Расчет сечения вводного кабеля. Расчет сечения кабеля по току, мощности, длине. Расчет монолитной жилы

Умение правильно выбрать сечение кабеля со временем может пригодиться каждому, и для этого необязательно быть квалифицированным электриком. Неверно рассчитав кабель, можно подвергнуть себя и своё имущество серьёзному риску - чересчур тонкие провода будут сильно греться, что может привести к появлению возгорания.

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

В главную очередь, проведение этой несильно сложной процедуры необходимо для обеспечения безопасности как самого помещения, так и находящихся в нём людей. На сегодня человечеством не изобретено более удобного метода распределения и доставки электрической энергии до потребителя, как по проводам. Людям практически ежедневно необходимы услуги электрика - кто-то нуждается в подключении розетки, кому-то необходимо установить светильник и т. д. Из этого выходит, что с операцией подбора требуемого сечения связана даже такая, казалось бы, незначительная процедура, как установка нового светильника. Что же тогда говорить о подключении электрической плиты или водонагревателя?

Несоблюдение норм может привести к нарушению целостности проводки, что нередко становится причиной короткого замыкания или даже поражения электрическим током.

Если при выборе сечения кабеля допустить ошибку, и приобрести кабель с меньшей площадью проводника, то это приведёт к постоянному нагреву кабеля, что станет причиной разрушения его изоляции. Естественно, все это негативно влияет на продолжительность эксплуатации проводки - нередки случаи, когда через месяц после успешного монтажа электропроводка переставала работать, и требовалось вмешательство специалиста.

Следует помнить, что от правильно подобранного значения сечения кабеля напрямую зависит электро и пожаробезопасность в здании, а значит, и жизнь самих жильцов.

Конечно, каждый собственник желает как можно больше сэкономить, но не стоит делать это ценой своей жизни, ставя её под угрозу - ведь в результате короткого замыкания может случиться пожар, который вполне может уничтожить все имущество.

Во избежание этого, перед началом электромонтажных работ следует подобрать кабель оптимального сечения. Для подбора необходимо учитывать несколько факторов:

• общее количество электротехнических устройств, находящихся в помещении;
• совокупную мощность всех приборов и потребляемую ими нагрузку. К полученному значению следует добавить «про запас» 20–30%;
• затем, путём нехитрых математических расчётов, перевести полученное значение в сечение провода, учитывая при этом материал проводника.

Внимание! Ввиду более низкой электропроводимости, провода с алюминиевыми жилами должны приобретаться с большим сечением, нежели медные.

Что влияет на нагрев проводов

Если во время эксплуатации бытовых приборов нагревается проводка, то следует незамедлительно принять все необходимые меры для устранения этой проблемы. Факторов, влияющих на нагрев проводов, существует немало, но к основным можно отнести следующие:

1. Недостаточная площадь сечения кабеля . Выражаясь доступным языком, можно сказать так - чем толще будут у кабеля жилы, тем больший ток он может передавать, не греясь при этом. Величина этого значения указывается в маркировке кабельной продукции. Также можно измерить сечение самостоятельно при помощи штангенциркуля (следует убедиться, что провод не находится под напряжением) или по марке провода.
2. Материал, из которого изготовлен провод . Медные жилы лучше передают напряжение до потребителя, и обладают меньшим сопротивлением, по сравнению с алюминиевыми. Естественно, они меньше греются.
3. Тип жил . Кабель может быть одножильным (жила состоит из одного толстого стержня) или многожильным (жила состоит из большого числа маленьких проводков). Многожильный кабель более гибкий, но существенно уступает одножильному по допустимой силе передаваемого тока.
4. Способ укладки кабеля . Плотно уложенные провода, находящиеся при этом в трубе, греются ощутимо сильнее, нежели открытая проводка.
5. Материал и качество изоляции . Недорогие провода, как правило, имеют изоляцию низкого качества, что отрицательно сказывается на их устойчивости к воздействию высоких температур.

Как делается расчёт потребляемой мощности

Рассчитать приблизительное сечение кабеля можно и самостоятельно - необязательно прибегать к помощи квалифицированного специалиста. Полученные в результате расчётов данные можно использовать для покупки провода, однако, сами электромонтажные работы следует доверять только опытному человеку.

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

1. Составляется подробный список всех находящихся в помещении электрических приборов.
2. Устанавливаются паспортные данные потребляемой мощности всех найденных устройств, после чего определяется непрерывность работы того или иного оборудования.
3. Выявив значение потребляемой мощности от устройств, работающих постоянно, следует суммировать это значение, добавив к нему коэффициент, равный значению периодически включающийся электроприборов (то есть, если прибор будет работать всего 30% времени, то следует прибавить треть от его мощности).
4. Далее ищем полученные значения в специальной таблице расчёта сечения провода. Для большей гарантии рекомендуется к полученному значению потребляемой мощности добавить 10-15%.

Для определения необходимых вычислений по подбору сечения кабелей электропроводки согласно их мощности внутри сети важно использовать данные о количестве электрической энергии, потребляемой устройствами и приборами тока.

На этом этапе необходимо учесть очень важный момент – данные электропотребляемых приборов дают не точное, а приближенное, усредненное значение. Поэтому к такой отметке необходимо добавлять около 5% от параметров, указанных компанией-производителем оборудования.

Большинство далеко не самых компетентных и квалифицированных электриков уверены в одной простой истине – для того, чтобы правильно провести электрические провода для источников освещения (к примеру, для светильников), необходимо брать провода с сечением, равным 0,5 мм², для люстр – 1,5 мм², а для розеток – 2,5 мм².

Об этом думают и так считают только некомпетентные электрики. Но что, если, например, в одном помещении одновременно работают микроволновка, чайник, холодильник и освещение, для которых нужны провода с разным сечением? Это может привести, к самым разным ситуациям: короткому замыканию, быстрой порче проводки и изоляционного слоя, а также к возгоранию (это редкий случай, но все же возможный).

Точно такая же не самая приятная ситуация может произойти, если человек будет подключать к одной и той же розетке мультиварку, кофеварку и, допустим, стиральную машину.

Особенности расчёта мощности скрытой проводки

Если проектной документацией подразумевается использование скрытой проводки, то необходимо приобретать кабельную продукцию «с запасом» - к полученному значению сечения кабеля следует прибавить порядка 20–30%. Это делается во избежание нагрева кабеля в процессе эксплуатации. Дело в том, что в условиях стеснённого пространства и отсутствия доступа воздуха нагрев кабеля происходит значительно интенсивнее, чем при монтаже открытой проводки. Если же в закрытых каналах предусматривается укладка не одного кабеля, а сразу нескольких, то следует увеличить сечение каждого провода не менее чем на 40%. Также не рекомендуется плотно укладывать различные провода - в идеале каждый кабель должен находиться гофротрубе, обеспечивающей его дополнительную защиту.

Важно! Именно по значению потребляемой мощности профессиональные электрики ориентируются при выборе сечения кабеля, и только такой способ является корректным.

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

При достаточном значении сечения кабеля электрический ток будет проходить до потребителя, не вызывая нагрева. Почему происходит нагрев? Постараемся объяснить максимально доступно. К примеру, в розетку включён чайник потребляемой мощностью 2 киловатта, но идущий к розетке провод может передать для него ток мощностью только 1 киловатт. Пропускная способность кабеля связана с сопротивлением проводника - чем оно больше, тем меньший ток может передаваться по проводу. В результате высокого сопротивления в проводке и происходит нагрев кабеля, постепенно разрушающий изоляцию.

При соответствующем сечении электрический ток доходит до потребителя в полном объёме, и нагревание провода не происходит. Поэтому, проектируя электропроводку, следует учитывать потребляемую мощность каждого электрического прибора. Это значение можно узнать из технического паспорта на электроприбор или из наклеенной на нём этикетки. Суммируя максимальные значения и используя нехитрую формулу:

и получаем значение общей силы тока.

Pn обозначает указанную в паспорте мощность электроприбора, 220 - номинальный вольтаж.

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

I=(P1+P2+....+Pn)/√3/380.

Полученное значение I измеряется в Амперах, и на основании него и подбирается соответствующее сечение кабеля.

Известно, что пропускная способность медного кабеля составляет 10 А/мм, для алюминиевого кабеля значение пропускной способности составляет 8 А/мм.

Например рассчитаем величину сечения кабеля для подключения стиральной машины, потребляемая мощность которой составляет 2400 Вт.

I=2400 Вт/220 В=10,91 А, округлив получаем 11 А.

11 А+5 А=16 А.

Если учитывать, что в квартирах используют трехжильные кабеля и посмотреть по таблице, то к 16 А близкое значение 19 А, поэтому для установки стиральной машины потребуется провод, сечение которого не меньше 2 мм².

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

Как выбрать сечения проводника

Существует ещё несколько критериев, которым должно соответствовать сечение используемых проводов:

1. Длина кабеля . Чем больше провод по длине, тем большие в нём наблюдаются потери тока. Это происходит опять-таки в результате увеличения сопротивления, нарастающего по мере увеличения длины проводника. Особенно это ощущается при использовании алюминиевой проводки. При применении медных проводов для организации электропроводки в квартире, длина, как правило, не учитывается - стандартного запаса в 20–30% (при скрытой проводке) с лихвой достаточно, чтобы компенсировать возможные увеличения сопротивления, связанные с длиной провода.
2. Тип используемых проводов . В бытовом электроснабжении используются 2 типа проводников - на основе меди или алюминия. Медные провода качественнее и обладают меньшим сопротивлением, но зато алюминиевые дешевле. При полном соответствии нормам, алюминиевая проводка справляется со своими задачами не хуже медной, так что необходимо тщательно взвесить свой выбор перед покупкой провода.
3. Конфигурация электрощита . Если все провода, питающие потребителей, подключены к одному автомату, то именно он и будет являться слабым местом в системе. Сильная нагрузка приведёт к нагреву клеммных колодок, а несоблюдение номинала к его постоянному срабатыванию. Рекомендуется разделять электропроводку на несколько «лучей» с установкой отдельного автомата.

Для того, чтобы определить точные данные для выбора сечения кабелей электрической проводки, необходимо учитывать любые, даже самые незначительные параметры, такие как:

1. Вид и тип изоляции электрической проводки;
2. Длина участков;
3. Способы и варианты прокладки;
4. Особенности температурного режима;
5. Уровень и процент влажности;
6. Максимально возможная величина перегрева;
7. Разница в мощностях всех приемников тока, относящихся к одной и той же группе. Все эти и многие другие показатели позволяют значительно увеличить эффективность и пользу от использования энергии в любых масштабах. Кроме того, правильные расчеты помогут избежать случаев перегревания или быстрого истирания изоляционного слоя.

Для того, чтобы правильно определить оптимальное кабельное сечение для любых человеческих бытовых нужд, необходимо во всех общих случаях использовать стандартизированные следующие правила:

• для всех розеток, которые будут монтироваться в квартире, необходимо использовать провода с соответствующим сечением в 3,5 мм²;
• для всех элементов точечного освещения необходимо использовать кабеля электрической проводки с сечением в 1,5 мм²;
• что же касается приборов повышенной мощности, то для них следует использовать кабеля с сечением в 4-6 мм².

Если в процессе монтажа или расчетов возникают некоторые сомнения, лучше не действовать вслепую. Идеальным вариантом будет обратиться к соответствующей таблице расчетов и стандартов.

Таблица сечения медного кабеля

Таблица сечения алюминиевого кабеля

Здравствуйте!

Наслышан о некоторых затруднениях, возникающих при выборе техники и её подключении (какая розетка необходима для духовки, варочной панели или стиральной машины). Для того чтобы Вы могли быстро и просто это решить, в качестве доброго совета предлагаю Вам ознакомится с представленными ниже таблицами.

⃰ Устройство защитного отключения

Электрическое подключение при напряжении 220В/380В

Выбирая провод, в первую очередь следует обратить внимание на номинальное напряжение, которое не должно быть меньше чем в сети. Во вторую очередь следует обратить внимание на материал жил. Медный провод имеет большую гибкость по сравнению с алюминиевым проводом, и его можно паять. Алюминиевые провода нельзя прокладывать по сгораемым материалам.

Также следует обратить внимание на сечение жил, которое должно соответствовать нагрузке в амперах. Определить силу тока в амперах можно разделив мощность (в ваттах) всех подключаемых устройств на напряжение в сети. Например, мощность всех устройств 4,5 кВт, напряжение 220 V, это 24,5 ампера. Найдем по таблице нужное сечение кабеля. Это будет медный провод с сечением 2 мм 2 или алюминиевый провод с сечением 3 мм 2 . Выбирая провод нужного вам сечения, учитывайте, легко ли его будет подключать к электро-устройствам. Изоляция провода должна соответствовать условиям прокладки.

Маркировка проводов.

1 -я буква характеризует материал токопроводящей жилы:
алюминий — А, медь — буква опускается.

2-я буква обозначает:
П — провод.

3-я буква обозначает материал изоляции:
В — оболочка из поливинилхлоридного пластиката,
П — оболочка полиэтиленовая,
Р — оболочка резиновая,
Н — оболочка наиритовая.
В марках проводов и шнуров могут также присутствовать буквы, характеризующие другие элементы конструкции:
О — оплетка,
Т — для прокладки в трубах,
П — плоский,
Ф -т металлическая фальцованная оболочка,
Г — повышенная гибкость,
И — повышенные защитные свойства,
Р — оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанная противогнилостным составом, и т. д.
Например: ПВ — медный провод с поливинилхлоридной изоляцией.

Установочные провода ПВ-1, ПВ-3, ПВ-4 предназначены для подачи питания на электрические приборы и оборудование, а также для стационарной прокладки осветительных электросетей. ПВ-1 выпускается с одно-проволочной токопроводящей медной жилой, ПВ-3, ПВ-4 — со скрученными жилами из медной проволоки. Сечение проводов составляет 0,5-10 мм 2 . Провода имеют окрашенную ПВХ изоляцию. Применяются в цепях переменного с номинальным напряжением не более 450 В с частотой 400 Гц и в цепях постоянного тока с напряжением до 1000 В. Рабочая температура ограничена диапазоном -50…+70 °С.

Установочный провод ПВС предназначен для подключения электрических приборов и оборудования. Число жил может быть равным 2, 3, 4 или 5. Токопроводящая жила из мягкой медной проволоки имеет сечение 0,75-2,5 мм 2 . Выпускается со скрученными жилами в ПВХ-изоляции и такой же оболочке.

Применяется в электросетях с номинальным напряжением, не превышающим 380 В. Провод рассчитан на максимальное напряжение 4000 В, с частотой 50 Гц, приложенное в течение 1 мин. Рабочая температура — в диапазоне -40…+70 °С.

Установочный провод ПУНП предназначен для прокладки стационарных осветительных сетей. Число жил может быть равным 2,3 или 4. Жилы имеют сечение 1,0-6,0 мм 2 . Токопроводящая жила из мягкой медной проволоки имеет пластмассовую изоляцию в ПВХ-оболочке. Применяется в электросетях с номинальным напряжением не более 250 В с частотой 50 Гц. Провод рассчитан на максимальное напряжение 1500 В с частотой 50 Гц в течение 1 мин.

Силовые кабели марки ВВГ и ВВГнг предназначены для передачи электрической энергии в стационарных установках переменного тока. Жилы изготовлены из мягкой медной проволоки. Число жил может составлять 1-4. Сечение токопроводящих жил: 1,5-35,0 мм 2 . Кабели выпускаются с изоляционной оболочкой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Кабели ВВГнг обладают пониженной горючестью. Применяются с номинальным напряжением не более 660 В и частотой 50 Гц.

Силовой кабель марки NYM предназначен для промышленного и бытового стационарного монтажа внутри помещений и на открытом воздухе. Провода кабеля имеют одно-проволочную медную жилу сечением 1,5-4,0 мм 2 , изолированную ПВХ-пластикатом. Наружная оболочка, не поддерживающая горения, выполнена также из ПВХ-пластиката светло-серого цвета.

Вот, вроде бы главное, что желательно понимать при выборе техники и проводов к ним))

Ниже я приведу таблицу сечения проводов, но рекомендую набраться терпения, прочитав до конца эту небольшую теоретическую часть.

Это позволит Вам быть более осознанным в выборе проводов для монтажа электропроводки , кроме того, Вы сможете самостоятельно сделать расчет сечения провода , причем, даже "в уме".

Прохождение тока по проводнику всегда сопровождается выделением тепла (соответственно нагревом), которое прямо пропорционально мощности, рассеиваемой на участке электропроводки. Ее величина определяется формулой P=I 2 *R , где:

• I - величина протекающего тока,
• R - сопротивление провода.

Чрезмерный нагрев может привести к нарушению изоляции, как следствие - короткому замыканию и (или) возгоранию.

Ток протекающий по проводнику находится в зависимости от мощности нагрузки (P ), определяемой формулой

I=P/U

(U - это напряжение, которое для бытовой электрической сети составляет 220В).

Сопротивление провода R зависит от его длины, материала и сечения. Для электропроводки в квартире, даче или гараже длиной можно пренебречь, а вот материал и сечение при выборе проводов для электропроводки необходимо учитывать.

РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

Сечение провода S определяется его диаметром d следующим образом (здесь и далее я буду максимально упрощать формулы):
S=π*d 2 /4=3.14*d 2 /4=0.8*d 2 .

Это может Вам пригодится, если вы уже имеете провод, причем без маркировки, которая указывает сразу сечение, например, ВВГ 2х1.5, эдесь 1,5 - сечение в мм 2 , а 2 - количество жил.

Чем больше сечение, тем большую токовую нагрузку выдерживает провод. При одинаковых сечениях медного и алюминиевого проводов - медные могут выдержать больший ток, кроме того они менее ломкие, хуже окисляются, поэтому наиболее предпочтительны.

Очевидно, что при скрытой прокладке, а также провода, проложенные в гофрошланге, электромонтажном коробе из-за плохого теплообмена нагреваться будут сильнее, значит следует их сечение выбирать с определенным запасом, поэтому пришло время рассмотреть такую величину как плотность тока (обозначим ее Iρ ).

Характеризуется она величиной тока в Амперах, протекающего через единицу сечения проводника, которую мы примем за 1мм 2 . Поскольку эта величина относительная, то с ее использованием удобно производить расчет сечения по следующим формулам:

1. d=√1.27*I/Iρ =1.1*√I/Iρ - получаем значение диаметра провода,
2. S=0.8*d 2 - ранее полученная формула для расчета сечения,

Подставляем первую формулу во вторую, округляем все что можно, получаем очень простое соотношение:

S=I/Iρ

Остается определиться с величиной плотности тока Iρ ), поскольку рабочий ток I ) определяется мощностью нагрузки, формулу я приводил выше.

Допустимое значение плотности тока определяется множеством факторов, рассмотрение которых я опущу и приведу конечные результаты, причем с запасом:

Пример расчета:

Имеем: суммарная мощность нагрузки в линии - 2,2 кВт, проводка открытая, провод - медный. Для расчета используем следующие единицы измерения: ток - Ампер, мощность - Ватт (1кВт=1000Вт), напряжение - Вольт.

S=I/Iρ=(2200/220)/10=1мм 2

Если провести соответствующие расчеты для всего ряда сечений проводов, то можно получить соответствующую таблицу.

ТАБЛИЦА СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ

Сразу предупреждаю, данные из различных источников могут отличаться. Это различие определяется величиной запаса по мощности. Приводя расчеты я этот запас взял по максимуму, памятуя, что лучше купить более мощные, соответственно более дорогие провода, нежели потом переделывать сгоревшую электропроводку.

Предлагаю Вашему вниманию обещанную в начале статьи таблицу:

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Уметь правильно рассчитать сечение прокладываемого кабеля, должен прежде всего, электрик, поскольку при неправильном выборе сечения, электросеть долго не прослужит. В бытовых условиях, данные знания пригодятся всем, кто делает ремонт, меняет проводку, приобретает новое электрооборудование, и при этом задумывается о надежности работы электросети и собственной безопасности.

Точно подобранное сечение проводки обеспечит следующее:

1. Обеспечит длительную, бесперебойную работу вашей технике.
2. Исключит возможность возникновения пожаров.
3. Избавит от необходимости замены проводки.
4. Позволит избежать дополнительных затрат на приобретения изделия с большим сечением.

Как выбрать сечение кабелей по мощности?

Для правильного расчета необходимо:

1. Подсчитать количество бытовых приборов в помещении (желательно учитывать и приборы, которые вы планируете приобрести в будущем), их общую мощность.
2. Все приборы разделить на 2 группы: которые будут работать непрерывно, и те, которые будут использоваться редко, после чего суммировать их мощности и определить примерное время работы проводки при полной нагрузке.
3. Добавить к получившемуся значению 5% – «запас прочности».
4. Конечное значение необходимо разделить на коэффициент работы сети, в результате получится требуемый показатель мощности провода, после чего при помощи специальной таблицы протекания токов определяем сечение жил для полученного значения.
5. Выбрать изделие из алюминия, меди, либо алюмомеди, сечение которого подходит для вашего значения мощности, учитывая значение напряжения сети (220В для бытовой электросети, 380В – для промышленной).

Необходимо знать, что материалами для токопроводящих изделий являются алюминий, медь и алюмомедь, при этом, каждый из них обладает преимуществами и недостатками.

Особенности алюминиевого кабеля:

1. Легче и дешевле , чем медные.
2. Обладают в 1,73 раза меньшей проводимостью, чем медные.
3. Подвержены окислению , после чего теряют проводимость.
4. После длительной эксплуатации перестают держать форму.
5. В домашних условиях невозможно произвести пайку.

Особенности медного кабеля:

1. Обладают высокой эластичностью и механической прочностью.
2. Отличаются небольшой величиной электрического сопротивления.
3. Отлично поддаются пайке и лужению.
4. Стоят намного больше, чем алюминиевые.

Алюмомедный кабель представляет собой алюминиевую жилу, снаружи плакированную медью (количество меди составляет 10-30%) термомеханическим способом.

Особенности алюмомедного кабеля:

1. Проводимость лучше , чем у алюминиевого изделия, но хуже, чем у медного.
2. Со временем , характеристики данного изделия не ухудшаются, в отличии от алюминиевых проводов.
3. Намного меньшая стоимость , по сравнению с медью.
4. Алюмомедь , в отличие от меди и алюминия, не вызывает интереса у воров, поскольку приемщики цветных металлов алюмомедь не принимают – из-за сложности разделения 2 металлов.

Как узнать мощность?

Мощность измеряется в ваттах, киловаттах (Вт, кВт, w, kWt). На каждом современном электрооборудовании (бытовом и промышленном) мощность указывается на бирке наряду с остальными характеристиками изделия. Если данный параметр по каким-либо причинам отсутствует, рекомендуем воспользоваться Таблицей 1.

Таблица 1 – усредненные значения мощностей бытовых электроприборов:

Примеры расчёта

Допустимый ток для кабелей и проводов:

Пример 1. Расчет для однофазной сети напряжением 220В.

Чаще всего, многоквартирные дома запитываются от однофазной сети с напряжением 220В. Допустим, суммарная мощность домашних электроприборов с учетом дополнительных 5% – «запаса прочности», составляет 7,6 кВт (усредненный показатель электронагрузки в квартире) – теперь можно приступать к выбору материала кабеля.

Для этого находим значение ближайшего подходящего сечения кабеля в соответствующей таблице издания «Правила устройства электроустановок» (Таблица 2), в нашем случае он составит:

• 4 мм кв. для меди (рассчитан на длительные нагрузки в 8,3 кВт);
• 6 мм. кв. для алюминия (рассчитан на длительные нагрузки 7,9 кВт);
• 6 мм. кв. для алюмомеди (см. раздел советы профессионалов);

Пример 2. Расчет для трехфазной сети напряжением 380В.

В данном случае, подключение осуществляется к одной из 3-х фаз и общему «нолю» – данное правило касается исключительно однофазных приборов, которых в современном доме подавляющее большинство.

Не стоит забывать и про трехфазную домашнюю технику – насосы, сварочные аппараты, двигатели, и т.д., при подключении которой нагрузку требуется равномерно распределить между 3-мя фазами (7,6 кВт / 3-и фазы = 2,6 кВт на фазу).

Поэтому при подключении нагрузки к 3-х фазной сети, значение суммарной мощности умножается на специальный коэффициент, благодаря чему происходит уменьшение значения сечения. Например, подключая нагрузку 7,6 кВт, для 1-о фазной сети потребуется медный провод – 4 мм кв., для 3-х фазной – 1,5 мм кв.

Отметим, что проводить расчеты для домашних условий намного проще, чем для промышленных мощностей, поскольку в последнем случае к показателям, которые необходимо учитывать при расчете, добавляются:

• сезонные нагрузки;
• коэффициент одновременности;
• коэффициент спроса;

Онлайн-калькуляторы

Для облегчения расчетов и точного подбора требуемого размера сечения мы подобрали рабочие онлайн-калькуляторы, которые быстро и точно выполнят за вас расчет по определению необходимого сечения:

Последствия неправильного подбора сечения

Выбор сечения по мощности – чрезвычайно ответственный процесс. Например, если сечение кабеля домашней электросети рассчитано на мощность до 6 кВт, при нагрузке в 7,5 кВт (лишь подключение к домашней электросети всего лишь одного бытового прибора, такого, как микроволновая печь, или электрочайник) кабель будет перегреваться.

Когда перегрев достигнет критического значения, сначала он начнет плавиться, а затем возгораться изоляция кабеля:

1. Именно неправильно подобранное сечение проводов является наиболее распространенной причиной бытовых пожаров.
2. Также, при разрушении изоляции , может произойти замыкание, в результате чего может выйти из строя вся бытовая техника.
3. В любом случае , на восстановление и замену, как минимум проводки дома, вам придется значительно потратиться.
4. На промышленном предприятии неверно подобранные кабели могут привести к намного более трагическим последствиям.

Именно поэтому, к данному вопросу необходимо отнестись очень серьезно.

1. Алюминиевую проводку лучше всего заменять алюмомедной – такого же диаметра (данное правило применимо и для Таблицы 2). Если же вы заменяете медный кабель алюмомедным, сечение нового кабеля должно соотносится с медным как 5 к 6.
2. При трехфазном питании приборы лучше всего разбить на группы таким образом, чтобы нагрузка на каждую из фаз была приблизительно одинаковой.
3. При покупке , необходимо обратить внимание на маркировку, поскольку продавцы могут мошенничать – выдавать алюмомедные кабеля за медные, тем самым нанося существенный урон вашему кошельку. Чтобы этого не случилось, необходимо:
   
   • Обратить внимание на маркировку (отечественные алюмомедные изделия маркированы буквосочетанием АМ).
   • Если маркировка отсутствует, либо кабель произведен за границей (не учитывая страны СНГ), достаточно соскоблить верхний слой – медная жила однородна, в отличии от алюмомеди.
4. В последнее время все более распространенным становится прокладывание кабелей при помощи гофрированных труб (гофр). Ниже приведены преимущества гофр, а также особенности эксплуатации:
   
   • Пониженная воспламеняемость гофр сводит к минимуму вероятность возникновения пожара при замыкании проводки.
   • Гофра защищает проводку от механических воздействий и повреждений.
   • Продеть провод в гофру тем сложнее, чем больше ее длина; поэтому его конец сначала прикрепляют к тонкой проволоке, которую намного проще продеть через гофру.
5. Для прокладывания бытовой электропроводки рекомендуется использовать многожильные провода, поскольку они являются более гибкими.

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.