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

Интеллектуальный калькулятор для расчета сечения электрических кабелей

Калькулятор позволяет рассчитать сечение токоведущих жил электрических проводов и кабелей по электрической мощности.

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 представляет собой минимально допустимое значение фактического сечения кабеля. Значительная часть реализуемой в магазинах кабельной продукции не соответствует маркировке и имеет заниженное сечение проводника. Проверяйте фактическое сечение проводников кабеля перед применением!

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

формулы, таблицы, примеры расчетов, правила выбора сечения проводов

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

Для чего нужен расчёт сечения кабеля

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

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

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

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

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

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

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

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

Что влияет на нагрев проводов

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

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

Как делается расчёт потребляемой мощности

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

Последовательность действий при расчёте сечения такова:

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

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

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

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

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

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

Особенности расчёта мощности скрытой проводки

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

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

Как рассчитать сечения кабеля по мощности

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

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

I=(P1+P2+…+Pn)/220

и получаем значение общей силы тока.

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

Для трехфазной системы (380 В) формула выглядит так:

I=(P1+P2+….+Pn)/√3/380.

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

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

Для того чтоб рассчитать сечение кабеля нужно величину тока разделить на 8 или 10, в зависимости от вида кабеля. Полученный результат и будет размером сечения кабеля.

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

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

Дальше, чтоб увеличить запас прочности, согласно правилу «пяти ампер» к полученному значению силы тока нужно прибавить еще 5 А:

11 А+5 А=16 А.

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

Таблица сечения кабеля относительно величины силы тока

Как выбрать сечения проводника

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

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

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

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

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

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

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

Таблица сечения медного кабеля

Таблица сечения алюминиевого кабеля

От верно подобранного сечения кабеля напрямую зависит безопасность объекта — поэтому необходимо подойти к процедуре выбора со всей ответственностью. Рекомендуется также проконсультироваться со специалистами перед приобретением проводов — опытный электрик подскажет наиболее оптимальный вариант.

Экономия при покупке часто выходит боком — нередко владельцы квартир или домов приобретают алюминиевый кабель взамен медного, не учитывая тот факт, что его сечение должно быть больше. В итоге смонтированная электропроводка сильно греется, и в течение достаточно малого времени требуется полная замена проводов, что не слабо ударит по кошельку собственника жилья. К тому же, это ещё и чрезвычайно опасно — многие любители сэкономить остались в итоге без крыши над головой.

Если возникли сомнения в собственных силах, рекомендуется обратиться к специалисту — только в этом случае можно гарантировать безопасность для жильцов и продолжительность работы новой электропроводки.

Расчёт сечения провода, кабеля — Ремонт220

Автор Светозар Тюменский На чтение 4 мин. Просмотров 100k. Опубликовано 10 марта
Обновлено 19 ноября

Материал изготовления и сечение проводов (правильнее будет площади сечения проводов) является, пожалуй, главными критериями, которыми следует руководствоваться при выборе проводов и силовых кабелей.

Напомним, что площадь поперечного сечения (S) кабеля вычисляется по формуле S = (Pi * D2)/4, где Pi – число пи, равное 3,14, а D – диаметр.

Почему так важен правильный выбор сечения проводов? Прежде всего, потому, что используемые провода и кабели – основные элементы электропроводки вашего дома или квартиры. А она должна отвечать всем нормам и требованиям надёжности и электробезопасности.

Главным нормативным документом, регламентирующим площадь сечения электрических проводов и кабелей являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ). Основные показатели, определяющие сечение провода:

• Металл, из которого изготовлены токопроводящие жилы
• Рабочее напряжение, В
• Потребляемая мощность, кВт и токовая нагрузка, А

Так, неправильно подобранные по сечению провода, не соответствующие нагрузке потребления могут нагреваться или даже сгореть, просто не выдержав нагрузки по току, что не может не сказаться на электро- и пожаробезопасности вашего жилья. Случай очень частый, когда в целях экономии или по каким-либо другим причинам используется провод меньшего, чем это необходимо сечения.

Руководствоваться при выборе сечения провода поговоркой «кашу маслом не испортишь» тоже не стоит. Применение проводов большего, чем это действительно нужно сечения приведёт лишь к большим материальным затратам (ведь по понятным причинам их стоимость будет больше) и создаст дополнительные сложности при монтаже.

Расчет площади сечения медных жил проводов и кабелей

Так, говоря об электропроводке дома или квартиры, будет оптимальным применение: для «розеточных» – силовых групп медного кабеля или провода с сечением жил 2,5 мм2 и для осветительных групп – с сечением жил 1,5 мм2. Если в доме имеются приборы большой мощности, напр. эл. плиты, духовки, электрические варочные панели, то для их питания следует использовать кабели и провода сечением 4-6 мм2.

Предложенный вариант выбора сечений для проводов и кабелей является, наверное, наиболее распространенным и популярным при монтаже электропроводки квартир и домов. Что, в общем-то, объяснимо: медные провода сечением 1,5 мм2 способны «держать» нагрузку 4,1 кВт (по току – 19 А), 2,5 мм2 – 5,9 кВт (27 А), 4 и 6 мм2 – свыше 8 и 10 кВт. Этого вполне хватит для питания розеток, приборов освещения или электроплит. Более того, такой выбор сечений для проводов даст некоторый «резерв» в случае увеличения мощности нагрузки, например, при добавлении новых «электроточек».

Расчет площади сечения алюминиевых жил проводов и кабелей

При использовании алюминиевых проводов следует иметь в виду, что значения длительно допустимых токовых нагрузок на них гораздо меньше, чем при использовании медных проводов и кабелей аналогичного сечения. Так, для жил алюминиевых проводов сечением 2, мм2 максимальная нагрузка составляет чуть больше 4 кВт (по току это – 22 А), для жил сечением 4 мм2 – не более 6 кВт.

Не последний фактор в расчете сечения жил проводов и кабелей – рабочее напряжение. Так, при одинаковой мощности потребления электроприборов, токовая нагрузка на жилы питающих кабелей или проводов электроприборов, рассчитанных на однофазное напряжение 220 В будет выше, чем для приборов, работающих от напряжения 380 В.

Вообще, для более точного расчета нужных сечений жил кабелей и проводов необходимо руководствоваться не только мощностью нагрузки и материалом изготовления жил; следует учитывать также способ их прокладки, длину, вид изоляции, количество жил в кабеле и т. д. Все эти факторы в полной мере определены основным регламентирующим документом – Правилами Устройства Электроустановок.

Таблицы выбора сечения проводов

В расчете использовались данные из таблиц ПУЭ

Выбор сечения кабеля или провода. Ошибки

Как определить сечение провода? Несколько способов, пример расчета

Подбор автоматов и сечения кабеля по мощности

расчет и подбор сечения жилы провода

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.

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).

Таблица 3. Электрический ток для медных проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

Для расчета алюминиевых проводов применяют таблицу.

Таблица 4. Электрический ток для алюминиевых проводов и шнуров с резиновой и ПВХ-изоляцией

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:

• закрытая;
• открытая.

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.

Расчет сечения кабеля по току

Без электричества жизнь современного человека представить сейчас просто невозможно. Но при небрежном отношении к себе оно способно становиться не другом, а смертельно опасным врагом. Даже на бытовом уровне эксплуатация электрических сетей, систем и приборов требует строгого соблюдения целого ряда непреложных правил.

Расчет сечения кабеля по току

И, кстати, одним из наиболее уязвимых мест именно в сфере конечного потребления электроэнергии, то есть в жилых домах и квартирах, является электропроводка. А именно – неправильно выполненный расчет сечения кабеля по току нагрузки, из-за чего чаще всего случаются аварии с очень тяжелыми, а иногда – и трагичными последствиями.

Проблема часто в том, что владельцы жилья попросту не видят связи между сечением проводника и мощностью подключаемой нагрузки: «идет ток – и ладно». Встречаются и такие ситуации, когда при строительстве подрядчики явно «халтурили», и, пытаясь максимально сэкономить на материалах, скрытно уложили некачественные или не соответствующие проекту провода. Сплошь и рядом случаи, когда продолжает эксплуатироваться старая проводка, смонтированная может быть и правильно, но когда-то очень давно, то есть явно не рассчитанная на современную насыщенность жизни людей электрическими бытовыми приборами.

В настоящей публикации будет рассмотрено несколько путей оценки соответствия сечения проводника реальным условиям эксплуатации электроприборов.

Несколько базовых понятий

А для чего вообще необходимо рассчитывать сечение проводов? Нельзя ли ограничиться подбором «на глаз»?

Нет, нельзя, так как совсем несложно впасть в две крайности:

• Проводник недостаточного сечения начинает сильно перегреваться. Это ведет к оплавлению изоляции проводки, созданию условий для самовозгорания, для коротких замыканий. Все это становится причиной разрушительных пожаров, часто сопровождающихся человеческими трагедиями.
• Проводники избыточного диаметра, безусловно, такими опасностями не грозят. Но зато они и существенно дороже (особенно если разговор идет о медных кабелях), и не столь удобны в работе. Получаются совершенно неоправданные материальные и трудовые затраты.

Так что руководствоваться следует принципом разумной достаточности. Тем более что произвести необходимые вычисления – по силам каждому, кто хоть немного разбирается в азах математики и физики.

Для начала вспомним некоторые понятия, многим, наверное, и без того хорошо известные. Но просто для того, чтобы в дальнейшем изложении не появилось разночтений.

Провода одножильные и многожильные

С этим вопросом часто бывает путаница, в том числе в статьях, опубликованных на интернет-сайтах.

Итак, в качестве проводника в проводах и кабелях может использоваться одна проволока —  с точки зрения электрической проводимости — это оптимальный вариант.

Но для достижения гибкости кабельной продукции приходится использовать более сложные конструкции – множество тонких проволочек, обычно скрученных при этом в «косичку». Чем больше таких проволочек – тем более гибким получается проводник.

Однако, это не следует путать с многожильностью провода. Под отдельной жилой подразумевается именно отдельный проводник. Чтобы стало понятнее – смотрим на иллюстрацию.

На картинке ниже – примеры одножильного провода. Просто с левой стороны – жесткий однопроволочный, а с правой – более гибкий многопроволочный вариант.

И слева, и справа — это одножильный провод.

Если провод (кабель) конструктивно совмещает два изолированных друг от друга проводника или больше, он становится двухжильным, трехжильным и т.п. Но он также может оставаться одно- или многопроволочным.

Двухжильный многопроволочный провод

Аналогичная ситуация и с кабелями. По определению, кабель – это конструкция из нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в общую изолирующую и защитную оболочку. А вот проводники также могут быть одно- или многопроволочными.

Трехжильные силовые кабели – с однопроволочными или многопроволочными жилами

Жесткие однопроволочные изделия хороши для неподвижных участков проводки, например, вмуровываемых в стены. Многопроволочные провода и кабели отлично подходят для тех участков, где бывает нужна подвижность — типичным примером являются шнуры питания бытовой техники и осветительных приборов.

Итак, все последующие расчеты будут вестись для сечения жилы провода или кабеля.

При оценке условий расположения проводов в дальнейшем могут быть варианты, когда придется представлять разницу, например, между тремя одножильными проводами, протянутыми в одной трубе, или одним трехжильным кабелем.

Диаметр и площадь поперечного сечения провода

Два взаимосвязанных параметра, которые порой по неопытности путают. Смотрим на схему – по ней все станет понятно.

Слева – диаметр проводника (жилы), измеряется в миллиметрах. Справа – площадь поперечного сечения проводника, измеряется в мм².

Во всех справочника обычно используется параметр сечения, так как именно по этому критерию производится классификация различных марок проводов и кабелей.

Но это хорошо, если известна марка кабеля (провода). Если нет, то сечение остается подсчитать, опираясь на диаметр, который можно измерить штангенциркулем или микрометром.

Диаметр жилы (проволоки) поддается обычному измерению. Площадь сечения – только расчёту.

Формулу площади круга должны, наверное, помнить все. Но тем не менее – приведем ее на всякий случай.

Sc = π × d² / 4 ≈ 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × d²

Знак «примерно равно» применен только потому, что взято округление числа π до сотых, всем известное значение π ≈ 3,14. Но в нашем случае такой точности – более чем достаточно!

Это формула сечения однопроволочного проводника. А если нужно найти сечение неизвестного провода, с многопроволочной жилой?

Тоже ничего сложного. Жила распушается, чтобы появилась возможность подсчитать количество проволочек в «косичке». И останется только микрометром или штангенциркулем промерить диаметр одной проволочки.

Sc = n × π × d² / 4 ≈ n × 3.14 × d² / 4 ≈ 0.785 × n × d²

где n – это количество проволочек в одной жиле.

Калькулятор пересчёта диаметра проводника в площадь его поперечного сечения

Перейти к расчётам

Основные электрические параметры цепи

При проведении расчетов нам могут понадобиться формулы, показывающими взаимосвязь между основными электрическими параметрами.

• Базовой формулой для цепей переменного и постоянного тока является известный закон Ома, гласящий¸ что сила тока в проводнике (на участке цепи) прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.

I = U / R

I — сила тока, ампер, А.

U — напряжение (разность потенциалов), вольт, В.

R — электрическое сопротивление, ом, Ом.

Из этой формулы несложно вывести другие:

U = I × R

R = U / I

• Теперь обратимся к мощности электрического тока.

Для начала – работа, выполняемая электрическим током. Она равна произведению силы тока на напряжение и на длительность промежутка времени, в течение которого она выполнялась.

А = I × U × Δt

А — работа электрического тока, джоулей, Дж.

Δt — длительность периода, секунд, с.

Но более наглядной величиной всегда является мощность, то есть показатель работы, выполненной за единицу времени, например, секунду.

P = A / Δt = I × U × Δt / Δt = I × U

P — мощность электрического тока, джоулей в секунду или ватт, Вт.

• Отсюда напрашивается целый каскад производных формул, описывающих взаимосвязи напряжения, силы тока, сопротивления и мощности между собой. Чтобы не перечислять все формулы «в столбик», можно привести хорошо понятное графическое их представление.

Графическое представление формул взаимосвязей основных электрических параметров.

• Вернемся к сопротивлению проводника. Как оно выражается через ток и напряжение – мы уже знаем.

Но оно в первую очередь зависит от материала изготовления проводника и его геометрических размеров. Описывается эта зависимость следующей формулой:

R = ρ × L / S

ρ — удельное сопротивление материала, из которого изготовлен проводник. Показывает, какое сопротивление имеет проводник длиной 1 метр с площадью поперечного сечения 1 мм².

Как правило, на практике в электротехнике чаще всего встречаются алюминий и медь. Реже применяются стальные проводники, но обычно – лишь в качестве каких-то токонесущих деталей электротехнической арматуры.

Для алюминия удельное сопротивление равно 0,029 Ом×м, у меди оно пониже – 0,0175 Ом×м.

L — длина линии (участка цепи) метров, м.

S — площадь поперечного сечения проводника, мм²

Эти соотношения полезно знать, так как иногда приходится оценивать собственные резистивные потери мощности на линиях большой протяженности.

• Акцентируем внимание еще на одном взаимоотношении, которое, в принципе, уже было рассмотрено выше. Это – количество тепла, выделяемое проводником при прохождении по нему электрического тока. Описывается уравнением Джоуля-Ленца.

Q = I² × R × Δt

Как видно, нагрев проводника (Q) лежит в квадратичной зависимости от силы тока (I) и от сопротивления (R). Понятно, что при всех остальных равных параметрах медный провод будет иметь более низкое сопротивление, нежели алюминиевый, то есть при одинаковой нагрузке греться станет существенно меньше.

Так оно и есть – это будет очень хорошо заметно дальше, при работе с таблицами.

• Можно еще вспомнить понятие плотности тока. Здесь все относительно просто – это количество ампер на единицу площади сечения проводника. Этот термин будет задействован в одном из способов оценки проводки.

Далеко не все их показанных формул и определений понадобятся для правильного подбора сечения проводника. Но зато они помогают более «рельефно» представить взаимосвязи между разными величинами.

Материалы изготовления проводки

Об этом уже вкратце говорилось – в подавляющем большинстве случаев используются медь и алюминий. Провода из иных металлов и сплавов если и встречаются, то имеют очень узкую специализацию.

Медь выигрывает у алюминия практически по всем статьям!

Сравнение меди и алюминия практически по всем статьям показывает ее преимущество.

• Удельное сопротивление даже просто в «чистом виде» у меди практически в полтора раза ниже.
• Оба этих металла от контакта с кислородом покрываются тонким слоем окислов. Однако, к меди этот слой практически не становится препятствием для токопроводимости. То есть в местах контактных соединений особых проблем не возникает (низкое переходное сопротивление).

А вот окислы алюминия по своим качествам близки к диэлектрикам. И проводимость обеспечивается только тем, что этот слой очень тонок. В местах механических контактов проблем  значительно больше. Поэтому рекомендуется зачистка проводников, а также использование специальных смазок, предотвращающих поверхностную коррозию алюминия.

• Медь прочнее алюминия. Она в меру пластична, что позволяет достигать надёжных контактов при обжиме. Сломать медный проводник механическим воздействием – довольно сложно.

Переломить же алюминиевый провод можно буквально через несколько изгибов по одному месту. Недостаток упругости этого металла (слишком уж высокая пластичность) приводит к тому, что после выполнения скруток или обжима в клеммах, то есть при стабилизировавшейся механической нагрузке, алюминий продолжает «течь». А это значит, что надежность механических контактных соединений всегда постоянно снижается и требует регулярной подтяжки.

• Оптимальный вариант контактов для любого металла – это сварка или пайка. Но и по этим позициям медь впереди. Произвести пайку меди можно, не прибегая к каким-то сложным технологическим приёмам. Пайка или сварка алюминия требует использования специальных припоев и флюсов, и неопытному человеку выполнить эту операцию – крайне затруднительно.
• Единственные позиции, по которым алюминий обходит медь – он втрое легче и значительно дешевле. Этим и объясняется его широкое использование в эпоху массового городского многоэтажного строительства. Сейчас же по действующим СНиП в качестве проводки в жилых домах должна использоваться исключительно медь.

Как правильно определить сечение провода

С теорией закончили. Пора переходить к основному вопросу темы – как же определить требуемое сечение токонесущей жилы для различных условий эксплуатации электропроводки.

Здесь возможны несколько вариантов поиска нужного результата.

Выбрать можно тот, который покажется наиболее удобным или подходящим к конкретному случаю.

Расчет через допустимую плотность тока

Изо всего изложенного выше уже должно быть понятно, что главным ограничителем при выборе требуемого сечения является резистивный нагрев проводников, способный привести к плавлению изоляции, к коротким замыканиям, к перегреву окружающих материалов вплоть до вероятности самовозгорания.

То есть выбираемое сечение провода должно исключать подобные явления.

Проведение точных теплотехнических расчетов – дело очень непростое. Но специалисты уже многое сделали в этом плане, так что можно воспользоваться их наработками.

В частности, ими просчитана безопасная плотность тока, которая не вызывает опасного нагрева проводника до температур, способных вызвать плавление наиболее распространенной в наше время ПВХ или ПЭ изоляции.

Так, для проводников, находящихся в условиях условной комнатной температуры (+20℃), эта плотность тока составляет:

Сразу оговорим разницу между открытой и закрытой проводками.

• Открытая встречается не столь часто. Она прокладывается по стенам или потолкам на хомутах или изоляторах, может быть воздушной — самонесущей или же удерживаться несущим тросом. К открытым проводкам можно отнести и сетевые шнуры, удлинители, если, конечно, они не намотаны на катушки, бобины и т.п.
• Все остальное, по сути – это закрытая проводка: расположенная к кабель-каналах, коробах или гофротрубах, вмурованная в стены, проложенная в грунте и т.п. Иными словами, в любых условиях, где отсутствует нормальный теплоотвод. С опорой на этот критерий к закрытой проводке следует отнести и те участки, которые располагаются в распределительных щитах и монтажных коробках – нормального теплообмена здесь тоже нет.

Выше не зря было оговорено, что указанные показатели справедливы для комнатной температуры. Случается, что проводку приходится прокладывать в помещениях с особым температурным режимом, то есть в которых поддерживается нагрев выше обычного (предбанники, сушилки, оранжереи и т.п.) В таком случае в значение допустимой плотности тока вносятся коррективы – применяется коэффициент 0,9 на каждые 10 градусов температуры свыше + 20 ℃.

Например, на какую плотность тока следует ориентироваться, если планируется проложить медную проводку в кабель-канале для подключения ТЭНа в сушилке, в которой будет поддерживаться температура +50 ℃?

По таблице плотность тока G для закрытой медной проводки равна 4 А/мм².

Разница между нормой температуры и планируемым режимом равна

50 – 20 = 30 ℃.

То есть понижающий коэффициент должен быть учтен трижды. Но столько это означает не 0,9 × 3, а 0,9³:

G = 4 × 0,9 × 0,9 × 0,9 = 4 × 0,9³ = 4 × 0,729 = 2,92 А/мм²

На этот показатель плотности и придется ориентироваться для создания безопасной в данных условиях проводки.

Еще один пример.  Скажем, в уже рассмотренных условиях проводка прокладывается для подключения двух обогревателей мощностью по 750 ватт каждый.

Суммарная нагрузка по мощности на линию получается:

Р = 750 + 750 = 1500 Вт

Пересчитаем ее в необходимый ток при напряжении 220 вольт:

I = P / U = 1500 / 220 = 6. 8 А

Нормальная плотность тока для таких условий эксплуатации была нами подсчитана – 2,92 А/мм². То есть ничего уже не стоит подсчитать то сечение медной жилы, которое обеспечит безопасную плотность:

S = I / G = 6.8 / 2.92 = 2.33 мм²

Естественно, полученное значение приводится к ближайшему с округлением в большую сторону. То есть для прокладки проводки в указанных условиях подойдет медный провод сечением 2.5 мм².

В принципе, по такому же принципу можно проводить расчеты и для любых других помещений. В том числе для линий, к которым планируется подключить несколько электрических приборов различной мощности.

При этом суммарную мощность линии можно подсчитать так:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) × Кс × Кз

В скобках — мощности подключаемых к линии электроприборов, от 1 до n.

Кс – так называемый коэффициент спроса. Вряд ли все подключенные в линии приборы будут работать одновременно. То есть этот коэффициент учитывает вероятность их одновременного включения.

Расчет этого коэффициента – задача непростая, так как учитывает немало нюансов. Но так как наша публикация предназначена для электриков-любителей, которые в своей работе наверняка ограничиваются своими небольшими жилыми владениями, можно задачу упростить. А конкретно: при двух приборах коэффициент оставляем равным единице. При трех ÷ четырех – 0,8. Пять ÷ шесть – 0,75. Большего количества потребителей на линии в условиях дома или квартиры вряд ли встретится, но на всякий случай, если вдруг… – коэффициент 0,7.

Кз – коэффициент запаса. Величина необязательная. Но рачительный хозяин может подумать и наперед, что, возможно, через год-другой к этой же линии придется подключать и дополнительную нагрузку, о которой пока можно только догадываться. Так что имеет смысл сразу заложить резерв, приняв коэффициент, например, от 1,5 до 2,0. Но, повторимся, дело – добровольное, и этот коэффициент можно вообще исключить из расчетов.

Еще один важный нюанс. Реальная мощность электрического прибора может оказаться выше номинальной, указанной в паспорте. Это связано с понятиями активной и реактивной мощностей.

Не будем вдаваться особо в физику этого явления, скажем лишь, что полная мощность для некоторых типов нагрузки рассчитывается по формуле:

Pп = Pn / cos φ

Pп — полная мощность;

Pn — указанная в паспорте номинальная мощность;

cos φ — коэффициент мощности, равный косинусу угла φ — смещения фаз тока и напряжения.

Такое смещение свойственно приборам с мощным электроприводом, с высокой индуктивной нагрузкой (трансформаторами, дросселями). Значение cos φ для такой техники также указывается в паспорте изделия.

Значения номинальной мощности и cos φ на шильдике асинхронного двигателя

В бытовых условиях подобные приборы встречаются нечасто, но все же если линия проводится, скажем, для питания мощного насоса, компрессора, электродвигателя, для сварочного поста – лучше этим показателем не манкировать.

А теперь можно попробовать произвести полный расчет с учетом всего сказанного выше. Для этого читателю предлагается онлайн-калькулятор.

В поля ввода программы необходимо ввести запрашиваемые данные:

• Какая проводка будет использоваться: медная или алюминиевая, расположенная открыто или закрытая.
• Напряжение в планируемой линии.
• Если в помещении предполагается какой-то специфический температурный режим, то это следует указать – выбрать из предлагаемых вариантов. Температура в комнате ниже +25℃ будет считаться нормальной – она стоит в перечне первой и учитывается по умолчанию.
• Далее, указывается мощность планируемой к подключению нагрузки. Предусмотрено до 6 разных единиц – для бытовых условий этого обычно достаточно. При этом если поле не заполняется, то мощность считается равной нулю, то есть поле в расчет не принимается.

Два последних поля позволяют учесть нагрузку с реактивной составляющей мощности, если таковая есть. Для этого помимо номинала необходимо указать и значение cos φ. По умолчанию cos φ = 0, то есть как для обычной активной нагрузки.

• В зависимости от количества подключаемых к линии приборов в алгоритме автоматически учитывается коэффициент спроса.
• Наконец, пользователь может заложить резерв мощности, повысив коэффициент запаса, от 1 до 2 с шагом 0,1.

Результат расчета будет выдан в квадратных миллиметрах сечения жилы провода (кабеля) с точностью до сотой. Естественно, после этого придется сделать округление до ближайшего стандартного размера в большую сторону.

Калькулятор расчета площади сечения токонесущей жилы кабеля или провода

Поиск нужного сечения кабеля с помощью таблиц

Не все и не всегда любят заниматься самостоятельными расчетами. Таким пользователям можно порекомендовать воспользоваться таблицами.

По сути, это те же расчеты, выполненные специалистами по приведённым формулам. Но только для удобства их результаты сведены в табличное представление.

Например, таблица для определения допустимого сечения (и соответствующего диаметра) жилы исходя из мощности нагрузки и (или) значения силы тока для переменного напряжения 220 вольт (ОП и ЗП — открытая и закрытая проводка соответственно):

Чаще встречаются несколько иные таблицы. В них приведены стандартные сечения выпускаемой кабельной продукции, и соответствующие им допустимые значения силы тока и мощности нагрузки.

Вот такая таблица для кабелей с медными жилами:

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводниками:

Есть таблицы, которые сразу учитывают количество токонесущих жил в одном кабель-канале (коробе, трубе и т.п.). То есть принимается в расчет взаимное тепловое влияние в условиях ограниченности теплоотвода.

Такая таблица для медных кабелей показана ниже.

(Сокращения: ОЖ – одножильный, ДЖ – двужильный, ТЖ – трехжильный).

Аналогичная таблица – для кабелей с алюминиевыми проводами:

При желании можно отыскать таблицы более узкой специализации, например, для воздушной прокладки проводов или для подземной, причем — еще и с учетом теплоотводных качеств того или иного грунта. Но не станем ими перегружать настоящую публикацию – она рассчитана все же на начинающих электриков, которые в своем дебюте выполняют задачи попроще.

Некоторые мастера и вовсе рекомендуют брать во внимание упрощенный вариант таблицы сечений проводов и кабелей, используемых для домашней проводки. Вот такой:

По большому счету, так оно обычно и получается.
Но напоследок рассмотрим еще один важный нюанс.

Возможная поправка сечения жилы на сопротивление линии

Любой проводник обладает собственным сопротивлением – об этом мы говорили в самом начале статьи, когда приводили значения удельного сопротивления материалов, меди и алюминия.

Оба этих металла обладают весьма достойной проводимостью, и на участках небольшой протяженности собственное сопротивление линии не оказывает сколь-нибудь значимого влияния на общие параметры цепи. Но если планируется прокладка линии большой протяженности, или, например, изготавливается удлинитель-переноска большой длины для работы на значительном удалении от дома, то собственное сопротивление желательно просчитать, и сравнить вызываемое им падение напряжения с напряжением питания. Если падение напряжения получается более 5% от номинала напряжения в цепи, правила эксплуатации электроустановок предписывают брать кабель с жилами большего сечения.

Например, изготавливается переноска для сварочного инвертора. Если сопротивление самого кабеля будет чрезмерным, провода под нагрузкой будут сильно перегреваться, а напряжения и вовсе может оказаться недостаточно для корректной работы аппарата.

Собственное сопротивление кабеля можно вычислить по формуле:

Rk = 2 × ρ × L / S

Rk — собственное сопротивление кабеля (линии), Ом;

2 — длина кабеля удваивается, так как учитывается весь путь прохождения тока, то есть «туда и обратно»;

ρ — удельное сопротивление материала жил кабеля;

L — длина кабеля, м;

S — площадь поперечного сечения жилы, мм².

Предполагается, что нам уже известно, с каким током придется иметь дело при подключении нагрузки — об этом уже не раз рассказывалось в настоящей статье.

Зная силу тока, несложно по закону Ома вычислить падение напряжения, а затем сравнить его с номиналом.

Ur = Rk × I

ΔU (%) = (Ur / Uном) × 100

Если проверочный результат получается более 5%, то следует увеличить сечение жил кабеля на один шаг.

Быстро провести такую проверку поможет еще один онлайн-калькулятор. Дополнительных пояснений он, думается, не потребует.

Калькулятор проверки падения напряжения на линии большой протяженности

Перейти к расчётам

Как уже говорилось, при значении до 5% можно ничего не менять. Если получается больше – увеличивается сечение жилы кабеля, также с последующей проверкой.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, были рассмотрены основные вопросы, касающиеся необходимого сечения кабеля в зависимости от планируемой нагрузки на него. Читатель волен выбрать любой из предлагаемых способов расчета, какой ему больше понравится.

Завершим статью видеосюжетом на эту же тему.

Видео: Основные правила выбора сечения проводов

Расчёт сечения провода. Теория

При монтаже электроустановок различного назначения, в том числе и солнечных электростанций особое внимание следует уделить выбору сечения проводников. Заниженное сечение кабеля приводит к потерям энергии из — за нагрева и зачастую становится причиной возгорания. Завышенное сечение провода влечет необоснованное удорожание системы.

Площадь сечения проводника должна соответствовать величине протекаемого тока

В бытовых сетях переменного тока 220 Вольт сечение проводов очень редко превышает 6 мм², так как ток обычно не больше 50 Ампер. Мощные нагрузки обычно стараются распределить по нескольким фазам. 

В солнечных электростанциях имеется низковольтная часть постоянного тока, которая может быть выполнена проводом  25, 50, или даже 100 мм², в зависимости от мощности и напряжения системы. Самый большой ток протекает в цепи аккумуляторной батареи и преобразователя напряжения (инвертора).

Чтобы рассчитать сечение кабеля, нужно получить ток, разделив мощность на напряжение системы, и подобрать сечение токопроводящей жилы. Поможет Вам в этом таблица, расположенная ниже. 

Приведем пример: Если мощность инвертора 3кВт и напряжение системы 12 Вольт, ток в низковольтной цепи составит 3000/12=250 Ампер, и если провод проложен открыто, то его сечение должно составлять не менее 70 мм2. Если использовать инвертор той же мощности, но уже на 24 Вольт, ток получим в два раза меньше, 125 Ампер и, соответственно, сечение провода 25 мм².

Поэтому преобразователи напряжения высокой мощности, как правило, рассчитаны на входное напряжение 24 или 48 Вольт. Не сложно определить максимальный ток в контуре солнечных панелей. Если фотоэлектрические модули соединены последовательно, то следует взять ток короткого замыкания для одного модуля. Если же солнечные батареи соединены параллельно, ток короткого замыкания одной панели нужно умножить на количество солнечных модулей. Руководствуясь данным принципом можно рассчитать ток для любой системы солнечных модулей. 

Предельный ток в контуре «контроллеры заряда – аккумуляторы» следует принять равным номиналу контроллера.

Табл.1 Допустимый ток для кабелей с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией и медными жилами

Данные приведены из ПУЭ7, «Правила устройства электроустановок», Издание 7. Все значения приняты для:

• температуры жил +65 °С;
• температуры окружающего воздуха +25 °С;
• температуры земли +15°С.

Их следует применять независимо от количества используемых труб, места их прокладки (в воздухе, в перекрытиях или фундаментах). Допустимые длительные токи для кабелей, проложенных в коробах и в лотках пучками, должны быть рассчитаны как для кабелей, проложенных в трубах.

Расчет сечения проводов и кабелей по потребляемой мощности, таблицы

В современном технологическом мире электричество практически стало на один уровень по значимости с водой и воздухом. Применяется оно в практически любой сфере человеческой деятельности. Появилось такое понятие, как электричество еще в далеком 1600 году, до этого мы знали об электричестве не больше древних греков. Но со временем оно начало более широко распространяться, и только в 1920 году оно начало вытеснять керосиновые лампы с освещения улиц. С тех пор электрический ток начал стремительно распространяться, и сейчас он есть даже в самой глухой деревушке как минимум освещая дом и для коммуникаций по телефону.

Само электричество представляет из себя поток направленных зарядов, движущихся по проводнику. Проводником является вещество способное пропускать через себя эти сами электрические заряды, но у каждого проводника есть сопротивление (кроме так называемых сверхпроводников, сопротивление у сверхпроводников равняется нулю, такое состояние достижимо за счет понижения температуры до -273,4 градуса по Цельсию).

Но в быту сверхпроводников, конечно же, еще нету, да и появиться в промышленных масштабах еще нескоро. В повседневности, как правило, ток пропускается через провода, а в качестве жилы используется в основном медные или алюминиевые провода. Медь и алюминий популярны прежде всего, за счет своих свойств проводимости, которая обратно электрическому сопротивлению, а также из-за дешевизны, по сравнению, например, с золотом или серебром.

Как разобраться в сечениях медных и алюминиевых кабелей, для прокладки проводки?

Данная статья предназначена научить вас как рассчитать сечение провода. Это как чем больше воды вы хотите подать, тем большего диаметра труба вам нужна. Так и здесь, чем больше потребление электрического тока, тем больше должно быть сечение кабелей и проводов. Вкратце опишу что это такое: если вы перекусите кабель или провод, и посмотреть на него с торца, то вы как раз и увидите его сечение, то есть толщину провода, которая определяет мощность которую данный провод способен пропустить, разогреваясь до допустимой температуры.

Для того чтобы правильно подобрать сечение силового провода нам нужно учитывать максимальную величину потребляемой нагрузки тока. Определить значения токов можно, зная паспортную мощность потребителя, определяется по такой формуле: I=P/220, где P — это мощность потребителя тока, а 220 — это количество вольт в вашей розетке. Соответственно если розетка на 110 или 380 вольт, то подставляем данное значение.

Важно знать, что расчет значения для однофазных, и трехфазных сетей различается. Для того чтобы узнать на сколько фаз сеть вам нужно, требуется подсчитать общую сумму потребления тока в вашем жилище. Приведем пример среднестатистического набора техники, которая может быть у вас дома.

Простой пример расчета сечения кабеля по потребляемому току, сейчас мы вычислим сумму мощностей подключаемых электроприборов. Основными потребителями в среднестатистической квартире являются такие приборы:

• Телевизор — 160 Вт
• Холодильник — 300 Вт
• Освещение — 500 Вт
• Персональный компьютер — 550 Вт
• Пылесос — 600 Вт
• СВЧ-печь — 700 Вт
• Электрочайник — 1150 Вт
• Утюг — 1750 Вт
• Бойлер (водонагреватель) — 1950 Вт
• Стиральная машина — 2650 Вт
• Всего 10310 Вт = 10,3 кВт.

Когда мы узнали общее потребление электричества, мы можем по формуле рассчитать сечение провода, для нормального функционирования проводки. Важно помнить что для однофазных и трехфазных сетей формулы будут разные.

Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)

Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:

I = (P × K и ) / (U × cos(φ) )

где:

• I — сила тока;

• P — мощность всех потребителей энергии в сумме
• K и — коэффициент одновременности, как правило, для расчетов принимается общепринятое значение 0,75
• U — фазное напряжение, которое составляет 220V но может колебаться в пределах от 210V до 240V.
• cos(φ) — для бытовых однофазных приборов эта величина сталая, и равняется 1.

Если есть необходимость рассчитать ток быстрее, то можно опустить значение cos(φ) и значение K и . Результат в таком случае отличается в меньшую сторону на 15%, если мы применим формулу:

I = P / U

Когда мы нашли мощность потребления тока по формуле, можно начать выбирать кабель, который подходит нам по мощности. Вернее, его площади сечения. Ниже приведена специальная таблица в которой предоставлены данные, где сопоставляется величина тока, сечение кабеля и потребляемая мощность.

Данные могут различаться для проводов изготовленных из разных металлов. Сегодня для применения в жилых помещениях, как правило, используется медный, жесткий кабель. Алюминиевый кабель практически не применяется. Но все же во многих старых домах, алюминиевый кабель все еще присутствует.

Таблица расчетной мощности кабеля по току. Выбор сечения медного кабеля, производится по следующим параметрам:

Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:

Если значение мощности получилось среднее между двумя показателями, то необходимо выбрать значение сечения провода в большую сторону. Так как запас мощности должен присутствовать.

Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)

А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.

Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где:

• I — сила тока, по которой выбирается площадь сечения кабеля
• U — фазовое напряжение, 220V
• Cos φ — угол сдвига фаз
• P — показывает общее потребление всех электроприборов

Cos φ — в приведенной формуле крайне важен, так как самолично влияет на силу тока. Он различается для разного оборудования, с этим параметром чаще всего можно ознакомиться в технической документации, или соответствующей маркировкой на корпусе.

Общая мощность находится очень просто, мы суммируем значение всех показателей мощности, и используем получившееся число в расчетах.

Отличительной особенностью в трехфазной сети, является то, что более тонкий провод способен выдержать большую нагрузку. Подбирается необходимое нам сечение провода, по нижеприведенной таблице.

Расчет сечения провода по потребляемому току применяемый в трехфазной сети, используется с применением такой величины как √3. Это значение нужно для упрощения внешнего вида самой формулы:

U линейное = √3 × U фазное

Данным образом при возникновении необходимости заменяется произведение корня и фазного напряжения на линейное напряжение. Эта величина равняется 380V (U линейное = 380V).

Понятие длительного тока

Также один не менее важный момент при выборе кабеля для трехфазной и однофазной сети состоит в том, что необходимо учитывать такое понятие, которое звучит как допустимый длительный ток. Этот параметр показывает нам силу тока в кабеле, которую может выдержать провод в течение неограниченного количества времени. Определить эго можно в специальной таблице. Также для алюминиевых и медных проводников они существенно различаются.

В случае когда данный параметр превышает допустимые значения, начинается перегрев проводника. Температура нагрева является обратно пропорциональной силе тока.

Температура на некоторых участках может увеличиваться не только из-за неверно подобранного сечения провода, а и при плохом контакте. К примеру, в месте скрутки проводов. Такое довольно часто происходит в месте контакта медных кабелей и алюминиевых. В связи с этим поверхность металлов подвергается окислению, покрываясь оксидной пленкой, что весьма сильно ухудшает контакт. В таком месте кабель будет нагреваться выше допустимой температуры.

Когда мы провели все расчеты, и сверились с данными из таблиц, можно смело идти в специализированный магазин и покупать необходимые Вам кабели для прокладки сети у себя дома или на даче. Главное ваше преимущество перед, например, вашим соседом будет в том что вы полностью разобрались в данном вопросе с помощью нашей статьи, и сэкономите кучу денег, не переплачивая за то, что вам хотел продать магазин. Да и знать о том, как рассчитать сечение тока для медных или алюминиевых проводов никогда не будет лишним, и мы уверены что знания полученные у нас, неоднократно пригодятся на вашем жизненном пути.

Калькулятор падения напряжения

Это калькулятор для оценки падения напряжения в электрической цепи. Вкладка «Данные NEC» рассчитывается на основе данных сопротивления и реактивного сопротивления из Национального электрического кодекса (NEC). Вкладка «Расчетное сопротивление» рассчитывается на основе данных сопротивления, рассчитанных на основе сечения провода. Щелкните вкладку «Другое», чтобы использовать настроенные данные сопротивления или импеданса, например, данные других стандартов или производителей проводов.

Когда электрический ток проходит по проводу, он толкается электрическим потенциалом (напряжением), и ему необходимо преодолеть определенный уровень противоположного давления, создаваемого проводом.Падение напряжения — это величина потери электрического потенциала (напряжения), вызванная противоположным давлением провода. Если ток переменный, такое противоположное давление называется импедансом. Импеданс — это вектор или двумерная величина, состоящая из сопротивления и реактивного сопротивления (реакция созданного электрического поля на изменение тока). Если ток прямой, противоположное давление называется сопротивлением.

Чрезмерное падение напряжения в цепи может привести к мерцанию или тусклому горению ламп, плохому нагреву нагревателей, а также к перегреву двигателей и перегоранию двигателей.Рекомендуется, чтобы падение напряжения было менее 5% при полной нагрузке. Этого можно добиться, выбрав правильный провод, а также позаботившись об использовании удлинителей и аналогичных устройств.

Существует четыре основных причины падения напряжения:

Во-первых, это выбор материала для проволоки. Серебро, медь, золото и алюминий относятся к числу металлов с лучшей электропроводностью. Медь и алюминий являются наиболее распространенными материалами для изготовления проводов из-за их относительно низкой цены по сравнению с серебром и золотом.Медь — лучший проводник, чем алюминий, и будет иметь меньшее падение напряжения, чем алюминий, при данной длине и размере провода.

Размер провода — еще один важный фактор при определении падения напряжения. Провода большего диаметра (большего диаметра) будут иметь меньшее падение напряжения, чем провода меньшего диаметра той же длины. В американском калибре проволоки каждое уменьшение на 6 калибра удваивает диаметр провода, а каждое уменьшение на 3 калибра удваивает площадь поперечного сечения провода. В метрической шкале калибра калибр в 10 раз больше диаметра в миллиметрах, поэтому метрическая проволока 50 калибра будет иметь диаметр 5 мм.

Еще одним важным фактором падения напряжения является длина провода. Более короткие провода будут иметь меньшее падение напряжения, чем более длинные провода того же диаметра. Падение напряжения становится важным, когда длина провода или кабеля становится очень большой. Обычно это не проблема в цепях внутри дома, но может стать проблемой при прокладке проводов к хозяйственной постройке, скважинному насосу и т. Д.

Наконец, величина передаваемого тока может влиять на уровни падения напряжения; увеличение тока через провод приводит к увеличению падения напряжения.Пропускная способность по току часто называется допустимой силой тока, то есть максимальным количеством электронов, которые могут быть вытолкнуты за один раз.

Допустимая нагрузка на провод зависит от ряда факторов. Основной материал, из которого сделана проволока, конечно, является важным ограничивающим фактором. Если по проводу передается переменный ток, скорость чередования может повлиять на допустимую нагрузку. Температура, при которой используется провод, также может влиять на допустимую нагрузку.

Кабели

часто используются в связках, и когда они соединяются вместе, общее тепло, которое они выделяют, влияет на допустимую нагрузку и падение напряжения. По этой причине существуют строгие правила связывания кабелей.

При выборе кабеля руководствуется двумя основными принципами. Во-первых, кабель должен выдерживать текущую нагрузку без перегрева. Он должен быть в состоянии сделать это в самых экстремальных температурных условиях, с которыми он может столкнуться в течение своего срока службы.Во-вторых, он должен обеспечивать достаточно надежное заземление, чтобы (i) ограничивать напряжение, которому подвергаются люди, до безопасного уровня и (ii) позволять току короткого замыкания срабатывать предохранитель за короткое время.

Расчет падения напряжения

Закон Ома — это очень простой закон для расчета падения напряжения:

В _{падение} = I · R

где:

I: ток через провод, измеренный в амперах

R: сопротивление проводов, измеренное в Ом

Сопротивление проводов часто измеряется и выражается как удельное сопротивление длины, обычно в единицах Ом на километр или Ом на 1000 футов.Также провод переключается. Таким образом, формула для однофазной цепи или цепи постоянного тока принимает следующий вид:

В _{падение} = 2 · I · R · L

Формула для трехфазной цепи принимает следующий вид:

В _{падение} = √3 · I · R · L

где:

I: ток через провод

R: удельное сопротивление проводов на длину

L: длина в одну сторону

Типовые сечения проводов AWG

American Wire Gauge (AWG) — это система калибров для проволоки, используемая преимущественно в Северной Америке для измерения диаметров круглых, сплошных, цветных и электропроводящих проводов.Ниже приводится список типичных проводов AWG и их размеров:

Расчет калибра проводов для питания вашего устройства

Как получить электроэнергию отсюда сюда?

Многие люди спрашивали нас о сечении провода, необходимого между устройством и источником питания.Они также хотят знать, как далеко могут быть эти два устройства. В этой статье рассказывается, как правильно выбрать провод и рассчитать максимальную длину провода.

Для работы вашей IP-камере наблюдения, электрическому дверному замку, аудиоусилителю или даже электрическому обогревателю необходимо определенное напряжение и ток. Когда мощность передается по проводу, возникает падение напряжения, вызванное сопротивлением провода. Если камера наблюдения (нагрузка) находится на расстоянии 500 футов от источника питания (источника), и для нее требуется 12 В постоянного тока, какой тип проводки требуется, чтобы устройство получало нужное питание?

Вы всегда можете использовать очень толстую проволоку (малой толщины), но она может стоить намного дороже, чем более тонкая проволока (большая толщина).Чтобы рассчитать правильный провод и длину, вам сначала нужно понять несколько концепций и уравнений электротехники.

Электротехнические формулы :

Не паникуйте. Это будет легко. Три основных элемента в электричестве — это напряжение (В), ток (I) и сопротивление (r). Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в амперах, а сопротивление измеряется в омах.

Аккуратная аналогия, помогающая понять эти термины, — это шланг для воды.Напряжение эквивалентно давлению воды, сила тока равна скорости потока, а сопротивление соответствует размеру шланга.

Например, если вы используете шланг для полива газона, вы можете распылить воду дальше, увеличив давление воды и, следовательно, скорость потока воды. Между давлением, расходом и диаметром шланга существует прямая зависимость.

Точно так же напряжение, ток и сопротивление связаны друг с другом электротехнической формулой, называемой законом Ома.

В = I x R

Еще одно важное соотношение определяет электрическую мощность, которая измеряется в ваттах. В электрической системе мощность (P) равна напряжению, умноженному на ток.

P = VI

Мы можем использовать эту формулу для расчета тока, необходимого для нагрузки. Если камере требуется 10 Вт (P), а также 12 В постоянного тока, то можно рассчитать ток:

I = P / V

I = 10 Вт / 12 В = 0,833 А

Падение напряжения

Падение напряжения — это снижение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой.Это вызвано током, протекающим через провод, имеющий некоторое сопротивление.

Сопротивление проводника постоянному току зависит от его длины, площади поперечного сечения, типа материала и температуры.

Падение напряжения на проводе

Местные напряжения вдоль длинной линии постепенно уменьшаются от источника к нагрузке.

Если напряжение между проводником и фиксированной точкой отсчета измеряется во многих точках вдоль проводника, измеренное напряжение будет постепенно уменьшаться по направлению к нагрузке.По мере того, как ток проходит по более длинному проводнику, все больше и больше напряжения «теряется» (недоступно для нагрузки). Это происходит из-за падения напряжения на сопротивлении проводника. На приведенной выше диаграмме падение напряжения вдоль проводника показано заштрихованной областью. Местные напряжения вдоль линии постепенно уменьшаются от источника к нагрузке. Если ток нагрузки увеличивается, падение напряжения в питающем проводе также увеличивается. Падение напряжения существует как в питающем, так и в обратном проводах цепи.

Мы можем рассчитать напряжение на нагрузке, зная мощность, потребляемую устройством, и напряжение источника. Взгляните на следующую диаграмму. Это упрощение всей системы, которая включает сопротивление провода, нагрузки и источника.

Принципиальная схема сопротивления напряжения

R1 — сопротивление провода. R2 — сопротивление нагрузки. V — напряжение источника. Вы можете рассчитать падение напряжения на конце провода, если знаете сопротивление провода и ожидаемый ток.

Значение R1 можно найти в таблице, в которой указано сопротивление на фут (или метр) для провода определенного калибра. Вы можете найти эти таблицы в Интернете. Например, посмотрите http://www.bulkwire.com/wireresistance.asp. Эта диаграмма предназначена для постоянного тока (постоянного тока). Значения для переменного тока немного отличаются, поэтому убедитесь, что вы используете правильную диаграмму для своих расчетов.

Пример расчета

А теперь сделаем пример расчета.Давайте воспользуемся камерой, которая требует 12 В постоянного тока и потребляет 10 Вт. Мы определили, что для этого требуется 0,833 ампера. Используя закон Ома, мы можем рассчитать сопротивление камеры.

R = V / I

R = 12 В постоянного тока / 0,833 А = 14,4 Ом.

Значит, R2 на нашей диаграмме равняется 14,4 Ом.

Теперь давайте воспользуемся таблицей, чтобы определить сопротивление провода. Предположим, у нас есть длина провода 500 футов, и мы решили использовать провод 18 калибра. Глядя на диаграмму, у проволоки падение 6.5227 на 1000 футов. Поскольку мы хотим пройти только 500 футов, получаем:

R1 = 6,5227 / 2 = 3,26 Ом

Теперь мы можем определить напряжение на нагрузке R2. Для этого рассчитываем ток в цепи:

I = V / (R1 + R2) = 12 / (3,26 +14,4) = 0,68 ампер

Наконец, рассчитываем напряжение на нагрузке (камере). Обратите внимание, что многие камеры будут работать при напряжении на 10% меньше номинального. Таким образом, если у нас есть камера, которая требует номинального напряжения 12 В постоянного тока, она будет работать правильно, если напряжение равно 10.8 вольт.

V2 = 0,68 x 14,4 = 9,79 вольт.

Ой, у нас проблемы! Поскольку расчетное напряжение ниже 90% от 12 В (10,8 В), эта камера работать не будет. Нам нужно что-то сделать, чтобы увеличить напряжение на камере. Мы можем либо увеличить напряжение источника, либо изменить калибр провода, чтобы он не приводил к такому падению напряжения.

Давайте вернемся к таблице и посмотрим, сможем ли мы отрегулировать калибр проволоки. Если мы используем провод 12 калибра, падение сопротивления составит 1,19 Ом (2.37/2). Тогда общий ток:

I = 12 / 15,59 Ом = 0,77 ампер.

И тогда напряжение на камере 0,77 х 14,4 = 11,08 Вольт.

Это будет работать.

Мы также можем рассчитать допустимое сопротивление провода, так как нам известен ток, который нам нужен. Как только мы узнаем сопротивление, мы можем использовать диаграмму, чтобы выбрать правильный калибр провода. Я не хочу слишком усложнять, поэтому оставим этот расчет для будущей статьи.

Питание через Ethernet (PoE)

А как насчет устройств, использующих Power over Ethernet (PoE)? Вам нужно беспокоиться о проводе и длине? Собственно, об этом можно не беспокоиться.С устройствами, использующими PoE, гораздо проще иметь дело. Вам не нужно иметь дело с кабелем, поскольку он использует стандартную проводку Ethernet. Вам просто нужно убедиться, что переходник или инжектор PoE обеспечивает достаточную мощность для устройства. Длина провода контролируется максимальной длиной сетевого кабеля Ethernet, которая составляет 100 м (328 футов). Тип сетевого кабеля — 22 калибра. Будет падение напряжения от источника (сетевого коммутатора или промежуточного звена), но все это обрабатывается конструкцией PoE.

Источники питания

PoE обеспечивают напряжение, превышающее номинальные 48 вольт, чтобы учесть падение напряжения.Инжекторы или инжекторы PoE большей мощности обеспечивают более высокое напряжение источника. И устройства с питанием (нагрузка) предназначены для поддержки гораздо более широкого диапазона напряжений, поэтому они будут работать при плюс-минус 20% В или более.

Сводка

IP-камеры

и другие системы безопасности не будут работать правильно, если они не имеют нужного питания. Калибр силовой проводки является ключом к установке работающей системы. Используя закон Ома, вы можете точно рассчитать провод нужного диаметра.

Вот как мы это делаем.Если вам нужна помощь в выборе подходящего кабеля, свяжитесь с нами. У нас большой опыт работы с системой общей безопасности, поэтому я уверен, что мы сможем помочь. С нами можно связаться по телефону 914-944-3425 или 1-800-431-1658 (в США) или просто используйте нашу контактную форму.

Онлайн-калькуляторы и таблицы размеров проводов

Этот сайт предлагает множество простых в использовании калькуляторов и диаграмм силы тока проводов, которые помогут вам правильно определить размеры.
провод и кабелепровод в соответствии с NEC. Посетите калькуляторы и таблицы
страницы для полного списка ресурсов.

Калькулятор сечения провода

Введите информацию ниже, чтобы рассчитать соответствующий размер провода.

Размер проводника

Национальный электротехнический кодекс устанавливает требования к определению размеров электрических
провод для предотвращения перегрева, пожара и других опасных ситуаций. Правильный размер
Wire для многих различных приложений может стать сложным и непосильным. Сила тока — это мера электрического
ток, протекающий по цепи.Номинальная допустимая нагрузка на провод определяет силу тока, которую провод может безопасно
ручка. Чтобы правильно выбрать размер провода для вашего приложения, необходимо знать допустимую нагрузку на провод.
Однако множество различных внешних факторов, таких как температура окружающей среды и изоляция проводника, играют роль в определении
токовая нагрузка провода.

Допустимая нагрузка на провод рассчитывается таким образом, чтобы не превышать определенного повышения температуры при определенной электрической нагрузке. Нагрев проводника напрямую связан с его
I ² R потери в цепи.Длина проводника прямо пропорциональна его сопротивлению. Однако площадь поперечного сечения проводника также может быть изменена, чтобы изменить
сопротивление проводника. При увеличении поперечного сечения проводника (или увеличении размера провода) сопротивление уменьшается, а допустимая допустимая токовая нагрузка увеличивается. При выборе размеров проводов следует руководствоваться здравым смыслом.
потому что большие проводники могут стать дорогостоящими и сложными в установке, в то время как небольшие проводники могут представлять потенциальную опасность.Используйте калькулятор выше, чтобы определить размер провода для основных применений, или просмотрите некоторые диаграммы токовой нагрузки проводов для значений токовой нагрузки проводов.

Падение напряжения

Падение напряжения может стать проблемой для инженеров и электриков при выборе кабеля для длинных проводов. Падение напряжения в цепи может происходить из-за использования слишком маленького сечения провода или слишком большой длины кондуктора. Для длинных проводов, где может возникнуть падение напряжения, используйте калькулятор падения напряжения для определения падения напряжения и калькулятор расстояния цепи для определения максимальной длины цепи.

Электродвигатели

Существует множество различных типов электродвигателей, от однофазных до трехфазных двигателей переменного тока, двигателей постоянного и низкого напряжения, синхронных и асинхронных двигателей. При проектировании фидера или ответвительной цепи с одним или несколькими электродвигателями необходимо учитывать несколько важных моментов. Пусковой ток двигателя иногда может достигать 7 ампер полной нагрузки двигателя.Сечение провода двигателя должно быть рассчитано таким образом, чтобы выдерживать бросковый ток, а также выдерживать постоянный ток полной нагрузки двигателя. При проектировании фидера и параллельных цепей двигателя необходимо учитывать также защиту обмоток двигателя и тепловые характеристики. Просмотрите калькулятор размера провода двигателя или таблицу размеров провода двигателя, чтобы получить информацию о размерах проводов и устройствах защиты цепи для двигателей.

На этом сайте есть много калькуляторов размеров проводов и размеров проводов.
диаграммы, которые помогут вам правильно подобрать размер провода в соответствии с нормами.Посетите Условия использования и Политику конфиденциальности этого сайта. Ваше мнение очень ценится. Сообщите нам, как мы можем улучшить.

Пример расчета падения напряжения и сечения электрического кабеля

Входная информация

Электрические характеристики:

Электрическая нагрузка 80 кВт , расстояние между источником и нагрузкой 200 метров , напряжение системы 415 В трехфазное , коэффициент мощности 0,8 , допустимое падение напряжения 5% , коэффициент потребления 1 .

Деталь прокладки кабеля:

Кабель направлен заглубленным в землю в траншее на глубине 1 метр . Температура грунта составляет приблизительно 35 градусов. Количество кабеля в траншее — 1 . Количество пролетов кабеля 1 пр. .

Пример расчета падения напряжения и сечения электрического кабеля (фото: 12voltplanet.co.uk)

Детали почвы:

Термическое сопротивление почвы неизвестно .Тип почвы: влажная почва .

Хорошо, давайте погрузимся в расчеты…

• Потребляемая нагрузка = Общая нагрузка · Коэффициент спроса:
  Потребляемая нагрузка в кВт = 80 · 1 = 80 кВт
• Потребляемая нагрузка в кВт = кВт / PF :
  Потребляемая нагрузка в кВА = 80 / 0,8 = 100 кВА
• Ток полной нагрузки = (кВА · 1000) / (1,732 · Напряжение):
  Ток полной нагрузки = (100 · 1000) / (1,732 · 415 ) = 139 ампер.

Расчет поправочного коэффициента кабеля на основе следующих данных:

Температурный поправочный коэффициент (K1), когда кабель находится в воздухе

Поправочный коэффициент температуры грунта (K2)

Поправочный коэффициент термического сопротивления (K4) для почвы (когда известно термическое сопротивление почвы)

Коэффициент коррекции почвы (K4) почвы (когда термическое сопротивление почвы неизвестно)

Поправочный коэффициент глубины кабеля (K )

Коэффициент коррекции расстояния кабеля (K6)

Фактор группировки кабелей (Фактор числа лотков) (K7)

Согласно детали выше поправочные коэффициенты:

— Поправочный коэффициент температуры грунта (K2) = 0,89
— Поправочный коэффициент грунта (K4) = 1,05
— Поправочный коэффициент глубины кабеля (K5) = 1.0
— Поправочный коэффициент расстояния кабеля (K6) = 1,0

Общий коэффициент снижения мощности = k1 · k2 · k3 · K4 · K5 · K6 · K7

— Общий коэффициент снижения = 0,93

Выбор кабеля

Для выбора подходящего кабеля должны быть выполнены следующие условия:

1. Усилитель снижения номинальных характеристик кабеля должен быть на выше, чем ток полной нагрузки нагрузки .
2. Падение напряжения на кабеле должно быть на меньше заданного падения напряжения .
3. Количество кабельных трасс ≥ (ток полной нагрузки / ток снижения номинальных характеристик кабеля).
4. Допустимая мощность короткого замыкания кабеля должна быть на выше, чем мощность короткого замыкания системы в этой точке на .

Выбор кабеля — Корпус № 1

Давайте выберем 3,5-жильный кабель 70 кв. Мм для одиночной прокладки.

• Максимальный ток кабеля 70 кв. Мм составляет: 170 А ,
  Сопротивление = 0,57 Ом / км и
  Реактивное сопротивление = 0.077 MHO / км
• Общий ток снижения номинальных характеристик кабеля 70 кв. Мм = 170 · 0,93 = 159 А .
• Падение напряжения на кабеле =
  (1,732 · Ток · (RcosǾ + jsinǾ) · Длина кабеля · 100) / (Напряжение сети · Число пробега · 1000) =
  (1,732 · 139 · (0,57 · 0,8 + 0,077 · 0,6) · 200 · 100) / (415 · 1 · 1000) = 5,8%

Падение напряжения кабеля = 5,8%

Здесь падение напряжения для кабеля 70 кв. Мм (5,8%) выше, чем определенное падение напряжения (5%), поэтому либо выберите больший размер кабеля, либо увеличьте количество прокладок кабеля.

Если мы выберем 2 участка, то падение напряжения составит 2,8%, что находится в пределах лимита (5%), но использовать 2 участка кабеля 70 кв. Мм неэкономично, поэтому необходимо использовать кабель следующего большего размера. .

Выбор кабеля — Корпус № 2

Давайте выберем 3,5-жильный кабель 95 кв. Мм для одиночной прокладки, мощность короткого замыкания = 8,2 кА.

• Максимальный ток кабеля 95 кв. Мм составляет 200 А ,
  Сопротивление = 0.41 Ом / км и
  Реактивное сопротивление = 0,074 МОНО / км
• Полный ток снижения номинальных характеристик 70 кв. Мм. Кабель = 200 · 0,93 = 187 А .
• Падение напряжения кабеля =
  (1,732 · 139 · (0,41 · 0,8 + 0,074 · 0,6) · 200 · 100) / (415 · 1 · 1000) = 2,2%

Решить 95 Квадратный миллиметр кабеля, необходимо проверить условия выбора кабеля.

1. Снижение номинальных характеристик кабеля Усилитель (187 А) выше, чем ток полной нагрузки нагрузки (139 А) = О.K
2. Падение напряжения в кабеле (2,2%) меньше заданного падения напряжения (5%) = OK
3. Количество проложенных кабелей (1) ≥ (139A / 187A = 0,78) = OK
4. Допустимая нагрузка при коротком замыкании кабеля (8,2KA) выше, чем емкость короткого замыкания системы в этой точке (6,0KA) = OK

Кабель 95 кв. Мм удовлетворяет всем трем условиям, , поэтому рекомендуется используйте 3,5-жильный кабель 95 кв. мм .

Соответствующее содержимое EEP с рекламными ссылками

постоянного тока — Как рассчитать толщину кабеля на основе материала и силы тока?

Есть несколько моментов, на которые следует обратить внимание при выборе толщины кабеля: падение напряжения, нагрев кабеля, электромагнитные помехи, согласование импеданса.

Максимально допустимое падение напряжения — хороший параметр для расчета толщины кабеля. В большинстве случаев это фактор ограничения, который может определять одну (без необходимости вычислять другие факторы) толщину кабеля.

\ $ V_ {drop} = R_ {кабель} \ times I \

\ $ R_ {кабель} = \ dfrac {p \ times length} {CrossSectionArea} \ $

Где p — удельное электрическое сопротивление материала

Для круглого кабеля:

\ $ R_ {cable} = \ dfrac {p \ times length} {\ pi \ times radius²} \ $

Соединяя уравнения, получаем, что толщина должна быть не менее:

\ $ radius> = \ sqrt {\ dfrac {p \ times length \ times I} {V_ {drop} \ times \ pi}} \ $

Предполагая, что падение напряжения 0.{−8} \ times 2 \ times 16} {0,5 \ times \ pi}} \ $

\ $ радиус = 0,59 мм \ $

\ $ диаметр = 2 \ умноженный на радиус = 1,18 (минимум) \

$

Из этой таблицы AWG мы видим, что кабель с толщиной AWG 11 имеет диаметр 2,3 мм, что достаточно для вашего применения.

В таблице также указано, что этот AWG 11 может выдерживать ток более 12 (А) для того, что они называют «максимальным током для передачи энергии». Это меньшее число , чем то, которое мы рассчитали, но мы должны обратить внимание, что это общий совет для любой длины кабеля, а не для конкретного кабеля длиной 2 метра (который я предполагал в этом расчете).

Нагрев кабеля немного сложнее рассчитать. Вам понадобится информация о характеристиках рассеивания тепла окружающей средой и кабелем: температура, воздушный поток, падение солнечного света, толщина кабеля, материал кабеля, слой изолятора и даже цвет кабеля (черные кабели нагреваются быстрее, но также быстрее охлаждаются).

В целом изоляция кабеля имеет хорошую тепловую защиту (около 80 градусов Цельсия), которой достаточно для большинства случаев. Обратите внимание, только если ваш кабель будет проходить через какой-либо источник тепла.В этом случае более толстый кабель с лучшим изолятором может лучше устоять.

К сожалению, существует разница между переменным и постоянным током при выборе кабеля. Если вы собираетесь транспортировать переменный ток, более тонкий кабель может ограничить максимальную частоту, которую вы можете переносить, выше которой сигнал может начать ухудшаться из-за скин-эффекта, как отметил @TokenMacGuy. К счастью, это не случай с DC.

Последняя тема, которую я сказал, которая может повлиять на выбор толщины кабеля, — это согласование импеданса.Для более точных схем сопротивление кабеля может оказать огромное влияние на передачу энергии. Эта проблема возникает в основном при большом токе, более 100 (А), или при очень низком сопротивлении нагрузки, как у динамиков с сопротивлением 8 или 4 Ом. В этом случае желателен более толстый кабель с меньшим сопротивлением.

Как рассчитать термостойкость проволоки при известной мощности

Обновлено 22 декабря 2020 г.

Полин Гилл

Сопротивление металлических проводников из металлических прутков, жил и нитей зависит от состава материала, площади поперечного сечения , и рабочая температура при установившемся режиме протекания тока.Сопротивление металлических проводников увеличивается с температурой, что позволяет поддерживать максимальную температуру по сравнению с мощностью никель-хромовых проводов, используемых в элементах электроплит. Знание потока мощности позволяет рассчитать сопротивление провода при заданном рабочем напряжении или приблизить температуру на основе сравнительных значений сопротивления, если известен тип металла, из которого изготовлен провод.

Расчет рабочего сопротивления электроплиты при температуре

••• Изображение электрической свечи от Рэя Каспрзака из Fotolia.com

Определите номинальную мощность материала. В этом примере никель-хромовая (нихромовая) проволока в большом спиральном элементе электрической плиты рассчитана на 2400 Вт при полной рабочей мощности, когда светится вишнево-красным (около 1600 ° F). Рабочее напряжение печи — 230 вольт переменного тока. Имея эту информацию, вы можете рассчитать сопротивление провода при определенной температуре.

••• горячий пистолет в руке изображение Гинтаутаса Великиса с Fotolia.com

Уравнение электрической мощности дает нам мощность, производимую электрическим током I , проходящим через разность потенциалов В

P = VI

Мы можем рассчитать установившийся ток I цепи печи на полной мощности, разделив мощность P на напряжение В , чтобы получить ток.

I = \ frac {P} {V}

Поскольку электрическая нагрузка полностью резистивная и нереактивная (немагнитная), коэффициент мощности составляет 1: 1

I = \ frac {2400} { 230} = 10,435 \ text {A}

Ток через нагрузку составляет 10,435 А.

Рассчитайте установившееся сопротивление провода при рабочей температуре. Применимая формула:

R = \ frac {V} {I}

, где R — сопротивление. Следовательно,

R = \ frac {230} {10.435} = 22,04 \ Omega

Сопротивление нихромовой проволоки при температуре 1600 ° F составляет 22,04 Ом.

Расчет изменения сопротивления провода при понижении температуры

••• Изображение сгоревшего дома от Павла Сиамионова с Fotolia.com

Тот же элемент печи при более низких настройках управления потребляет мощность 1200 Вт. На этом уровне терморегулятор печи снижает напряжение на элементе до 130 В. Имея эту информацию, вы можете рассчитать сопротивление при этой настройке и приблизительно определить более низкую температуру элемента.

Рассчитайте электрический ток в амперах, разделив мощность на напряжение

I = \ frac {1200} {130} = 9,23 \ text {A}

Рассчитайте сопротивление провода элемента, разделив напряжение В по текущему состоянию I

R = \ frac {V} {I} = \ frac {130} {9.23} = 14.08 \ Omega

Рассчитайте изменение температуры, приводящее к более низкому сопротивлению элемента. Если начальное состояние составляет 1600 ° F (вишнево-красный), то температуру можно рассчитать по температурному коэффициенту формулы сопротивления

R = R_ {ref} (1+ \ alpha (T-T_ {ref}))

где R — сопротивление при температуре, T , R _ref — сопротивление при эталонной температуре, T _ref и α — температурный коэффициент сопротивления материала.

Решая для T , получаем

T = T_ {ref} + \ frac {1} {\ alpha} \ bigg (\ frac {R} {R_ {ref}} — 1 \ bigg)

Для нихромовой проволоки α = 0,00017 Ом / ° C. Умножив это на 1,8, мы получим изменение сопротивления на ° F. Для нихромовой проволоки α = 0,00094 Ом / ° F. Это говорит нам, насколько изменяется сопротивление при увеличении на градус. Подставляя эти значения, мы получаем

T = 1600 + \ frac {1} {0.00094} \ bigg (\ frac {14.08} {22.04} -1 \ bigg) = 1215.{\ text {o}} \ text {F}

Установка пониженной мощности приводит к понижению температуры нихромовой проволоки до 1215,8 ° F. Змеевики печи при нормальном дневном свете будут казаться тускло-красными, по сравнению со светящимися вишнево-красными при максимальной настройке. Хотя температура ниже на сотни градусов, она все еще достаточно горячая, чтобы вызвать серьезные ожоги.

Таблица размеров проводов и формула

Эта таблица полезна для определения правильного размера провода для любого напряжения, длины или силы тока в любой цепи переменного или постоянного тока.Для большинства цепей постоянного тока, особенно между фотоэлектрическими модулями и батареями, мы стараемся поддерживать падение напряжения на уровне 3% или меньше. Нет смысла использовать ваши дорогие фотоэлектрические мощности для обогрева проводов. Вам нужна эта энергия в ваших батареях!

Примечание: Эта формула дает не размер сечения провода напрямую, а скорее число «VDI», которое затем сравнивается с ближайшим числом в столбце VDI, а затем считывается с размером столбца сечения провода.

1. Рассчитайте индекс падения напряжения (VDI) по следующей формуле:

VDI = AMPS x FEET ÷ (% ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ x НАПРЯЖЕНИЕ)

• Amps = Ватты, разделенные на вольты
• Feet = One расстояние между проводами
• % Падение напряжения = Процент падения напряжения, приемлемого для этой цепи (обычно от 2% до 5%)

2.Определите подходящий размер провода по таблице ниже.

• Возьмите только что вычисленное число VDI и найдите ближайшее число в столбце VDI, затем прочтите слева размер сечения провода AWG.
• Убедитесь, что сила тока в вашей цепи не превышает значения в столбце «Допустимая нагрузка» для данного сечения провода. (Обычно это не проблема в цепях низкого напряжения).

Пример: Ваш фотоэлектрический массив, состоящий из четырех модулей мощностью 75 Вт, находится в 60 футах от 12-вольтовой батареи.Это фактическая длина проводки, установка на стойке, вокруг препятствий и т. Д. Эти модули рассчитаны на 4,4 А x 4 модуля = 17,6 А максимум. Будем стремиться к падению напряжения на 3%. Итак, наша формула выглядит так:

Глядя на нашу диаграмму, VDI 29 означает, что нам лучше использовать провод №2 из меди или провод №0 из алюминия. Хм. Довольно большой провод. Что, если бы эта система была 24-вольтовой? Модули будут подключены последовательно, так что каждая пара модулей произведет 4.4 ампера. Две пары х 4,4 А = 8,8 А макс.

Диаграмма, разработанная Джоном Дэви и Винди Данкофф.