может помочь вам, конечному пользователю и любому, кому в будущем потребуется обслуживать сборку, понять назначение каждого провода. Многие компании используют стандартные цвета проводов для обозначения горячих, заземляющих и нейтральных проводов; некоторые даже будут кодировать цветом различные цепи в электрической сборке.

  5. Должен ли я использовать медный или алюминиевый провод?

  Хотя медь является наиболее проводящим металлом, она может быть тяжелой и дорогой. Таким образом, для высоковольтных электрических применений на большие расстояния можно использовать алюминиевый провод. Это приемлемый проводник, который обычно требует более толстого сечения, но он намного легче и дешевле, чем медный провод. Например, в линиях электропередач вместо меди используется алюминиевый провод.

  Упростите процесс выбора провода

  Разнообразие спецификаций используемых в каждой отрасли проводов создает потребность во всех доступных типах проводов.Но каждая из этих отраслей обычно придерживается нескольких типов проводов, которые соответствуют их требованиям, что на самом деле может помочь упростить процесс выбора провода.

  Например, в автомобильной промышленности в основном используется провод GXL, который хорошо подходит для рабочих условий, обычно встречающихся внутри автомобиля (температура, истирание, масло и т. д.). С другой стороны, MTW (провод станка) обычно используется в электрических шкафах управления, потому что он рассчитан на более высокое напряжение, а изоляция подходит для рабочей среды.

  Если вы находитесь в процессе выбора проводов для своей электрической сборки, вероятно, вам также нужно будет выбрать несколько других компонентов. Используйте наш контрольный список проектирования жгутов проводов , чтобы убедиться, что вы отметили все пункты.