Расчет нагрузки провода по сечению: Калькулятор расчета сечения кабеля

Расчет сечения эл кабеля. Пример расчета сечения кабеля

Вся жизнь современного общества построена на практически непрерывном потреблении электроэнергии. Промышленность и сельское хозяйство, транспорт и личное жилье постоянно нуждаются в электричестве. Для того, чтобы энергия поступала бесперебойно и безаварийно, необходимо правильно рассчитать сечение проводов .

Вся жизнь современного общества построена на практически непрерывном потреблении электроэнергии. Промышленность и сельское хозяйство, транспорт и личное жилье постоянно нуждаются в электричестве. Для того, чтобы энергия поступала бесперебойно и безаварийно, необходимо правильно рассчитать сечение проводов электропроводки.
Рассчитайте общую длину электропроводки. Это можно сделать двумя способами: измерив расстояния между щитками, розетками, выключателями на монтажной схеме и умножив результат на масштаб схемы, или проведя измерения непосредственно на месте, где будет прокладываться электропроводка. Поскольку провода будут соединяться между собой, сделайте поправку на соединение и удлините каждый отрезок не менее чем на 100 мм. Рассчитайте общую нагрузку потребляемой электроэнергии. Для этого суммируйте номинальные мощности всех электроприборов, которые сейчас находятся в эксплуатации, и подумайте, какие еще приборы, возможно, будут использоваться в будущем. Расчет нужно проводить с запасом прочности и надежности. Полученную сумму умножьте на коэффициент одновременности, равный 0,7.

Сечение провода для электропроводки
рассчитывается по двум параметрам: допустимой длительной токовой нагрузке и потере напряжения. Потеря напряжения происходит в проводах, соединяющих источник тока и потребителя. Если вы рассчитываете электропроводку для отдельного помещения и приборов небольшой мощности, этот показатель можете не учитывать, поскольку потери напряжения будут пренебрежимо малы.

Расчёт сечения провода, кабеля

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 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.
Длину провода (кабеля) рассчитывают по монтажной схеме. Для этого на схеме измеряют расстояния между соседними местами расположения щитков, штеп-сельных розеток, выключателей, ответвительных коробок и т. п. Затем, пользуясь масштабом, в котором вы-ерчена схема, вычисляют длину отрезков проводов кабеля; к длине каждого отрезка прибавляют не менее 100 мм (учитывается необходимость присоединения жил).
Длину провода (кабеля) можно рассчитать также, измеряя непосредственно на щитках, панелях, стенах, потолках и т. п. отрезки линий, вдоль которых должны быть проложены провода (кабели).
Сечение провода (кабеля) рассчитывают по потере напряжения и допустимой длительной токовой нагрузке. При проектировании небольших электроустановок, например электроустановок отдельных помещений, самодельных приборов и т. п., потерей напряжения в проводах можно пренебречь, так как она очень мала.
Для расчета сечения проводов по допустимой длительной токовой нагрузке необходимо знать номинальный ток, который должен проходить по проектируемой электрической проводке. Зная номинальный ток, сечение провода находят по таблице. Пример: номинальный ток равен 50 а; сечение медной жилы провода должно быть 6 мм2,

Важной частью электроустановок является электрическая проводка (электропроводка). Она состоит из проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими и защитными конструкциями.
Открытые электропроводки монтируют непосредственно на поверхностях конструктивных элементов зданий и помещений или прокладывают в трубах, предварительно укрепленных на этих поверхностях.
Скрытые электропроводки прокладывают в пустотах перекрытий, в специальных каналах, бороздах и канав-ках, вырубаемых предварительно в стенах, а также в изоляционных и стальных трубах, расположенных внутри конструктивных частей зданий.
Для монтажа электропроводок применяют установочные и монтажные провода и кабели.
Токоведущая часть провода называется жилой. Жилы делают из меди, алюминия или стали. Жила может быть однопроволочной или многопроволочной. Жилы имеют стандартные сечения, в мм2: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5,; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400 и др.
Жилы покрыты изолирующей оболочкой из резины, полихлорвинила, поливинилхлорида.
Изолирующая оболочка у многих проводов защищена от внешних механических воздействий хлопчатобумажной оплеткой.

Для пересчёта сечения провода в значение диаметра могу рекомендовать программу: PL_SECH.exe для работы с программой распакуйте zip-архив и кликните на exe-файле мышкой. Программа работает в 32-бит Системах DOS & WINDOWS 97/XP/7 в сеансе командной строки. На этой странице есть эта и другие полезные программы.

Вам понадобится

Калькулятор, строительная рулетка, таблица расчета сечения провода

Рассчитайте общую длину электропроводки. Это можно сделать двумя способами: измерив расстояния между щитками, розетками, выключателями на монтажной схеме и умножив результат на масштаб схемы, или проведя измерения непосредственно на месте, где будет прокладываться электропроводка. Поскольку провода будут соединяться между собой, сделайте поправку на соединение и удлините каждый отрезок не менее чем на 100 мм.

Рассчитайте общую нагрузку потребляемой электроэнергии. Для этого суммируйте номинальные мощности всех электроприборов, которые сейчас находятся в эксплуатации, и подумайте, какие еще приборы, возможно, будут использоваться в будущем. Расчет нужно проводить с запасом прочности и надежности. Полученную сумму умножьте на коэффициент одновременности, равный 0,7.

Для предотвращения аварий на электрической линии на вводной кабель необходимо поставить автоматический выключатель. В жилых помещениях используется однофазный ток напряжением 220 В. Подсчитанную общую нагрузку разделите на величину напряжения (220 В) и получите ток, который будет проходить через вводной автомат. Если в продаже нет автомата с таким номиналом, покупайте с близкими параметрами, но с запасом по токовой нагрузке.

Сечение провода рассчитывается по двум параметрам: допустимой длительной токовой нагрузке и потере напряжения. Потеря напряжения происходит в проводах, соединяющих источник тока и потребителя. Если вы рассчитываете электропроводку для отдельного помещения и приборов небольшой мощности, этот показатель можете не учитывать, поскольку потери напряжения будут пренебрежимо малы.

Кабель должен быть трехжильным, поскольку один проводник используется для заземления. Лучше выбирать медный провод, поскольку электрические показатели меди лучше, чем алюминия. Определитесь, какой тип электромонтажа вы будете использовать — закрытый или открытый. Теперь, когда вы знаете расчетный ток, выбрали тип кабели и вариант проводки, в таблице найдите необходимое сечение провода.

Для правильного и безопасного монтажа кабелей для проводки обязательно нужно произвести предварительный расчет предполагаемой потребляемой мощности. Невыполнение требований по подбору сечения кабеля, используемого для проводки, может привести к оплавлению изоляции и пожару.

Расчет сечения кабеля для определенной системы электропроводки можно разбить на несколько этапов:

1. разбивка потребителей электроэнергии по группам;
2. определение максимального тока для каждого сегмента;
3. выбор сечения кабеля.

Все потребляющие электроприборы следует разделить на несколько групп так, чтобы суммарная мощность потребления одной группой не была выше примерно 2,5-3 кВт. Это позволит подобрать медный кабель сечением не больше 2,5 кв. мм. Мощность некоторых основных бытовых приборов приведена в Таблице 1.

Таблица 1. Значение мощности основных бытовых приборов.

Потребители, объединенные в одну группу, должны находиться территориально примерно в одном месте, так как они подключаются к одному кабелю. Если весь подключаемый объект питается от однофазной сети, то количество групп и распределение потребителей не играют существенной роли.

Тогда процент расхождения можно рассчитать по формуле = 100% — (Pmin/Pmax*100%)
, где Pmax – максимальная суммарная мощность, приходящаяся на одну фазу, Pmin– минимальная суммарная мощность, приходящаяся на одну фазу. Чем меньше процент расхождения мощности, тем лучше.

Расчет максимального тока для каждой группы потребителей

После того, как для каждой группы была найдена потребляемая мощность, можно рассчитать максимальный ток. Коэффициент спроса (Кс) лучше принять везде равным 1, так как не исключается использование одновременно всех элементов одной группы (например, вы можете включить одновременно все бытовые приборы, относящиеся к одной группе потребителей). Тогда формулы для однофазной и трехфазной сети будут иметь вид:

Iрасч = Pрасч / (Uном * cosφ)

для однофазной сети, в этом случае напряжение в сети 220 В,

Iрасч = Pрасч / (√3 * Uном * cosφ)

для трехфазной сети, напряжение в сети 380 В.

При монтаже электропроводки в последние десятилетия особенную популярность получил метод с использованием . Это объясняется целым набором свойств, которыми обладает гофрированная труба, но вместе с тем, при работе с ней необходимо придерживаться определенных правил.

Часто можно встретить и в теории, и на практике термины соединение треугольником и звездой, напряжение фазное и линейное — разобраться в их различиях поможет интересная .

Значение косинуса для бытовых приборов и освещения лампами накаливания принимается равным 1, для светодиодного освещения – 0,95, для люминесцентного освещения – 0,92. Для группы находится среднеарифметический косинус. Его значение зависит от того, какой косинус у прибора, потребляющего наибольшую мощность в данной группе. Таким образом, зная токи на всех участках проводки, можно приступить к выбору сечения проводов и кабелей.

Подбор сечения кабеля по мощности

При известных значениях расчетного максимального тока можно приступить к подбору кабелей. Это можно сделать двумя способами, но проще всего подобрать нужное сечение кабеля по табличным данным. Параметры для подбора медного и алюминиевого кабеля приведены в таблице ниже.

Таблица 2. Данные для выбора сечения кабеля с медными жилами и кабеля из алюминия.

При планировании электропроводки предпочтительно выбирать кабели из одного материала. Соединение медных и алюминиевых проводов обычной скруткой запрещено правилами пожарной безопасности, так как при колебаниях температуры эти металлы расширяются по-разному, что приводит к образованию зазоров между контактами и выделению тепла. Если возникает необходимость подключения кабелей из разных материалов, то лучше всего воспользоваться специально предназначенными для этого клеммами.

Видео с формулами расчета сечения кабеля

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Номинал вводного автомата можно узнать в энергоснабжающей организации или в выданных .

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

Как пользоваться моей таблицей?

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

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

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

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

Как определить сечение кабеля или провода для розеточных линий?

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

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

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

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

Как определить сечение провода (кабеля) для трехфазного двигателя?

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

После определения сечения, необходимо переходить к .

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

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))

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.

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))

• 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.

Зачем нужен расчёт сечения проводов?

Начнём с того, что для начала определим наши требования к проводнику электрического тока.

1. Нам нужно чтобы проводник доставил электрическую энергию к месту её использования с минимальными потерями. По аналогии, почтальон, который из сотни писем доставит только пятьдесят – плохой почтальон.
2. Нам нужно, чтобы стоимость доставки электроэнергии была минимальна. По той же аналогии, хороший почтальон, который доставляет из сотни писем всю сотню, но при этом слишком дорого берёт за свои услуги, нам так же не подойдёт.

Какие же потери возникают при прохождении электрического тока по проводам?

Это, во-первых
, потери на нагрев проводов, как известно, ток, при прохождении по некоторому участку электрической цепи, нагревает проводники. Причём количество выделяемой теплоты зависит от электрического сопротивления этого участка в прямо пропорциональной зависимости, а также от квадрата силы тока в цепи.

Во-вторых
, на этом участке цепи наблюдается так называемое падение напряжения – уменьшение электрического потенциала от начала к концу цепи, то есть уменьшение потенциальной энергии – способности совершать работу. Это падение напряжения по закону Ома, прямо пропорционально сопротивлению и силе тока. (U = IR)

Как видим, все потери сводятся к электрическому сопротивлению, которое должно быть минимально. Если довести сопротивление участка цепи протеканию тока до нуля, то всякие потери исчезнут. Величину, обратно пропорциональную сопротивлению, в электротехнике принято называть проводимостью. Чем меньше сопротивление – тем выше проводимость. При сопротивлении равном нулю, проводимость становится сверхпроводимостью – стремится к бесконечности.

Если предположить, что такие проводники с нулевым сопротивлением существуют – то перед человечеством возникают поистине фантастические перспективы – можно, к примеру, создать кольцо из сверхпроводника, возбудить в этом кольце ток в миллионы ампер, который будет протекать без потерь и получить идеальный аккумулятор неограниченного количества энергии.

На самом деле – это не фантастика. Уже в начале ХХ века было открыто явление сверхпроводимости в некоторых материалах и их сплавах. Оказывается, что при температурах близких к абсолютному нулю (по шкале Кельвина ноль градусов – это минус 273 градуса по Цельсию) некоторые материалы становятся сверхпроводниками. В восьмидесятых годах прошлого века было открыто так называемое явление «высокотемпературной сверхпроводимости». Слово «высокотемпературной» означало, что сверхпроводимость возникала не при нуле Кельвина, а при температуре 77К, или минус 196 по Цельсию, что дало возможность для охлаждения проводников применять жидкий азот.

На сегодня рекорд высокотемпературной сверхпроводимости принадлежит керамическому соединению Hg-Ba-Ca-Cu-O(F), открытому в 2003 году критическая температура сверхпроводимости для которого равняется 166 К или минус 107С. Прогресс в поисках материалов для сверхпроводников продолжается, сегодня они уже применяются в физических экспериментах для получения сильных магнитных полей, в сверхмощных трансформаторах тока, а в Южной Корее собираются к 2015 году построить линию электропередач на сверхпроводниках длиной 3000 км. Кстати первая коммерческая линия электропередачи на сверхпроводниках с 2008 года действует на Лонг-Айленде в Нью-Йорке.

Но до применения сверхпроводников в быту пока ещё далеко. Только представьте себе охлаждающие до минус 107С градусов системы охлаждения проводов. Или тот факт, что при таких низких температурах проводники становятся хрупкие как стекло. Поэтому ограничим на этом наш экскурс в заманчивое явление сверхпроводимости.

Электрическое сопротивление материалов

Итак, мы выяснили, что для проводников тока в проводах нужно применять материалы с минимальным сопротивлением. Из всех существующих на сегодня материалов минимальным удельным электрическим сопротивлением обладает золото. На втором месте – медь. На третьем – серебро, и на четвёртом – алюминий. Исключая драгоценные металлы, получим наиболее подходящие медь и алюминий. Удельное сопротивление меди ниже, чем у алюминия, однако алюминий в разы легче меди, то есть его расход меньше и по стоимости он дешевле. Поэтому сегодня применяются и алюминиевые, и медные провода. Правда у алюминия больше химических и механических недостатков, он быстро окисляется (его труднее паять) и от нагрева становится хрупким и ломким. Вследствие этого правила устройства электроустановок (ПУЭ) предписывают внутри квартир и домов применять медные провода.

Но только ли от материала проводника зависит его электрическое сопротивление? Нет, его сопротивление зависит не только от материала, но и от размеров поперечного сечения, чем толще проводник – тем его сопротивление меньше. По аналогии, чем больше канал для воды – тем больше воды в единицу времени через него проходит.

Вообще-то, строго говоря, ток в сечении проводника распределяется неравномерно. Вследствие того, что одноимённые электрические заряды отталкиваются, электрический ток по проводнику круглого сечения течёт в основном по краям сечения, там и будет максимальная плотность тока. Вследствие этого многожильный кабель способен пропускать с допустимым нагревом больший ток, чем одножильный того же сечения. Это тоже нужно учитывать. К тому же многожильный кабель эластичен (допускает перегибы при эксплуатации), а моножильный – более жёсткий и ломкий, он применяется для стационарной проводки, как более дешёвый.

Казалось бы, вот и решение вопроса – взять потолще провод и таким методом уменьшить потери. Но тут вступает в силу второе наше требование к проводам, чтобы их установка была экономически оправдана стоимостью. Цветные металлы нынче дорогие и их избыточное применение – дорогое «удовольствие».

Именно поэтому и требуется расчёт сечения проводов для любой электропроводки, начиная от линии электропередач, и кончая выбором удлинителя для электроаппаратуры. Нужно найти оптимальный вариант по безопасности и по стоимости. Стоит заметить, что нагрев проводов свыше нормы, кроме потерь, может вызывать и такие явления, как оплавление изоляции, подгорание контактов, что в итоге неизбежно приведёт к короткому замыканию или пожару.

Как практически выбрать нужное сечение проводов

Расчёт этот производится по двум параметрам:

• по допустимому нагреву проводов;
• по допустимому падению напряжения на участке цепи.

Для определения падения напряжения на участке цепи необходимо знать длину этого участка в метрах. То есть иметь точный план линии электропередачи в масштабе. Затем, вычислив предполагаемую нагрузку на данный участок линии электропередачи в Вт (ваттах) или кВт (киловаттах), определить предполагаемый ток, который будет протекать по участку, разделив нагрузку в Вт (1кВт=1000Вт) на напряжение сети (127,220 или 380 вольт), результат деления и будет означать предполагаемый ток в А (амперах).

Заметим, что при расчёте нагрузки необходимо суммировать мощности всех потребителей электроэнергии (осветительные приборы, нагреватели, электродвигатели, электронную аппаратуру, стиральные машины, холодильники и т. д.). Затем сумму мощностей потребителей умножить на некий коэффициент, учитывающий возможность одновременного включения потребителей. Другими словами, если все потребители не могут быть включены одновременно – то это нужно учесть.

И второе, электродвигатели потребляют ток в зависимости от нагрузки. Как правило, их реальные токи меньше указанных в паспорте номинальных. Это точно так же как расход топлива автомобилями, на сотню километров он будет разным при езде по городу, зимой в пробках или летом по автомагистрали.

По правильному расчёту нагрузки существуют методики, которые можно найти в Интернете.

Определив нагрузку и предполагаемый ток, зная допустимое значение падения напряжения, можно по закону Ома определить требуемое сопротивление участка цепи – разделив допускаемое падение напряжения в вольтах на ток в амперах. Получим допускаемое сопротивление участка цепи в омах. Далее, зная длину участка в метрах, мы можем определить требуемое удельное сопротивление проводов, разделив найденное общее сопротивление в Омах на долину участка в метрах. Зная удельное сопротивление Ом/м, по таблицам подбираем необходимое сечение проводов, учитывая выбранный материал, для меди будет одно сечение, для алюминия – другое.

Мы остановились вкратце на данном расчёте потому, что в обычной бытовой практике для неспециалистов, а обычных людей этот расчёт, как правило, не нужен. Потому что нам приходится подбирать провода к внутренней проводке дома или квартиры, а при небольших расстояниях падение напряжения на проводах будет столь малым, что его можно не учитывать.Поэтому остановимся на прикидочном расчёте сечения, который приходится делать в бытовой практике – расчёте по допустимому нагреву проводов. Для начала определим нагрузку на данный провод.

Для этого точно так же определяем, что у нас будет подключено из потребителей, причём суммируем мощности только тех потребителей, которые могут быть подключены одновременно! Из всех вариантов подключения выбираем вариант с максимальной мощностью. Например, мы получили суммарную максимальную мощность одновременно включённых потребителей – 1100 ватт (1,1 кВт). Разделив мощность в ваттах на напряжение в вольтах (1100/220=5 А) получим ток в 5 ампер.

Далее большинство статей на эту тему предлагает обратиться к таблицам, из которых по току можно выбрать необходимое сечение провода. (Такая таблица есть в ПУЭ). И это правильно. Но в жизни часто под рукой нет ни таблиц, ни интернета, а определить сечение нужно. Поэтому, не повторяя другие статьи и не приводя таблицы, мы предложим другой способ определения сечения, прикидочный.

Кстати точно по таблицам и формулам определять сечение нет необходимости, поскольку провода выпускаются с определённым рядом сечений и нам всё равно нужно будет принять ближайшее большее значение. В практике прикидочного расчёта оказывается достаточно в большинстве случаев, ведь мы же не будем заниматься проектирование ЛЭП с миллионной стоимостью, где каждый лишний грамм на метре провода даст огромные расходы на всей длине.

Расчет сечения провода

Для прикидки достаточно запомнить одну цифру для меди – 7 ампер/кв. мм сечения. Это допустимая плотность тока. Зная эту цифру, легко определить в нашем примере потребное сечение медных проводов: 5(А)/7 (А/кв.мм) получим требуемое сечение чуть больше 0.7 кв.мм. Примем с небольшим запасом цифру 0.7 кв.мм (или 0.8) и отправимся в магазин покупать кабель для проводки. Кстати в маркировке проводов указывается сечение и максимальный ток для данного вида провода или кабеля, нужно свериться и маркировкой.

Нужно так же запомнить, что для алюминия по сравнению с медью допустимый ток на кв.мм сечения в 2,5 раза меньше, то есть вместо 3 для меди нужно брать примерно 7 (А/кв.мм) для алюминия. (Округления делаем для лёгкого запоминания и расчётов «в уме»).

Не путаем сечение провода и его диаметр

В заключение обратим ваше внимание на частую ошибку, которую совершают не очень опытные «электрики», а именно: – путают диаметр с сечением. И вместо провода с сечением 8 кв.мм приобретают пруток меди диаметром 8 мм, сечение которого по известной из школы формуле равняется:
S = (π/4) х D²
или S = D²/1. 27 = 8²/1.27 = 50
кв.мм.
Если нужно рассчитать сечение многожильного кабеля, используем формулу:
S = N *(D²/1.27)
, где N – количество проводов.

Расчет сечения кабеля (провода) по мощности и току | ENARGYS.RU

Чтобы правильно наладить работу системы электричества, соединяя между собой разные провода и кабеля, нужно верно рассчитать сечение. Этот параметр, для профессиональных электриков, играет очень важную роль, поэтому к моменту его определения стоит отнестись со всей ответственностью. Расчет сечения кабеля по мощности должен обязательно быть проведен максимально точно и грамотно.

Чтобы вычислить этот показатель, пользователю придется применять специальную формулу, которая позволит получить максимально точные, необходимые в конкретном случае значения.

Какие показатели нужно использовать в процессе расчета?

Чтобы рассчитать по мощности и току сечение кабеля, пользователь может воспользоваться специальным калькулятором, в котором нужно указать следующие параметры:

• из какого материала изготовлен кабель, для которого нужно провести точный расчет;
• какой показатель длины линии актуален для этого кабеля;
• по какому параметру нужно рассчитать – мощность или ток;
• для работы со сколькими фазами будет применен кабель или провод;
• какое напряжение сети будет рабочим для конкретного провода;
• какой коэффициент мощности имеет подобранный вариант;
• сколько процентов составляют допустимые потери напряжения;
• какая температура будет актуальной для работы конкретного провода;
• какой способ для прокладки конкретного кабеля будет применен – открытый или закрытый.

Имея под рукой нужные показатели, человек может рассчитать необходимые для него данные, используя специальный калькулятор. По нагрузке или по диаметру можно также провести максимально точные и актуальные расчеты.

Для чего нужен этот показатель?

Энергетическая система – это целостная сфера, которая состоит просто из огромного количества кабелей, обеспечивающих подачу электроэнергии к различным приборам. Если схема проводки сделана неправильно или еще хуже – были выбраны плохие провода или неверно проведено сечение, то проблем фактически избежать не выйдет. Если не подобрать правильного сечения и не установить проводку правильно, человек рискует столкнуться с проблематическими явлениями следующего характера:

• может случиться короткое замыкание;
• перегорают моторы электрических приборов;
• часто выбивает пробки, из-за того, что система не выдерживает столь сильных нагрузок;
• случаются возгорания, которые могут стать провокацией огромного пожара.

Учитывая то, что современные электрические приборы имеют достаточно высокие показатели мощности, плохая проводка не сможет справиться со столь сильной нагрузкой, что в результате может привести к настоящей катастрофе. Учитывая этот фактор, стоит внимательно отнестись и к моменту определения сечения кабеля, чтобы электрическая сеть функционировала правильно.

Это важно! Если сечение провода будет недостаточным, то кабель будет очень сильно нагреваться, в результате чего, все приборы, подключенные к электрической сети, могут выйти из строя.

Как провести расчет сечения для постоянного тока?

Можно провести расчет сечения кабеля по длине и другим параметрам. Для этой цели используется специальная формула и таблица. Такие расчеты будут актуальны для систем, где применяется электрическое оборудование больших мощностей и точность в плане установки проводки играет просто колоссально большую роль. Чтобы рассчитать необходимые параметры, нужно открыть специальный калькулятор в режиме онлайн, вписав туда следующие показатели:

• какой вид электрического тока будет использован;
• суммарная мощность нагрузки на кабель и параметры его качества;
• номинальное напряжение и способ прокладки кабеля;
• длина кабеля;
• общее количество проводов в одном пучке;
• какое падение напряжения является допустимым при нагрузке.

Используя эти параметры, можно получить необходимое значение, после чего использовать его на практике.

Какие значения указывают в специальных таблицах?

Используя специальную таблицу для определения такого параметра, как сечение провода, нужно искать нужный коэффициент по следующим параметрам:

• напряжение сети;
• показатель используемого тока;
• показатель мощности.

Эти показатели для медных и алюминиевых кабелей, а также сетей в 220 и 380 вольт определяются по разным таблицам и это нужно учитывать. К примеру, если медный кабель, имеющий показатель проводимости тока 260 и мощность 57,2, работает в сети 220 вольт, то сечение кабеля будет иметь показатель 95 миллиметров в квадрате.

Это важно! Представленные в расчетных таблицах данные можно считать ориентировочными, устанавливая кабеля для конкретного дома или производства, все потребности данной электрической проводки должны оценивать эксперты, только после того выполняя сечение кабеля по правильным параметрам.

Нельзя определять сечение по мощности и току только ориентировочно, используя этот показатель на практике, не учитывая всех особенностей и нюансов конкретной электрической сети.

Короткий вывод

С помощью специального калькулятора и таблицы, каждый пользователь может сориентироваться, каким должно быть сечение по мощности и току. Но этот показатель могут уточнить исключительно профессиональные эксперты, которые работают с прокладкой электрических сетей довольно давно. Определить нужные данные можно прямо в режиме онлайн, узнав нужные для этого показатели.

Определять сечение по мощности и току придется в обязательном порядке, поскольку для прокладки проводки данный параметр играет очень важную роль. Чтобы получить нужный для конкретного случая показатель, стоит пообщаться с профессиональными электриками. Которые смогут дать конкретную и точную оценку для каждой отдельной ситуации. Но все же, предварительные расчеты можно провести самостоятельно, и они тоже будут не менее полезными и актуальными, если пользователь сделал все максимально точно, руководствуясь, приведенными до его ведома, правилами.

Выбор сечения провода, кабеля (медного, алюминиевого) по мощности. Расчет сечения исходя из диаметра (видео)

 Использование полезной работы электрического тока, уже является чем-то обыденным, незаменимым и само собой разумеющимся. Действительно, с тех пор, когда были получены первые токи от первой батарейки, великим ученым Алессандро Вольтом, в далеком 1800 году, прошло всего-то два столетия. Однако теперь сеть проводов, электрических соединений буквально пронизывает все и вся на поверхности земли и в наших домах. Если всю эту сеть нескончаемых проводов представить себе со стороны, то это будет подобно нервной или кровеносной системе в нашем организме. Роль всех этих проводов для современного общества, пожалуй, не менее значима, чем функция одной из вышеупомянутых систем живого организма. Что же, раз это так важно и серьезно, то при выборе проводов и кабелей, для создания нашей собственной коммуникативной электрической сети стоит подходить с особым вниманием и придирчивостью. Дабы она работала стабильно, без сбоев и отказов. Что же в себя включает данный выбор проводов и кабелей? Во-первых, это определиться с применяемым для проводки материалом, будь то медь или алюминий. Во-вторых, определиться с количеством жил в проводнике, 2 или 3. В-третьих, необходимо подобрать сечения жил исходя из тока, которые будет проходить по проводам, то есть исходя из мощности нагрузки. В-четвертых, выбрать провод исходя из расчетного значения, ближайшее большее сечение по типоряду относительного расчетного. О мелочах и того можно говорить намного больше сказанного, поэтому пока остановимся на этом, и попытаемся все же раскрыть тему нашей статьи о расчете и выборе провода или кабеля исходя из мощности нагрузки.

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Не смотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется.
 Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию. Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Какой провод, кабель выбрать для прокладки проводки (моножилу или многожильный)

 При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой. Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу. Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди. В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше. Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Выбираем провод (кабель) из меди или алюминия (документ ПЭУ)

 В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот. Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться. Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…». (До 2001 г. по имеющемуся заделу строительства допускается использование проводов и кабелей с алюминиевыми жилами) Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал. Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт.
 Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Сколько примерно потребляют бытовые приборы, и как это отразиться на выборе, расчете сечения кабеля

Итак, мы уже определились с маркировкой кабеля, что это должна быть моножила, также с тем, что это должна быть медь, да и про подводимую мощность кабеля мы тоже «заикнулись» не просто так. Ведь именно исходя из показателя проводимой  мощности, будет рассчитываться провод, кабель на его применяемое сечение. Здесь все логично, прежде чем что-то рассчитать, надо исходить из начальных условий задачи. Этому нас научили еще в школе, исходные данные определяют основные пути решения. Что же, тоже самое можно сказать про расчет сечения медного провода, для расчета его сечения необходимо знать с какими токами или мощностями он будет работать. А для того чтобы нам знать токи и мощности, мы сразу должны знать, что именно будет подключено в нашей квартире, где лампочка, а где телевизор. Где компьютер, а куда мы включим зарядное устройство для телефона. Нет, конечно, со временем исходя из жизненных обстоятельств, что-то может поменяться, но нет кардинально, то есть примерная суммарная потребляемая мощность для всех наших помещений останется прежняя. Лучше всего сделать так, нарисовать план квартиры и там расставить и развешать все электроприборы, которые вам встретятся и которые запланированы. Скажем так.

Здесь неплохо было сориентироваться, сколько какой прибор потребляет. Именно для этого мы и приведем для вас таблицу ниже.

Подытожим данный абзац, мы должны представлять какие токи, мощности подводимые проводами и кабелями, должны быть обеспечены, для того, чтобы рассчитать необходимое нам сечение и выбрать подходящее. Об этом как раз далее.

Как рассчитать диаметр (сечение) провода (кабеля) исходя из силы тока, потребляемой мощности (медный и алюминиевый)

 Вот мы добрались и до сути нашей статьи. Однако всё, что было выше, упускать нельзя, а значит и мы умолчать не могли.
 Если попытаться изложить мысль логично и по-простому, то через каждое условное сечение проводника может пройти ток определенной силы. Заключение это вполне логичное и теперь лишь осталось узнать эти соотношения и соотнести для разных диаметров провода, исходя из его типоряда. Также нельзя умолчать, что здесь, при расчете сечения по току, в «игру вступает» и температура. Да, это новая составляющая – температура. Именно она способна повлиять на сечение. Как и почему, давайте разбираться.
 Все мы знаем о броуновском движении. О постоянном смещении ионов в кристаллической решетке. Все это происходит во всех материалах, в том числе и в проводниках. Чем выше температура, тем больше будут эти колебания ионов внутри материала. А мы знаем, что ток это направленное движение частиц. Так вот, направленное движение частиц будет сталкиваться в кристаллической решетке с ионами, что приведет к повышению сопротивления для тока. Чем выше температура, тем выше электрическое сопротивление проводника. Поэтому по умолчанию, сечение провода для определенного тока принимается при комнатной температуре, то есть при 18 градусах Цельсия. Именно при этой температуре приведены все справочные значения в таблицах, в том числе и наших.
 Не смотря на то, что алюминиевые провода мы не рассматриваем в качестве проводов для электропроводки, по крайней мере, в квартире, тем не менее, они много где применяются. Скажем для проводки на улице. Именно поэтому мы также приведем значения зависимостей сечения и тока и для алюминиевых проводов.
 Итак, для меди и алюминия будут следующие показатели зависимости сечения провода (кабеля) от тока (мощности). Смотрите таблицу.

Таблица проводников под допустимый максимальный ток для их использования в проводке

 С 2001 года алюминиевые провода для проводки в квартирах не применяются. (ПЭУ)

 Да, здесь как заметил наш читатель, мы фактически не привели расчета, а лишь предоставили справочные данные, сведенные в таблицу, на основании этих расчетов. Но смеем вас замерить, что для расчетов необходимо перелопатить множество формул, и показателей. Начиная от температуры, удельного сопротивления, плотности тока и тому подобных. Поэтому такие расчеты мы оставим для спецов. При этом необходимо заметить, что и они не являются окончательными, так как могут незначительно разнится, в зависимости от стандарта на материал и запаса провода по току, применяемого в разных странах.
 А вот о чем мы еще хотели бы сказать, так это о переводе сечения провода в диаметр. Это необходимо когда имеется провод, но по каким-то причинам маркировки на нем нет. В этом случае по диаметру провода можно вычислить сечения и наоборот из сечения диаметр.

Как рассчитать зависимость диаметра токопроводящей жилы (провода, кабеля) от его сечения (площади)

Этот абзац больше относится к курсу школы по геометрии алгебре, когда необходимо найти площадь круга исходя из его диаметра. Именно такая задача стоит перед тем, кто хочет перевести диаметр в сечение. Делается это очень просто.

Сечение равно по формуле — S=0,7853*D^2, где D и есть диаметр окружности, а S это площадь. Также справедливо будет утверждение S=ПИ*R² , где R — радиус

Общепринятые сечения медных проводов для проводки в квартире по сечению

 Мы с вами много говорили о наименованиях, о материалах, об индивидуальных особенностях и даже о температуре, но упустили из вида жизненные обстоятельства. Так если вы нанимаете электрика для того, чтобы он провел вам проводку в комнатах вашей квартиры или дома, то обычно принимаются следующие значения. Для освещения сечения провода берется в 1,5 мм 2, а для розеток в 2,5 мм 2.
 Если проводка предназначена для подключения бойлеров, нагревателей, плит, то здесь уже рассчитывается сечение провода (кабеля) индивидуально.

Выбор сечения провода исходя из количества коммуникаций в доме (квартире) (типовые схемы проводки)

О чем еще хотелось сказать, так это о том, что лучше использовать несколько независимых линий питания для каждого из помещений в комнате или квартире. Тем самым вы не будете применять провод с сечением 10 мм 2 для всей квартиры, приброшенный во все комнаты, от которого идут отводы. Такой провод будет приходить на вводный автомат, а затем от него, в соответствии с мощностью потребляемой нагрузки будут разведены выбранные сечения проводов, для каждого из помещений.

Типовая принципиальная схема электропроводки для квартиры или дома с электрической плитой (с указанием сечения кабеля для электроприборов)

Подводя итог о выборе сечения провода (кабеля) в зависимости от силы тока (мощности)

 Если вы прочитали всю нашу статью, и все наши выкладки, то наверняка уже осознали насколько сложно и одновременно просто выбрать алюминиевый или медный провод, по сечению исходя из токовой нагрузки и мощности. Да, расчет сечения потребует знания множества формул, поправок на материал и температуру, при этом если воспользоваться справочными таблицами, которые мы и привели, то все просто и понятно.
 Что же, кроме выбора сечения провода необходимо будет правильно соединить между собой провода, использовать соответствующие автоматы, УЗО, розетки и выключатели. Не забывать про особенности схемы подключения проводки в квартире. Все это скажется на выборе сечения провода в вашем конкретном случае. И только в этом случае, когда вы учтете все факторы, воспользуетесь справочными материалами, правильно смонтируете все элементы, можно будет говорить о том, что все сделано как надо!

Видео о подборе сечения проводник в зависимости от тока (А)

Основные принципы по выбоу сечения, исходя из тока питания еще раз рассмотрены в этом видео.

Сечение провода по диаметру, мощности, длине

Добрый день, дорогие читатели, в этой статье я решил вам рассказать, как определить сечение провода по диаметру, мощности и длине. Эти данные вам пригодятся для практического применения во многих жизненных ситуациях. На самом деле огромных сложностей нет, но если вы сделаете все правильно, сможете неплохо сэкономить и безопасно установить всю проводку в своем доме.

Зачем узнавать сечение провода

Здесь я могу выделить следующие причины:

Нет бирки на кабеле или бухте. Такая ситуация обычна, особенно это можно применить ко всем старым проводам, даже на рынке такие часто встречаются. Опытные электрики уже точно знают, где и какие жила, а вот новички чаще всего даже не догадываются.

Покупка проводов и кабелей. В таком случае также нужно узнавать сечение кабеля. Ведь производители в последнее время любят лукавить, и экономят на этом постоянно деньги. Но, вам нужно будет такой провод устанавливать, поэтому очень важно узнать, как определить сечение провода.

Что будет, если выбрать сечение провода неправильно:

1. Толстая жила серьезно ударит по вашему карману, а результат от этого лучше не станет;
2. Если жила окажется слишком маленькой, она начнет перегреваться и может расплавить изоляцию и со временем вызвать пожар.

Как определить сечение жил кабеля или провода по диаметру

Существует несколько способов, о них я вам и хочу рассказать. Каждый из них особенный по-своему. Прочитайте все, и выберите для себя оптимальный. Обращаю ваше внимание, что если вы желаете сделать ответвление провода, считать диаметр обязательно.

Первый способ

Первый способ поможет определить сечение однопроволочного кабеля.

Чтобы произвести расчет сечения провода нам понадобиться обычный штангенциркуль.

Чтобы было проще понять, в качестве примера я решил провести определение сечения жилы кабеля ВВГнг. Такой кабель часто встречается, я думаю, если вы все увидите на примере, так вам будет проще понять, как определить сечение провода.

Вот так выглядит кабель

Теперь посмотрим, и найдем здесь три жилы

Далее, разделяю все жилы между собой

После этого берем любую жилу, снимаем с нее изоляцию, пяти сантиметров будет достаточно.

Теперь берем штангенциркуль и измеряем диаметр жилы.

Моя жила получилась 1.8 миллиметров.

Чтобы определить сечение провода, мы должны посчитать эти данные по следующей формуле:

Если брать фактический результат, который у нас получился, мы имеем значение 2.54 кв.мм. Вот это число и является сечением нашего кабеля. Есть еще одна интересная статья по тема: как нарастить провод.

Второй способ

Он применяется только для определения сечения провода в многожильного.

Поступаем следующим образом, проделываем все действия, которые были описаны в первом варианте. Но, мы должны разделить все жилы между собой и считать их по отдельности.

Когда произвели расчет и измеряли длину одного витка, используем следующую формулу:

Эту формулу мы уже с вами выучили, она нам нужна и в этот раз.

Теперь мы должны посчитать, сколько витков у нас было, и применяем следующую формулу:

Вот и все, что нужно было знать. Далее, мы с вами рассмотрим остальные примеры. Ведь рассчитать сечение кабеля можно не только по диаметру. Но, сначала мы с вами посчитаем, какое сечение нам понадобится для всех электрических приборов в доме.

Расчет мощности электроприборов

Каждый кабель и провод имеет свою номинальную мощность, такая мощность означает, что он способен выдержать ту или иную нагрузку. Если не хватит мощности или приборы в вашем доме выдадут слишком большое напряжение, ваш проводник может выйти из строя. В этом случае у вас не получится избежать серьезной аварии.

Поэтому научимся с вами считать мощность всех электрических приборов в доме. Для этого берем характеристику каждого прибора, и выписываем ее на отдельный листок.

Обращаю внимание, если не нашли характеристики в документах, воспользуйтесь интернетом.

Теперь, когда мы получили все значения, их нужно сложить и умножить на 0.8. Формула выглядит вот так:

P1 – это прибор;

0.8 – это 80% загруженности всей сети. Это показание считается оптимальным, к примеру: пылесос, утюг, фен – вы использовать постоянно не будете. Поэтому оставляем только 80%.

Таблица сечения кабеля по мощности:

В этой таблице указаны алюминиевые жилы

В этой таблице только медные жилы

Расчет сечения провода по токовой нагрузке

Для начала узнаем примерную силу тока по каждому из приборов. Здесь собранны средние показатели, которые дадут вам наглядный пример.

Где можно найти характеристики

Если у вас в доме сеть имеет одну фазу, используем такую формулу:

Если фазы три, такую:

Все значения в конечном результате рекомендую умножить на 1.5. Ведь со временем вы можете докупить электроприборов.

Выбор сечения кабеля по току схема

Расчет сечения кабеля по длине

Вот мы и подошли с вами к самому завершению. Отсталость только подсчитать сечение длины кабеля. В этом случае каждый кабель имеет свое сопротивление, примерно, теряется 5%. Ну, такой результат стоит подсчитывать более тщательно. Для этого используем следующую формулу.

Видео: Какое нужно сечение провода?

Видео: Как найти сечение по диаметру?

Похожая статья: Как соединить провода.

Расчет сечения кабеля по мощности: диаметр и нагрузка

Каждый электрик, пусть даже с небольшим опытом, должен знать, как правильно сделать выбор сечения кабеля. Без осуществления правильного расчета кабеля, ожидать качественной безопасности эксплуатации электрических приборов и техники не представляется возможным. Давайте рассмотрим более подробно, в чем заключается важность осуществления корректного расчета.

Для чего учиться делать расчеты?

Прежде всего, осуществление таких математических действий требуется для обеспечения безопасности помещения. Любой кабель или провод являются основными средствами для передачи и распределения тока, подводящего к электрическим приборам.

Практически каждый день, электрику необходимо подключить где-то электрическую кухонную плиту, починить розетку, установить новый светильник. Одним словом, необходимость произвести расчет сечения провода обусловлено обеспечением постоянного притока электроэнергии и избежание различных неприятных ситуаций, которые включают в себя некоторые повреждения в самой электрической проводке.

Если осуществить подключение прибора по кабелю и сечение выбранных проводов будет небольшим, неспособным в нужных объемах обеспечивать нормальное функционирование прибора, в таком случае сам кабель будет перегреваться, что, в свою очередь, приводит к медленному разрушению изоляции. Как следствие возможного возникновения короткого замыкания. В результате снижения надежности и срока службы эксплуатации электропроводки в помещении резко упадет или, более того, исчезнет, то есть сгорит.

Следует отметить, что правильный выбор сечения провода обеспечивает пожаробезопасность и электробезопасность в помещении.

Наиболее распространенной бытовой ситуацией, на сегодняшний день, является попытка сэкономить на стоимости провода, что неизбежно приводит к возникновению коротких замыканий или пожаров.

Именно по этой причине, перед тем как осуществлять электрическую проводку кабеля, выбрать сечение используемых проводов по всей квартире необходимо определить:

• количество бытовых приборов, которые будут находиться в квартире;
• суммарную мощность и потребляемую нагрузку приборов с учетом небольшого запаса;
• осуществить математические расчеты;
• определить тип и сечение необходимых проводов.

Какие факторы оказывают влияние на нагрев проводов?

1. Площадь сечения жилы. Для более доступного представления простого человека следует отметить, что чем больше площадь сечения выбранного провода по своим размерам, тем больший ток оно может безопасно провести. Сечение используемых проводов можно определить 2 способами: по марке, измерить штангенциркулем.
2. Материал производства. Следует учесть, что медные провода обладают меньшим сопротивлением. Из чего следует, что нагревание будет осуществляться медленнее, нежели по алюминиевому.

3. Вариант исполнения проводки. Одиночный провод всегда может пропускать более высокий ток, чем по проводу, проложенному вместе с иными.
4. Исполнение прокладки. Сечение проложенных проводов в трубе всегда будет нагреваться быстрее, чем в открытой проводке, так как она обеспечивает хорошее охлаждение.
5. Изоляции. Качество и материал изоляции напрямую оказывают влияние на температурный диапазон, который может пропустить сечение выбранных проводов.

Как делается приблизительный расчет потребляемой мощности?

Для того что бы узнать как определить сечение провода по мощности необходимо выполнить ряд последовательных действий:

1. Делаем полный список используемых электрических приборов в данном помещении.
2. Определить общую потребляемую мощность всего оборудования, которое находится в помещении. Для этого берем лист, на котором отмечен весь список приборов и помечаем напротив каждого его потребляемую мощность. Определить это значение возможно, сняв показания с этикетки на каждом приборе или изучить листок-вкладыш от техники.
3. Суммируем все полученные значения.

4. Определяем какие приборы будут находиться в непрерывной работе, сколько единиц в периодичной и число редко используемых. Такие мероприятия необходимы для расчета более точного значения сечение всех проводов.
5. Суммируем мощность постоянно работающих приборов и периодически включающих. Определяем приблизительное время работы проводки с такой нагрузкой (если коэффициент работы составляет 70%, то при дальнейших расчетах необходимо брать значение 0,7).
6. Делаем расчет сечения кабеля по мощности. Для этого общую мощность потребляемой энергии делим на коэффициент работы сети и получаем требуемое значение мощности провода. Используя специальную таблицу проводов, определяем сечение жил.

Как определить точное значение потребляемой мощности в сети?

Чтоб определить точный расчет сечения кабеля по мощности в сети необходимо использовать данные о потреблении приборами тока с усредненного подсчета. Однако, следует учесть, что данные на приборах зачатую проставляются среднего значения. Поэтому к этой цифре следует сразу добавить 5 % от полного значения.

Некоторые электрики полагают, что для проведения проводов освещения точечных светильников вполне достаточно сечение кабеля 0, 5 мм², для люстр – 1,5 мм², розеток – 2,5 мм².

Только нерадивый специалист станет утверждать, что реализация такой электрической схемы и сечения купленных проводов смотрятся вполне приемлемыми для использования в бытовых целях. Однако, как же вам быть, если, к примеру, на кухне включили одновременно холодильник, чайник электрический, телевизор и микроволновку?

Такая же неприятная ситуация произойдет с вами если в одну розетку включите одновременно кофеварку, стиральную машину и мультиварку.

Какие особенности расчета скрытой проводки?

Для использования провода в скрытой проводке необходимо остановить свой выбор на кабеле, в котором сечение будущих проводов необходимо рассчитать на 20–30% больше от полученного значения. В скрытой проводке опасность возгорания может увеличиться в результате быстрого нагрева. В случае, если по каналу проходит более одной токоведущей линии, то следует увеличить сечение используемых проводов на 35-40%.

Следует отметить, что значения потребляемой нагрузки тока является более важным показателем, и настоящие профессионалы именно по нему могут корректно осуществить сечение кабеля.

Как осуществить правильный выбор сечения проводника?

Для точного определения максимальной мощности следует знать потребляемый ток и вид фазы (одно- или трехфазная сеть).

Для однофазной сети суммарная мощность будет равна Р= 220*I*1,3, где I— это потребляемый суммарный ток.

Для трехфазной сети расчет осуществляется немного по-иному: Р= √3*380* I*1,3.

Однако, необходимо учесть, что сечение используемых проводов должно соответствовать критериям:

• длину токоведущей линии;
• способ реализации электропроводки;
• общие характеристики автомата.

Правильно подобранное сечение используемых проводов – это самый важный критерий для осуществления и прокладки надежной проводки в помещении. Всем известно, что только скупой платит дважды, и не только за кабель, но и за весь ремонт в целом.

Расчет сечения кабеля по мощности: диаметр и нагрузка

как правильно рассчитать проводку. Зачем проводить расчеты кабеля по току нагрузки

Когда в доме или квартире планируется ремонт, то замена проводки – это одна из наиболее ответственных работ. Именно от правильности выбора сечения провода зависит не только долговечность электропроводки, но и ее функциональность. Правильный расчет сечения кабеля по мощности, может провести квалифицированный электрик, который сможет не только подобрать подходящий кабель, но и произвести монтаж. Если провода подобрать неправильно, то они будут нагреваться, а при высоких нагрузках могут привести к негативным последствиям.

Как известно, при перегреве провода, у него снижается проводимость, что в результате приводит к еще большему перегреву. Когда провод перегревается, то его изоляция может повредиться, и привести к пожару. Чтобы после монтажа новой электропроводки не беспокоиться о своем жилье, изначально следует выполнить правильный расчет мощности кабеля и уделить этому вопросу особое значение, а также внимание.

Зачем проводить расчеты кабеля по току нагрузки?

Провода и кабели, по которым протекает электрический ток, являются важнейшей частью электропроводки. Расчет сечения провода необходимо производить затем, чтобы убедится, что выбранный провод соответствует всем требованиям надежности и безопасной эксплуатации электропроводки.

Неправильно подобранное сечение кабеля приведет к перегреву провода и в результате уже через короткое время придется вызывать мастера по устранению неполадок с электропроводкой. Вызов специалиста сегодня стоит немало, поэтому с целью экономии нужно изначально все делать правильно, в таком случае можно будет не только сэкономить, но и уберечь свой дом.

Важно помнить, что от правильности выбора сечения кабеля зависит электро и пожаробезопасность помещения и тех, кто в нем находится или живет.

Безопасная эксплуатация заключается в том, что если вы выберете сечение не соответствующее его токовым нагрузкам, то это приведет к чрезмерному перегреву провода, плавлению изоляции, короткому замыканию и пожару.

Поэтому к вопросу о выборе сечения провода необходимо отнестись очень серьезно.

Что влияет на расчет сечения провода или кабеля

Существует много факторов влияющих на , которые полностью описаны в пункте 1.3 ПУЭ. Этот пункт предусматривает расчет сечения для всех видов проводников.

В данной статье дорогие читатели сайта «Электрик в доме» будет рассмотрен расчет сечения провода по потребляемой мощности для медных проводников в ПВХ и резиновой изоляции. Сегодня в основном такие провода используются в домах и квартирах для монтажа электропроводки.

Основным фактором для расчета сечения кабеля
считается нагрузка, используемая в сети или ток. Зная мощность электрооборудования, номинальный ток мы получим в результате несложного расчета, используя нижеприведенные формулы. Исходя из этого, выходит, что сечение проводов напрямую связано с расчетной мощностью электроустановки.

Немаловажным при расчете сечения кабеля является и выбор материала проводника. Пожалуй, каждый человек знает из уроков физики в школе, что у меди проводимость намного выше, нежели у такого же провода сделанного из алюминия. Если сравнивать медный и алюминиевый провод одинакового сечения, то первый будет иметь более высокие показатели.

Также немаловажным при расчете сечения кабеля является и количество жил в проводе. Большое количество жилок нагревается намного выше, нежели одножильный провод.

Большое значение при выборе сечения является и способ укладки проводов. Как известно земля считается хорошим теплопроводником, в отличие от воздуха. Исходя из этого выходит, что кабель проложенный под поверхностью земли может выдержать большую электрическую нагрузку, в отличие от тех, которые находятся в воздухе.

Не стоит забывать при расчете сечения также тот момент, что когда провода находятся в пучке
и уложены в специальные лотки, то они могут нагреваться друг о друга. Поэтому достаточно важно учитывать этот момент при произведении расчетов, и при необходимости вносить соответствующие коррективы. Если в коробе или лотке находится более четырех кабелей, то когда производится расчет сечения провода, важно внести поправочный коэффициент.

Как правило, на правильный выбор сечения провода влияет и то, при какой температуре воздуха он будет эксплуатироваться. В большинстве случаев расчет производится от средней температуры среды + 25 градусов Цельсия. Если температурный режим не соответствует вашим требованиям, то в таблице 1.3.3 ПУЭ имеются поправочные коэффициенты, которые необходимо учесть.

На расчет сечения кабеля также влияет и падение напряжения. Если в протяженной кабельной линии предполагается падение напряжения свыше 5%, то эти показатели обязательно должны быть учтены при расчетах.

Расчет сечения провода по потребляемой мощности

Каждый кабель имеет свою номинальную мощность, какую он способен выдерживать, когда подключен электроприбор.

В том случае, когда мощность приборов в доме превышают нагрузочную способность провода, то в этом случае аварийной ситуации не избежать и рано или поздно проблема проводки даст о себе знать.

Чтобы провести самостоятельный расчет потребляемой мощности приборов, необходимо на листе бумаге вписать мощность всех имеющихся электроприборов, которые могут быть подключены одновременно (электрочайник, телевизор, пылесос, варочная панель, компьютер и т.д.).

После того как мощность каждого прибора будет известна все значения необходимо просуммировать чтобы понять общее потребление.

Где K o — коэффициент одновременности.

Рассмотрим пример расчета сечения провода
для обычной двухкомнатной квартиры. Перечень необходимых приборов и их примерная мощность указана в таблице.

Исходя из полученного значения, можно продолжать расчеты с выбором сечение провода.

Если в доме имеются мощные электроприборы, нагрузка которых составляет 1.5 кВт и более для их подключения целесообразно использовать отдельную линию. При самостоятельном расчете важно не забыть учесть и мощность осветительного оборудования, которое подключено к сети.

Когда правильно произведен , то на каждую комнату будет примерно выходить порядка 3 кВт, однако не стоит бояться этих цифр, так как все приборы одновременно не будут использоваться, а, следовательно, такое значение имеет определенный запас.

При подсчете суммарной мощности потребляемой в квартире получился результат 15.39 кВт
, теперь этот показатель следует умножить на 0.8, что в результате даст 12.31 кВт фактической нагрузки
. Исходя из полученного показателя мощности, можно по простой формуле рассчитать силу тока.

Расчет сечения кабеля по току

Основным показателем, по которому рассчитывают провод, является его длительно . Проще говоря, это такая величина тока, которую он способен пропускать на протяжении длительного времени.

Зная токовую нагрузку можно получить более точные расчеты сечения кабеля. К тому же все таблицы выбора сечения в ГОСТах
и нормативных документах построены на токовых величинах.

Смысл подсчета имеет аналогичное сходство с мощностным, но только в этом случае необходимо рассчитать токовую нагрузку. Для проведения расчета сечения кабеля по току необходимо провести следующие этапы:

• — выбрать мощность всех приборов;
• — рассчитать ток, который проходит по проводнику;
• — по таблице подобрать наиболее подходящее сечение кабеля.

Чтобы найти величину номинального тока, необходимо подсчитать мощность всех подключаемых электроприборов в доме. Что мы с Вами друзья уже сделали в предыдущем разделе.

После того как мощность будет известна расчет сечения провода или кабеля сводится к определению силы тока на основании этой мощности. Найти силу тока можно по формуле:

1) Формула расчета силы тока для однофазной сети 220 В
:

• — P — суммарная мощность всех электроприборов, Вт;
• — U — напряжение сети, В;
• — для бытовых электроприборов cos (φ) = 1.

2) Формула для расчета силы тока в трехфазной сети 380 В
:

Зная величину тока, сечение провода находят по таблице. Если окажется что расчетное и табличное значения токов не совпадают, то в этом случае выбирают ближайшее большее значение. Например расчетное значение тока составляет 23 А, выбираем по таблице ближайшее большее 27 А — с сечением 2.5 мм2 (для медного многожильного провода прокладываемого по воздуху).

Представляю вашему вниманию таблицы допустимых токовых нагрузок кабелей с медными и алюминиевыми жилами с изоляцией из поливинилхлоридного пластика.

Все данные взяты не из головы, а из нормативного документа ГОСТ 31996-2012 «КАБЕЛИ СИЛОВЫЕ С ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ».

Например у Вас трехфазная нагрузка мощностью Р=15 кВ. Необходимо выбрать медный кабель (прокладка по воздуху). Как рассчитать сечение
? Сперва необходимо рассчитать токовую нагрузку исходя из данной мощности, для этого применяем формулу для трехфазной сети: I = P / √3 · 380 = 22.8 ≈ 23 А.

По таблице токовых нагрузок выбираем сечение 2.5 мм2 (для него допустимый ток 27А). Но так как кабель у Вас четырехжильный (или пяти- тут уже особой разницы нет) согласно указаний ГОСТ 31996-2012 выбранное значение тока нужно умножить на коэффициент 0.93. I = 0.93 * 27 = 25 А. Что допустимо для нашей нагрузки (расчетного тока).

Хотя в виду того что многие производители выпускают кабели с заниженным сечением в данном случае я бы советовал взять кабель с запасом, с сечением на порядок выше — 4 мм2.

Какой провод лучше использовать медный или алюминиевый?

На сегодняшний день для монтажа как открытой электропроводки так и скрытой, конечно же большой популярностью пользуются медные провода. Медь, по сравнению с алюминием, более эффективна:

1) она прочнее, более мягкая и в местах перегиба не ломается по сравнению с алюминием;

2) меньше подвержена коррозии и окислению. Соединяя алюминий в распределительной коробке , места скрутки со временем окисляются, это приводит к потере контакта;

3) проводимость меди выше чем алюминия, при одинаковом сечении медный провод способен выдержать большую токовую нагрузку чем алюминиевый.

Что касается материала проводника, то в данной статье рассмотрению подлежит только медный провод, так как в большинстве случаев используют именно его в качестве электропроводки в домах и квартирах. Среди преимуществ этого материала следует выделить долговечность, простоту монтажа и возможность использовать меньшее сечение по сравнению с алюминиевым, при одинаковом токе. Если сечение провода достаточно большое, то его стоимость превышает все преимущества и оптимальным вариантом будет использование алюминиевого кабеля, а не медного.

Так например если нагрузка составляет более 50 А то в целях экономии целесообразно использовать кабели с алюминиевой жилой. Обычно это участки на вводе электричества в дом, где расстояние превышает несколько десятков метров.

Пример расчета сечения кабеля для квартиры

Подсчитав нагрузку и определившись с материалом (медь), рассмотрим пример расчета сечения проводов
для отдельных групп потребителей, на примере двухкомнатной квартиры.

Как известно, вся нагрузка делится на две группы: силовую и осветительную.

В нашем случае основной силовой нагрузкой будет розеточная группа, установленная на кухне, в жилых комнатах и в ванной. Так как там устанавливается наиболее мощная техника (электрочайник, микроволновка, холодильник, бойлер, стиральная машина и т.п.).

1. Водной кабель

Сечение вводного кабеля
(участок от щита на площадке до распределительного щита квартиры) выбирается исходя из суммарной мощности всей квартиры, которую мы получили в таблице.

Сперва находим номинальный ток на этом участке относительно данной нагрузки:

Ток составляет 56 Ампера. По таблице находим сечение соответствующее данной токовой нагрузке. Выбираем ближайшее большее значение — 63 А, что соответствует сечению 10 мм2
.

2. Комната №1

Здесь основной нагрузкой на розеточную группу будет такая техника как телевизор, компьютер, утюг, пылесос. Нагрузка на участок проводки от квартирного щитка до распредкоробки в данной комнате 2990 Вт(округлим до 3000 Вт). Находим по формуле номинальный ток:

По таблице находим сечение, которое соответствует 1.5 мм2 и допустимым током – 21 Ампер. Конечно можно взять данный кабель но розеточную группу рекомендуется прокладывать кабелем сечением НЕ МЕНЕЕ 2.5 мм2. Это также связано с номиналом автоматического выключателя, который будет защищать данный кабель. Вряд ли вы запитаете этот участок от автомата 10 А? И скорее всего установите автомат на 16 А. Поэтому лучше взять с запасом.

Друзья как я уже сказал розеточную группу запитываем кабелем сечением 2.5 мм2, поэтому для разводки непосредственно от коробки к розеткам выбираем его.

3. Комната №2

Здесь к розеткам будет подключаться такая техника как компьютер, пылесос, утюг, возможно фен для волос.

Нагрузка при этом составляет 4050 Вт. По формуле находим ток:

Для данной токовой нагрузки нам подходит провод сечением 1.5 мм2, но здесь аналогично с предыдущим случаем берем с запасом и принимаем 2.5 мм2. Подключение розеток выполняем им же.

4. Кухня

На кухне розеточная группа запитывает электрочайник, холодильник, микроволновку, электродуховку, электроплиту и другую технику. Возможно, здесь будут подключать пылесос.

Суммарная мощность потребителей кухни составляет 6850 Вт, ток при этом составляет:

Для такой нагрузки по таблице выбираем ближайшее большее сечение кабеля — 4 мм2
, с допустимым током 36 А.

Друзья выше я оговаривал, что мощных потребителей целесообразно подключать отдельной независимой линией (своей). Электроплита как раз такой и является, для нее расчет сечения кабеля
выполняется отдельно. При монтаже электропроводки для таких потребителей прокладывается независимая линия от щита до места подключения. Но наше статья о том, как правильно рассчитать сечение и на фото я специально этого не делал для лучшего усваивания материала.

5. Ванна

Основными потребителями электроэнергии в данном помещении являются ст. машина, водонагреватель, фен для волос, пылесос. Мощность этих приборов составляет 6350 Вт.

По формуле находим ток:

По таблице выбираем ближайшее большее значение тока – 36 А что соответствует сечению кабеля 4 мм2. Здесь опять же друзья по-хорошему целесообразно мощных потребителей запитывать отдельной линией.

6. Прихожая

В данном помещении обычно пользуются переносной техникой, например, феном для волос, пылесосом и т.п. Особо мощных потребителей здесь не предвидится поэтому но розеточную группу также принимаем провод сечением 2.5 мм2.

7. Освещение

По подсчетам в таблице нам известно, что мощность всего освещение в квартире составляет 500 Вт. Номинальный ток для такой нагрузки составляет 2.3 А.

В этом случае питание всей осветительной нагрузки можно выполнить проводом сечением 1.5 мм2.

Необходимо понимать что мощность на разных участках электропроводки будет разной, соответственно и сечение питающих проводов тоже разным. Наибольшее его значение будет на вводном участке квартиры, так как через него проходит вся нагрузка. Сечение вводного питающего провода выбирают 6 – 10 мм2.

В настоящее время для монтажа электропроводки предпочтительно использовать кабели марок: ВВГнг, ВВГ, NYM. Показатель «нг», гласит о том, что изоляция не подвергается горению – «негорючий». Использовать такие марки проводов можно как внутри, так и снаружи помещения. Диапазон рабочей температуры у этих проводов варьирует от «+/-» 50 градусов Цельсия. Гарантийный период эксплуатации составляет 30 лет, однако срок использования может быть и больше.

Если уметь правильно рассчитывать сечение проводника по току, то можно без лишних проблем произвести монтаж электропроводки в доме. При соблюдении всех требований гарантия безопасности и сохранности вашего дома будет максимально высокой. Правильно подобрав сечение проводника, вы убережете свой дом от короткого замыкания и пожара.

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))

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.

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))

• 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.

На сегодняшний день существует широкий ассортимент кабельной продукции, с поперечным сечением жил от 0,35 мм.кв. и выше.

Если неправильно выбрать сечение кабеля для бытовой проводки, то результат может иметь два итога:

1. Чересчур толстая жила «ударит» по Вашему бюджету, т.к. ее погонный метр будет стоить дороже.
2. При неподходящем диаметре проводника (меньшем, чем необходимо), жилы начнут нагреваться и плавить изоляцию, что вскоре приведет к и короткому замыканию.

Как Вы понимаете, и тот и другой итог неутешительный, поэтому перед и квартире необходимо правильно рассчитать сечение кабеля в зависимости от мощности, силы тока и длины линии. Сейчас мы подробно рассмотрим каждую из методик.

Расчет по мощности электроприборов

Для каждого кабеля есть определенная величина тока (мощности), которую он способен выдержать при работе электроприборов. Если ток (мощность), потребляемый всеми приборами, будет превышать допустимую величину для токопроводящей жилы, то в скором времени аварии не избежать.

Чтобы самостоятельно рассчитать мощность электроприборов в доме, необходимо на лист бумаги выписать характеристики каждого прибора отдельно (плиты, телевизора, светильников, пылесоса и т.д.). После этого все значения суммируются, и готовое число используется для выбора кабеля с жилами с оптимальной площадью поперечного сечения.

Формула расчета имеет вид:

Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0.8,

Где: P1..Pn–мощность каждого прибора, кВт

Обращаем Ваше внимание на то, что получившееся число необходимо умножить на поправочный коэффициент – 0,8. Этот коэффициент обозначает, что из всех электроприборов одновременно работать будет только 80%. Такой расчет более логичный, потому что, к примеру, пылесосом либо феном Вы точно не будете пользоваться в течение длительного времени без перерыва.

Таблицы выбора сечения кабеля по мощности:

Это приведенные и упрощенные таблицы, более точные значения вы можете найти в п.1.3.10-1.3.11.

Как вы видите, для каждого определенного вида кабеля табличные значения имеют свои данные. Все что Вам нужно, это найти ближайшее значение мощности и посмотреть соответствующее сечение жил.

Чтобы Вы наглядно поняли, как правильно рассчитать кабель по мощности, приведем простой пример:

Мы подсчитали, что суммарная мощность всех электроприборов в квартире составляет 13 кВт. Данное значение необходимо умножить на коэффициент 0,8, что в результате даст 10,4 кВт действительной нагрузки. Далее в таблице ищем подходящее значение в колонке. Нас устраивает цифра «10,1» при однофазной сети (напряжение 220В) и «10,5», если сеть трехфазная.

Это значит, что нужно выбрать такое сечение жил кабеля, который будет питать все расчётные приборы – в квартире, комнате или каком-либо другом помещении. То есть такой расчёт нужно проводить для каждой розеточной группы, запитанной от одного кабеля, или для каждого прибора, если он запитан напрямую от щитка. В примере выше, мы привели расчет площади поперечного сечения жил вводного кабеля на весь дом или квартиру.

Итого, выбор сечения останавливаем на 6-миллиметровом проводнике при однофазной сети либо 1,5-миллиметровом при трехфазной сети. Как вы видите, все довольно просто и даже электрик-новичок справится с таким заданием самостоятельно!

Расчет по токовой нагрузке

Расчет сечения кабеля по току более точный, поэтому лучше всего пользоваться им. Суть аналогична, но только в данном случае необходимо определить токовую нагрузку на электропроводку. Для начала по формулам считаем силу тока по каждому из приборов.

Если в доме однофазная сеть, для расчета необходимо воспользоваться следующей формулой:
Для трехфазной сети формула будет иметь вид:
Где, P – мощность электроприбора, кВт

cos Фи- коэффициент мощности

Более подробно о формулах, связанных с вычислением мощности, можно прочитать в статье: .

Обращаем Ваше внимание на то, что от условий прокладки проводника будут зависеть значения табличных величин. При допустимые токовые нагрузки и мощность будут значительно большими, чем при .

Повторимся, любой расчет сечения проводится для конкретного прибора или их группы.

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности:

Расчет по длине

Ну и последний способ, позволяющий рассчитать сечение кабеля – по длине. Суть следующих вычислений заключается в том, что каждый проводник имеет свое сопротивление, которое с увеличением протяженности линии способствует (чем больше расстояние, тем больше и потери). В том случае, если величина потерь превысит отметку в 5%, необходимо выбрать проводник с жилами покрупнее.

Для вычислений используется следующая методика:

• Нужно рассчитать суммарную мощность электроприборов и силу тока (выше мы предоставили соответствующие формулы).
• Выполняется расчет сопротивления электропроводки. Формула имеет следующий вид: удельное сопротивление проводника (p) * длину (в метрах). Получившееся значение необходимо разделить на выбранное поперечное сечение кабеля.

R=(p*L)/S, где p — табличная величина

Обращаем Ваше внимание на то, что длина прохождения тока должна умножаться в два раза, т.к. ток изначально идет по одной жиле, а потом возвращается назад по другой.

• Рассчитываются потери напряжения: сила тока умножается на рассчитанное сопротивление.

U потерь =I нагрузки *R провода

ПОТЕРИ=(U потерь /U ном)*100%

• Определяется величина потерь: потери напряжения делятся на напряжение в сети и умножаются на 100%.
• Итоговое число анализируется. Если значение меньше 5%, оставляем выбранное сечение жилы. В противном случае подбираем более «толстый» проводник.

Допустим мы рассчитали, что сопротивление жил у нас 0,5 Ома, а ток 16 Ампер, тогда.

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:

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

Привет. Тема сегодняшней статьи «Сечение кабеля по мощности»
. Эта информация пригодиться как в быту, так и на производстве. Речь пойдет о том, как произвести расчет сечения кабеля по мощности и сделать выбор по удобной таблице.

Для чего вообще нужно правильно подобрать сечение кабеля
?

Если говорить простым языком, это нужно для нормальной работы всего, что связано с электрическим током. Будь-то фен, стиральная машина, двигатель или трансформатор. Сегодня инновации не дошли еще до безпроводной передачи электроэнергии (думаю еще не скоро дойдут), соответственно основным средством для передачи и распределения электрического тока, являются кабели и провода.

При маленьком сечении кабеля и большой мощности оборудования, кабель может нагреваться, что приводит к потере его свойств и разрушению изоляции. Это не есть хорошо, так что правильный расчет необходим.

Итак, выбор сечения кабеля по мощности
. Для подбора будем использовать удобную таблицу:

Таблица простая, описывать ее думаю не стоит.

Допустим у нас дом, выполняем монтаж закрытой электропроводки кабелем ВВГ. Берем лист бумаги и переписываем перечень используемого оборудования. Сделали? Хорошо.

Как узнать мощность
? Мощность вы сможете найти на самом оборудовании, обычно имеется бирка, где записаны основные характеристики:

Мощность измеряется в Ваттах (Вт, W), или Киловаттах (кВт, KW). Нашли? Записываем данные, затем складываем.

Допустим, у вас получилось 20 000 Вт, это 20 кВт. Цифра говорит нам о том, сколько энергии потребляют все электроприемники вместе. Теперь нужно подумать сколько вы будете использовать приборов одновременно в течении длительного времени? Допустим 80 %. Коэффициент одновременности в таком случае равен 0,8 . Делаем расчет сечения кабеля по мощности
:

Считаем:

20 х 0,8 = 16
(кВт)

Чтобы сделать выбор сечения кабеля по мощности,
смотрим на наши таблицы:

Как рассчитать нагрузку на кабель?

Для чего необходимо проводить расчет нагрузки на кабель?

Один из основных параметров, определяющих стоимость кабеля – его сечение. Чем оно больше, тем выше его цена. Но если купить недорогой провод, сечение которого не соответствует нагрузкам в контуре, повышается плотность тока. Из-за этого увеличивается сопротивление и выделение тепловой энергии при прохождении электричества. Потери же электроэнергии возрастают, а эффективность системы снижается. На протяжении всего срока эксплуатации потребитель оплачивает значительные потери электроэнергии.

Но это не единственный минус установки кабеля с неправильно выбранным сечением. Из-за повышенного выделения тепла чрезмерно нагревается изоляция проводов – это сокращает срок использования проводов и нередко становится причиной короткого замыкания.

Расчет нагрузки на кабель позволяет:

Уменьшить счета за электроэнергию;

Увеличить срок службы проводки;

Снизить риск возникновения короткого замыкания.

Какие потери возникают при прохождении электрического тока?

При выполнении расчета нагрузки на кабель нужно учитывать:

1. Потери электрического тока при прохождении по проводам

Перемещение электричества от генератора тока к приемникам (бытовой технике, электрооборудованию, осветительным приборам) сопровождается высвобождением тепловой энергии. Этот физический процесс не приносит пользы. Выделяющееся тепло нагревает изоляционные оболочки, что приводит к сокращению срока их службы. Они становятся более хрупкими и быстро разрушаются. Нарушение целостности изоляции может стать причиной короткого замыкания при соприкосновении проводов друг с другом, а при контакте с человеком – опасной травмы.

Превращение электрической энергии в тепловую происходит из-за сопротивления, которое увеличивается по мере роста плотности проходящего тока. Эта величина рассчитывается по формуле:

Ј = I/S а/мм2

где

• I – сила тока;
• S – поперечное сечение провода.

При монтаже внутренней электропроводки плотность тока должна быть не выше 6 А/мм2. Для других работ расчет сечения кабеля по току производится на основании таблиц, содержащихся в Правилах устройства и технической эксплуатации электроустановок (ПУЭ и ПТЭЭП).

Если рассчитанное значение плотности больше рекомендованного необходимо купить кабель с большим сечением провода. Несмотря на увеличение стоимости проводки, такое решение оправдано с экономической точки зрения. Выбор кабеля для проводки с оптимальным размером сечения в несколько раз увеличит ее срок безопасной эксплуатации и сократит потери электричества при прохождении по проводам.

2. Потери, возникающие из-за электрического сопротивления материалов

Сопротивление материалов, возникающее в процессе передачи электрического тока, приводит не только к выделению тепловой энергии и нагреву проводов. Также происходят потеря напряжения, что негативно сказывается на работе электрооборудования, бытовой техники и осветительных приборов.

При монтаже электропроводки необходимо рассчитать и величину сопротивления линии (Rл). Она рассчитывается по формуле:

Rл = ρ(l/S)

где

• ρ – удельное сопротивление материала, из которого изготовлен провод;
• l – длина линии;
• S – поперечное сечение провода.

Падение напряжения определяется как ΔUл = IRл, и его величина должна составлять не более 5% от исходного, а для осветительных нагрузок – не более 3%. Если же она больше, необходимо выбрать кабель с большим сечением или изготовленный из другого материала, с меньшим удельным сопротивлением. В большинстве случаев и с технической, и с экономической точки зрения целесообразно увеличить площадь сечения кабеля.

Выбор материала кабеля

Наш каталог кабельной продукции в Бресте включает большой выбор кабелей, изготовленных из различных материалов:

Медь имеет очень низкое удельное сопротивление (ниже только у золота), поэтому проводимость медных проводов значительно выше, чем у алюминиевых. Она не окисляется, что существенно увеличивает срок эффективной эксплуатации. Металл очень гибкий, кабель можно многократно складывать и сворачивать. Благодаря высокой пластичности возможно изготовление более тонких жил (изготавливаются медные жилы й от 0,3 мм2, минимальный размер алюминиевой жилы – 2,5 мм2).

Более низкое удельное сопротивление позволяет уменьшить выделение тепловой энергии при прохождении тока, поэтому при прокладке внутренней проводки в жилых помещениях разрешается использовать только медные провода.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у золота, меди и серебра, но ниже, чем у других металлов и сплавов.

Главное преимущество алюминиевого кабеля перед медным – его цена в несколько раз ниже. Также он значительно легче, что облегчает монтаж электросетей. При монтаже электросетей большой протяженностью эти характеристики имеют решающее значение.

Алюминий не подвержен коррозии, но при контакте с воздухом на его поверхности образовывается пленка. Она защищает металл от воздействия атмосферной влаги, но практически не проводит ток. Эта особенность осложняет соединение кабелей.

Основные виды расчета сечения

Расчет нагрузок на провод должен быть выполнен по всем значимым характеристикам:

По мощности

Определяется суммарная мощность всех приборов, потребляющих электроэнергию в доме, квартире, в производственном цеху. Потребляемая мощность бытовой техники и электрооборудования указывается производителем.

Также необходимо учесть электроэнергию, потребляемую осветительными приборами. Все электроприборы в домашних условиях редко работают одновременно, но расчет сечения кабеля по мощности выполняется с запасом, что позволяет сделать электропроводку более надежной и безопасной. Для промышленных объектов выполняется более сложный расчет с использованием коэффициентов спроса и одновременности.

По напряжению

Расчет сечения кабеля по напряжению производится исходя из вида электрической сети. Она может быть однофазной (в квартирах многоэтажных домов и большинстве индивидуальных коттеджей) и трехфазной (на предприятиях). Напряжение в однофазной сети составляет 220 В, в трехфазной – 380 В.

Если суммарная мощность электроприборов в квартире равна 15 кВт, то для однофазной проводки этот показатель и будет равен 15кВт, а для трехфазной он будет в 3 раза меньше – 5 кВт. Но при монтаже трехфазной проводки используется кабель с меньшим сечением, но содержащий не 3, а 5 жил.

По нагрузке

Расчет сечения кабеля по нагрузке также требует подсчета суммарной мощности электрооборудования. Желательно увеличить эту величину на 20-30%. Проводка выполняется на длительный срок, а количество бытовой техники в квартире или оборудования в цеху может увеличиться.

Затем следует определить, какое оборудование может быть включено одновременно. Этот показатель может существенно отличаться в разных домах. У одних большое количество бытовой техники или электрооборудования, которым пользуются несколько раз в месяц или в год. У других в доме – только необходимые, но часто используемые электроприборы.

В зависимости от величины коэффициента одновременности мощность может как незначительно, так и в несколько раз отличаться от нагрузки.

По току

Для расчета номинального тока используется величина суммарной мощности нагрузки. Зная ее, максимально разрешенную нагрузку по току рассчитывают по формуле:

I = P/U*cosφ

где

• I – номинальн. ток;
• P – суммарн. мощность;
• U – напряжение;
• cosφ – коэфф-т мощности.

На основании полученной величины находим оптимальный размер сечение кабеля в таблицах.

Важные нюансы для правильного расчета нагрузки на кабель

При работе с таблицей, следует обращать внимание, для какого вида электропроводки она составлена (однофазной или трехфазной), для открытой или скрытой проводки, для медного или алюминиевого кабеля.

При выборе и заказе провода важно различать такие характеристики как сечение и диаметр. Если диаметр провода 8 мм2, его сечение равно S = (π/4) х D² = 50 мм2.

Для расчета сечения многожильного провода, применяется формула:

S = N *(D²/1.27)

где

• N – количество жил.

Чтобы заказать кабельную продукцию или задать вопросы относительно ее характеристик и особенностей выбора, звоните по телефонам: +375 (162) 44-66-60.

2 L} {4}

Сохраняйте единицы согласованными

Диаметр провода в большинстве случаев на несколько порядков меньше его длины. Возможно, вы захотите измерить диаметр в дюймах или сантиметрах, а длину — в футах или метрах. Не забудьте преобразовать единицы перед вычислением объема, иначе расчет будет бессмысленным. Обычно лучше преобразовать длину в единицы измерения диаметра, чем наоборот. 2 L = \ pi (0.3

Электрику не хватает места в коробке для прокладки провода. Ему нужно использовать либо провод меньшего размера, если позволяют коды, либо коробку большего размера.

Тогда площадь поперечного сечения провода может быть

Транскрибируемый текст изображения: Тогда площадь поперечного сечения провода может быть рассчитана с использованием уравнения площади круга A = # r2 (5) В этом эксперименте вы будет измерять V и I, чтобы определить R для проводов различной длины. Затем вы построите график зависимости сопротивления (ось Y) от длины (ось X).Результатом на графике будет прямая линия, имеющая наклон, равный наклону 2. Из уравнения 6 можно определить удельное сопротивление через наклон и площадь поперечного сечения: p = наклон. A Заводские значения удельного сопротивления, соответствующие проводам, использованным в эксперименте, приведены в таблице 1. Эти значения будут использоваться в качестве теоретических при вычислении погрешности в процентах. Таблица 1. Теоретическое удельное сопротивление различных материалов в зависимости от производителя. Цвет материала Диаметр притяжения (м) Приблизительно к удельному магнитному сопротивлению (Am) Латунь Желтый № 0.000508 (7,0 +0.) X108 0,000813 0,001016 0,001270 Медно-красный Нет 0,001016 (1,8: 0,1) x10% Нихром Темно-серый Нет 0,001016 (105 + 5) x10 Нержавеющая сталь Темно-серый Да 0,001016 (791) x10-
Анализ: Часть 1 — Сопротивление в зависимости от длины 1. Вычислите площадь поперечного сечения провода, используя уравнение 5. 2. Используя закон Ома, уравнение 2, рассчитайте сопротивление провода для каждой длины. 3. Постройте график в Excel с зависимостью сопротивления от длины. 4. Используя наклон и рассчитанную площадь поперечного сечения, рассчитайте удельное сопротивление провода.Используйте уравнение 7 5. Сравните рассчитанное удельное сопротивление с теоретическим значением, приведенным в таблице I, чтобы найти ошибку в процентах. Часть 2 — Диаметр и удельное сопротивление 1. Рассчитайте площадь поперечного сечения каждого провода, используя уравнение 5. 2. Используя закон Ома, уравнение 2, рассчитайте сопротивление для каждого провода. 3. Используя уравнение для удельного сопротивления, уравнение 4, рассчитайте удельное сопротивление для каждого провода. 4. Рассчитайте среднее значение и стандартное отклонение для удельного сопротивления. 5. Сравните среднее значение удельного сопротивления с теоретическим значением для латуни, указанным в таблице 1, и вычислите погрешность в процентах.Часть 3 — Удельное сопротивление различных материалов 1. Рассчитайте площадь поперечного сечения каждого провода, используя уравнение 5. 2. Используя закон Ома, уравнение 2, рассчитайте сопротивление для каждого провода. 3. Используя уравнение для удельного сопротивления, уравнение 4, рассчитайте удельное сопротивление для каждого провода. 4. Используйте теоретические значения удельного сопротивления из таблицы 1, чтобы определить материал каждого провода. Вы сделаете это, сравнив расчетное и теоретическое удельное сопротивление. Как только вы узнаете материал каждой проволоки, рассчитайте соответствующий процент ошибок.Лист данных: E5a: Удельное сопротивление различных материалов НАЗВАНИЕ: ДАТА: Таблица 3 — Удельное сопротивление различных материалов Длина проводов: _0,240 м Диаметр поперечного сечения (м) Сопротивление Напряжение (В) Ток (A) Расчет удельного сопротивления Теоретическая погрешность в процентах удельного сопротивления 0,001016 0,0057 1,10724 0,001016 0,3022 0,94010 0,001016 0,2295 0,98629
Лист данных: E5a: Удельное сопротивление различных материалов НАЗВАНИЕ: ДАТА: Таблица 2 — Удельное сопротивление в зависимости от диаметра Длина провода: 0,240 м Диаметр (м) Площадь поперечного сечения (M Напряжение (В) Ток (A) Сопротивление (R Сопротивление) 0.0934 1,07920 0,086546 0,000508 2,206×10 0,0008135,19x 10-7 7,306×10 ° 7,25×10 0,0371 1,10666 0,033524 0,001016 0,0225 1,10782 0,02031 0,001270 1,266×10 0,0149 1,10410 0,0134595 7,12×10 Среднее значение удельного сопротивления: стандартное отклонение удельного сопротивления: процентная погрешность сопротивления:

Следующий вопрос

[PDF] Удельное сопротивление жил

1 Удельное сопротивление проводников Этот рабочий лист и все связанные файлы находятся под лицензией Creative Commons Attribu…

Удельное сопротивление проводников Этот рабочий лист и все связанные файлы находятся под лицензией Creative Commons Attribution License, версия 1.0. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/1.0/ или отправьте письмо по адресу Creative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305, USA. Условия данной лицензии разрешают свободное копирование, распространение и / или изменение всех лицензионных произведений широкой публикой.Ресурсы и методы для изучения этих предметов (перечислите несколько здесь, чтобы подготовиться к исследованию):

1

Вопросы Вопрос 1 Даны два отрезка металлической проволоки, один из которых будет иметь наименьшее электрическое сопротивление: короткий или тот, что длинный? Предположим, что все остальные факторы равны (тот же тип металла, тот же диаметр проволоки и т. Д.). файл 00157 Вопрос 2 Для двух отрезков сплошного металлического провода с круглым поперечным сечением, какой из них будет иметь наименьшее электрическое сопротивление: один с малым диаметром или один с большим диаметром? Предположим, что все остальные факторы равны (тот же тип металла, та же длина провода и т. Д.). файл 00158 Вопрос 3 Что такое удельное сопротивление, обозначаемое греческой буквой «ро» (ρ)? файл 00156 Вопрос 4 Напишите одно уравнение, связывающее сопротивление, удельное сопротивление, длину и площадь поперечного сечения электрического проводника. файл 00159 Вопрос 5 Изучите следующую таблицу удельного сопротивления для различных металлов: Тип металла Цинк (очень чистый) Олово (чистый) Медь (чистый отожженный) Медь (твердотянутый) Медь (отожженный) Платина (чистый) Серебро (чистый отожженный) Никель Сталь (проволока) Железо (прибл.чистое) Золото (чистота 99,9%) Алюминий (чистота 99,5%)

ρ дюймов Ом · см / фут при 32 ° F 34,595 78,489 9,390 9,810 9,590 65,670 8,831 74,128 81,179 54,529 13,216 15,219

ρ дюймов Ом · см · см / фут при 75 ° F 37,957 86,748 10,351 10,745 10,505 71,418 9,674 85,138 90,150 62,643 14,404 16,758

Какой из представленных металлов является лучшим проводником электричества? Что хуже? Что вы заметили в удельном сопротивлении этих металлов при повышении температуры с 32 ° F до 75 ° F? файл 03386 Вопрос 6 Каково электрическое сопротивление медного провода 12-го калибра и длиной 500 футов при комнатной температуре? файл 00165

2

Вопрос 7 Катушка содержит алюминиевую проволоку неизвестной длины.Размер провода 4 AWG. К счастью, оба конца провода доступны для контакта с омметром, чтобы измерить сопротивление всей катушки. При измерении полное сопротивление провода составляет 0,135 Ом. Сколько проволоки на катушке (при условии, что катушка имеет комнатную температуру)? файл 00485 Вопрос 8 Размеры поперечного сечения медной «шины» составляют 8 см на 2,5 см. Какое сопротивление будет иметь эта шина, измеренная по всей длине, если ее длина составляет 10 метров? Предположим, что температура составляет 20 ° C.

10

м

Медь

8 см

Файл 2 см 00486 Вопрос 9 Рассчитайте сквозное сопротивление 20-метровой медной проволоки диаметром 0,05 см. Используйте 1,678 × 10-6 Ом · см для удельного сопротивления меди. файл 01483

3

Вопрос 10 Рассчитайте количество мощности, подаваемой на нагрузочный резистор в этой цепи:

Rwire = 5,2 Ом

Rload = 500 Ом

300 В постоянного тока

Rwire = 6,0 Ом Также рассчитайте количество мощности, которая подавалась бы на нагрузочный резистор, если бы провода были сверхпроводящими (Rwire = 0.0 Ом). файл 01724

4

Вопрос 11 Предположим, энергосистема подает питание переменного тока на резистивную нагрузку, потребляемую 150 А:

I = 150 А

Rwire = 0,1 Ом

Источник переменного напряжения 240 В переменного тока

Нагрузка

Rwire = 0,1 Ом Рассчитайте напряжение нагрузки, рассеиваемую мощность нагрузки, мощность, рассеиваемую сопротивлением провода (Rwire), нагрузку и общий КПД, обозначенный греческой буквой «эта» (η = PPsource). Eload = Pload = Plines = η = Теперь предположим, что мы должны были перепроектировать и генератор, и нагрузку, чтобы они работали при 2400 вольт вместо 240 вольт.Это десятикратное увеличение напряжения позволяет только одной десятой силы тока передавать такое же количество энергии. Вместо того, чтобы заменять весь провод другим проводом, мы решили использовать тот же провод, что и раньше, с точно таким же сопротивлением (0,1 Ом на длину), что и раньше. Пересчитайте напряжение нагрузки, мощность нагрузки, потерянную мощность и общую эффективность этой (более высокого напряжения) системы:

I = 15 A

Rwire = 0,1 Ом

Источник напряжения переменного тока 2400 В переменного тока

Нагрузка

Rwire = 0 .1 Ом Eload = Pload = Plines = η = file 01723

5

Вопрос 12 Эффективность (η) простой системы питания с потерями, возникающими в проводах, является функцией тока цепи, сопротивления проводов и полной мощности источника:

Rwire1

Source

Load

Rwire2 Здесь приводится простая формула для расчета эффективности: η =

Psource — I 2 R Psource

Где Psource = выходная мощность источника напряжения в ваттах (Вт ) I = ток цепи, в амперах (A) R = общее сопротивление провода (Rwire1 + Rwire2), в омах (Ω) Алгебраически манипулируйте этим уравнением, чтобы найти сопротивление провода (R) через все другие переменные, и затем рассчитайте максимальное допустимое сопротивление проводов для энергосистемы, в которой источник мощностью 200 кВт работает при токе цепи 48 А при минимальном КПД 90%.файл 03255 Вопрос 13 Какой размер (калибр) медного провода необходим в этой цепи, чтобы нагрузка принимала не менее 110 вольт?

1200 футов

Нагрузка

120 В постоянного тока

10 Ом

файл 00166

6

Вопрос 14 Тензодатчик — это тип чувствительного устройства, широко используемого в аэрокосмической промышленности для тестирования транспортных средств и механических компонентов. Объясните, что делает тензодатчик и как он работает.

Тензодатчик

файл 00484 Вопрос 15 Как проводимость (G) проводника связана с его длиной? Другими словами, чем длиннее проводник, тем (заполните пробел) его проводимость при прочих равных условиях.файл 00487

7

Ответы Ответ 1 Короткий провод будет иметь меньшее электрическое сопротивление, чем длинный. Ответ 2 Проволока большого диаметра будет иметь меньшее электрическое сопротивление, чем проволока малого диаметра. Ответ 3 Удельное сопротивление — это мера того, насколько резистентным является какое-либо конкретное вещество по отношению к его длине и площади поперечного сечения. Ответ 4 R = ρ

l A

Где R = сопротивление, измеренное по длине проводника ρ = удельное сопротивление вещества l = длина проводника A = площадь поперечного сечения проводника Дополнительный вопрос: алгебраически манипулируйте этим уравнением, чтобы найти длину (l) вместо решения для сопротивления (R), как показано.Ответ 5 Вот та же таблица, порядок изменен, чтобы показать удельное сопротивление от наименьшего к наибольшему: Тип металла Серебро (чистый отожженный) Медь (чистый отожженный) Медь (отожженный) Медь (твердотянутый) Золото (чистота 99,9%) Алюминий (Чистота 99,5%) Цинк (очень чистая) Железо (прибл. Чистая) Платина (чистая) Никель Олово (чистая) Сталь (проволока)

ρ в Ом · см · мил / фут при 32o F 8,831 9,390 9,590 9,810 13,216 15,219 34,595 54,529 65,670 74,128 78,489 81,179

Ответ 6 Сопротивление провода = 0,7726 Ом Ответ 7 353.51 фут Ответ 8 83,9 мкОм

8

ρ в Ом · см / фут при 75 ° F 9,674 10,351 10,505 10,745 14,404 16,758 37,957 62,643 71,418 85,138 86,748 90,150

Ответ 9 1,709 Ом Ответ 10 Pload ≈ 170 Вт (с резистивным проводом) Pload = 180 Вт (со сверхпроводящим проводом) Дополнительный вопрос: сравните направление тока через все компоненты в этой цепи с полярностями соответствующих падений напряжения. Что вы заметили о соотношении между направлением тока и полярностью напряжения для батареи по сравнению со всеми резисторами? Как это связано с идентификацией этих компонентов как источников или нагрузок? Ответ 112 Система на 240 вольт: Eload = 210 вольт Pload = 31.5 кВт Plines = 4,5 кВт η = 87,5% Система 2400 В: Eload = 2397 В Pload = 35,96 кВт Plines = 45 Вт η = 99,88% Ответ 12 R =

Psource — ηPsource I2

Максимально допустимое (общее) сопротивление проводов составляет 8,681 Ом. Ответ: Медный провод калибра 13 №6 подходит близко, но недостаточно велик. № 5 или больше будет достаточно. Ответ 14 Тензодатчик преобразует микромеханические движения («деформацию») в изменения электрического сопротивления. Обычно тензодатчики используются для измерения растяжения, сжатия и скручивания металлических компонентов под напряжением.Ответ 15 Проводимость уменьшается с увеличением длины при прочих равных условиях. Последующий вопрос: как «проводимость» (G) математически соотносится с сопротивлением (R) и какова единица измерения проводимости?

9

Примечания Примечания 1 Для выражения этой концепции существует множество аналогий: вода через трубу, сжатый воздух через шланг и т. Д. Какая труба или шланг имеет меньшие ограничения: короткая или длинная? Примечания 2 Существует множество аналогий для выражения этой концепции: вода по трубе, сжатый воздух по шлангу и т. Д.Какая труба или шланг имеет меньшие ограничения: тонкая или толстая? Примечания 3 Спросите своих учеников: «Почему важно иметь величину, называемую удельным сопротивлением? Почему бы нам просто не сравнить «удельное сопротивление» различных веществ в обычных единицах Ом? Примечания 4 Полезное упражнение для ваших учеников — это проанализировать это уравнение (и фактически любое уравнение) качественно, а не только количественно. Спросите учащихся, что произойдет с R, если ρ увеличится, или если l уменьшится, или если A уменьшится.Многие студенты считают это более сложной задачей, чем работа с действительными числами, потому что они не могут использовать свои калькуляторы, чтобы дать им качественные ответы (если они не вводят случайные числа в уравнение, а затем изменяют одно из этих чисел и пересчитывают — но это вдвое больше. работа по решению уравнения с одним набором чисел, один раз!). Примечания 5 Данные для этой таблицы были взяты из таблицы 1-97 Справочника американского электрика (одиннадцатое издание) Террелла Крофта и Уилфорда Саммерса.Некоторые студенты могут удивиться, обнаружив, что золото на самом деле является худшим проводником электричества, чем медь, но данные не лгут! Серебро на самом деле является лучшим, но золото выбирается для многих приложений микроэлектроники из-за его устойчивости к окислению. Примечания 6 Попросите своих учеников поделиться своими источниками данных: значениями ρ, площадью поперечного сечения и т. Д. Примечания 7 Этот вопрос иллюстрирует другое практическое применение расчетов удельного сопротивления: как определить длину проволоки на катушке.Величина сопротивления в этом примере довольно низкая и составляет всего лишь доли Ом. Спросите своих учеников, с какими проблемами они могут столкнуться, пытаясь точно измерить такое низкое сопротивление. Будут ли типичные ошибки, возникающие при таком измерении низкого сопротивления, приводить к тому, что их расчет длины будет чрезмерным или слишком низким? Почему? Примечания 8 Этот вопрос представляет собой хороший обзор метрической системы, в которой сантиметры соотносятся с метрами и т. Д. Это также может быть хорошим обзором преобразования единиц, если учащиеся предпочитают производить расчеты сопротивления, используя английские единицы (смилы или квадратные дюймы), а не метрическую.Студенты могут быть удивлены показателем низкого сопротивления, но напомните им, что они имеют дело со сплошным медным стержнем с площадью поперечного сечения более 3 квадратных дюймов. Это один большой дирижер! Примечания 9 Здесь нечего комментировать — просто прямой расчет сопротивления. Однако ученикам следует быть осторожными с размером сантиметра!

10

Примечания 10 Этот вопрос не только является хорошей практикой для расчетов последовательных цепей (законы Ома и Джоуля), но также знакомит с сверхпроводниками в практическом контексте.Примечания 11 Подобный пример обычно хорошо проясняет преимущества использования высокого напряжения по сравнению с низким напряжением для передачи большого количества электроэнергии на значительные расстояния. Примечания 12 Студенты часто делают здесь ошибку — вводят 90% как «90», а не как «0,9» в своих калькуляторах. Примечания 13 Для решения этой проблемы необходимо несколько шагов: закон Ома, алгебраическая обработка уравнения удельного сопротивления и исследование размеров проводов. Обязательно уделите достаточно времени обсуждению этой проблемы со своими учениками! Понятие общей «нагрузки» — это любой компонент или устройство, которое рассеивает электрическую мощность в цепи.Часто типовые нагрузки обозначаются символом резистора (зигзагообразной линией), даже если на самом деле они не могут быть резистором. Примечания 14 Попросите учащихся связать свои ответы с иллюстрацией, показанной в вопросе. Как это странно выглядящее устройство на самом деле измеряет напряжение? Как меняется его сопротивление и почему? Примечания 15 Существует две единицы измерения проводимости: старая единица (что имеет смысл, даже если ваши ученики сначала могут над ней смеяться) и новая единица (названная в честь известного исследователя электричества).Убедитесь, что ваши ученики знакомы с обоими.

11

Модуль упругости, напряжения, деформации Юнга: численные задачи

Наука> Физика > Упругость > Численные задачи о напряжении, деформации и модуле Юнга

В этой статье мы рассмотрим применение концепции и численные задачи о продольном напряжении, продольной деформации, модуле упругости Юнга.

Коэффициенты преобразования :

Формулы:

Пример — 1:

Проволока длиной 2 м и диаметром 2 мм при растяжении на вес 8 кг увеличивает длину на 0.24 мм. Найдите напряжение, деформацию и модуль Юнга материала проволоки. g = 9,8 м / с²

Дано: Начальное
длина проволоки = L = 2 м, Диаметр проволоки = 2 мм, Радиус проволоки 2/2 = 1 мм =
1 × 10 ^-3 м, присоединенный вес = м = 2 кг, увеличение длины = l
= 0,24 мм = 0,24 × 10 ^-3 м, g = 9,8 м / с².

Найти: Напряжение =? Напряжение =? Модуль Юнга материала = Y =?

Решение:

Напряжение = F / A = мг / π r²
∴
Напряжение = (8 × 9.8) /(3,142 × (1 × 10 ^-3 ) ²)
∴
Напряжение = (8 × 9,8) /( 3,142 × 1 × 10 ^-6 )
∴
Напряжение = 2,5 × 10 ⁷ Н / м²
Деформация = л / л = 0,24 × 10 ^-3 /2
∴ Деформация
= 0,12 × 10 ^-3 = 1,2 × 10 ^-4
Итак, модуль упругости Юнга = Y = напряжение / деформация

∴ Y = (2,5 × 10 ⁷ ) / (1,2 × 10 ^-4 )
∴ Y = 2,08 × 10 ¹¹ Н / м²
Ответ: Напряжение = 2,5 × 10 ⁷ Н / м², деформация = 1.2 × 10 ^-4 , модуль упругости Юнга = 2,08 × 10 ¹¹ Н / м²

Пример — 2:

Проволока длиной 2 м и площадью сечения 10 ^-4 м² растягивается под нагрузкой 102 кг. Проволока растягивается на 0,1 см. Рассчитайте продольное напряжение, продольную деформацию и модуль Юнга материала проволоки.

Дано: Начальное
длина провода = L = 2 м, Площадь поперечного сечения = A = 10 ^-4
м, растяжка = 102 кг, масса = 102 × 9.8 Н, увеличение длины = l = 0,1 см
= 0,1 × 10 ^-2 м = 1 × 10 ^-3 м, g = 9,8 м / с².

Найти: Напряжение
знак равно Деформация =?, Модуль Юнга материала = Y =?

Решение:

Напряжение = F / A = мг / А
∴ Напряжение = (102 × 9,8) / 10 ^-4
∴ Напряжение = 1 × 10 ⁷ Н / м²
Напряжение = л / л = 1 × 10 ^{— 3} /2
∴ Деформация = 0,5 × 10 ^-3 = 5 × 10 ^-4
Итак, модуль упругости Юнга = Y = Напряжение / деформация = (1 × 10 ⁷ ) / (5 × 10 ^-4 )
∴ Y = 2 × 10 ¹⁰ Н / м²
Отв.: Напряжение = 1 × 10 ⁷ Н / м², деформация = 5 × 10 ^-4 , модуль упругости Юнга = Y = 2 × 10 ¹⁰ Н / м²

Пример — 3:

Проволока из низкоуглеродистой стали радиусом 0,5 мм и длиной 3 м растягивается под действием силы 49 Н. Рассчитайте а) продольное напряжение, б) продольную деформацию в) удлинение, возникающее в теле, если Y для стали составляет 2,1 × 10 ¹¹ Н / м².

Дано: Начальная длина провода = L = 3 м, радиус провода = 0.5 мм = 0,5 × 10 ^-3 м = 5 × 10 ^-4 м, приложенное усилие = 49 Н, модуль Юнга для стали = Y = 2,1 × 10 ¹¹ Н / м².

Найти: Напряжение =? Напряжение =? удлинение =?

Решение:

Напряжение = F / A = мг / π r²
∴ Напряжение = 49 /(3,142 × (5 × 10 ^-4 ) ²)
∴ Напряжение = 49 /(3,142 × 25 × 10 ^-8 )
∴ Напряжение = 6,238 × 10 ⁷ Н / м²
Итак, Y = напряжение / деформация
∴ Деформация = напряжение / Y = (6.238 × 10 ⁷ ) / (2,1 × 10 ¹¹ )
∴ Деформация = 2,970 × 10 ^-4
Теперь, деформация = l / L
∴ l = Деформация × L
∴ l = 2,970 × 10 ^-4 × 3
∴ l = 8,91 × 10 ^-4 м = 0,891 × 10 ^-3 м = 0,891 мм
Ответ: Напряжение = 6,238 × 10 ⁷ Н / м², деформация = 2,970 × 10 ^-4 , удлинение = 0,891 мм.

Пример — 4:

Металлическая проволока длиной 1 м и диаметром 2 мм растягивается под нагрузкой 40 кг.Если Y = 7 × 10 ¹⁰ Н / м² для металла, найдите (1) напряжение (2) деформацию и (3) силовую постоянную материала проволоки.

Дано: Начальное
длина проволоки = L = 1 м, Диаметр проволоки = 2 мм, Радиус проволоки = 2/2 =
1 мм = 1 × 10 ^-3 м, прилагаемая нагрузка = м = 40 кг, модуль Юнга
материала = Y = 7 × 10 ¹⁰ Н / м².

Найти: Напряжение
знак равно Напряжение =?, Постоянная силы =?

Решение:

Напряжение = F / A = мг / π r²
∴ Напряжение = (40 × 9.8) /(3,142 × (1 × 10 ^-3 ) ²)
∴ Напряжение = (40 × 9,8) /(3,142 × 1 × 10 ^-6 )
∴ Напряжение = 1,25 × 10 ⁸ Н / м²
Сейчас, Y = Напряжение / деформация
∴ Деформация = Напряжение / Y = 1,25 × 10 ⁸ /7 × 10 ¹⁰
∴ Деформация = 1,78 × 10 ^-3
Сейчас, деформация = л / л
∴ удлинение = l = деформация × длина
∴ l = 1,78 × 10 ^-3 × 1
∴ l = 1,78 × 10 ^-3 м
Теперь силовая постоянная K = F / l = мг / л = (40 × 9.8) /(1,78 × 10 ^-3 )
∴ Постоянная силы K = 2,2 × 10 ⁵ Н / м
Ответ: Напряжение = 1,25 × 10 ⁸ Н / м², деформация = 1,78 × 10 ^-3 , постоянная силы = 2,2 × 10 ⁵ Н / м

Пример — 5:

Каким должно быть удлинение провода длиной 5 м, чтобы напряжение составляло 1% от 0,1? Если проволока имеет поперечное сечение 1 мм² и растягивается на 10 кг веса, каково напряжение?

Дано: Начальное
длина провода = L = 5 м, деформация = 1% от 0.1 = 1 × 10 ^-2 ×
0,1 = 1 × 10 ^-3 , площадь поперечного сечения = 1 мм² = 1
× 10 ^-6 м², присоединенная нагрузка = F = 10 кг-масса = 10 × 9,8 Н
.

Найти: Удлинение
= l =? Напряжение =?,

Решение:

Напряжение = л / л
∴ удлинение
= l = Напряжение × L
∴
l = 1 × 10 ^-3 × 5
∴
l = 5 × 10 ^-3 m = 5 мм
Напряжение = F / A = мг / π r²
∴
Напряжение = (10 × 9,8) / (1 × 10 ^-6 )
∴
Стресс = 9.8 × 10 ⁷ Н / м²
Ответ: Удлинение = 5 мм и напряжение = 9,8 × 10 ⁷
Н / м²

Пример-6:

Латунный провод длиной 2 м одним концом закреплен на жесткой опоре, а с другого конца подвешен груз массой 4 кг. Если радиус проволоки составляет 0,35 мм, найдите удлинение проволоки. g = 9,8 м / с², Y = 11 × 10 ¹⁰ Н / м²

Дано: Начальное
длина провода = L = 2 м, радиус провода = 0.35 мм = 0,35 × 10 ^-3
м = 3,5 × 10 ^-4 м, присоединенная нагрузка = F = 4 кг, масса = 4 × 9,8 Н, г = 9,81
м / с², Y = 11 × 10 ¹⁰ Н / м².

Найти: добавочный номер
знак равно

Решение:

Y = FL / A л
∴
l = F L / π r² Y
∴
l = (4 × 9,8 × 2) /(3,142 × (3,5 × 10 ^-4 ) ² × 11 × 10 ¹⁰
)
∴
l = (4 × 9,8 × 2) /( 3,142 × 12,25 × 10 ^-8 × 11 × 10 ¹⁰
)
∴
l = 1,85 × 10 ^-3 м = 0.185 × 10 ^-2 м =
0,185 см
Ответ: Удлинение провода 0,185 м

Пример-7:

Проволока длиной 1,5 м и радиусом 0,4 мм при нагрузке растягивается на 1,2 мм. Если модуль Юнга его материала равен 12,5 × 10 ¹⁰ Н / м². Найдите растягивающую силу.

Дано: Начальное
длина провода = L = 1,5 м, радиус провода = 0,4 мм = 0,4 × 10 ^-3
м = 4 × 10 ^-4 м, удлинение = l = 1.2 мм = 1,2 × 10 ^-3 м, г
= 9,8 м / с², модуль Юнга = Y = 12,5 × 10 ¹⁰ Н / м².

Найти: Растяжка
сила = F =?

Решение:

Y = FL / A л
∴
F = AY л / л
∴
F = π r² Y л / л
∴
F = (3,142 × (4 × 10 ^-4 ) ² × 12,5 × 10 ¹⁰ × 1,2 × 10 ^-3 )
/1,5
∴
F = (3,142 × 16 × 10 ^-8 × 12,5 × 10 ¹⁰ × 1,2 × 10 ^-3 )
/1,5
∴
F = 50.27 Н
Ответ: Требуемая сила растяжения = 50,27 Н

Пример — 8:

Какое усилие требуется, чтобы растянуть стальную проволоку в поперечном сечении на 1 см2, чтобы ее длина удвоилась? Y = 2 × 10 ¹¹ Н / м². Предположим закон Гука.

Дано: Начальное
длина провода = L, конечная длина = 2L, следовательно, удлинение провода = l = 2L — L =
L, Площадь поперечного сечения = 1 см² = 1 × 10 ^-4 м²,
Модуль упругости Юнга = Y = 2 × 10 ¹¹ Н / м².

Найти: Растяжка
сила = F =?

Решение:

Y = FL / A l
∴ F = AY l / L
∴ F = (1 × 10 ^-4 × 2 × 10 ¹¹ × L) / L
∴ F = 2 × 10 ⁷
О: Требуемая сила растяжения = 2 × 10 ⁷ Н

Пример — 9:

Найдите максимальную нагрузку, которую можно приложить к вольфрамовой проволоке диаметром 2 мм, чтобы допустимая деформация не превышала 1/1000. Модуль Юнга для вольфрама = Y = 35 × 10 ¹⁰ Н / м².

Дано: Деформация = 1/1000 = 10 ^-3 , модуль упругости Юнга = Y = 35 × 10 ¹⁰ Н / м², диаметр проволоки = 2 мм, радиус проволоки = 2/2 = 1 мм = 1 × 10 ^-3 м,

Найти:
Максимальная нагрузка = F =?

Решение:

Y = напряжение / деформация = (F / A) / деформация
Y = F / (A × деформация)
∴
F = π r² × Y × деформация
∴
F = 3,142 × (1 × 10 ^-3 ) ² × 35 × 10 ¹⁰ × 10 ^-3
∴
F = 3.142 × 1 × 10 ^-6 × 35 × 10 ¹⁰ × 10 ^-3
∴
F = 1100 Н
Ответ: Максимальная нагрузка 1100 Н

Задача — 10:

Масса 2 кг подвешена на стальной проволоке радиусом 0,5 мм и длиной 3 м. Вычислите произведенное расширение. Каким должен быть минимальный радиус проволоки, чтобы не превышался предел упругости? Предел упругости для стали составляет 2,4 × 10 ⁸ Н / м², Y для стали = Y = 20 × 10 ¹⁰ Н / м²

Дано: Радиус
провода = 0.5 мм = 0,5 × 10 ^-3 м = 5 × 10 ^-4 м. Исходный
длина проволоки = L = 3 м, присоединенная масса = м = 2 кг, Y для стали = Y = 20 × 10 ¹⁰ Н / м²

Найти: Удлинитель = l =? Минимальный радиус проволоки = r =?

Решение:

Часть — I:

Y = FL / A l
∴ l = FL / AY
∴ l = мг L / π r² Y
∴ l = (2 × 9,8 × 3) /(3,142 1 × (5 × 10 ^-4 ) ² × 20 × 10 ¹⁰ )
∴ l = (2 × 9.8 × 3) /( 3,142 × 25 × 10 ^-8 × 20 × 10 ¹⁰ )
∴ l = 3,743 × 10 ^-4 м = 0,3743 мм

Часть — II:

Дано:
Предел упругости для стали = напряжение = 2,4 × 10 ⁸ Н / м², масса
прикреплено = m = 2 кг,

Найти: радиус
проволоки на пределе упругости = r =?

Напряжение = F / A = F / π r²
∴ r² = мг / (π × напряжение)
∴ r² = (2 × 9,8) / (3,142 × 2,4 × 10 ⁸ )
∴ r² = 2.599 × 10 ^-8
∴ r = 1,612 × 10 ^-4 м = 0,1612 × 10 ^-3 м = 0,1612 мм

Ответ: Часть — I: Изменение длины проволоки на 0,3743 мм
Часть — II: Радиус проволоки на пределе упругости = 0,1612 мм

Пример — 11:

Проволока растягивается с приложением силы 50 кг масс / кв. см. На сколько процентов увеличилась длина провода? Y = 7 × 10 ¹⁰ Н / м², g = 9.8 м / с²

Дано:
Напряжение = 50 кг масс / кв. см = 50 × 9,8 Н / 10 ^-4 м² = 50 ×
9,8 × 10 ⁴ Н / м², модуль упругости Юнга = Y = 7
× 10 ¹⁰ Н / м². g = 9,8 м / с²

Найти: %
удлинение =% l / L =?

Решение:

Теперь, Y = напряжение / деформация
∴
Деформация = Напряжение / Y = (50 × 9,8 × 10 ⁴ ) /
(7 × 10 ¹⁰ )
∴
Деформация = 7 × 10 ^-5
% удлинение = деформация × 100 = 7 × 10 ^-5 × 100
% удлинение = деформация × 100 = 0.007
Ответ: Относительное удлинение 0,007%

Проблема — 12:

Сжимающая сила 4 × 10 ⁴ Н прилагается к концу кости длиной 30 см и квадратным поперечным сечением 4 см². Что будет с костью? Рассчитайте изменение длины кости. Прочность кости на сжатие составляет 7,7 × 10 ⁸ Н / м², а модуль Юнга кости составляет 1,5 × 10 ¹⁰ Н / м²

Дано: Начальное
длина провода = L = 30 см = 0.30 м, площадь поперечного сечения = 4 см²
= 4 × 10 ^-4 м², присоединенная нагрузка = F = 4 × 10 ⁴
N. Y = 1,5 × 10 ¹⁰ Н / м². Максимальное напряжение = 7,7 × 10 ⁸ Н / м².

Найти: Эффект
загрузки =? Изменение длины = l =?,

Решение:

Приложенное напряжение = Приложенная сила / Площадь
поперечного сечения
Прикладное напряжение = (4 × 10 ⁴ ) / (4 × 10 ^-4 ) =
1 × 10 ⁸ Н / м²
Это напряжение меньше максимально допустимого напряжения (7.7 × 10 ⁸ Н / м²)
Следовательно, кость не сломается, а сожмется, и ее длина уменьшится
Y = F L / A l
∴
l = (4 × 10 ⁴ × 0,3) / (4 × 10 ^-4 × 1,5 × 10 ¹⁰ )
∴
l = 2 × 10 ^-3 m = 2 мм
Ответ: Длина кости уменьшается на 2 мм

Пример — 13:

Радиус медного стержня 4 мм. Какая сила требуется, чтобы растянуть стержень на 20% от его длины при условии, что предел упругости не превышен? Y = 12 × 10 ¹⁰ Н / м².

Дано: Радиус
проволоки = r = 4 мм = 4 × 10 ^-3 м, удлинение% = Деформация = 20% = 20 ×
10 ^-2 , Модуль упругости Юнга = Y = 12 × 10 ¹⁰
Н / м².

Найти: Растяжка
сила = F =?

Решение:

Y = напряжение / деформация = (F / A) / деформация
Y = F / (A × деформация)
∴
F = AY × деформация
∴
F = π r² × Y × деформация
∴
F = 3,142 × (4 × 10 ^-3 ) ² × 12 × 10 ¹⁰ × 20 × 10 ^-2
∴
F = 3.142 × 16 × 10 ^-6 × 12 × 10 ¹⁰ × 20 × 10 ^-2
∴
F = 1,207 × 10 ⁶ Н
Ответ: Требуемая сила растяжения = 1,207 × 10 ⁶ Н

Пример — 14:

Найдите изменение длины провода длиной 5 м и поперечного сечения 1 мм² при растягивающей силе 10 кг-вес. Y = 4,9 × 10 ¹¹ Н / м², а g = 9,8 м / с².

• Решение:
• Дано: Начальная длина провода = L = 5 м, площадь поперечного сечения = 1 мм² = 1 × 10 ^-6 м², приложенная нагрузка = F = 10 кг- вес = 10 × 9.8 с. Y = 4,9 × 10 ¹¹ Н / м², а g = 9,8 м / с².
• Найти: Изменение длины = l =?

Y = FL / A л
∴ л
= F L / A Y
∴
l = (10 × 9,8 × 5) / (1 × 10 ^-6 × 4,9 × 10 ¹¹ )
∴
l = 1 × 10 ^-3 м = 1 мм
Ответ: Изменение длины провода на 1 мм

Пример — 15:

Предел упругости превышен, если деформация проволоки (Y = 14 × 10 ¹¹ Н / м²) превышает 1/2000.Если площадь поперечного сечения провода составляет 0,02 см², найдите максимальную нагрузку, которую можно использовать для растяжения провода без постоянного затвердевания.

Дано: Штамм
= 1/2000 = 5 × 10 ^-4 , модуль упругости Юнга = Y =
14 × 10 ¹¹ Н / м², площадь поперечного сечения = A = 0,02 см²
= 0,02 × 10 ^-4 м² = 2 × 10 ^-6 м²

Найти: Растяжка
сила = F =?

Решение:

Y = напряжение / деформация = (F / A) / деформация
Y = F / (A × деформация)
∴
F = AY × деформация
∴
F = 2 × 10 ^-6 × 14 × 10 ¹¹ × 5 × 10 ^-4
∴
F = 1400 N
Отв.: Требуемая сила растяжения = 1400 Н

Пример — 16:

Предел упругости стали превышен, когда напряжение на данной стальной проволоке превышает 8,26 × 10 ⁸ Н / м². Можно ли растянуть стальную проволоку (Y = 2 × 10 ¹¹ Н / м²) длиной 2 м на 10 мм без превышения предела упругости?

Дано: Начальное
длина провода = L = 2 м, предел упругости = напряжение = 8,26 × 10 ⁸
Н / м², модуль упругости Юнга = Y = 2 × 10 ¹¹ Н / м².

Найти: Кому
выяснить, можно ли растянуть проволоку на 10 мм.

Решение:

Y = Напряжение / Деформация = Напряжение / (л / л)
∴
Y = (напряжение × L) / Y
∴
Y = (8,26 × 10 ⁸ × 2) / 2 × 10 ¹¹
∴
Y = 8,26 × 10 ^-3 м = 8,26 мм
Ответ: Проволоку нельзя растянуть до 10 мм из-за эластичного
предел будет пересечен при расширении 8,26 мм.

Пример — 17:

Модуль Юнга материала проволоки равен 9.68 × 10 ¹⁰ Н / м². Проволока из этого материала диаметром 0,95 мм растягивается с приложением определенного усилия. Каким должен быть предел этой силы, если деформация не превышает 1: 1000?

Дано: Штамм
= 1/1000 = 10 ^-3 , модуль упругости Юнга = Y =
9,68 × 10 ¹⁰ Н / м², Диаметр проволоки = 0,95 мм, Радиус проволоки =
0,95 / 2 = 0,475 мм = 0,475 × 10 ^-3 м = 4,75 × 10 ^-4 м

Найти: Растяжка
сила = F =?

Решение:

Y = напряжение / деформация = (F / A) / деформация
Y = F / (A × деформация)
∴
F = π r² × Y × деформация
∴
F = 3.142 × (4,75 × 10 ^-4 ) ² × 9,68 × 10 ¹⁰ × 10 ^-3
∴
F = 68,62
Ответ: Предел необходимого усилия растяжения = 68,62 Н

Пример — 18:

Предел упругости меди составляет 1,5 × 10 ⁸ Н / м². Медный провод следует растягивать с нагрузкой 10 кг. Найдите минимальный диаметр проволоки, который должен иметь предел упругости.

Дано: Эластичный
Предел = Напряжение = 1.5 × 10 ⁸ Н / м², нагрузка = F = 10 кг, вес = 10 × 9,8.

Найти : минимальный диаметр проволоки.

Решение:

Напряжение = F / A
∴
Напряжение = F / π r²
∴
r² = F / (π × напряжение)
∴
r² = (10 × 9,8) / (3,142 × 1,5 × 10 ⁸ )
∴
r² = 20,79 × 10 ^-8
∴
r = 4,56 × 10 ^-4 м = 0,456 × 10 ^-3
м = 0,456 мм
Диаметр проволоки = 2 × r = 2 × 0,456 мм = 0,912 мм
Ответ.: Диаметр проволоки 0,912 мм

Пример — 19:

Какой была бы наибольшая длина стальной проволоки, которая при закреплении на одном конце может свободно свисать, не ломаясь? Плотность стали = 7800 кг / м³. Разрушающее напряжение для стали = 7,8 × 10 ⁸ Н / м².

Дано: Плотность
стали = ρ = 7800 кг / м³. Напряжение = 7,8 × 10 ⁸ Н / м².

Найти: Наибольшая длина провода = ?.

Решение:

Напряжение = F / A = мг / А = V ρ г / А
∴ Напряжение = AL ρ г / A
∴ Напряжение = L ρ г
∴ L = Напряжение / ρ г
∴ L = 7,8 × 10 ⁸ / (7800 × 9,8)
∴ L = 7,8 × 10 ⁸ / (7800 × 9,8)
∴ L = 1,021 × 10 ⁴ м
Ответ: Максимальная длина медного провода составляет 1,021 × 10 ⁴ м

Чтобы узнать больше об эластичности, нажмите здесь

Для получения дополнительных тем по физике щелкните здесь

Сращивания и заполнение проводов в корпусах и кабельных каналах

Требования к заполнению проводников для кабелепровода или выходной коробки рассчитываются на регулярной основе в полевых условиях.Тем не менее, специалисты на местах редко определяют требования к заполнению проводника для поверхностного металлического или неметаллического канала (статья 352), металлического или неметаллического кабельного канала (статья 362) или пространства для проводов для шкафа или коробки с вырезом (статья 373). сложно или загадочно, если следовать нескольким простым правилам Национального электротехнического кодекса (NEC).

Производители проектируют металлические и неметаллические дорожки качения так, чтобы в них было определенное количество проводников. Количество проводников будет указано на дорожке качения или на транспортной коробке, либо включено в инструкции по установке дорожки качения.Поскольку в инструкциях производителя содержится информация о заполнении дорожки качения, расчет заполнения не требуется. Чтобы определить, следует ли снижать номинальные параметры проводников в зависимости от количества проводников в кабелепроводе, требуется расчет.

Раздел 352-4, второй абзац, гласит, что снижение номинальных характеристик количества проводников в кабельной дорожке на основании Раздела 310-15 (b) (2) (a) [старое примечание 8 для более чем трех токоведущих проводов в кабельной дорожке] не требуется для поверхностных металлических дорожек качения. Однако необходимо выполнение трех условий.(1) Площадь поперечного сечения металлической дорожки качения должна быть более 4 квадратных дюймов; (2) количество токопроводящих проводов не может превышать 30, и (3) сумма поперечного сечения всех содержащихся проводников не может превышать 20 процентов площади поперечного сечения кабельной дорожки.

Например, поверхностный металлический канал, содержащий 10 проводников № 2/0 THHN, восемь проводников № 8 THHN и 12 проводов № 12 THHN, обычно требует 45-процентного поправочного коэффициента токовой нагрузки проводников в дорожка качения на основании Раздела 310-15 (b) (2) (a).Первый шаг — вычислить общую площадь в квадратных дюймах, которую будут занимать проводники.

Разделив общую площадь заполнения проводника в квадратных дюймах на 20 процентов, вы получите дорожку качения с металлической поверхностью минимального размера, не превышающую 20 процентов требуемого поперечного сечения.

Пример: 2,6754 квадратных дюйма общей площади проводников / 20 процентов = 13,377 квадратных дюйма кабельного канала (это превышает минимум четыре квадратных дюйма, требуемый в первом требовании).

Металлическая дорожка качения размером примерно 33/4 дюйма на 33/4 дюйма обеспечит максимальное заполнение на 20 процентов, так что для токопроводящих проводников не потребуется 45-процентный поправочный коэффициент.Тот же метод расчета может использоваться для металлических кабельных коробов на основе Раздела 362-5 при условии, что внутри кабельных коробов не более 30 проводников и не превышено 20-процентное максимальное заполнение. Как для поверхностного металлического канала, так и для металлического кабельного канала, если количество проводников превышает 30 или площадь поперечного сечения заполнена более чем на 20 процентов, номинальные характеристики проводников должны быть снижены.

Раздел 362-19 требует, чтобы токопроводящие проводники, установленные в неметаллических кабельных каналах, были снижены в соответствии с Разделом 310-15 (b) (2) (a), даже если заполнение не превышает 20 процентов.Металлический кабельный канал лучше рассеивает тепло, чем неметаллический кабельный канал, на который может повлиять чрезмерное тепло от проводников.

Шкафы и распределительные коробки, как это предусмотрено Статьей 373, обычно проектируются с распашными дверцами для размещения небольших трансформаторов, переключателей, устройств защиты от сверхтоков, счетчиков или устройств управления. Эти корпуса предназначены для размещения этих устройств. Кроме того, к приборам должны быть подключены проводники. Раздел 373-7 требует, чтобы в этих корпусах было достаточно места внутри корпуса для установки необходимых проводников для подключения к этим устройствам.Раздел 373-8 не разрешает использование этих корпусов для переключателей или устройств максимального тока в качестве распределительных коробок, вспомогательных желобов или каналов для проводов, проходящих через другие переключатели или устройства максимального тока или ответвляемых на них. Однако положение в Разделе 373-8 разрешает сращивание этих дополнительных проводников или отводов в шкафу, если имеется достаточно места. Проводники с ответвлениями или сращиванием не могут заполнять пространство для проводки более чем на 40 процентов площади поперечного сечения пространства для проводки.Кроме того, проводники, ответвители и стыки не могут заполнять пространство поперечного сечения проводки более чем на 75 процентов площади поперечного сечения пространства проводки.

Например, если пространство для проводки в шкафу составляет 4 дюйма на 4 дюйма, общее пространство поперечного сечения проводки составляет 16 квадратных дюймов. Общее заполнение ограничено 40 процентами от 16 квадратных дюймов доступного пространства или 16 квадратных дюймов x 0,40 = 6,4 квадратных дюйма. Общая площадь проводников, которые могут быть установлены в пространстве для проводов шкафа, может быть рассчитана по площади проводников на основе типа изоляции и размера проводов в соответствии с таблицей 5 в главе 9.Эти расчеты относительно просты и могут быть выполнены в полевых условиях с помощью NEC и калькулятора.
ODE — технический специалист в Underwriters Laboratories, Inc., в Research Triangle Park, Северная Каролина. С ним можно связаться по телефону (919) 549-1726 или по электронной почте [email protected].

Расчет заполнения и нагрузки кабельного лотка — Электротехника 123

Кабельный лоток / кабельный лоток является неотъемлемой частью любой системы управления кабелями. Выбор кабельного лотка очень важен, потому что, если размер кабельного лотка недостаточен, кабели могут быть повреждены из-за неправильного обращения, чрезмерного нагрева и т. Д.С другой стороны, нельзя пренебрегать системой поддержки кабельных лотков, так как она обеспечивает целостность всей системы управления кабелями.

В следующих разделах этой страницы таблицы и формулы помогают определить, сколько кабелей можно безопасно переносить через проволочную сетку / кабельный лоток каждого размера. На этой странице также приведены инструкции по определению подходящего расстояния между опорами для нагрузки в зависимости от количества кабелей, размера кабельного лотка и типа кронштейна.

Коэффициент заполнения кабельного лотка из проволочной сетки = поперечное сечение кабеля / поперечное сечение лотка

Согласно NEC 392.9 (B), при использовании вентилируемого лотка с многожильным кабелем управления сумма площадей поперечного сечения не должна превышать 50 процентов внутреннего поперечного сечения кабельного лотка / лотка. Таблица заполнения проволочной сетки / кабельного лотка в разделе ниже показывает количество кабелей и нагрузку в фунтах-силах / линейных футах, создаваемую типичным 4-парным и 6-парным кабелем весом 20 фунтов / км и 40 фунтов / км соответственно. Хотя эта таблица является полезным руководством, фактические нагрузки должны быть рассчитаны с использованием кабеля, указанного для любого проекта.

Калькулятор заполнения кабельного лотка

Используйте следующую формулу для расчета количества кабелей, которые будут иметь определенный коэффициент заполнения, где:
A = внутренняя площадь лотка в дюймах 2
D = диаметр кабеля в дюймах
F = Коэффициент заполнения в%
N = Количество кабелей

Формула для количества кабелей:

N = (F / 100) * (A) / [(D / 2) 2 * Π]

ПРИМЕР:

В установке будет использоваться кабель CAT диаметром 0,19 дюйма, 20 фунтов на 1000 фут2. Желаемый коэффициент заполнения — 40%.Кабельный лоток
из проволочной сетки имеет высоту 2 дюйма (51 мм) и ширину 2 дюйма (51 мм).
A = 3,5 дюйма 2
D = 0,19 дюйма
F = 40%
N = (40/100) * (3,5 / [(0,19 / 2) 2 * Π]) = 49 кабелей

Кабельная нагрузка / фут = 49 кабелей * 20 фунтов / 1000 футов = 0,98 фунта / фут

Ниже приведены данные для таблицы заполнения кабельного лотка с проволочной сеткой Quick Tray при заполнении на 50%. Эта таблица размеров кабельных лотков предоставлена ​​Hoffman Enclosures Inc. и может быть изменена в любое время.

Расчеты опор кабельного лотка / лотка

Размер кабельного лотка

определяется в зависимости от количества и типа кабелей, необходимых для текущих и будущих потребностей.Коэффициент заполнения 50% должен соответствовать максимальному количеству кабелей, протянутых в данном поперечном сечении. Опоры прямого профиля, установленные с шагом 5 футов (1,5 м), являются типичными.

Для пролетов опор более 5 футов (1,5 м) необходимо оценить кабельные нагрузки, чтобы убедиться, что пролет между опорами соответствует нагрузке.

Опору и анкер следует оценивать отдельно.

Опоры следует размещать в пределах 24 дюймов (610 мм) от стыка на прямых участках, а расстояние между опорами не должно превышать длину лотка.

Дополнительные опоры потребуются на поворотах и ​​при изменении уровня кабельного лотка.

Также необходимо учитывать номинальную нагрузку оборудования, поддерживающего кабельный лоток.

Значения нагрузки для некоторых часто используемых опор указаны в таблице максимальной нагрузки опор лотка в разделе ниже.

После определения нагрузки на опору можно определить вес каждой опоры кабельного лотка, умножив нагрузку на опору на количество опор между опорами.

Пример расчета нагрузки на опору кабельного лотка

Вес пролета = Нагрузка на фут * Кол-во футов между опорами

Значение нагрузки на фут для кабельного лотка 2 x 2 дюйма с коэффициентом заполнения 40% Пример: 0,98 фунта / фут

Вес пролета = 0,98 * 5 = 4,9 фунта

Вес на опоре = вес пролета / 2

Оптимизация формы поперечного сечения жил проволоки, подвергающихся чисто растягивающим нагрузкам, с использованием уменьшенной спиральной модели | Расширенное моделирование и моделирование в технических науках

Уменьшенная спиральная модель

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

Рис. 3

Осевой отклик жилы проволоки 1 + 6. Геометрические параметры приведены в Таблице 3, а свойства материала — в Таблице 2

Уменьшенная модель позволяет иметь сложную геометрию, сохраняя при этом небольшое количество элементов. Это позволяет изучать мелкие сетки, а также локальные деформации и напряжения без необходимости использования объемного КЭ и очень дорогостоящего в вычислительном отношении моделирования.С другой стороны, он ограничен исходным предположением: можно изучать только однородные варианты нагружения, такие как осевое удлинение и скручивание, радиальное уплотнение и тепловое расширение [15]. Соответственно, можно рассматривать любой вариант нагружения, определяющий, что каждое поперечное сечение конструкции ведет себя одинаково.

Требования к подходам к моделированию

Для нашей оптимизации необходимы четыре требования, которые должны быть удовлетворены выбранной техникой моделирования. Аналитическая модель, предложенная Фейрером [5], и две трехмерные модели КЭ (основанные на твердых объемных или балочных элементах) сравниваются с сокращенной моделью.

Осевой отклик Поскольку осевое удлинение является вариантом нагрузки, для которого необходимо оптимизировать, наша модель должна иметь возможность полностью отражать взаимодействие между проволоками, включая жесткость из-за контакта между проволоками и пластичность материала. На рисунке 3 показано, как все модели могут предсказать общее осевое поведение.

Вычислительная эффективность Основное внимание при приближении к программе оптимизации заключается в том, чтобы обеспечить максимальную эффективность основного моделирования, которое вычисляет целевое значение, поскольку оно выполняется несколько раз.Поэтому на рис. 4 показано сравнение времени решения для количественной оценки скорости каждой модели. Помимо аналитической модели, балочная и редуцированная модели сопоставимы в решении анализа, при этом твердотельный КЭ работает значительно медленнее.

Сложная геометрия С целью настройки оптимизации формы выбранная модель должна быть способна полностью описывать геометрию пряди (и, в частности, внешней проволоки). Твердые и сокращенные модели КЭ — единственные, которые удовлетворяют этому требованию, потому что как аналитическая, так и балочная КЭ-модели полагаются на узкую базу данных сечений для определения контакта.

Рис. 4

Сплошные элементы континуума (слева), балочные элементы (в центре) и редуцированные элементы (справа) с соответствующими временами вычислений для моделирования, показанного на рис. 3

Таблица 1 Требования, соответствующие каждой модели

Реакция на изгиб Расчет реакции на изгиб также требуется в программе оптимизации, чтобы ограничить гибкость пряди. Твердые и балочные КЭ-модели и аналитические модели могут напрямую описывать такой вариант нагружения. С другой стороны, сокращенная модель, поскольку поперечные срезы не будут вести себя независимо от их осевого положения, по своей сути не способна моделировать изгиб.

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

Расширение уменьшенной спиральной модели для учета контакта

Поскольку влияние контакта между проволоками важно для полной характеристики напряженного состояния внутри пряди, потребовалось расширение модели, найденной в [7] (рис. 5b) . Изначально модель была разработана для анализа одного компонента, либо свободных спиралей, либо твердых участков (например, твердого цилиндра с включениями).Вместо этого пряди имеют отдельные компоненты, которые могут свободно вращаться и перемещаться относительно друг друга. Следовательно, необходимо ввести закон взаимодействия. Вместо простого слияния точек контакта [15], в настоящей работе используется закон контакта с экспоненциальной зависимостью от избыточного давления.

Чтобы использовать определения контактов, уже доступные в Abaqus, вводится геометрический прием. Поскольку каждый компонент является локально плоским и имеет место относительное вращение вне плоскости, для обеспечения трехмерного контакта необходимо определить вспомогательную эталонную поверхность .Это позволяет взаимодействию фактически представлять контакт поверхность-поверхность, а не контакт между линиями, что в конечном итоге приведет к искусственному — локализованному изгибу. Эта поверхность получается путем выдавливания узлов внутреннего сердечника перпендикулярно плоскости отсчета. Эти узлы затем соединяются элементами оболочки и жестко привязаны к соответствующим родительским узлам, чтобы гарантировать спиральную симметрию. На рис. 5b показана такая контактная поверхность с выделенными узлами, подключенными к соответствующему главному узлу, лежащему в эталонном поперечном сечении.

Рис. 5

a Поперечное сечение нити 1 + 6 с выделенной сокращенной областью модели. b Вспомогательная поверхность для определения контакта. Узловые степени свободы полностью привязаны к соответствующему узлу, лежащему в исходном поперечном сечении, уравнениями связи. c Экструдированная прядь, соответствующая поперечному сечению, указанному в a

Приблизительная жесткость на изгиб

Рис. 6

Результаты Фоти [18] и значения жесткости, рассчитанные аналитически

Как предполагается в работе Фоти [18], изгиб нити имеет две отличительные крайности.

• Фаза рукояти , где кривизна изгиба достаточно мала, чтобы трение между компонентами предотвращало их скольжение относительно друг друга. Все провода образуют поперечное сечение с соединенными элементами, что связано с высокой жесткостью на изгиб.

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

  (2)

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

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

  Осевая сила, приложенная к пряди, также влияет на реакцию на изгиб [18] из-за повышенного трения в контакте между проволоками, когда прядь удлиняется. Принимая во внимание тот факт, что для приложений, рассматриваемых в этой работе, осевые силы велики, а кривизны малы, будет рассматриваться жесткость фазы прилипания \ (K_ {stick} \).

  Модель материала

  На протяжении всех представленных здесь симуляций модель материала является упруго-идеально пластичным конститутивным законом. На рисунке 7 показана кривая напряжения-деформации, соответствующая параметрам материала, указанным в таблице 2. Такой выбор определяющего закона позволяет моделировать разрушение с помощью анализа предельной нагрузки . Материал анализируемой конструкции заменен на идеально пластичный материал с меньшим пределом текучести.