Сечение проводов по мощности таблица и длине. Расчет сечения кабелей и проводов по мощности и току. Расчет сечения кабеля по току

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. , как известно, бывают разного сечения, материала и с разным количеством жил. Какой из них надо выбрать, чтобы не переплачивать, и одновременно обеспечить безопасную стабильную работу всех электроприборов в доме. Для этого необходимо произвести расчет кабеля. Расчет сечения проводят, зная мощность приборов, питающихся от сети, и ток, который будет проходить по кабелю. Необходимо также знать несколько других параметров проводки.

Основные правила

При прокладке электросетей в жилых домах, гаражах, квартирах чаще всего используют кабель с резиновой или ПВХ изоляцией, рассчитанный на напряжение не более 1 кВ. Существуют марки, которые можно применять на открытом воздухе, в помещениях, в стенах (штробах) и трубах. Обычно это кабель ВВГ или АВВГ с разной площадью сечения и количеством жил.
Применяют также провода ПВС и шнуры ШВВП для подсоединения электрических приборов.

После расчета выбирается максимально допустимое значение сечения из ряда марок кабеля.

Основные рекомендации по выбору сечения находятся в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ). Выпущено 6-е и 7-е издания, в которых подробно описывается, как прокладывать кабели и провода, устанавливать защиту, распределяющие устройства и другие важные моменты.

За нарушение правил предусмотрены административные штрафы. Но самое главное состоит в том, что нарушение правил может привести к выходу из строя электроприборов, возгоранию проводки и серьезным пожарам. Ущерб от пожара измеряется порой не денежной суммой, а человеческими жертвами.

Важность правильного выбора сечения

Почему расчет сечения кабеля так важен? Чтобы ответить, надо вспомнить школьные уроки физики.

Ток протекает по проводам и нагревает их. Чем сильнее мощность, тем больше нагрев. Активная мощность тока вычисляют по формуле:

P=U*I* cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

Как видно, мощность зависит от силы тока и сопротивления. Чем больше сопротивление, тем больше выделяется тепла, то есть тем сильнее провода нагреваются. Аналогично для тока. Чем он больше, тем больше греется проводник.

Сопротивление в свою очередь зависит от материала проводника, его длины и площади поперечного сечения.

R=ρ*l/S

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения.

Видно, что чем меньше площадь, тем больше сопротивление. А чем больше сопротивление, тем проводник сильнее нагревается.

Если покупаете провод и замеряете его диаметр, то не забудьте, что площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

d – диаметр.

Не стоит также забывать удельное сопротивление. Оно зависит от материала, из которого сделаны провода. Удельное сопротивление алюминия больше, чем меди. Значит, при одинаковой площади сильнее нагреваться будет алюминий. Сразу становится понятно, почему алюминиевые провода рекомендуют брать большего сечения, чем медные.

Чтобы каждый раз не вдаваться в длинный расчет сечения кабеля, были разработаны нормы выбора сечения проводов в таблицах.

Расчет сечения провода по мощности и току

Расчет сечения провода зависит от суммарной мощности, потребляемой электрическими приборами в квартире. Ее можно рассчитать индивидуально, или воспользоваться средними характеристиками.

Для точности расчетов составляют структурную схему, на которой изображены приборы. Узнать мощность каждого можно из инструкции или прочитать на этикетке. Наибольшая мощность у электрических печек, бойлеров, кондиционеров. Суммарная цифра должна получиться в диапазоне приблизительно 5-15 кВт.

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(P*K)/(U*cos φ)

P – мощность в ваттах

U =220 Вольт

K =0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:

I=P/(U*√3*cos φ)

U =380 Вольт

Рассчитав ток, надо воспользоваться таблицами, которые представлены в ПУЭ, и определить сечение провода. В таблицах указан допустимый длительный ток для медных и алюминиевых проводов с изоляцией различного типа. Округление всегда производят в большую сторону, чтобы был запас.

Можно также обратиться к таблицам, в которых сечение рекомендуют определять только по мощности.

Разработаны специальные калькуляторы, по которым определяют сечение, зная потребляемую мощность, фазность сети и протяженность кабельной линии. Следует обращать внимание на условия прокладки (в трубе или на открытом воздухе).

Влияние длины проводки на выбор кабеля

Если кабель очень длинный, то возникают дополнительные ограничения по выбору сечения, так как на протяженном участке происходят потери напряжения, которые в свою очередь приводят к дополнительному нагреву. Для расчета потерь напряжения используют понятие «момент нагрузки». Его определяют как произведение мощности в киловаттах на длину в метрах. Далее смотрят значение потерь в таблицах. Например, если потребляемая мощность составляет 2 кВт, а длина кабеля 40 м, то момент равняется 80 кВт*м. Для медного кабеля сечением 2,5 мм². это означает, что потери напряжения составляют 2-3%.

Если потери будут превышать 5%, то необходимо брать сечение с запасом, больше рекомендованного к использованию при заданном токе.

Расчетные таблицы предусмотрены отдельно для однофазной и трехфазной сети. Для трехфазной момент нагрузки увеличивается, так как мощность нагрузки распределяется по трем фазам. Следовательно, потери уменьшаются, и влияние длины уменьшается.

Потери напряжения важны для низковольтных приборов, в частности, газоразрядных ламп. Если напряжение питания составляет 12 В, то при потерях 3% для сети 220 В падение будет мало заметно, а для низковольтной лампы оно уменьшится почти вдвое. Поэтому важно размещать пускорегулирующие устройства максимально близко к таким лампам.

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

Uн – номинальное напряжение, В. (оно указывается в характеристиках электроприборов).

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

ΔU=I*R

R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S ;

I – сила тока, находят из закона Ома;

Допустим, у нас получилось, что I =4000 Вт/220 В =18,2 А.

Сопротивление одной жилы медного провода длиной 20 м и площадью 1,5 мм кв. составило R =0,23 Ом. Суммарное сопротивление двух жил равняется 0,46 Ом.

Тогда ΔU =18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

8,37*100/220=3,8%

На длинных линиях от перегрузок и коротких замыканий устанавливают с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Время чтения ≈ 10 минут

Во время капитального хозяевам или ремонтникам приходится сталкиваться с серьёзным вопросом, касающимся разводки электрических кабелей. Но проблема снимется сама собой, если знать, как производится расчёт сечения провода по потребляемой мощности. Кроме того, для таких вычислений есть и другие параметры, так что оставайтесь на этой странице и тогда без особого труда сможете определить, какая нужна электропроводка для вашего жилья.

Электрические кабели в квартире или доме имеют разное сечение

Основные положения

Для начала следует ознакомиться со значением букв аббревиатуры, которая используется в маркировке электрических кабелей и проводов. Ниже приведена таблица с расшифровкой таких символов.

Таблица расшифровки аббревиатуры для часто встречающихся маркировок электрокабелей и проводов

Шнур в виниловой изоляции и виниловой оболочке, плоский (ШВВП)

В помещениях (частный дом, квартира, гараж, хозпостройки) для бытовых потребностей типа розеток и освещения, то есть, для напряжения не более 1 кВ (1000 В) применяют кабели с резиновой или виниловой изоляцией. Для открытых участков, например, для ввода с электроопоры на утку, из дома в подсобное помещение, при маскировке в штробах и упаковке в трубах (кабель-каналах) есть специальные марки. Чаще всего, это ВВГ или АВВГ – кабель медный с двойной виниловой изоляцией без брони и кабель алюминиевый с двойной ПВХ изоляцией без брони соответственно. Для подключения таких электроприборов, как электробойлер, стиральная машина-автомат и др., обычно прокладывают ПВС (провод виниловый соединительный) или ШВВП (см. фото вверху).

Примечание. Полный текст с требованиями по выбору сечения кабелей можно найти в 6-м и 7-м издании правил устройства электроустановок (ПУЭ), но здесь мы рассмотрим исключительно бытовые потребности.

Важно! Нарушение ПУЭ может спровоцировать выход из строя подключенных электроприборов и даже возгорание. В случае пожара виновный несёт административную ответственность, но если есть человеческие жертвы, то это уже уголовное наказание.

Кабель и провод – в чём разница

Основное различие между кабелем и проводом – количество жил

В большинстве случаев обыватель не видит разницы между кабелями и проводами и, к тому же, может подразумевать под этим какие-то токопроводящие элементы, возможные в его понимании. С этим иногда приходится сталкиваться, когда клиент заказывает услугу электрической разводки и подключения к ЛЭП – приходится потратить время, чтобы убедить его в необходимости покупки того или иного материала.

Под проводом подразумевается только одна токопроводящая жила в изоляции или без неё. Кроме того, это может быть, как моножила, так и многожильный провод (плотное переплетение множества тонких жилок). Кабель, естественно, состоит из нескольких проводов, каждый из которых изолирован, а все вместе они упакованы в резиновую или в поливинилхлоридную оболочку.

Примечание. В некоторых старых домах до сих пор можно встретить гупера провод или гупер, как его называют электрики. Это медный многожильный провод в бесшовной резиновой изоляции, покрытой сверху плетёной тканью с пропиткой антипиреном, для наружной проводки. В настоящее время снят с производства – резина пересыхает и изоляция рассыпается.

Кабели и провода одножильные или многожильные – чему отдать предпочтение

Одножильный (моно) и многожильный проводники

Современная промышленность производит электропроводки, как моно, так и многожильные и вам предстоит определиться с учётом определённых потребностей. Скажу сразу, что кабели с многожильными проводами лучше всего использовать для подключения электроприборов снаружи или удлинителей – они гибкие, так что запитанный агрегат можно перемещать с места на место, не опасаясь возникновения заломов. Одножильные проводки, как правило, укладывают в местах, где они не будут регулярно изгибаться, то есть, в жёстких и гофрированных кабель-каналах либо в штробах.

Такое разделение по месту назначения имеет довольно логичное основание с технической и технологической точки зрения. Дело в том, что виниловая изоляция очень плотно облегает одножильный проводник, но вот у многожильных, несмотря на все современные технологии производства, остаются полости, заполненные воздухом. Как вы понимаете, там присутствует кислород (O), который при взаимодействии с медью (Cu) образует окись CuO, что разрушает металл. Конечно, это процесс не быстрый и наиболее заметен на скрутках и клеммах.

Медь или алюминий – что выбрать

Скрутку из медной и алюминиевой жилы делать воспрещено

Те, кто успел пожить при СССР, будучи взрослыми, помнят, что все проводки для квартир и частных домов делали из алюминия, хотя застройщики официально использовали Al до 2001 года. Также об этом известно молодёжи, живущей в хрущёвках, сталинках и брежневках в наше время – если электропроводку не меняли, значит, там алюминий. И это вовсе не, потому что в стране не хватало меди, скорее наоборот, но алюминий дешевле и это ставилось во главу угла. Если учесть темпы строительства при Н. С. Хрущёва, то такая экономия была вполне оправданной – в многоэтажках того времени до сих пор живёт половина стран, входящих в состав Советского союза.

Медь с алюминием можно соединять только через колодки

Но на сегодняшний день реалии изменились и согласно ПУЭ пункт 7.1.34, предусмотрено исключительное применение меди, так что выбор очевиден, но… В некоторых ситуациях в старых домах приходится менять только часть проводки, следовательно, допускается использование алюминия. Но это вовсе необязательно, так как медь с алюминием можно соединять через колодки – окисления не будет.

Примечание. Если просто говорить о качестве материала, то у Cu срок эксплуатации гораздо больше, нежели у Al, так как последний со временем начинает крошиться, кроме того, паять алюминий достаточно сложно. Разница ещё в проводимой мощности – для Cu сечением 2,5 мм2 проводимость тока 25 A, а для Al сечением 2,5 мм только 19 А.

Потребляемая мощность бытовых приборов

Чтобы правильно рассчитать нужное сечение жилы, необходимо знать потребляемую мощность для бытовых приборов. Иногда такие показатели есть на корпусе прибора, но не всегда, а техпаспорт может быть утерян. Обратите внимание на таблицу, где указана мощность основных бытовых приборов.

Примечание. В этой таблице приведены только те бытовые приборы, мощность которых более 0,5 кВт.

Расчёт сечения провода

Сечения у проводов разные и вам предстоит сделать осознанный выбор

Начнём с того, что районная или городская энергосеть выдаёт предписание на сечение кабеля для . Они основываются на ПУЭ, так что вам здесь напрягаться не придётся, к тому же вывод к распределительному электрощиту или к первой (главной) дозе можно будет сделать такой же жилой. Но, давайте двигаться дальше — будем отталкиваться от распредщита, где через автоматы или УЗО (устройство защитного отключения) электроэнергия распределяется по комнатам, группам или отдельным приборам. Именно отсюда начинается расчёт сечения провода по потребляемой мощности этих самых групп или отдельных агрегатов.

Видео: Расчёт сечения проводника

Конечно же, для таких вычислений лучше всего воспользоваться формулой I=(P/U)*cosⱷ, где буквы соответствуют:

I – получаемый расчетный ток;
Р – мощность используемого прибора или оборудования;
U – номинальное потребляемое напряжение (в нашем случае, это 220В);
cosⱷ — для бытовых сетей принято считать за 1.
Теперь для примера рассчитаем, что нам понадобится для электрического бойлера «Gorenje GBFU 50 E» мощностью 2000 Вт – нам нужно просто подставить реальные цифры:

I=(P/U)*cosⱷ=2000/220*1=9.0909090909090909, что можно округлить до 9 A.

Теперь воспользуемся таблицей, которая приведена ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), там указано соотношение силы тока (ампераж) к сечению жилы.

Таблица основана на ПУЭ №№1.3.4 и 1.3.5

При подсчётах мы вышли на силу тока чуть более 9 A, но в таблице есть только 10 A и для такого показателя понадобится медный провод сечением 0,75 мм2, но в магазинах обычно продаются кабели с жилой не менее 1,0 мм2. Так что, можно смело покупать ШВВП 3х0,75, либо ШВВП 3х1,0, где первая цифра указывает на количество жил, а вторая на сечение мм2.

Этим же методом вы можете определить сечение провода для группового подключения. Возьмём, к примеру, кухонные розетки, где одновременно могут оказаться включенными микроволновка, холодильник и кофемашина. При этом выберем наиболее мощные приборы (см. таблицу в разделе «Потребляемая мощность бытовых приборов»): микроволновка -2000 Вт, холодильник -700 Вт и кофемашина – 1500 Вт, итого 2000+700+1500=4200. Значит:

I=(P/U)*cosⱷ=4200/220*19.0909090909090909 или округлённо 19 A.

Исходя из ПУЭ (таблицы №№1.3.4 и 1.3.5), в данном случае для подключения блока розеток понадобится медный провод с жилой 2,0 мм2

Поправки на длину

В частном доме порой приходится использовать длинные кабели, например, для подключения гостевого домика или летней кухни, которые могут находиться на расстоянии 20-30 м от основного жилья. Используем формулу R=p*L/S:

R – сопротивление;
p – удельное сопротивление (Cu – 0,0175 Ω*мм2, AL — 0,0281 Ω*мм2);
S – площадь сечения жилы;
L – длина кабеля (для одной фазы добавляется нулевой контур, следовательно, длина удваивается).
Возьмём кабель, который мы рассчитывали для 10 A и пусть это будет ШВВП 3х1,0 длиной 20 м. В данном случае pудельное=0,0175 Ω*12=0,0175, S=1*1=1 мм 2.

R=p*L/S=0,0175*40/1=0,7 Ω.

Вычисляем потери по формуле dU=IR:

dU – потери напряжения в вольтах;
I – сила тока;
R – сопротивление данного кабеля.
dU=IR=10*0,7=7 В.

Эти 7 В потеряны для гостевого домика и если вычислить процентное соотношение, то мы получим 7/220*100=3.1818181818181818%. то есть, немногим более 3%, что в данном случае не имеет никакого значения.

Видео: Ошибки при выборе сечения

Заключение

Вы сейчас узнали принцип, как делается расчёт сечения провода по потребляемой мощности. Но, честно говоря, вам не обязательно использовать формулу, для того чтобы вычислить требуемое сечение – его можно попросту найти в таблице.

В электрических сетях существует множество параметров, определяемых различными способами. Среди них имеется специальная таблица, диаметр и сечение провода с ее помощью определяются с высокой точностью. Такие точные данные требуются при добавлении электрической нагрузки, а старый провод не имеет буквенной маркировки. Однако даже условные обозначение не всегда соответствуют действительности. В основном это связано с недобросовестностью изготовителей продукции. Поэтому лучше всего сделать самостоятельные расчеты.

Применение измерительных приборов

Для определения диаметра жил проводов и кабелей широко применяются различные измерительные приборы, показывающие наиболее точные результаты. В основном для этих целей практикуется использование микрометров и штангенциркулей. Несмотря на высокую эффективность, существенным недостатком данных устройств является их высокая стоимость, имеющая большое значение, если инструмент планируется задействовать всего 1-2 раза.

Как правило, специальными приборами пользуются электрики-профессионалы, постоянно занимающиеся работами. При грамотном подходе становится возможным измерение диаметра жил проводов даже на рабочих линиях. После получения необходимых данных остается только воспользоваться специальной формулой: Результатом вычисления будет площадь круга, которая и есть сечение жилы провода или кабеля.

Определение сечения линейкой

Экономичным и точным методом считается определение сечение кабелей и проводов с помощью обыкновенной линейки. Кроме нее потребуется простой карандаш и сама проволока. Для этого жила провода зачищается от изоляции, а затем плотно накручивается на карандаш. После этого, с помощью линейки измеряется общая длина намотки.

Полученный результат измерений нужно разделить на количество витков. В итоге получается диаметр провода, который понадобится для последующих вычислений. Сечение кабеля определяется по предыдущей формуле. Для получение более точных результатов, намотанных витков должно быть как можно больше, но не менее 15-ти. Витки плотно прижимаются между собой, поскольку свободное пространство способствует значительному увеличению погрешности в расчетах. Снизить погрешность можно с помощью большого количества замеров, производимых в разных вариантах.

Существенным недостатком данного способа является возможность измерений только относительно тонких проводников. Это объясняется сложностями, возникающими при накручивании толстого кабеля. Кроме того, требуется заранее купить образец продукции для выполнения предварительных измерений.

Таблица соотношений диаметров и сечений

Определение сечений кабелей и проводов с помощью формул считается довольно трудоемким и сложным процессом, не гарантирующим точного результата. Для этих целей существует специальная готовая таблица, диаметр и сечение провода в которой наглядно представляет их соотношение. Например, при диаметре проводника 0,8 мм, его сечение будет составлять 0,5 мм. Диаметр в 1 мм соответствует сечению уже 0,75 мм и так далее. Достаточно только измерить диаметр провода, а затем заглянуть в таблицу и вычислить нужное сечение.

При выполнении вычислений нужно соблюдать определенные рекомендации. Для определения сечения необходимо использовать провод, полностью очищенный от изоляции. Это связано с возможными уменьшенными размерами жил и более высоким изоляционным слоем. В случае каких-либо сомнений в размерах кабеля, рекомендуется приобретать проводник с более высоким сечением и запасом мощности. В случае определения сечения многожильного кабеля, вначале вычисляются диаметры отдельных проводов, полученные значения суммируются и используются в формуле или в таблице.

В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.

На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.

Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.

Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 - 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.

Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами

Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).

Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.

Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.

Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника

По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.

Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное - за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.

Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)

Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).

Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника

Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.

Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.

Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза - ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.

Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при берется максимальное значение.

В общее сопротивление цепи фаза - ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.

Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.

Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.

Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза - ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С

В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ. А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 - 250 кВ. А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 - 100 кВ. А, имеющие выходное сопротивление 0,65 - 0,25 Ом.

Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 - 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза - ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.

Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль "Вектор"

Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 - коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 - не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.

Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину - 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.

При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.

При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.

Нередко перед приобретением кабельной продукции возникает необходимость самостоятельного замера ее сечения во избежание обмана со стороны производителей, которые из-за экономии и установления конкурентной цены могут незначительно занижать этот параметр.

Также знать, как производится определение сечения кабеля, необходимо, например, при добавлении новой энергопотребляющей точки в помещениях со старой электропроводкой, на которой отсутствует какая-либо техническая информация. Соответственно, вопрос о том, как узнать сечение проводников, остается актуальным всегда.

Общая информация о кабеле и проводе

При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.

Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку).

Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.

Материалы проводников

Количество энергии, какую передает проводник, зависит от ряда факторов, главный из которых – это материал токопроводящих жил. Материалом жилок проводов и кабелей могут выступать следующие цветные металлы:

1. Алюминий. Дешевые и легкие проводники, что является их преимуществом. Им присуще такие отрицательные качества, как низкая электропроводность, склонность к механическим повреждением, высокое переходное электросопротивление окисленных поверхностей;
2. Медь. Наиболее популярные проводники, имеющие, по сравнению с другими вариантами, высокую стоимость. Однако им присуще малое электрическое и переходное на контактах сопротивление, достаточно высокая эластичность и прочность, легкость в спайке и сварке;
3. Алюмомедь. Кабельные изделия с жилами из алюминия, которые покрыты медью. Им свойственна чуть меньшая электропроводность, чем у медных аналогов. Также им присуще легкость, среднее сопротивление при относительной дешевизне.

Важно! Некоторые способы определения сечения кабелей и проводов будут зависеть именно от материала их жильной составляющей, который напрямую влияет на пропускную мощность и силу тока (метод определения сечения жил по мощности и току).

Измерение сечения проводников по диаметру

Существует несколько способов, как определить сечение кабеля или провода. Разница при определении площади сечения проводов и кабелей будет заключаться в том, что в кабельной продукции требуется производить замеры каждой жилы в отдельности и суммировать показатели.

Для информации. Измеряя рассматриваемый параметр контрольно-измерительными приборами, необходимо изначально произвести замеры диаметров токопроводящих элементов, желательно сняв изоляционный слой.

Приборы и процесс измерения

Приборами для замеров могут выступать штангенциркуль или микрометр. Используют обычно механические приспособления, но могут применяться и электронные аналоги с цифровым экраном.

В основном, замеряют диаметр проводов и кабелей посредством штангенциркуля, так как он найдется в почти каждом домашнем хозяйстве. Им также можно замерять диаметр проводов в работающей сети, например, розетке или щитовом устройстве.

Определение сечения провода по диаметру совершается по следующей формуле:

S = (3,14/4)*D2, где D – диаметр провода.

Если кабель в своем составе имеет больше одной жилы, то необходимо произвести замеры диаметра и расчет сечения по вышеприведенной формуле для каждой из них, после объединить полученный результат, воспользовавшись формулой:

Sобщ= S1 + S2 +…+Sn, где:

• Sобщ – общая площадь поперечного сечения;
• S1, S2, …, Sn – поперечные сечения каждой жилы.

На заметку. Для точности полученного результата рекомендуется производить измерения не менее трех раз, поворачивая проводник в разные стороны. Результатом будет являться средний показатель.

При отсутствии штангенциркуля или микрометра диаметр проводника можно определить посредством обычной линейки. Для этого необходимо выполнить следующие манипуляции:

1. Очистить изоляционный слой жилы;
2. Накрутить плотно друг другу витки вокруг карандаша (их должно быть не менее 15-17 шт.);
3. Произвести замер длины намотки;
4. Разделить полученную величину на количество витков.

Важно! Если витки не будут уложены на карандаш равномерно с зазорами, то точность полученных результатов измерения сечения кабеля по диаметру будет под сомнением. Для повышения точности замеров рекомендуется производить замеры с разных сторон. Толстые жилы навить на простой карандаш будет сложно, поэтому лучше прибегнуть к штангенциркулю.

После измерения диаметра площадь сечения провода рассчитывается по вышеописанной формуле или определяется по специальной таблице, где каждому диаметру соответствует величина площади сечения.

Диаметр провода, имеющего в своем составе сверхтонкие жилы, лучше замерять микрометром, так как штангенциркуль может с легкостью проломить ее.

Определить сечение кабеля по диаметру проще всего посредством таблицы, которая приведена ниже.

Таблица соответствия диаметра провода сечению провода

Сечение сегментного кабеля

Кабельная продукция с сечением до 10 мм2 практически всегда производится круглой формы. Таких проводников вполне достаточно для обеспечения бытовых нужд домов и квартир. Однако при большем сечении кабеля жилы ввода от внешней электрической сети могут выполняться в сегментном (секторном) виде, и определить сечение провода по диаметру уже будет довольно сложно.

В таких случаях необходимо прибегнуть к таблице, где размер (высота, ширина) кабеля принимает соответствующее значение площади сечения. Изначально необходимо линейкой измерить высоту и ширину требуемого сегмента, после чего требуемый параметр может быть рассчитан соотнесением полученных данных.

Таблица расчета площади сектора жилы электрокабеля

Зависимость тока, мощности и сечения жил

Измерить и произвести расчеты площади сечения кабеля по диаметру жилы недостаточно. Перед прокладкой проводки или иных типов электросетей необходимо также знать пропускную способность кабельной продукции.

Выбирая кабель, необходимо руководствоваться несколькими критериями:

• сила электротока, которую будет пропускать кабель;
• мощность, потребляемая источниками энергопотребления;

Мощность

Самым важным параметром при электромонтажных работах (в частности прокладке кабелей) является пропускная мощность. От сечения проводника зависит максимальная мощность передаваемой по нему электроэнергии. Поэтому крайне важно знать общую мощность источников потребления энергии, которые будут подключены к проводу.

Обычно производители бытовой техники, приборов и иных электротехнических изделий указывают на этикетке и в прилагаемой к ним документации максимальную и среднюю мощность потребления. Например, машина для стирки белья может потреблять электроэнергию в диапазоне от десятков Вт/ч при режиме полоскания до 2,7 кВт/ч при нагреве воды. Соответственно, к ней должен подключаться провод с тем сечением, которого хватит для передачи электроэнергии максимальной мощности. Если к кабелю подключается два и более потребителя, то общая мощность определяется путем сложения предельных значений каждого из них.

Усредненная мощность всех электроприборов и осветительных устройств в квартире редко превышает 7500 Вт для однофазной сети. Соответственно, сечения кабелей в электропроводке необходимо подбирать под это значение.

Так, для значения общей мощности 7,5 кВт необходимо использовать медный кабель с сечением жилы 4 мм2, который способен пропустить около 8,3 кВт. Сечение проводника с алюминиевой жилой в таком случае должно быть не менее 6 мм2, пропускающее мощность тока от 7,9 кВт.

В индивидуальных жилых постройках нередко применяется трехфазная система электроснабжения на 380 В. Однако большая часть техники не рассчитана на такое электронапряжения. Напряжение в 220 В создается посредством их подсоединения в сеть через нулевой кабель с равномерном распределением токовой нагрузки на все фазы.

Электроток

Зачастую мощность электрооборудования и техники может быть не известна владельцу из-за отсутствия этой характеристики в документации или полностью утерянных документов, этикеток. Выход в такой ситуации один – произвести расчет по формуле самостоятельно.

Мощность определяется по формуле:

P = U*I, где:

• Р – мощность, измеряемая в ваттах (Вт);
• I – сила электротока, измеряемая в амперах (А);
• U – приложенное электронапряжение, измеряемое в вольтах (В).

Когда неизвестна сила электротока, то ее можно измерить контрольно-измерительными приборами: амперметром, мультиметром, токоизмерительными клещами.

После определения потребляемой мощности и силы электротока можно посредством нижеприведенной таблицы узнать необходимое сечение кабеля.

Расчет сечения кабельных изделий по токовой нагрузке необходимо производить для дальнейшей защиты их от перегрева. Когда по проводникам проходит слишком большой электроток для их сечения, то может происходить разрушение и оплавление изоляционного слоя.

Предельно допустимая длительная токовая нагрузка – это количественное значение электротока, который сможет пропускать кабель достаточно долго без перегревов. Для определения этого показателя изначально необходимо просуммировать мощности всех энергопотребителей. После этого произвести вычисления нагрузки по формулам:

1. I = P∑*Kи/U (однофазная сеть),
2. I = P∑*Kи/(√3*U) (трехфазная сеть), где:

• P∑ – общая мощность энергопотребителей;
• Kи – коэффициент, равный 0,75;
• U – электронапряжение в сети.

Та блица соответствия площади сечения медных жил проводниковых изделий току и мощности *

*Важно! Проводникам с алюминиевыми жилами соответствуют другие значения.

Определение кабельного изделия в поперечном сечении – особо важный процесс, в котором недопустимы просчеты. Учитывать требуется все факторы, параметры и правила, доверяя только своим расчетам. Проведенные измерения должны совпадать с вышеописанными таблицами – при отсутствии в них конкретных значений их можно найти в таблицах многих справочников электротехника.

Видео