Онлайн расчет сечения кабеля по току и мощности: Калькулятор сечения кабеля (провода) по длине, мощности и току / Калькулятор / Элек.ру

Содержание

Расчет сечения кабеля, таблицы, программа

Расчет сечения кабеля (провода) — не менее важный этап при проектировании электрической схемы квартиры или дома. От правильности выбора и качества электромонтажных работ зависит безопасность и стабильность работы потребителей электроэнергии. На начальной стадии необходимо принять во внимание такие исходные данные, как планируемая мощность потребления, длинна проводников и их тип, род тока, способ монтажа проводки. Для наглядности рассмотрим методику определения сечения, основные таблицы и формулы. Также, вы можете воспользоваться специальной программой расчета, представленной в конце основного материала.

Расчет сечения кабеля по мощности

Оптимальная площадь сечения позволяет пропускать ток без возможного перегрева проводов. Поэтому при проектировании электрической разводки, в первую очередь, находят оптимальное сечение провода в зависимости от потребляемой мощности. Для вычисления этого значения следует подсчитать общую мощность всех приборов, которые планируется подключать. При этом, учитывайте тот факт, что не все потребители будут подключаться одновременно. Проанализируйте данную периодичность для выбора оптимального диаметра жилы проводника (подробнее в следующем пункте «Расчет по нагрузке»).

Таблица: Ориентировочная мощность потребления бытовых электроприборов.

Наименование Мощность, Вт
Осветительные приборы 1800-3700
Телевизоры 120-140
Радио и аудио аппаратура 70-100
Холодильники 165-300
Морозильники 140
Стиральные машины  2000-2500
Джакузи 2000-2500
Пылесосы 650-1400
Электроутюги 900-1700
Электрочайники 1850-2000
Посудомоечная машина с подогревом воды 2200-2500
Электрокофеварки 650-1000
Электромясорубки 1100
Соковыжималки 200-300
Тостеры 650-1050
Миксеры 250-400
Электрофены 400-1600
Микроволновые печи 900-1300
Надплитные фильтры 250
Вентиляторы 1000-2000
Печи-гриль 650-1350
Стационарные электрические плиты 8500-10500
Электрические сауны 12000

Для домашней сети с напряжением 220 вольт значение силы тока (в амперах, А) определяется по следующей формуле:

I = P / U, где:

  • P – электрическая полная нагрузка (представлена в таблице и, также, указывается в техническом паспорте устройства), Вт (ватт).
  • U – напряжение электрической сети (в данном случае 220), В (вольт).

Если напряжение в сети 380 вольт, то формула расчета следующая:

I = P /√3× U= P /1,73× U, где:

  • P — общая потребляемая мощность, Вт.
  • U — напряжение в сети (380), В.

Допустимая нагрузка у медного кабеля составляет 10 А/мм², а у алюминиевого – 8 А/мм². Для расчета необходимо полученную величину тока (I) разделить на 10 или 8 (в зависимости от выбранного проводника). Полученное значение и будет ориентировочным размером необходимого сечения.

Расчет сечения кабеля по нагрузке

На начальном этапе рекомендуется сделать поправку по нагрузке. Об этом упоминалось выше, но все же повторимся, что в быту редко возникают ситуации, когда все потребители энергии включаются одновременно. Чаще всего одни приборы работают, а другие нет. Поэтому для уточнения следует полученную величину сечения умножить на коэффициент спроса (). Если же вы уверены, что будете эксплуатировать все приборы сразу, то использовать указанный коэффициент не нужно.

Таблица: Коэффициенты спроса различных потребителей (Kс).

Наименование приемника Коэффициент спроса
Освещение ОРУ (открытого распределительного устройства ):
при одном 0,5
при нескольких 0,35
Освещение помещений 0,6-0,7
Телевизор 0,7
Бытовая электроника 0,2
Холодильник 0,8
Стиральная машина 0,1
Пылесос 0,1
Охлаждение трансформаторов 0,8-0,85
Компрессоры 0,4
Зарядные устройства 0,12
Подогрев и электроотопление 1,0

Влияние длины проводника на сечение

Длина проводника важна при строительстве сетей промышленного масштаба, когда кабель нужно тянуть на значительные расстояния. За время прохождения тока по проводам происходят потери мощности (dU), которые рассчитываются по следующей формуле:

dU = I×p×L/S, где:

  • I – сила тока.
  • p – удельное сопротивление (для меди — 0,0175, для алюминия — 0,0281).
  • L – длина кабеля.
  • S – просчитанная площадь сечения проводника.

Согласно техническим условиям, максимальная величина падения напряжения по длине провода не должна превышать 5 %. Если падение значительно, то следует подобрать другой кабель. Это можно сделать с помощью таблиц, где уже отражена зависимость величины мощности и силы тока от величины сечения.

Таблица: Подбор провода при напряжении 220 В.

Сечение жилы провода, мм2 Диаметр жилы проводника, мм Медные жилы Алюминиевые жилы
Ток, А Мощность, Вт Ток, А Мощность, кВт
0,50 0,80 6 1300
0,75 0,98 10 2200
1,00 1,13 14 3100
1,50 1,38 15 3300 10 2200
2,00 1,60 19 4200 14 3100
2,50 1,78 21 4600 16 3500
4,00 2,26 27 5900 21 4600
6,00 2,76 34 7500 26 5700
10,00 3,57 50 11000 38 8400
16,00 4,51 80 17600 55 12100
25,00 5,64 100 22000 65 14300

Пример расчета сечения кабеля

Планируя схему проводки в квартире, сначала необходимо определить места, где будут находиться розетки и осветительные приборы. Нужно определить, какие приборы будут задействованы и где. Далее можно составить общую схему подключения и подсчитать длину кабеля. Исходя из полученных данных, считается размер сечения кабеля по формулам, приведенным выше.

Предположим, нам необходимо определить размер кабеля для подключения стиральной машины. Мощностью возьмем из таблицы —  2000 Вт и определим силу тока:

I=2000 Вт / 220 В=9,09 А (округлим до 9 А). Для увеличения запаса прочности можно добавить несколько ампер и подобрать в зависимости от вида проводника и метода укладки соответствующее сечение. Под рассмотренный пример подойдет трехжильный кабель с сечением медной жилы от 1,5 мм².

Если решите просчитать свои варианты, то вам пригодиться все рассмотренные таблицы, в том числе и следующая — выбор сечения проводника, тока, максимальной мощности нагрузки и токовых характеристик автомата защиты:

Сечение медной жилы проводника, мм² Допустимый длительный ток нагрузки, А Максимальная мощность однофазной нагрузки для напряжения 220 В, кВт Номинальный ток автомата защиты, А Предельный ток автомата защиты, А Возможные потребители
1,5 19 4,1 10 16 группы освещения и сигнализации
2,5 27 5,9 16 25 розеточные группы и электрические полы
4 38 8,3 25 32 водонагреватели и кондиционеры
6 46 10,1 32 40 электрические плиты и духовые шкафы
10 70 15,4 50 63 вводные питающие линии

Программа расчета кабеля cable 2.

1

Ознакомившись с методикой расчета и специальными таблицами, для удобства, вы можете воспользоваться данной программой. Она избавит вас от самостоятельных вычислений и подберет оптимальное сечение кабеля по заданным параметрам.

В программе cable 2.1 имеется два вида расчета:

  1. Расчет сечения по заданной мощности или току.
  2. Расчет максимального тока и мощности по сечению.

Рассмотрим каждый из них.

В первом случае нужно ввести:

  • Значение мощности (в рассмотренном примере 2 кВт).
  • Выбрать род тока, тип проводника, способ прокладки и количество жил.
  • Нажав кнопку «Рассчитать», программа выдаст требуемое сечение, силу тока, рекомендуемый автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО).

Расчет сечения по заданной мощности или току

Во втором случае, по определенному сечению проводника, программа подбирает максимально допустимые:

  • Мощность.
  • Силу тока.
  • Рекомендуемый ток автомата защиты.
  • Рекомендуемое УЗО.

Расчет максимального тока и мощности по сечению

Как видим, интерфейс калькулятора довольно простой, а конечные результаты полезны и информативны.

Полноценная установка не требуется. Откройте архив и запустите файл «cable.exe».

Видео по теме

По кабелю невозможно пропустить больше определенного количества тока. Проектируя и монтируя электропроводку в квартире или доме, подбирайте правильное сечение проводника. Это позволит в дальнейшем избежать перегрева проводов, короткого замыкания и незапланированного ремонта.

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы.

Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту.

В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет.

В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене.

На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) · Кс · Кз,

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм2.

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

  • R = ρ · L/S.
  • Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:
  • dU = 0,05 · 220 В = 11 В.
  • Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:
  • S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

  1. I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).
  2. Для трехфазной сети используется другая формула:
  3. I=P/(U√3cos φ),
  4. где U будет равно уже 380 В.
  5. Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:
  6. I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм2. У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм2. У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

S = π · r2 = 3,14 · (4,5/2)2 = 15,89 мм2.

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Как рассчитать необходимое сечение провода по мощности нагрузки?

При ремонте и проектировании электрооборудования появляется необходимость правильно выбирать провода. Можно воспользоваться специальным калькулятором или справочником. Но для этого необходимо знать параметры нагрузки и особенности прокладки кабеля.

Для чего нужен расчет сечения кабеля

К электрическим сетям предъявляются следующие требования:

  • безопасность;
  • надежность;
  • экономичность.

Если выбранная площадь поперечного сечения провода окажется маленькой, то токовые нагрузки на кабели и провода будут большими, что приведет к перегреву. В результате может возникнуть аварийная ситуация, которая нанесет вред всему электрооборудованию и станет опасной для жизни и здоровья людей.

Если же монтировать провода с большой площадью поперечного сечения, то безопасное применение обеспечено. Но с финансовой точки зрения будет перерасход средств. Правильный выбор сечения провода — это залог длительной безопасной эксплуатации и рационального использования финансовых средств.

Правильному подбору проводника посвящёна отдельная глава в ПУЭ: «Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны».

Осуществляется расчет сечения кабеля по мощности и току. Рассмотрим на примерах. Чтобы определить, какое сечение провода нужно для 5 кВт, потребуется использовать таблицы ПУЭ ( «Правила устройства электроустановок«). Данный справочник является регламентирующим документом. В нем указывается, что выбор сечения кабеля производится по 4 критериям:

  1. Напряжение питания (однофазное или трехфазное).
  2. Материал проводника.
  3. Ток нагрузки, измеряемый в амперах (А), или мощность — в киловаттах (кВт).
  4. Месторасположение кабеля.

В ПУЭ нет значения 5 кВт, поэтому придется выбрать следующую большую величину — 5,5 кВт. Для монтажа в квартире сегодня необходимо использовать провод из меди. В большинстве случаев установка происходит по воздуху, поэтому из справочных таблиц подойдет сечение 2,5 мм². При этом наибольшей допустимой токовой нагрузкой будет 25 А.

В вышеуказанном справочнике регламентируется ещё и ток, на который рассчитан вводный автомат (ВА). Согласно «Правилам устройства электроустановок«, при нагрузке 5,5 кВт ток ВА должен равняться 25 А.

В документе указано, что номинальный ток провода, который подходит к дому или квартире, должен быть на ступень больше, чем у ВА. В данном случае после 25 А находится 35 А. Последнюю величину и необходимо брать за расчетную. Току 35 А соответствуют сечение 4 мм² и мощность 7,7 кВт.

Итак, выбор сечения медного провода по мощности завершен: 4 мм².

Чтобы узнать, какое сечение провода нужно для 10 кВт, опять воспользуемся справочником. Если рассматривать случай для открытой проводки, то надо определиться с материалом кабеля и с питающим напряжением.

Например, для алюминиевого провода и напряжения 220 В ближайшая большая мощность будет 13 кВт, соответствующее сечение — 10 мм²; для 380 В мощность составит 12 кВт, а сечение — 4 мм².

Выбираем по мощности

Перед выбором сечения кабеля по мощности надо рассчитать ее суммарное значение, составить перечень электроприборов, находящихся на территории, к которой прокладывают кабель.

На каждом из устройств должна быть указана мощность, возле нее будут написаны соответствующие единицы измерения: Вт или кВт (1 кВт = 1000 Вт).

Затем потребуется сложить мощности всего оборудования и получится суммарная.

  Сборка распределительного электрического щитка для квартиры

Если же выбирается кабель для подключения одного прибора, то достаточно информации только о его энергопотреблении. Можно подобрать сечения провода по мощности в таблицах ПУЭ.

  • Таблица 1. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с медными жилами
  • Таблица 2. Подбор сечения провода по мощности для кабеля с алюминиевыми жилами
  • Кроме того, надо знать напряжение сети: трехфазной соответствует 380 В, а однофазной — 220 В.

В ПУЭ дана информация и для алюминиевых, и для медных проводов. У обоих есть свои преимущества и недостатки. Достоинства медных проводов:

  • высокая прочность;
  • упругость;
  • стойкость к окислению;
  • электропроводность больше, чем у алюминия.

Недостаток медных проводников — высокая стоимость. В советских домах использовалась при постройке алюминиевая электропроводка. Поэтому если происходит частичная замена, то целесообразно поставить алюминиевые провода.

Исключение составляют только те случаи, когда вместо всей старой проводки (до распределительного щита) устанавливается новая. Тогда есть смысл применять медь. Недопустимо, чтобы медь с алюминием контактировали напрямую, т. к. это приводит к окислению.

Поэтому для их соединения используют третий металл.

Можно самостоятельно произвести расчет сечения провода по мощности для трехфазной цепи. Для этого надо воспользоваться формулой: I=P/(U*1.

73), где P — мощность, Вт; U — напряжение, В; I — ток, А. Затем из справочной таблицы выбирается сечение кабеля в зависимости от рассчитанного тока.

Если же там не будет необходимого значение, тогда выбирается ближайшее, которое превышает расчетное.

Как рассчитать по току

Величина тока, проходящего через проводник, зависит от длины, ширины, удельного сопротивления последнего и от температуры. При нагревании электрический ток уменьшается.

Справочная информация указывается для комнатной температуры (18°С). Для выбора сечения кабеля по току используют таблицы ПУЭ (ПУЭ-7 п.1.3.10-1.3.

11 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ).

  Какие бывают виды клеммных соединительных колодок?

  1. Таблица 3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией
  2. Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.
  3. Таблица 4.
    Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией
  4. Кроме электрического тока, понадобится выбрать материал проводника и напряжение.

Для примерного расчета сечения кабеля по току его надо разделить на 10.

Если в таблице не будет полученного сечения, тогда необходимо взять ближайшую большую величину. Это правило подходит только для тех случаев, когда максимально допустимый ток для медных проводов не превышает 40 А. Для диапазона от 40 до 80 А ток надо делить на 8. Если устанавливают алюминиевые кабели, то надо делить на 6.

Это объясняется тем, что для обеспечения одинаковых нагрузок толщина алюминиевого проводника больше, чем медного.

Расчет сечения кабеля по мощности и длине

Длина кабеля влияет на потерю напряжения. Таким образом, на конце проводника напряжение может уменьшиться и оказаться недостаточным для работы электроприбора. Для бытовых электросетей этими потерями можно пренебречь.

Достаточно будет взять кабель на 10-15 см длиннее. Этот запас израсходуется на коммутацию и подключение. Если концы провода подсоединяются к щитку, то запасная длина должна быть еще больше, т. к.

будут подключаться защитные автоматы.

При укладке кабеля на большие расстояния приходиться учитывать падение напряжения. Каждый проводник характеризуется электрическим сопротивлением. На данный параметр влияют:

  1. Длина провода, единица измерения — м. При её увеличении растут потери.
  2. Площадь поперечного сечения, измеряется в мм². При её увеличении падение напряжения уменьшается.
  3. Удельное сопротивление материала (справочное значение). Показывает сопротивление провода, размеры которого 1 квадратный миллиметр на 1 метр.

Падение напряжения численно равняется произведению сопротивления и тока. Допустимо, чтобы указанная величина не превышала 5%. В противном случае надо брать кабель большего сечения. Алгоритм расчета сечения провода по максимальной мощности и длине:

  1. В зависимости от мощности P, напряжения U и коэффициента cosф находим ток по формуле: I=P/(U*cosф). Для электросетей, которые используются в быту, cosф = 1. В промышленности cosф рассчитывают как отношение активной мощности к полной. Последняя состоит из активной и реактивной мощностей.
  2. С помощью таблиц ПУЭ определяют сечение провода по току.
  3. Рассчитываем сопротивление проводника по формуле: Rо=ρ*l/S, где ρ — удельное сопротивление материала, l — длина проводника, S — площадь поперечного сечения. Необходимо учесть ток факт, что ток идет по кабелю не только в одну сторону, но и обратно. Поэтому общее сопротивление: R = Rо*2.
  4. Находим падение напряжения из соотношения: ΔU=I*R.
  5. Определяем падение напряжения в процентах: ΔU/U. Если полученное значение превышает 5%, тогда выбираем из справочника ближайшее большее поперечное сечение проводника.

Открытая и закрытая прокладка проводов

В зависимости от размещения проводка делится на 2 вида:

Сегодня в квартирах монтируют скрытую проводку. В стенах и потолках создаются специальные углубления, предназначенные для размещения кабеля. После установки проводников углубления штукатурят.

В качестве проводов используют медные. Заранее всё планируется, т. к. со временем для наращивания электропроводки или замены элементов придется демонтировать отделку.

Для скрытой отделки чаще используют провода и кабели, у которых плоская форма.

При открытой прокладке провода устанавливают вдоль поверхности помещения. Преимущества отдают гибким проводникам, у которых круглая форма. Их легко установить в кабель-каналы и пропустить сквозь гофру. Когда рассчитывают нагрузку на кабель, то учитывают способ укладки проводки.

Как рассчитать сечение кабеля по току, мощности, длине

В настоящий момент рынок кабельной продукции предлагает громадную номенклатуру всевозможных проводников, сферы широкого применения. Как сориентироваться в таком разнообразии марок и сечений попытаемся разобраться. При выборе кабеля, для любых нужд, необходимо ориентироваться на главное свойство проводника, его пропускную способность, то есть сечение токопроводящей жилы провода. Именно эта величина составляет большую часть цены электрического провода.И часто, не сведущие люди, допускают ошибки при выборе кабеля для замены проводки в доме или квартире. Далее мы расскажем, как рассчитать сечение кабеля по току, мощности и длине линии.

Что может произойти при неправильном выборе сечения кабеля:

  1. При недостаточном сечении проводника, будет происходить перегрев жилы и расплавление изоляции кабеля. В итоге это приведет к короткому замыканию или возгоранию участка цепи.
  2. Неоправданно большой перерасход бюджета из-за завышенного сечения провода.

Необходимо ответственно подойти к выбору сечения проводов, что бы не остаться в проигрыше. Рассмотрим несколько методик выбора кабеля:

  • По току в цепи.
  • По мощности потребителей.
  • По длине кабеля.

Каждый проводник имеет свой предел пропускной способности по току. При превышении этой величины, происходит неизбежная деградация кристаллической решетки металла проводника, а также разогрев и увеличение внутреннего сопротивления проводника. Что бы не допустить такое развитие событий, есть формулы и таблицы для расчета и выбора желаемого сечения кабеля.

Первая методика выбора сечения кабеля — по току электрических приборов, подключенных к данной цепи. Данный расчет более точный по сравнению с другими методиками. В паспорте или на корпусе электроприбора, заводом производителем указывается ток потребления данного устройства. Переписываем указанные значения на листок и производим их сложение.

Следуя определенной логике, что не все электроприборы будут работать одновременно, можно на 20 % уменьшить суммарный ток всех потребителей. По специальной таблице, где уже прописаны стандартные сечения готовых проводников, выбираем ближайший с большей стороны кабель с нужным сечением.

Пример: в результате расчетов получилось 30 ампер тока. И по таблице нам необходимо выбрать ближайшее большее значение, и для меди это 38 ампер 4 мм сечение.

Расчет по мощности. В большинстве расчетов похожий на предыдущий пункт. Переписываем мощность электроприборов, скидываем 20 процентов.

  • Можно выбирать необходимый провод, руководствуясь таблицей выше, или рассчитать ток самостоятельно по специальным формулам. Для однофазной сети формула расчета тока будет иметь такой вид:
  • I=P/(U*cosФи)
  • Формула для расчета тока в трех фазной сети:

где:

  • Р — мощность электроприбора.
  • U — напряжение сети, 220 или 380 вольт.
  • cos Фи — коэффициент мощности 1.4142 для двухфазной сети, 1.732 для трех фазной сети.
  • I – ток потребителя.

Далее выбор сечения не отличается от ранее описанного способа.

Выбор сечения кабеля по длине. Внутреннее сопротивление проводника на протяженных участках электрической сети может достигать значительных размеров. В таких случаях можно столкнуться с большим падением напряжения на дальнем участке и значительный расход мощности. Инструмент не выходит на свою мощность, а бытовая техника надрывно воет или отказывается нормально работать.

  1. В этом случае необходимо произвести расчет тока потребления на выбранном участке сети, руководствуясь методиками описанными ранее.
  2. Расчет сопротивления электрической линии выполняется по формуле:
  3. R провода=(p*L)/S
  • R – сопротивление в Ом.
  • L – длина провода метр. Берется две длины провода.
  • S – площадь проводника. S=3.14*D2 (в квадрате)/ 4.
  • p – коэффициент из таблицы удельных сопротивлений.
  • Дальше рассчитывается падение напряжения на этом участке.
  • U потерь= I нагрузки*R провода
  • ПОТЕРИ = (U потерь / U ном) *100%
  • · I нагрузки – ток нагрузки на участке сети.
  • · R провода — сопротивление провода.
  • · U потери – падение напряжения.
  • · U номинальное напряжение, 220 или 380 вольт.
  • Если расчетное напряжение потерь превышает 5 % от U ном, следует выбрать большее сечение.

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, 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.

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)

  1. P – мощность в ваттах
  2. U=220 Вольт
  3. K=0,75 – коэффициент одновременного включения;
  4. 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.

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

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

ΔU=I*R

  1. R – сопротивление кабеля, рассчитывается по известной формуле R=ρ*l/S;
  2. I – сила тока, находят из закона Ома;
  3. 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 автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Похожие темы:

Расчет сечения электрического кабеля: формулы, таблицы, онлайн калькулятор для быстрого и точного расчета

Правильный расчет кабеля по мощности и длине позволяет избежать проблем с электрическими нагрузками. В результате этого удается избежать появления короткого замыкания и перегревание линии.

ООО «ЭнергоЩит» производит современное электрощитовое оборудование.

Электрический кабель различается по своей толщине и количеству жил внутри провода. Неправильно подобранный элемент может спровоцировать преждевременную поломку бытового прибора или возгорание проводки в жилом пространстве.

Как правильно произвести расчеты расходного материала? На что стоит обратить особое внимание в процессе выбора? Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию для расчёта сечения кабеля. Здесь представлены подробные формулы, которые облегчают поставленную задачу.

Главные правила правильного расчёта

В процессе прокладки проводки используют специальный кабель с резиновым типом изоляции. Как правило, он способен выдержать напряжение, которое не превышает мощность 1кВ. В продаже представлены разные модели провода, которые можно использовать внутри пространства, для уличных цепей и плоскости стен.

Довольно часто эти изделия марки ВВг или АВВГ. Они отличаются по площади поперечного сечения и количеству металлических жил внутри кабеля. Для подсоединения электро питания к бытовым приборам применяют еще один тип с маркировкой ПВХ.

Перед тем как осуществить покупку, рекомендуется провести точный расчет сечения кабеля по нагрузке и площади по отношению к электроприбору. Сделать правильный выбор поможет информация о мощности тока, который будет распространяться по этому кабелю.

Главные рекомендации правильного подсчета содержатся в руководстве Правил устройства электрических установок. Сокращенное название материла (ПУЭ). Здесь представлено семь изданий, которые подробно описывают всю технику прокладки электрических проводов.

Неправильный монтаж сопровождается административными штрафами. Помимо этого, неверный расчет ведет к сбою электрической цепи и возгоранию бытовых приборов. Ущерб от возгорания составляет большие финансовые затраты и нанесение тяжкого вреда человеческому здоровью.

Основная формула расчёта

Многие начинающие электрики часто задаются вопросом: «Почему важен правильный расчет площади сечения электрического кабеля?». На самом деле все достаточно просто. Для этого вспомним законы физики.

Электрический ток передвигаясь по проводу начинает его нагревать. В этом случае, чем выше мощность, тем больше нагревается его поверхность. Активную мощность электричества, можно рассчитать по следующей формуле:

Р =UI cos y=I2*R.

R – выступает в качестве активного сопротивления. По данной формуле расчёта сечения кабеля видно, что мощность напрямую зависит от поперечного сопротивления и интенсивности тока. Простым языком, чем больше мощность, тем быстрее нагревается поверхность кабеля.

  • Сопротивление проводников напрямую зависит от материала из которого они изготовлены, а также его длины. Вычисления проводят по формуле:
  • R= p* Is
  • p – это показатель удельного сопротивления;
  • I – это величина измеряющая длину проводника;
  • S – выступает в качестве площади поперечного сечения.
  • По данным расчётам очевидно, что при меньшей площади проводника, больше его сопротивление.
  • При покупке кабеля, важно учитывать его диаметр и площадь. Рассчитать это можно по следующей формуле:
  • S = л * d2 /4.

Здесь d является диаметром. Помимо этого не рекомендуется забывать об удельном сопротивлении изделия. Алюминиевые жилы имеют более высокий показатель сопротивления в отличие от медных. Именно поэтому, изделия из алюминия лучше выбирать большего параметра.

Облегчить процесс выбора помогают специальные таблицы для правильного расчёта сечений проводов.

Расчет по мощности и силе тока

Расчет сечения напрямую зависит от общей суммы потребляемой энергии. Если известна суммарная мощность, можно определить силу эклектического тока.

Для этого воспользуемся следующей формулой:

I=(PK)/(Ucosy):

  • P – это электрическая мощность измеряемая в Вт;
  • U = 220 Вт;
  • К – это коэффициент при одновременном включении всех приборов;
  • сos – коэффициент для одного электроприбора.

На сегодняшний день были разработаны специальные калькуляторы, которые значительно облегчают расчет величины. В процессе прокладки необходимо быть очень внимательным. Некоторые типы кабеля предназначены для закрытых помещений, а другие подойдут для уличных электролиний.

Как влияет длина электрической проводки на выбор подходящего кабеля?

Слишком длинная электрическая цепь сопровождается высокими потерями. Как правило, они провоцируют нагревание кабеля в процессе работы.

Вычислить этот коэффициент помогает формула:

U= (P*ro +Q* xo) *L /Uh

  • Р – это активная мощность устройства;
  • Q – является реактивной мощностью. Она измеряется в Вт;
  • ro – коэффициент активного сопротивления;
  • хо – выступает в качестве реактивного сопротивления;
  • Uh – показатель номинального напряжения. Оно показывает максимальное потребление бытового прибора.
  • L – это длина электрической цепи.

Для длинной цепи дополнительно используют автоматы предотвращающие преждевременное перегревание проводников. Они оснащены тепловым и электромагнитным расщепителем. Помимо этого, данные устройства сокращают риск появления короткого замыкания.

Онлайн расчет сечения кабеля

Фото разного сечения кабеля

Онлайн расчёт сопротивлений проводов. Площадь сечения проводов от мощности.

На первый взгляд может показаться, что эта статья из рублики «Электрику на заметку».

С одной стороны, а почему бы и нет,
с другой — так ведь и нам, пытливым электронщикам, иногда нужно рассчитать сопротивление обмотки катушки индуктивности, или
самодельного нихромового резистора, да и чего уж там греха таить — акустического кабеля для высококачественной звуковоспроизводящей
аппаратуры.

Формула тут совсем простая R = p*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а p — удельное сопротивление
материала, поэтому расчёты эти можно провести самостоятельно, вооружившись калькулятором и Ля-минорной мыслью, что все собранные
данные надо привести к системе СИ.

Ну а для нормальных пацанов, решивших сберечь своё время и не нервничать по пустякам, нарисуем незамысловатую таблицу.

ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЁТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Страница получилась сиротливой, поэтому помещу-ка я сюда таблицу для желающих связать своё время с прокладкой
электропроводки, подключить мощный источник энергопотребления, либо просто посмотреть в глаза электрику Василию
и, «похлёбывая из котелка» задать справедливый вопрос: «А почему, собственно? Может разорить меня решил? Зачем мне тут четыре
квадрата из бескислородной меди для двух лампочек и холодильника? Из-за чего, собственно?»

И расчёты эти мы с вами сделаем не от вольного и, даже не в соответствии с народной мудростью, гласящей, что
«необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, делённому на 10», а в строгом соответствии нормативными
документами Минэнерго России по правилам устройства электроустановок.

Правила эти игнорируют провода, сечением, меньшим 1,5 мм2. Проигнорирую их и я, а за компанию и алюминиевые,
в силу их вопиющей архаичности.

Итак.

РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ

Потери в проводниках возникают из-за ненулевого значения их сопротивления, зависящего от длины провода.

Значения мощности этих потерь, выделяемых в виде тепла в окружающее пространство, приведены в таблице.

В итоге к потребителю энергии на другом конце провода напряжение доходит в несколько урезанном виде — меньшим, чем
оно было у источника. Из таблицы видно, что к примеру, при напряжении в сети 220 В и 100 метровой длине провода, сечением 1,5мм2,
напряжение на нагрузке, потребляющей 4 кВт, окажется не 220, а 199 В.


Хорошо, это или плохо?

Для каких-то приборов — безразлично, какие-то работать будут, но при пониженной мощности, а какие-то взбрыкнут и пошлют Вас к
едрене фене вместе с вашими длинными проводами и умными таблицами.


Поэтому Минэнерго — минэнергой, а собственная голова не повредит ни при каких обстоятельствах. Если ситуация складывается подобным
примеру образом — прямая дорога к выбору проводов, большего сечения.



 

Расчет сечения кабеля — онлайн калькулятор

Онлайн калькулятор для расчета сечения кабеля.

 






title = «Режим работы программы»>
  Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения
  Расчет нагрузочной способности проводника заданного сечения  

  Расчет потерь и максимальных параметров линии

  


title = «Критерий выбора автомата защиты»>
  Автомат по линии
  Автомат по нагрузке  










 Напряжение:

В,  
 Ток: А
 Мощность: КВт
 cos(φ):

 Сечение:

мм2
 Диаметр:

мм
 Запас: %
  1 фаза, Uф,  ( L+N )
  1 фаза, Uф,  ( L+N+PE )
  2 фазы, Uл,  ( L1+L2 )
  2 фазы, Uл,  ( L1+L2+PE )
  3 фазы, Uл,  ( L123 )
  3 фазы, Uл,  ( L123+PE )
  3 фазы, Uл,  ( L123+N )
  3 фазы, Uл,  ( L123+N+PE )
  Двигатель 3×400В
  Двигатель 230В
  Двигатель
  ТЭН,лампа 3×400В
  ТЭН,лампа 400В
  ТЭН,лампа 230В
  ТЭН,лампа, 12В
  Светодиоды,=12В
  ТЭН,лампа
  Комп. ,телевизор
  Люмин.дросс. 230В
  Люмин.элктрн. 230В
  Другое










  =
 Δ  =
 Imax / Pmax =
 Запас =
  =
 Uвых =
 Автомат =
  =










  =
 Δ  =
 Imax / Pmax =
 Запас =
  =
 Uвых =
 Автомат =
  =







Проводка
м   Медь
  Алюминий 


  ПУЭ, Кабель с ПВХ изоляцией в лотке  

  ПУЭ, 1-ж. провод в трубе,пучке,коробе       
  ПУЭ, 1-ж. провод в лотке, свободно
  ПУЭ, 1-ж. кабель в воздухе
  ПУЭ, N-ж. кабель в воздухе
  ПУЭ, N-ж. кабель в земле
  ПУЭ, Шнур соединительный
  ГОСТ 16442-80, 1-ж. кабель в воздухе
  ГОСТ 16442-80, 1-ж. кабель в земле
  ГОСТ 16442-80, N-ж. кабель в воздухе
  ГОСТ 16442-80, N-ж. кабель в земле



  песчано-глинистая почва вл. > 1% 

  Песок влажностью > 9% 
  Нормальные почва и песок вл. 7-9% 
  песчано-глинистая почва вл. 12-14% 
  Песок влажностью от 4 до 7% 

  песчано-глинистая почва вл. 8-12% 
  Песок влажностью до 4 % 
  Каменистая почва 




t° среды


  авто  

  -5°C  
  0°C  
  5°C  
  10°C  

  15°C  
  20°C  
  25°C  
  30°C  

  35°C  
  40°C  
  45°C  
  50°C  


Imax = Iтабл *

  ПВС  
  ВВГ  


 

Учесть запас

 




Масса 1м =   КГ
Масса трассы =   КГ
Диаметр кабеля =   мм




Кабельный ввод :
Металлорукав :
Гофрорукав Думин. :


Распределенная линия:  
         Узлов —


Как пользоваться калькулятором

Укажите заданные данные: мощность, ток, напряжение, материал изготовления проводника, тип проводки, количество проводов. Отметьте дополнительные условия длину провода, допустимые потери. Калькулятор автоматически рассчитает: сечение кабеля, массу одного метра, массу трассы.

Теория

Сечением кабеля — называется площадь среза токоведущей жилы.

Потеря напряжения в кабеле — называется величина, которая равна разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух разных точках системы электроснабжения.

Как работает калькулятор

Расчеты сечение кабеля производятся по току или мощности, исходя из параметров нагрузки и поступающего напряжения. Учитываются условия прокладки, материалы проводов, потери напряжения и критерии выбора проводника.

Примечание

  • Функционал раздела позволяет также произвести расчет максимального тока и нагрузки на проводник с заданными параметрами и выбрать устройства защиты.
  • Калькулятор расчета сечения кабеля работает в онлайн и в офлайн режиме.
  • Калькулятор не может гарантировать неоспоримую точность расчетов. Чем больше информации вы введете, тем точнее будет результат.

Электрик Про — расчет сечения проводов

Калькулятор позволяет рассчитать сечение токоведущих жил электрических проводов и кабелей по электрической мощности. Алгоритм калькулятора разработан в соответствии с требованиями п.1.3.10 «Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией» Правил устройства электроустановок (ПУЭ 7)


Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока: ВыбратьПеременный токПостоянный ток


Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников: ВыбратьМедь (Cu)Алюминий (Al)


Суммарная мощность подключаемой нагрузки

Мощность нагрузки для кабеля определяется как сумма потребляемых мощностей всех электроприборов, подключаемых к этому кабелю.

Введите мощность нагрузки: кВт


Номинальное напряжение

Введите напряжение: В


Только для переменного тока

Система электроснабжения: ВыбратьОднофазнаяТрехфазная

Коэффициент мощности cosφ определяет отношение активной энергии к полной. Для мощных потребителей значение указано в паспорте устройства. Для бытовых потребителей cosφ принимают равным 1.

Коэффициент мощности cosφ:


Способ прокладки кабеля

Способ прокладки определяет условия теплоотвода и влияет на максимальную допустимую нагрузку на кабель.

Выберите способ прокладки:

ВыбратьОткрытая проводкаСкрытая проводка


Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного — фазный и нулевой, для переменного трехфазного — только фазные.

Выберите количество проводов:

ВыбратьДва провода в раздельной изоляцииТри провода в раздельной изоляцииЧетыре провода в раздельной изоляцииДва провода в общей изоляцииТри провода в общей изоляции


Минимальное сечение кабеля: 0

Кабель с рассчитанным сечением не будет перегреваться при заданной нагрузке. Для окончательного выбора сечения кабеля необходимо проверить падение напряжения на токонесущих жилах кабельной линии.

Длина кабеля

Введите длину кабеля: м


Допустимое падение напряжения на нагрузке

Введите допустимое падение: %


Минимальное сечение кабеля с учетом длины: 0

Рассчитанное значение сечения кабеля является ориентировочным и не может использоваться в проектах систем электроснабжения без профессиональной оценки и обоснования в соответствии с нормативными документами!

Как выбрать сечение кабеля по мощности и току?

Сечение провода – это важный момент, который необходимо учитывать, когда дело касается монтажа электропроводки. На самом деле, неправильный расчёт сечения кабеля может привести к явным проблемам, связанным с заметками электропроводки. 

Недостаточное сечение кабеля приведет к образованию высокой плотности тока в проводнике, в результате чего провод будет греться, разрушая его изоляцию. То же самое случится и со слабым проводом, если он не выдержит нагрузки, именно поэтому особенно важно учитывать тот момент, что чем меньше сечение электрических жил, тем больше электрическое сопротивление.

Выбор проводника избыточного сечения не понесет за собой подобных проблем, но минусом будет финансовая сторона — чем больше сечение кабеля, тем он дороже. 

Отталкиваясь от этого, у вас получится выполнить грамотный выбор сечения кабеля за короткий период без проблем.

Что необходимо знать? 

Если мы разрежем абсолютно любой кабель, то внутри него сможем найти жилку провода, которая передаёт электрический ток по всему кабелю. Именно на этой жилке строится весь процесс подачи электричества. Когда кабель находится в разрезанном состоянии, то внутри мы можем разглядеть круглую алюминиевую или медную проволоку, площадь которой и является сечением жилы, а из этого следует, что когда мы выбираем сечение провода, то вместе с ним ищем диаметр токоведущих жил. 

Провода делятся на три разных уровня, среди которых выделяют несколько видов. Различаются они, исходя из сопротивления пожарным ситуациям:

  • Сгорание изоляции и плавление металлической основы из-за возникновения короткого замыкания 
  • Изоляция плавится, в то время, как жила остается неизменной 
  • Жила, через которую проходит ток, остается неизменной, изоляция при этом сохраняет свою целостность 

Что бы расчитать сечения кабеля по мощности и длине нужно знать, какие электроприборы будут подключены к сети. Мощность приборов определяется, исходя из технического паспорта. Также важно помнить, что чем больше мощность, тем массивнее должна быть электрическая жила, в противном случае, кабель перегревается в процессе эксплуатации.  

Алюминий или медь. Как сделать правильный выбор? 

Не для кого не секрет, что выбор провода – это этап, который никак нельзя пропустить. Всё дело в том, что когда дело касается подбора провода, необходимо очень серьезно отнестись к материалам, которые будут проводить ток. Одно неправильное движение, и электричество может распространиться по всему устройству, что приведёт к выводу его из строя.

Выбор сечения провода по току также зависит от материала, который вы решите выбрать. Например, если мы говорим об алюминиевой проводке, которая появилась еще в советское время, то сейчас она вовсе непригодна для использования, более того, запрещена. Оказывается, при перегреве алюминий крошится, хотя и активно применяется, считаясь самым бюджетным вариантом.

На первом месте стоит медная проводка, которая также особенно популярна, благодаря высокой прочности и устойчивость к коррозии. 

В сравнении с алюминиевым проводом у медного удельное сопротивление меньше, так из двух проводов с одинаковым сечением алюминиевый будет нагреваться больше.

Если вы осуществляете монтаж скрытой проводки, лучшим вариантом станет использование однопроволочного кабеля из-за того, что он быстро проходит все этапы установки, при этом не требует дополнительных действий. 

Сечение при открытой или закрытой проводке 

Во время передвижения токовых импульсов, кабель начинает нагреваться. Это приводит к тому, что больше количество тока вырабатывает большое тепло. Даже если ток одной и той же мощностью пройдет сквозь кабель, то его реакция будет осуществлена по разному. Исходя из этого, мы делаем вывод, что чем меньше сечение, тем нагрузка от прогревания сильнее. 

Для начала определим отличие открытой и закрытой проводки. Открытая — когда кабель пускают поверх стен, пряча его в  кабель-каналы, закрытая — когда кабель на этапе строительства либо ремонта прокладывают в стене под гипсокартон, либо путем штробления — для бетонных стен.

Конечно, скрытая проводка  выглядит эстетичнее, и если Вы делаете ремонт, то то лучше спрятать все провода в стену. Но если ремонт уже сделан, и нужно провести новую кабельную линию — в этом случае на помощь придут кабель-каналы. Сейчас на полках магазинов можно найти не только стандартные белые короба, но и цветные — серые, чёрные, бежевые, или с текстурой дерева. Более дорогие модели производятся из алюминия, и выглядят дороже.

Бытует мнение, что если сделать проводку открытой, то сечение можно уменьшить в несколько раз. Но это не так, и при любом способе монтажа провода нормы сечения одинаковые.

Для того, чтобы провести качественную конструкцию проводки и покупку нужных материалов, особенно важно иметь хотя бы базовые навыки проектирования. Проектирование включает в себя:

  1. Отрисовка плана квартиры или помещений, где нужно установить розетки 
  2. Поиск мощностей всей имеющейся домашней техники 
  3. Измерение длины планируемой линии, после чего важно сложить все полученные данные вместе  
  4. Выбор марки кабеля.

Также особенно важно определить соотношение сечения провода с его мощностью и максимальной нагрузкой.

Кстати, в многожильном кабеле используется разная цветовая изоляция жил, это нужно для удобства монтажа, например, синий – для нулевой жилы, желто-зелёный – для заземления, белый и многие другие – фазные проводники. 

Полезные советы:

  1. Подбирая сечение провода лучше всего проконсультируйтесь со специалистами, либо воспользуйтесь общепринятыми нормами (см. таблицу)
  2. Если в помещении большой уровень влажности, следует установить провод с двойной изоляцией
  3. Покупая кабель, обязательно обращайте внимание на такой пункт, как допустимый диаметр изгиба провода, особенно, если речь идет об многопроволочных проводах, так как если кабель прогнется в одном месте, то в другом сразу появится плохая проводимость. 
  4. Кабели, которые выполнены из меди и алюминия, между собой не соединяются на прямую, их установка проводится за счет специальных соединительных гильз либо клемм 
Таблица сечения провода
Назначение кабеля Сечение, мм2
Освещение и подсветка 1,5
Розетки, кондиционеры, балконы 2,5
Электрический духовой шкаф 4
Варочная панель, водонагреватель 6

Наиболее популярными проводами считаются ШВВП и ПВС, так как они не дорогие, и подходят для бытового применени . Итак, одним из главных отличий между кабелями является гибкость. Гибкость – это один из важных факторов, который напрямую влияет на работу и место применения используемого кабеля. 

Провод ШВВП по своим характеристикам владеет изоляционным слоем толщиной в 0.5 мм, в то время, как провод ПВС будет обладать изоляционным слоем в 0.9 мм. В тех и других случаях кабели являются широко востребованными и применяемыми. 

Кабель ШВВП имеет плоскую форму, а ПВС круглую, но оба типа достаточно слабенькие, поэтому их применяют исключительно в тех местах, где напряжение составляет около 400 Вт, но не больше. Тот же самый кабель ВВГ гораздо мощнее и выносливее. 

Таким образом, можно сделать вывод, что оба кабеля первого и второго типа используются исключительно в бытовых целях. Это означает, что их зона применения довольно ограничена, а значит, кабели не подойдут для таких мест, как воздушная и подземная проводки и стационарных прокладок.

Где приобрести кабели для электроплиты, бойлера, кондиционера?

Наша компания готова предоставить Вам полный ассортимент кабелей, которые отличаются повышенным качеством и широкой областью применения.  

В наших каталогах Вы найдете разнообразные типы кабельно-проводниковой продукции, которые владеют разным сроком эксплуатации, а также областью применения. 

Преимущества нашей компании:

  • Оперативная работа с соблюдением сроков 
  • Качественное выполнение всех задач 
  • Огромный ассортимент кабелей для всех случаев 
  • Большой выбор составляющих для монтажа кабелей 
  • Высококачественная продукция 

 

На сегодняшний день, наша компания уже 11 лет на рынке электрооборудования. Если Вы не знаете, какой оптимальный вариант сечения необходимо подобрать, наша команда готова помочь. На протяжении длительного времени, мы стараемся сделать все возможное, чтобы клиет мог приобрести наиболее качественный кабель с нужным сечением. 

Наша команда в самые короткие сроки решает все Ваши проблемы с выбором кабелей и сопутствующих товаров для монтажа электрики, если таковые неожиданно возникли. Для того, чтобы приобрести необходимые Вам кабели, просто позвоните или напишите нам и мы обязательно ответим на все интересующие Вас вопросы, касаемые оформления заказа наших товаров.
 

Онлайн расчет сечения кабеля по допустимой потере напряжения без учета индуктивности линии .

Нравится

Онлайн расчеты.


1. Онлайн расчет сечения провода по нагреву и по допустимой потере напряжения (с учетом индуктивности линии) .

2. Онлайн расчет сечения провода по допустимой потере напряжения (с учетом индуктивности линии).

3. Упрощенный расчет онлайн расчет сечения провода по допустимой потере напряжения (без учета индуктивности линии).

4. Онлайн расчет стрелы провеса провода воздушной линии.


Упрощенный расчет (выбор) сечения провода (кабеля) по допустимой потере напряжения (без учета индуктивности линии ).

Расчет применим, если выполняются следующие условия:

Без учета индуктивности сопротивления линии на потерю напряжения рассчитываются:

1. Сети постоянного тока.
2. Линии сети переменного тока, для которых коэффициент мощности cosфи = 1.
3. Сети, выполненные проводами или кабелями, если их сечения не превосходят указанных в Таблице 5-8

1. Введите мощность:  кВт

2. Введите длину участка ВЛ КЛ:  м

3. Если сечение провода велико Проложить в параллель: 1234 шт.

4. Выберите номинальное напряжение: 0.220.380.66610 кВ

5. Выберите количество фаз: 1 фаза3 фазы
6. Выберите материал проводника: АлюминийМедь

7. Выберите допустимую потерю напряжения:
норма по ГОСТ 13109-97 — 5%
12345678910
 %

8. Выберите назначение линии:
Не определеноКабельная линия до 1 кВ.Кабельная линия 6 кВ.Кабельная линия 10 кВ.ВЛ без пересечений толщ. гололедн. стенки до 10 ммВЛ без пересечений толщ. гололедн. стенки 15 и болееВЛ пересечение с рекой толщ. гололедн. стенки до 10 ммВЛ пересечение с рекой толщ. гололедн. стенки 15 и болееВЛ пересечение с линиями связи ВЛ пересечение с надз. трубовпровВЛ пересечение с Ж/д толщ. гололедн. стенки до 10 ммВЛ пересечение с Ж/д толщ. гололедн. стенки 15 и более

Результаты вычисления

Расчетное сечение проводника:  мм2
Выбранное сечение проводника:  мм2

Рассчет выполнен на основании методики данной в
Справочнике по расчету проводов и кабелей. Ф. Ф. Карпов и В.Н. Козлов.(стр. 134).

Почитать теорию на сайте www.websor.ru

Также для выбора сечения провода необходимо руководствоваться ПУЭ-7 изд. и следующими таблицами из справочника

Калькулятор падения напряжения (постоянного и переменного тока)

Бесплатный онлайн-калькулятор для расчета падения напряжения и потерь энергии в проводе

Потери в проводах солнечных батарей должны быть ограничены,
Потери постоянного тока в цепочках солнечных панелей и потери переменного тока на выходе
инверторы. Способ ограничить эти потери — минимизировать напряжение
падение кабелей. Падение напряжения менее 1% подходит и в любом
в случае, если он не должен превышать 3%.

Экономьте электроэнергию: этот бесплатный онлайн-калькулятор рассчитывает переменный и постоянный ток.
Мощность, падение напряжения, потери энергии в проводе, резистивный нагрев, для
трехфазная и однофазная проводка.
Заполните желтые поля и нажмите кнопки «рассчитать». Результаты
отображается в зеленых полях.

КАЛЬКУЛЯТОР ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ

КАЛЬКУЛЯТОР ПЕРЕПАДА НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ

КАК РАССЧИТАТЬ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В ПРОВОДЕ?

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Падение напряжения определяется по следующей формуле:

Где:

U: Напряжение постоянного или переменного тока
система (В)
Это напряжение фаза-фаза для 3-фазной системы; напряжение фаза-нейтраль для однофазной системы.
Пример:
— Для стран Западной Европы трехфазная цепь обычно имеет напряжение 400 В, а однофазная 230 В.
— В Северной Америке типичное напряжение трехфазной системы составляет 208 вольт, а однофазное напряжение — 120 вольт.
Примечание: для падения напряжения постоянного тока в фотоэлектрической системе, напряжение
система U = Umpp одной панели x количество панелей в серии.
ΔU: падение напряжения в В (В)
b: коэффициент длины кабеля, b = 2 для
однофазная проводка, b = 1 для трехфазной проводки.
ρ1: удельное сопротивление в Ом · мм2 / м материала.
проводник для заданной температуры. При 20 градусах Цельсия значение удельного сопротивления составляет 0,017 для меди и 0,0265 для алюминия.
Обратите внимание, что удельное сопротивление увеличивается с увеличением температуры. Удельное сопротивление меди достигает примерно 0,023 Ом.мм2 / м при 100 ° C, а удельное сопротивление алюминия достигает примерно 0,037 Ом.мм2 / м при 100 ° C.
Обычно для расчета падения напряжения в соответствии с электрическими стандартами используется удельное сопротивление при 100 ° C (например, NF C15-100).
ρ1 = ρ0 * (1 + alpha (T1-T0)), здесь ρ0 = удельное сопротивление при 20 ° C (T0) и alpha = температурный коэффициент на градус C, а T1 = температура кабеля.
T1: Температура кабеля (значение по умолчанию = 100 ° C).
Обратите внимание, что по опыту проволока с правильным размером не должна иметь внешнюю температуру выше 50 ° C, но она может соответствовать внутренней температуре материала около 100 ° C.
L: простая длина кабеля
(расстояние между источником и прибором) в метрах (м).
S: сечение кабеля
в мм2
Cos φ: коэффициент мощности, Cos φ = 1
для чисто резистивной нагрузки, Cos φ <1 для индуктивного заряда (обычно 0,8).
λ: реактивное сопротивление на единицу длины
(значение по умолчанию 0,00008 Ом / м)
Sin φ: синус (acos (cos φ)).
Ib: ток в амперах (A)

NB: для цепи постоянного тока cos φ = 1, поэтому sin φ = 0.

Падение напряжения в процентах:

ΔU (%) = 100 x
ΔU / U0
Где:

ΔU: падение напряжения в В
U0: напряжение между фазой и
нейтраль (пример: 230 В в 3-фазной сети 400 В)

ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ

Потери энергии в кабеле в основном связаны с резистивным нагревом
кабель.
Он определяется по следующей формуле:

E = a x R x Ib²
Где:

E: потери энергии в проводах,
Ватт (Вт)
a: номер строки
коэффициент, a = 1 для одиночной линии, a = 3 для 3-х фазной цепи.
R: сопротивление одного активного
строка
Ib: ток в амперах (A)

R определяется по следующей формуле:

R = b x ρ1 x L / S

b: коэффициент длины кабеля, b = 2
для однофазной проводки, b = 1 для трехфазной проводки.
ρ1: удельное сопротивление
материал проводника, 0,017 для меди и 0,0265 для алюминия (температура провода 20 ° C) в Ом.мм2 / м. Удельное сопротивление меди достигает примерно 0,023 Ом.мм2 / м при 100 ° C, а удельное сопротивление алюминия достигает примерно 0,037 Ом.мм2 / м при 100 ° C.
L: простая длина кабеля
(расстояние между источником и прибором) в метрах (м).
S: сечение кабеля
в мм2

NB: для постоянного тока потери энергии в процентах равны
падение напряжения в процентах.

Диаграмма
: Пример потерь при падении напряжения в зависимости от поперечного сечения проводов
секция для фотоэлектрической системы мощностью 3 кВт с 50 м солнечного кабеля постоянного тока.

Падение напряжения

— онлайн калькулятор и формула

Онлайн-калькуляторы и формулы для расчета потерь напряжения в проводе

Рассчитать потери напряжения провода

На этой странице рассчитывается падение напряжения, которое теряется в проводе из-за его сопротивления.Для этого необходимо указать входное напряжение, ток, простую длину кабеля и его поперечное сечение.

Фазовый сдвиг в случае индуктивной нагрузки может быть указан как опция.
Значение 1 предварительно установлено для Cos φ для омической нагрузки и постоянного тока.

Удельное сопротивление или проводимость можно указать для материала проводника.
В следующей таблице приведены наиболее распространенные значения проводимости.

Значения удельной проводимости наиболее распространенных кабелей
Материал
Электропроводность
Медь 56,0
Серебро 62,5
Алюминий 35.0

Чтобы просмотреть список других значений удельного сопротивления и проводимости, щелкните здесь.

Легенда

\ (\ Displaystyle A \) поперечное сечение

\ (\ Displaystyle л \) длина

\ (\ displaystyle R \) Сопротивление провода

\ (\ displaystyle ρ \) Удельное сопротивление

\ (\ Displaystyle σ \) Удельная проводимость

\ (\ Displaystyle Un \) Номинальное напряжение (вход)

\ (\ displaystyle ΔU \) потеря напряжения

Формулы для расчета падения напряжения

Сопротивление одиночного провода \ (\ Displaystyle R = \ гидроразрыва {ρ · l} {A} \) \ (\ Displaystyle = \ гидроразрыва {l} {σ · A} \)
Общее сопротивление провода \ (\ Displaystyle R = 2 · \ гидроразрыва {ρ · l} {A} \) \ (\ Displaystyle = 2 · \ гидроразрыва {л} {σ · A} \)
потеря напряжения \ (\ Displaystyle ΔU = 2 · \ гидроразрыва {l} {σ · A} · I · соз (φ) \)
падение напряжения в% \ (\ Displaystyle Δu = \ гидроразрыва {ΔU} {Un} · 100 \% \)

Эта страница полезна?
да

Нет

Спасибо за ваш отзыв!

Прошу прощения за это

Как мы можем это улучшить?

послать


Калькулятор сечения кабеля AS / NZS 3008 | jCalc.NET

Калькулятор размеров кабеля для определения номинального тока, падения напряжения, импеданса контура, кабеля заземления и короткого замыкания на основе стандарта Австралии и Новой Зеландии AS / NZS 3008.

Как я могу улучшить этот калькулятор?

См. Также

Параметры нагрузки

  • Напряжение (В): Укажите напряжение и выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока, 3 фазы переменного тока или постоянного тока.
  • Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в кВт, кВА, А или л.с.
  • PF: Укажите коэффициент мощности нагрузки (cos & Phi), когда нагрузка указывается в кВт или л.с.
  • Макс. падение напряжения (%): Максимально допустимое падение напряжения на нагрузке.
  • Расстояние (м): Длина кабеля в метрах от источника до нагрузки. Длина возврата автоматически включается калькулятором.

Параметры защиты от короткого замыкания

  • Защитное устройство: Выберите одно из следующего:
    • MCB:
      • Тип кривой MCB: Кривая отключения MCB: B, C или D.
      • Рейтинг MCB: Выберите рейтинг MCB или выберите Авто. Авто автоматически выберет рекомендуемый размер из таблиц C6 и C7 в AS / NZS 3000-2018
    • Общее: MCCB, воздушные выключатели (ACB), вакуумные выключатели (VCB) или предохранители.
      • Ток срабатывания (A): Ток срабатывания срабатывания устройства защиты.
      • Время отключения (мс): Время отключения устройства защиты от короткого замыкания.
      • Ограничение тока (да / нет): Укажите, может ли автоматический выключатель или предохранитель ограничивать энергию повреждения. Обычно предохранители и автоматические выключатели.
      • Энергия пропускания (A 2 с): Энергия пропускания короткого замыкания I 2 т в A 2 с. Пропускаемая энергия указана производителем устройства в кривых.
  • Полное сопротивление повреждения источника: Укажите метод определения полного сопротивления внешнего контура.
    • Оценка: Оценка в соответствии с AS / NZS 3000-2018, т.е. предположим, что 80% напряжения доступно на источнике кабеля во время замыкания на землю.
    • Рассчитать: Рассчитать исходя из предполагаемого тока короткого замыкания.
    • Измерено: Укажите измеренное сопротивление в Ом.
  • Предполагаемый ток короткого замыкания (кА): Укажите предполагаемый ток замыкания на первичной стороне автоматического выключателя.
    Этот параметр показывает, когда параметр ограничения тока выбран как «нет».Или когда в качестве метода импеданса источника выбран «Рассчитать».

Параметры активного кабеля

  • Тип кабеля: Количество жил в кабеле. Не обращайте внимания на заземляющий провод в трехфазных кабелях.
  • Тип изоляции: Тип изоляции. Обычно «Термопласт (ПВХ), 75 ° C» или «Термореактивный (XLPE), 90 ° C». В особых случаях используется «Термореактивный (XLPE), 110 ° C».

    Обратите внимание, что в AS / NZS 3008 и в калькуляторе нет опции для кабелей «Термопласт (ПВХ), 90 ° C» ( V-90 ).В этом случае в калькуляторе можно выбрать «Термореактивный (XLPE), 90 ° C».
    Однако имейте в виду, что кабели V-90 не могут подвергаться высоким механическим нагрузкам при 90 ° C. Обратитесь к AS 3008 для получения более подробной информации.
  • Тип сердечника: Медь или алюминий.
  • Размер жилы: Выберите размер кабеля или выберите Авто. Авто автоматически выберет кабель наименьшего диаметра, который соответствует трем критериям: номинальный ток, падение напряжения и номинальный ток короткого замыкания.
  • Количество кабелей на фазу: Обычно только один кабель на фазу, для одножильных или многожильных кабелей.Для сценариев с высокой нагрузкой можно выбрать более одного кабеля.
    Если тип кабеля одножильный, этот параметр означает, что задает кабелей. То есть x количество комплектов (из двух) для однофазных. И x количество комплектов (из трех) для трехфазного тока.

Параметры заземляющего кабеля

  • Тип жилы заземления: В настоящее время поддерживается только медь.
  • Размер заземляющего проводника: Выберите размер кабеля или выберите Авто. Auto автоматически выберет кабель в соответствии с AS 3000-2018, таблица 5.1, «Минимальный размер медного заземляющего проводника».

Параметры установки

  • Установка кабеля: Способ установки кабеля. Рассмотрим худший вариант установки кабеля.

Расчет номинального тока кабеля

Текущие рейтинги выбраны из таблиц с 4 по 21 в AS / NZS 3008-2017. Он зависит от типа кабеля, типа изоляции и способа прокладки кабеля.

Таблицы с 4 по 21 основаны на температуре окружающей среды 40 ° C и температуре грунта 25 ° C.2} \)

Этот метод вычисляет импеданс для худшего случая коэффициента мощности, то есть когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки одинаков.

Калькулятор размеров кабеля использует сопротивление R c из Таблицы 35 в AS / NZS 3008-2017.

Реактивное сопротивление одножильных кабелей выбирается из плоского касающегося столбца таблицы 30 в AS / NZS 3008. Это худший сценарий.

Реактивное сопротивление для многожильных кабелей выбирается из столбца с круглыми проводниками в таблице 30 в AS / NZS 3008.Это худший сценарий.

Расчет импеданса контура

Максимальное расстояние петли рассчитывается как:

\ (L_ {max} = \ dfrac {0.8 \ cdot V_ {1 \ phi} \ cdot 1000} {I_ {min} \ cdot Z_ {c}} \)

Где:

  • В — однофазное напряжение.
  • I мин. — минимально допустимый ток отключения автоматического выключателя или другого защитного устройства.
  • Z c — полное сопротивление кабеля в Ом / км.

Расчет падения напряжения

Падение напряжения трехфазного переменного тока рассчитывается как:

\ (V_ {d3 \ phi} = \ dfrac {I L (\ sqrt {3} Z_c)} {1000} \). 2 \)

Где:

  • I — сила тока короткого замыкания в амперах,
  • t — продолжительность короткого замыкания в секундах.
  • S — площадь поперечного сечения проводника.
  • K — константа, выбранная из таблицы 52 в AS / NZS 3008-2017.

K Зависит от изоляционного материала, начальной и конечной температуры проводника.

В калькуляторе предполагается, что начальная температура проводника является максимально допустимой рабочей температурой для данного типа изоляции, т. Е. 75 ° C для ПВХ, 90 ° C для XLPE 90 ° C и 110 ° C для XLPE 110 ° C.

Максимально допустимая температура короткого замыкания из Таблицы 53 в AS / NZS 3008-2017 используется в качестве конечной температуры проводника, т.е. 160 ° C для ПВХ и 250 ° C для XLPE.

Используются следующие значения K.

  • 111 для кабелей из ПВХ, рассчитанных на 75 градусов.
  • 143 для кабелей из сшитого полиэтилена, рассчитанных на 90 градусов.
  • 132 для кабелей с углом обзора 110 градусов из сшитого полиэтилена.

Энергия | Бесплатный полнотекстовый | Правильное поперечное сечение экрана кабеля в коллекторной сети среднего напряжения с изолированной нейтралью ветряной электростанции

1.Введение

В последнее время количество ветряных электростанций (ВЭС) растет в Объединенной энергосистеме Украины (ОЭС), Европейской сети операторов систем передачи электроэнергии, в электроэнергетических системах Северной Америки и других стран. Это связано с тем, что на государственном уровне стимулируется так называемая «зеленая» генерация, использующая возобновляемые источники энергии. Особый интерес для инвесторов представляют мощные ВЭС, состоящие из множества отдельных ветряных генераторов (WTG) с рейтингом на паспортной табличке от 1.От 5 МВт до 5,5 МВт. Для этой мощности используются индукционные генераторы с двойным питанием (DFIG) с намотанными роторами. В Украине, как правило, каждая ВЭУ имеет повышающий трансформатор, который представляет собой блок, устанавливаемый на площадку, для подключения к коллекторной сети среднего напряжения, работающей от 10 кВ до 35 кВ. Коллекторная сеть состоит из одного или нескольких фидеров. Все WTG разделены на группы, подключенные к разным фидерам. Обычно WTG подключаются последовательно (рисунок 1). Все фидеры соединяются вместе на станции коллекторной системы.Как правило, подстанция может иметь один или несколько трансформаторов, повышающих напряжение до номинального значения точки соединения. Если станция не примыкает к точке соединения, используется линия передачи межсоединения.

Для увеличения выработки электроэнергии ВТГ позиционируются как можно выше. Современные генераторы расположены на высоте более 80 м с расстоянием между башнями более 200 м, что требует большой площади, которая в основном используется в сельскохозяйственных целях.Чтобы можно было использовать землю по прямому назначению, коллекторную сеть строят с подземными линиями электропередач, как правило, с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE).

Многие статьи посвящены решению большого количества задач, связанных с проектированием кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена, но ни одна из них не рассматривает случай, когда кабельные линии соединяют несколько источников электрической энергии. Особенно это касается небольшой протяженности кабельной линии, которую мы наблюдаем на территории ВЭС.

В [1] способы управления WTG рассматриваются для улучшения пропускной способности низковольтной сети во время провала напряжения, а в [2] система управления WTG для уменьшения межзональных колебаний, которые могут образовываться во время параллельной работы. работа ВЭС с энергосистемой. Однако процессы, рассмотренные в [1,2], также будут зависеть от параметров кабельной линии, соединяющей WTG. Выбор сечений жилы кабеля и оптимизация структуры сети ВЭС с помощью различных алгоритмов для минимизации потерь электроэнергии. хорошо описаны в [3,4,5,6,7,8].В статьях [9,10] также поднимаются проблемы минимизации потерь мощности в электрических сетях. В [11] рассмотрены методы расчета токов, которые могут протекать через экран кабеля в нормальном режиме. В [12,13] предлагается идентифицировать старение изоляции кабеля токами в экранах, заземленных с обеих сторон. В статье [14] также поднимаются вопросы выявления неисправностей. Однако в этих статьях не обсуждается задача выбора сечения экрана кабеля. Поэтому авторами возникла проблема правильного расчета тока короткого замыкания, помогающего выбрать экранное сечение кабеля.Полученные результаты дают возможность снизить стоимость электросети ВЭС.

2. Описание проблемы

Выбор сечения жил кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и их экранов должен осуществляться в соответствии с требованиями действующих нормативных документов [15,16]. Сечение жил кабеля выбирается в соответствии с предельным продолжительным током нагрузки в нормальном состоянии и проверяется током в послеаварийном состоянии, а также проверяется стойкостью к тепловому короткому замыканию.В Украине, Италии, Финляндии, Российской Федерации и других странах электрические сети среднего напряжения (10–35 кВ) работают с изолированной (незаземленной) или резонансно заземленной (с использованием нейтрализатора заземления) нейтралью. Использование этого режима нейтрали позволяет сети продолжать работу после замыкания на землю, что увеличивает надежность выработки электроэнергии, но в некоторых странах работа сети после замыкания на землю недопустима. В статье мы рассматривали только те сети, где эта операция разрешена.

Как известно, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена очень надежны, и замыкание линии на землю в сетях, построенных с использованием этого типа кабеля, чаще всего возникает в кабельной муфте (конце). В этих сетях во время замыкания на землю линейное напряжение увеличивается до межфазного значения. Этот факт увеличивает вероятность других неисправностей. Если второе замыкание на землю происходит на одной из других фаз кабельной линии, гораздо больший ток будет течь от линии к линии через экран кабеля (ток межфазного замыкания через экраны кабеля или двойное замыкание линии на землю. Текущий).Поэтому при выборе сечения экрана кабеля необходимо учитывать такую ​​неисправность. Потому что тепловое воздействие этого тока может повредить кабель.

Короткие замыкания между фазой и землей в кабеле возникают редко, но чаще возникают в соединительной (или концевой) муфте [17]. В худшем случае двойное замыкание на землю может произойти одновременно в кабельном соединении (или на конце) втулки с левой и правой стороны в разных фазах одной секции кабельной линии (между двумя WTG).В этом случае текущее значение будет самым высоким. В дальнейшем мы будем называть этот ток током двойного замыкания между линией и экраном. На рисунке 2 показана однолинейная диаграмма в худшем случае, когда замыкания между линией и землей возникают одновременно слева и справа на участке кабельной линии между двумя. WTGs.

Предположим, что экран трехжильного кабеля (или трех одножильных кабелей) заземлен с двух сторон. Следует отметить, что в случае заземления экранов трех одножильных кабелей только с одной стороны, весь двойной ток замыкания между линией и экраном будет протекать через экран только одной жилы, что потребует значительного увеличения поперечное сечение экранов.Поэтому на практике такая конструкция не используется.

Проблема в том, что для выбора сечения экрана кабеля нужно знать значение тока повреждения экрана, но для расчета тока нужно знать полное сопротивление сечения экрана, которое еще не выбрано. Таким образом, эта проблема является итерационной и может быть решена за два или более шагов итераций:

  • На первом этапе для наименьшего возможного поперечного сечения экрана (выбрано ранее) значение двойного тока короткого замыкания между линией и экраном рассчитывается и снова выбирается необходимое сечение экрана;

  • На втором этапе для выбранного поперечного сечения экрана рассчитывается обновленное значение тока двойного межфазного замыкания Ik, и выбранное поперечное сечение проверяется на термическую прочность.

Условие для проверки:

Ik≤Iperm. Закр. Экран (t)

(1)

где Iperm.short-circuit.screen (t) — значение допустимого тока короткого замыкания экрана с продолжительностью времени отключения. Этот ток рассчитывается в предположении, что во время короткого замыкания температура экрана кабеля должна не превышать 350 ° C. Для этого производители кабелей указывают допустимый односекундный экранный ток Iperm.short-circuit.screen (1с) с возможностью последующей корректировки его значения для другого времени отключения короткого замыкания по формуле [15,16]:

Ипермь.short-circuit.screen (t) = Iperm.short-circuit.screen (1с) t

(2)

где t — максимально допустимое время отключения при коротком замыкании в секундах.

Если расчетный допустимый ток экрана кабеля Iperm.short-circuit.screen (t) меньше, чем значение Ik (условие (1) не выполняется), то необходимо выбрать больший экран (ы) поперек -раздел и повторите второй шаг.

Необходимо повторять второй шаг до тех пор, пока не будет выполнено условие (1).

У инженеров есть проблема с вычислением тока Ik в этом алгоритме.Для расчета силы тока необходима полная трехфазная цепь кабельной ЛЭП. В этой схеме применяются такие параметры, как сопротивление сердечников (экранов) переменному току (AC), а также собственная и взаимная индуктивность между сердечником или другим сердечником (и экранами). Чтобы рассчитать эти параметры для модели, нам необходимо знать размеры слоев кабеля из сшитого полиэтилена (рисунок A3) и геометрию кабельной линии электропередачи (рисунок A4). Однако реальные размеры кабельных слоев скрыты от инженеров и не указаны в каталогах производителей кабелей.Так что использовать этот расчет в реальной жизни сложно. Поэтому инженеры используют очень упрощенный метод для расчета тока экрана. Этот метод учитывает только источники, расположенные сбоку от точки соединения. Этот метод дает приемлемые результаты только для ВЭУ малой мощности, но для ВЭУ большой мощности он приводит к большим ошибкам. Чтобы избежать негативного влияния этих ошибок, инженеры-проектировщики сознательно завышают сечение кабеля экспертным методом.В результате выбранное сечение экрана кабеля может быть в несколько раз больше требуемого сечения. Это приводит к удорожанию кабельных сетей ВЭУ.

Предлагаем упрощенный метод расчета и сравниваем результаты расчетов с существующими методами. Следует отметить, что в предлагаемом методе используются открытые данные производителей кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

3. Методология

Мы заменяем WTG эквивалентными источниками, которые имеют собственную симметричную мощность трехфазного короткого замыкания Sk l ″ (или симметричный трехфазный ток короткого замыкания Ik l ″) для генераторов на левой стороне и Sk r ″ (или Ik r ″) для генераторов с правой стороны (см. Рисунок 3).Это возможно потому, что на момент выбора поперечного сечения экрана известны мощность или ток симметричного трехфазного КЗ. Эти источники имеют собственные внутренние импедансы Zk l и Zk r.

В расчетах выберем произвольные фазы, в которых возникают неисправности. Слева — в фазе L 2 (ток Ik (L2)) — и справа — в фазе L 3 (ток Ik (L3)). Поскольку полное сопротивление медного экрана кабеля намного меньше полного сопротивления заземления двух заземляющих устройств, в дальнейшем предполагается, что весь ток короткого замыкания протекает через экран кабеля.

Как правило, только среднеквадратичные (RMS) значения симметричных токов трехфазного замыкания | Ik l ″ | и | Ik r ″ | известны, то согласно [18] внутренние импедансы можно рассчитать по формулам:

Zk l = c⋅Un3Ik l ″ = rk l + jxk l; Zk r = c⋅Un3Ik r ″ = rk r + jxk r,}

(3)

где c — коэффициент напряжения;

  • Un — номинальное сетевое напряжение;

  • rk l, rk r, xk l, xk r — эквивалентные резистивные и мнимые импедансы источников питания слева и справа, а также модуль импеданса таких источников по формулам:

    | Zk l | = c⋅Un3⋅ | Ik l ″ | = rk l2 + xkl2 = rk l2 + (nl⋅xk l) 2 = rk l⋅1 + n l2; | Zk r | = c⋅Un3⋅ | Ik r ″ | = Rk r2 + xk r2 = rk r2 + (nr⋅xk r) 2 = rk r⋅1 + n r2,}

    (4)

    где nl, nr — отношение мнимого и резистивного импедансов левого и правого эквивалентных источников.

Используя соотношение между мнимым и резистивным импедансами, мы можем рассчитать резистивные импедансы источников по формулам:

rk l = | Zk l | 1 + n l2; rk r = | Zk r | 1 + n r2,}

(5)

и мнимые импедансы как xk l = rk l⋅nl, xk r = rk r⋅nr. Вышеприведенные предположения позволили нам получить трехфазную эквивалентную схему части электрической сети между двумя WTG (рисунок 4). Эта схема позволяет рассчитать двойной ток замыкания между линией и экраном Ik, протекающий через экран кабеля.На рисунке полное сопротивление участка кабеля определяется резистивным сопротивлением rcore и мнимым сопротивлением xcore жилы кабеля, а также резистивным сопротивлением сопротивления экрана кабеля rscr. Эти параметры могут быть рассчитаны из каталожных данных производителей кабелей с учетом длины кабельной линии электропередачи. Эквивалентные источники имеют симметричную фазную электродвижущую силу (ЭДС) прямой последовательности:

El L1 = c⋅Unl3⋅ej0 °; Er L1 = c⋅Unr3⋅ejϕ °; El L2 = c⋅Unl3⋅e − j120 °; Er L2 = c⋅Unr3⋅e − j (120 − ϕ) °; El L3 = c⋅Unl3⋅ej120 °; Er L3 = c⋅Unr3⋅ej (120 + ϕ) °,}

(6)

где Unl, Unr — линейные напряжения левого и правого источников, равные номинальным напряжениям сети, Unl = Unr = Un, ϕ — фазовый угол между фазными ЭДС левого и правого источников.Сечение экрана кабеля следует выбирать для случая максимального тока. Как показано в Приложении A, ток будет максимальным, если фазовый угол равен нулю, потому что в следующем расчете фазовый угол между фазовой ЭДС левого и правого источника принимается равным нулю.

Для одножильных кабелей, в которых экраны заземлены с обеих сторон, полное сопротивление экрана равно эквивалентному сопротивлению трех экранов параллельно соединенных кабелей, rscr / 3.

Значение двойного тока короткого замыкания между линией и экраном в цепи, показанной на рисунке 4, можно рассчитать методом сеточного тока [19].Уравнение тока петли для эквивалентной схемы:

I11⋅2⋅ (Zk l + Zk r + Zcore) −I22⋅Zk l − I33⋅ (Zk r + Zcore) = El L1 − El L2 − Er L1 + Er L2; −I11⋅Zk l + I22⋅ (2 ⋅Zk l + Zcore + rscr) −I33⋅rscr = El L2 − El L3; −I11⋅ (Zk r + Zcore) −I22⋅rscr + I33⋅ (2⋅Zk r + Zcore + rscr) = — Er L2 + Er L3.}

(7)

Двойной ток замыкания между линией и экраном рассчитывается по формуле: В случае использования одножильного кабеля, в котором экраны кабеля заземлены с обеих сторон, двойной ток замыкания между линией и экраном рассчитывается как:

4.Результаты аналитического расчета для реальной ВЭС

Например, рассмотрим реальный расчет тока двойного замыкания между линиями и экраном для части электрической сети Сивашской ВЭС (которая расположена на юге Украины) общей мощностью 250 МВт между двумя ВГС, в которых используется кабель 3 × NA2XS (FL) 2Y 1 × 400/35 (TELE-FONIKA Kable SA, Мысленице, Польша) с изоляцией из сшитого полиэтилена длиной 0,42 км. Эта кабельная линия имеет сопротивление и мнимое сопротивление жил Zcore = 0,033 + j0,046 Ом и сопротивление экрана rscr = 0.223/3 Ом. Эти параметры были взяты из каталогов производителя кабеля [20]. Считаем, что ЭДС в фазах эквивалентной схемы (рисунок 4) трехфазная симметричная 35/3 кВ. Эквивалентные резистивные и мнимые импедансы источников были рассчитаны из известного значения симметричного трехфазного тока короткого замыкания Ik l ″ и Ik r ″ по уравнениям (3) — (5). Чтобы упростить вычисления, предполагается, что источники имеют только мнимые импедансы Zk l = j1,622 Ом и Zk r = j8,3 Ом. Уравнение (7) для эквивалентной схемы для тока петли решенного контура:

{I11 = 0.02012 − j0,01328 кА; I22 = −10,61409 − j0,40050 кА; I33 = 2,11053 + j0,05431 кА.

(10)

Двойной ток короткого замыкания между линией и экраном через три кабельных экрана:

Ik (L2, L3) = 12,72462 + j0,45482 кА,

(11)

и величина тока Ik (L2, L3) = 12,73 кА. Двойной ток короткого замыкания между линией и экраном через экран одного кабеля, рассчитанный по уравнению (9), равен 4,24 кА.

5. Моделирование результатов в MATLAB Simulink для реальной ВЭС

Полученные аналитические значения тока короткого замыкания двойной линии на экран были проверены путем моделирования в MATLAB Simulink R2015b (MathWorks, Натик, Массачусетс, США) (см. Рисунок 5) с использованием общей модели кабельной ЛЭП.Модель построена с учетом взаимных индуктивностей жил и экранов кабельной ЛЭП. Импеданс заземляющих устройств был принят равным 10 Ом. Внутренняя структура блока «3 Кабель с экраном» приведена в Приложении Б. Параметры для модели кабельной ЛЭП с используемым кабелем типа 3 × NA2XS (FL) 2Y 1 × 400/35 были получены по формулам в Приложении В. Для этого типа кабеля размеры (см. Рисунок A3) составляют doc = 23,2 мм, dis = 42,2 мм, dos = 43,8 мм, Dcable = 53,6 мм; собственные сопротивления жилы и экранного проводника Rc = 0.07 Ом / км, Rs = 0,5 Ом / км. Для удельного сопротивления земли ρe = 100 Ом · м и частоты f = 50 Гц были получены собственные и взаимные индуктивности: Lc = 2,309 мГн / км, Ls = 2,134 мГн / км, Lc − s = 2,135 мГн / км, Lm = 1,953 мГн / км. Эти размеры кабельных слоев не входят в каталоги производителей кабелей, поэтому инженерам они не известны. В результате этот расчет сложно использовать в реальной жизни.

Для изоляции жила-экран из сшитого полиэтилена (εc − s = 2,3) и с изоляцией PE экран-земля (εs − e = 2,3) емкость между жилой и экраном Cc − s = 0.214⋅10−6 Ф / км и емкость между экраном и землей Cs − e = 0,634⋅10−6 Ф / км.

Из рисунка 5 видно, что токи в трех экранах кабелей при двойном замыкании между линией и экраном составляют 4,214 кА, 4,38 кА, 4,22 кА, что практически совпадает с полученным аналитически значением — 4,24 кА. Это подтверждает адекватность предложенного принципа аналитического расчета тока через экран (а) кабелей при двойном замыкании на землю. Однако необходимо детально проанализировать погрешность расчета других параметров кабельных ЛЭП.

6. Результаты анализа точности расчета тока

Здесь мы анализируем точность нашего упрощенного аналитического метода. Мы вычисляем относительную погрешность моделирования на основе общей модели линии электропередачи как:

δLi = I′scr (Li) −IscrI′scr (Li) ⋅100%

(12)

где I′scr (Li) — токи экрана кабеля в i-фазе (L 1 , L 2 и L 3 ), полученные с помощью моделирования в MATLAB Simulink; Iscr — токи экрана кабеля, полученные предложенным упрощенным аналитическим методом.На рис. 6а представлена ​​зависимость погрешности δ от сечения экрана кабеля от 16 до 35 мм 2 . Зависимость построена для указанного выше кабеля длиной 1 км и сечением жилы 400 мм 2 и добавлен диапазон изменения погрешности при изменении длины кабельной линии от 0,5 до 2,5 км. На рисунке показана относительная погрешность расчета тока на экране L 1 (красный), L 2 (синий) и L 3 (зеленый). Из рисунка видно, что для предлагаемого упрощенного аналитического метода погрешность не превышает 6.3% (это максимальное значение погрешности соответствует максимальному сечению экрана кабеля, применяемому в ВЭС, и максимальной длине). Как правило, на реальных ВЭУ ГВС расположены на расстоянии от 0,5 до 1 км, а расчетное сечение экрана кабеля одной линии составляет 25 мм 2 . В случае реальных ВЭС максимальная погрешность составит всего 3,3%. Однако погрешность может быть иной при других сечениях жил кабеля. На рисунке 6б показана зависимость погрешности δ от сечения жилы кабеля от 70 до 400 мм 2 .Зависимость построена для указанного выше кабеля длиной 1 км и сечением экрана кабеля 25 мм 2 и добавлен диапазон изменения погрешности при изменении сечения экрана кабеля от 16 до 35 мм 2 . Из рисунка видно, что погрешность практически не зависит от сечения жил кабеля.

Как мы видим, для реальных ВЭС погрешность будет меньше 4,0%. Это позволяет применить предложенный принцип аналитического расчета для расчета максимального тока в экране кабеля при двойном замыкании на землю.

Как правило, инженерам сложно учесть все факторы, влияющие на ток. Кроме того, расчет усложняется, если он принимает во внимание источники с обеих сторон. Как правило, реальные расчеты производятся без учета источника питания меньшего размера (очень упрощенный метод). Поэтому мы провели исследование погрешности этого метода.

Соотношение симметричных токов трехфазного замыкания на шинах каждого из источников (WTG) Ik l ″ и Ik r ″ имеет наибольшее влияние на величину расчетного тока.Анализ значений симметричных токов трехфазных КЗ на шинах электрических сетей 10–35 кВ Украины (Ik l ″) и аналогичных токов КЗ на шинах ветроагрегатов (Ik r ″) показал, что соотношение токи k = Ik l ″ / Ik r ″ находится в диапазоне от 3 до 10. Поэтому мы построили зависимость отношения между значением расчетного тока, полученным с помощью моделирования в MATLAB Simulink и сильно упрощенного метода (с двумя и один источник n = Iscr (2 источника) / Iscr (1 источник)) только для этого диапазона k (рисунок 7).На рисунке 7 также показана область, в которой n будет изменяться при изменении других параметров: длины линии электропередачи (от 0,5 до 2,5 км), сечения экрана кабеля (от 16 до 35 мм 2 ) и сечения жил кабеля. -сечение (от 70 до 400 мм 2 ). Из диаграммы, представленной на рисунке 7, видно, что погрешность расчета будет в пределах от 33 до 10%. Область изменчивости n узкая.

Это указывает на необходимость учитывать второй источник при вычислении двойного тока короткого замыкания между линией и экраном для дальнейшего выбора экрана кабеля.

На основании вышеизложенного мы можем рекомендовать использовать сильно упрощенный метод, учитывающий только один источник (самый мощный). Однако результат расчета следует умножить на коэффициент n из диаграммы на рисунке 7. В этом случае инженеры должны рассчитать отношение симметричных токов трехфазного замыкания на шинах каждого источника k = Ik l ″ / Ik. r ″ и используйте это значение, чтобы найти n из диаграммы на Рисунке 7.

7. Выводы

Целью данной статьи было повышение точности расчета поперечного сечения экрана кабеля в коллекторной сети среднего напряжения с изолированной нейтралью. используется в ветряных электростанциях.В настоящее время в реальных настройках используется очень упрощенный метод, который приводит к большим ошибкам. Чтобы избежать негативных последствий таких ошибок, инженеры-проектировщики должны экспертным методом выбирать большее сечение экрана кабеля. Таким образом, выбранное сечение экрана кабеля зачастую в несколько раз больше требуемого сечения. Это приводит к удорожанию кабельных сетей ВЭУ.

Результаты, полученные в данной статье, можно резюмировать следующим образом:

  • Предложен упрощенный аналитический метод расчета тока экрана кабеля при двойном замыкании на землю на участке кабельной линии сети среднего напряжения с изолированной нейтралью. ветряной электростанции.Преимущество предлагаемого метода состоит в том, что в методе используются открытые данные из каталогов производителей кабеля. Напротив, обычная модель требует размеров скрытых слоев кабеля из сшитого полиэтилена;

  • Результаты расчета предложенного упрощенного метода сопоставлены с результатами моделирования общей модели кабельной ЛЭП, учитывающей собственную и взаимную индуктивность жил и экранов в разных фазах. Показано, что для параметров реальных ВЭС (длина участка ЛЭП 0.5–2,5 км, сечение экрана кабеля 16–25 мм 2 и сечение жилы кабеля 70–400 мм 2 ) максимальная погрешность предложенного метода будет менее 4,0%. Это позволяет использовать предложенный метод для проектирования;

  • Анализ результатов расчета сильно упрощенного метода (который сейчас используется на практике) показывает, что его относительная погрешность может находиться в диапазоне от 10 до 33% от результатов моделирования общей модели. Было показано, что погрешность расчета мало зависит от параметра кабельной линии реальных ВЭС (длины участка, экрана и поперечного сечения жилы кабельной линии), но погрешность сильно зависит от соотношения симметричных трехчастотных проводов. токи замыкания фаз на левой и правой стороне участка кабельной линии электропередачи.Поэтому для практического упрощения расчета получена зависимость, позволяющая скорректировать результаты сильно упрощенного метода. Мы рекомендуем использовать этот метод только с поправкой в ​​соответствии с рисунком 7.

Калькулятор сечения проводов и кабелей в AWG

Введение

Электрический провод или кабель имеет определенное сопротивление, что приводит к падению напряжения от одного конца к другому. Слишком маленький размер кабеля — опасность перегрева кабеля; слишком большой, и вы потратите деньги на медь, которая вам не нужна.Поэтому очень важно правильно рассчитать размер кабеля для выбора провода / кабеля. В Северной Америке стандарт AWG чаще всего используется для многожильного кабеля и выражает калибр вместе с количеством жил и их калибром. Например, кабель сечением 16 AWG 7/24 имеет размер 16 AWG и состоит из 7 отдельных жил по 24 AWG каждая.

Расчетная записка

Это простой калькулятор для определения приблизительного сечения / размера провода на основе длины провода (в футах) и силы тока (в амперах) в обычных автомобильных приложениях.В Северной Америке их размер определяется диаметром проводника и выражается с помощью Американского калибра проводов (AWG). Кроме того, следует отметить следующие моменты:
Phases — Выберите количество фаз в цепи. Обычно это однофазный или трехфазный. Для однофазных цепей требуется три провода. Для трехфазных цепей потребуется четыре провода. Один из этих проводов — провод заземления, размер которого можно уменьшить.
Напряжение — Подайте напряжение на источнике цепи.однофазное напряжение обычно составляет 115 В или 120 В, а трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В.
Ампер -Введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Его необходимо получить у производителя оборудования.
Расстояние -Введите одностороннюю длину проводов в цепях в футах.
Meterial -Выберите материал, используемый в качестве проводника в проводе. Обычные проводники — медь и алюминий.
Падение напряжения — Это может стать проблемой для инженеров и электриков при выборе размеров провода для длинных проводов.Падение напряжения в цепи может произойти из-за использования слишком маленького сечения провода или слишком большой длины кондуктора.

Как правило, чем меньше диаметр провода, тем выше сопротивление и, следовательно, ниже допустимая токовая нагрузка на заданной длине. Практически всегда можно использовать провод большего сечения. Если вы сомневаетесь в нагрузке, увеличьте ее. На емкость провода, помимо длины, могут влиять и другие факторы, в том числе, находится ли он в горячей среде, продолжительность нагрузки, многожильный или многожильный.-8 = 0,0005172 Ом кв.

2. Какие стандартные сечения кабелей?
Стандартные сечения кабелей и проводов

3. Провода какого размера подходят для 100 ампер?
2-го калибра
Когда дело доходит до линий, соединяющих главную и вспомогательную панели, где линия будет выдерживать до 100 ампер, используйте электрический кабель 2-го калибра с неметаллической оболочкой. Кабель должен содержать один или два провода под напряжением, в зависимости от ваших потребностей, один нейтральный провод и один заземляющий провод. Каждый провод должен быть размером 2 калибра.

4. Алюминиевый провод какого размера подходит для 100 ампер?

5. Как узнать, что у меня кабель 2,5 мм?
Выбор кабеля
А кабели для розеток на кольцевой или радиальной магистрали обычно представляют собой кабель 2,5 мм. Это измерение представляет собой площадь поперечного сечения отдельных проводов внутри кабеля — фактическую площадь оголенной поверхности провода. Размер кабеля должен быть напечатан на оболочке.

6. Провод какого размера мне нужен на 30 ампер?
Любая цепь с предохранителем на 30 ампер должна использовать как минимум 10 га меди или 8 га алюминия.Более длинные участки могут потребовать увеличения диаметра провода. В вашем случае используйте как минимум 10 медных проводов для вашего сварщика, независимо от того, как далеко он находится от панели выключателя.

7. Какой провод используется в домашней электропроводке?
Что касается домашнего электрического провода, вы обычно будете работать с проводом калибра 12 или 14. Но для бытовой техники вы будете использовать калибр 10, 8 или 6. Такие вещи, как печи, водонагреватели, сушилки и кондиционеры, используют эти более крупные датчики, потому что они требуют большой силы тока.

8.В чем разница между проводом и кабелем?
Основное ключевое различие между проводами и кабелями состоит в том, что провод — это один проводник, а кабель — это группа проводников. … Но некоторые провода покрыты тонким слоем ПВХ. А в случае кабелей они проходят параллельно и скручиваются или соединяются вместе, образуя единый корпус.

9. Могу ли я использовать провод 18 калибра для светодиодных фонарей?
Большинство людей, вероятно, порекомендуют использовать для светодиодных фонарей одножильный провод 18 калибра. … Этот размер провода способен обрабатывать намного больше, чем ваша средняя система.Если вы собираетесь установить несколько 12-вольтовых светодиодных осветительных приборов с опциями затемнения, возможно, вам захочется взять с собой разъемы для проводки, которые могут помочь вам с подключением.

10. Провод какого сечения нужен для розетки 110?
Если вы не включаете слишком много ламп в световую цепь, вы обычно можете управлять этой цепью с помощью 15-амперного выключателя, а также подключить к ней провод 14-го калибра. С другой стороны, для выходной цепи, управляемой 20-амперным выключателем, требуется провод 12-го калибра.

11. Проволока какого размера мне нужна?
ПРАВИЛА БОЛЬШОГО ПАЛЬЦА.Многие технические специалисты будут повторять эти практические правила и полагаться на них при любых обстоятельствах: «Провод 12-го калибра подходит для 20 ампер, 10-го калибра — для 30 ампер, 8-го калибра — для 40 ампер и 6-го калибра. рассчитан на 55 ампер »и« Автоматический выключатель или предохранитель всегда рассчитан на защиту проводника [провода].

12. Как рассчитать провод нужного размера?
VDI = АМПЕР x ФУТЫ ÷ (% ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ x НАПРЯЖЕНИЕ)
Ампер = Ватты, разделенные на вольты.
футов = одностороннее расстояние между проводами.
% Падение напряжения = Процент падения напряжения, приемлемого для этой цепи (обычно от 2% до 5%)

13.Как далеко можно проложить провод 8-го калибра на 30 ампер?
около 18 футов
Это отличное место для информации, спасибо. вместо этого — пробег до ящика составляет около 18 футов. Если он требует 30А, то использовать провод 8га было бы бесполезно.

Калькулятор потерь кабеля

от Electro-Voice

Вот руководство по использованию этого бесплатного программного инструмента. Сначала введите информацию о ваших кабелях, усилителе и громкоговорителях в левой части калькулятора.Вам нужно будет узнать, какой калибр (или диаметр) проводов в вашем акустическом кабеле указан. Вы можете найти калибр провода на упаковке, на этикетке на катушке с проволокой или, в некоторых случаях, на изоляции. Если вы видите аббревиатуру AWG, это означает American Wire Gauge, и вам следует выбрать «Имперскую» систему единиц из раскрывающегося списка в верхнем левом углу интерфейса. Если калибр провода имеет цифры после десятичной точки, например 2,08, выберите «Метрическая» в качестве системы единиц.Если размер провода указан как IEC Gage, установите флажок IEC, который заменяет раскрывающийся переключатель.

Затем введите информацию о вашем усилителе. Эти характеристики должны быть напечатаны в руководстве пользователя или на листе технических данных. Убедитесь, что вы ввели правильную выходную мощность и сопротивление нагрузки (номинальная мощность…). Эти два значения всегда указываются парами. Затем введите коэффициент демпфирования усилителя. Затем введите номинальное сопротивление вашего громкоговорителя.Наконец, выберите калибр провода в раскрывающемся переключателе, введите длину кабеля между усилителем и громкоговорителем и введите емкость на единицу длины в пикофарадах. Вы должны найти характеристическую емкость кабеля в документации производителя.

Самая важная информация на правой стороне калькулятора — это чистые потери мощности в кабеле. Это показатель того, какая часть мощности усилителя рассеивается в кабеле, прежде чем она попадет в громкоговоритель.Чем меньше потери мощности, тем больше мощности уходит на создание звука. Для громкоговорителя с сопротивлением 8 Ом, подключенного к 40-футовому кабелю с застежкой-молнией 18 калибра, потеря мощности составляет около ½ дБ, что не является ни слышимым, ни значительным, особенно для усилителя с высокой выходной мощностью. Таким образом, с точки зрения передачи энергии провод 18 калибра подходит для многих домашних применений. Но для более длинных кабелей потери могут быть больше, и вам следует подумать о переходе на кабель большего диаметра.

Еще один результат, который следует отметить, заключается в том, что для многих кабелей частота спада значительно превышает 20 кГц, верхний предел слышимого диапазона частот.Если частота спада ниже 80 кГц, вы можете подумать о замене кабеля на кабель большего диаметра.

Расчет рейтинга неисправности кабеля

При выборе кабеля важно учитывать его характеристики в условиях неисправности. Важно провести расчеты, чтобы убедиться, что любой кабель способен выдержать воздействие любого потенциального повреждения или короткого замыкания. В этой заметке рассказывается, как это сделать.

Основная проблема с кабелями, находящимися в состоянии неисправности, — это выделяемое тепло и любое возможное отрицательное воздействие, которое оно может оказать на изоляцию кабеля.

Расчет рейтинга неисправности основан на том принципе, что защитное устройство изолирует неисправность в течение определенного времени, так что допустимое повышение температуры внутри кабеля не будет превышено.

Уравнение адиабаты

При расчете рейтингов неисправностей кабеля обычно предполагается, что продолжительность настолько мала, что кабель не отводит тепло в окружающую среду.Принятие этого подхода упрощает расчет и дает возможность ошибиться.

Обычно используемым уравнением является так называемое адиабатическое уравнение. Для заданного повреждения I , которое длится t , минимально необходимая площадь поперечного сечения кабеля определяется по формуле:

A = I2tk

A — номинальная площадь поперечного сечения, мм 2

I — ток короткого замыкания, А

t — продолжительность тока короткого замыкания, с

k — коэффициент, зависящий от типа кабеля (см. Ниже)

В качестве альтернативы, с учетом поперечного сечения кабеля и ток повреждения, максимальное время, допустимое для защитного устройства, можно найти из:

t = k2A2I2

Коэффициент k зависит от изоляции кабеля, допустимого повышения температуры в условиях повреждения, удельного сопротивления проводника и теплоемкости. .Типичные значения k :

Алюминий

Значение k
Температура Материал проводника
Начальная ° C] Конечная Конечная [° C] Сталь
Термопласт 70 ° C (ПВХ)

70

160/140

115/103

937000 76/78

Термопласт 90 ° C (ПВХ)

90

160/140

100/86

66/57

36/31

Термореактивная, 90 ° C (XLPE, EDR)

90

250

04 94

5

5 52

Термореактивная, 60 ° C (резина)

60

200

141

93

51 9107R

51 9107R

82 )

85

220

134

89

48

Термореактивная, 185 ° C (силиконовая резина)

180

350

* где два значения; меньшее значение применяется к проводнику CSA> 300 мм 2
* эти значения подходят для продолжительности до 5 секунд, источник: BS 7671, IEC 60364-5-54

Совет: для лучшего понимания изоляции кабеля и о том, как он классифицируется, см. нашу заметку о свойствах изоляции кабеля.

Пример

Рассмотрим максимальный ток короткого замыкания 13,6 кА, и защитное устройство сработает за 2,6 с. Минимальная безопасная площадь поперечного сечения медного термореактивного кабеля 90 ° C ( k = 143) составляет:

S = 136002 × 2,6143 = 154 мм2

Любой выбранный кабель большего размера выдержит отказ.

Вывод — адиабатическое уравнение и k

Термин адиабатический применяется к процессу, в котором отсутствует теплопередача.Что касается повреждений кабеля, мы предполагаем, что все тепло, генерируемое во время повреждения, содержится внутри кабеля (а не передается от него). Очевидно, что это не совсем так, но это на всякий случай.

Из физики теплота Q , необходимая для подъема материала ΔT , определяется по формуле:

Q = cmΔT

Q — добавленное тепло, Дж

c — удельная теплоемкость материала , Jg -1 .K -1

м — масса материала, г

ΔT — повышение температуры, К

Энергия в кабеле во время повреждения определяется выражением:

Q = I2Rt

R — сопротивление кабеля, Ом

Из физических свойств кабеля мы можем рассчитать м и R как:

м = ρcAl и R = ρrlA

ρ c — плотность материала в г.мм -3

ρ r — удельное сопротивление жилы, Ом.мм

l — длина кабеля, мм

Комбинируя и подставляя получаем:

I2Rt = cmΔT

I2tρrlA = cρcAlΔT

и перестановка для A дает:

S = I2tk, позволяя k = cρcΔTρr

Примечание: ΔT — это максимально допустимое превышение температуры для кабеля:

−000T4

−000T4

−000T4

θ f — конечная (максимальная) температура изоляции кабеля, ° C

θ i — начальная (рабочая) температура изоляции кабеля, ° C

Единицы: выражены в граммах (граммы) и 2 мм, в отличие от кг и м.Это широко используется разработчиками кабелей. При необходимости уравнения могут быть легко переделаны в килограммах и миллиметрах.

Получение значений k

Константу k можно вычислить по приведенному выше уравнению.

Более распространенным подходом является использование табличных значений для k , например, из BS 7671 [1] .

IEC 60364-5-54 [2] также позволяет более прямой расчет k , используя:

k = Qc (β + 20) ρ20ln (β + θfβ + θi)

Q c — объемная теплоемкость проводника при 20 ° С, Дж.K -1 . Мм -3

β — величина, обратная температурному коэффициенту удельного сопротивления при 0 ° C, ° C

ρ 20 — удельное сопротивление проводника при 20 ° C, Ом.мм

θ i — начальная температура проводника, ° C

θ f — конечная температура проводника, ° C

Q c [J.K -1 . Мм -3 ]

β [° C] ρ 20 [Ом.мм]
Медь 234,5 3,45 x 10 -3 17,2 — 41,2 6
Алюминий 228 2,5 x 10 -3 28,267 x 10 -6
Сталь 202 3.8 x 10 -3 138 x 10 -6

Подставив приведенные выше значения и немного изменив уравнение IEC, получаем:

k = 226ln (1 + θf − θi234,5 + θi) — медные проводники

k = 148ln (1 + θf − θi228 + θi) — алюминиевые проводники

k = 78ln (1 + θf − θi202 + θi) — стальные

Неадиабатические эффекты As Как уже упоминалось, адиабатическое уравнение предполагает, что во время короткого замыкания от кабеля не отводится тепло.В некоторых ситуациях, особенно при большей продолжительности короткого замыкания, есть вероятность, что можно обойтись меньшим поперечным сечением, хотя расчет будет безопасным. В этих случаях можно произвести более точный расчет.

Учет неадиабатических эффектов сложнее. Если нет какого-либо драйвера, использовать адиабатические уравнения просто проще. Доступно программное обеспечение для учета неадиабатических эффектов, однако с этим связаны затраты, время и сложность.

МЭК также публикует стандарт, который имеет дело с неадиабатическими уравнениями:

  • IEC 60949 «Расчет термически допустимого тока короткого замыкания с учетом неадиабатических эффектов нагрева».

Метод, принятый в МЭК 60949, заключается в использовании адиабатического уравнения и применении коэффициента для учета неадиабатических эффектов:

I = εIAD

I — допустимый ток короткого замыкания, А (или кА)

I AD — адиабатический расчетный допустимый ток короткого замыкания, А (или кА)

ε — коэффициент, учитывающий отвод тепла от кабеля

Основная часть стандарта IEC 60949 касается расчет ε .