Расчет сечения провода по мощности потребителя: Расчет сечения кабеля по мощности онлайн калькулятор

Содержание

Расчет сечения кабеля по мощности. Расчет сечения провода по току

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 выбор сечения кабеля, 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 Ko — коэффициент одновременности.

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
















Электроприбор Мощность, Вт
LCD телевизор 140
Холодильник 300
Бойлер 2000
Пылесос 650
Утюг 1700
Электрочайник 1200
Микроволновая печь 1000
Стиральная машина 2500
Компьютер 500
Фен для сушки волос 1200
Электродуховка 1200
Электроплита 2500
Освещение (суммарное) 500
Всего 15390

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 расчет сечения кабеля по мощности, 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.


Обратите внимание! Если говорить в цифрах, то полученный результат необходимо умножить на 0.8 – это коэффициент одновременности. Данная цифра означает что ОДНОВРЕМЕННО будут работать лишь 80 % всех электроприборов. Такой коэффициент считается логичным, ведь одновременно пылесосить дом и пользоваться, к примеру, феном навряд ли кто-то будет, тем более, что такая техника не используется долгое время.


Согласно ВСН 59-88 (ведомственных строительных норм) п.4.4 в зависимости от количества розеток поправочный коэффициент может иметь разные значения. В доме или квартире, где более 20 розеток поправочный коэффициент будет составлять 0.8. Если розеток от 10 до 20 коэффициент составит 0.9.

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 допустимая токовая нагрузка. 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».


ВНИМАНИЕ! Для четырехжильных и пятижильных кабелей, у которых все жилы равного сечения при использовании их в четырех-проводных сетях значение из таблицы нужно умножить на коэффициент 0,93.

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.

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Как определить сечение провода по мощности потребителя. Как правильно выбрать сечение кабеля

В Правилах управления электроустановок четко расписано, сколько тока должна суммарно потреблять городская квартира, а, значит, кабель какого сечения должен быть в ней использован. Его параметры: площадь сечения 2,5 мм², диаметр 1,8 мм, токовая нагрузка 16 А. Конечно, увеличение количества бытовых приборов изменяет эти показатели, поэтому совет – использовать медный кабель площадью 4 мм², диаметром 2,26 мм, который будет выдерживать токовую нагрузку в 25 А.

Для частного дома эти эксплуатационные показатели также приемлемы. Но необходимо учитывать тот момент, что в квартире или доме электрическая схема разбивается на контуры (шлейфы), которые будут подвергаться различным нагрузкам в зависимости от мощности потребителя. Поэтому придется производить выбор сечения кабеля по току (таблица ПУЭ в данном случае хороший помощник).

Расчет сечения провода

Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть, каждый человек, не имея под рукой интернет, где в свободном доступе ПУЭ с таблицами имеется, может самостоятельно провести расчет сечения кабеля по току. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.

Если рассмотреть сечение кабеля, то это круг с определенным диаметром. Существует формула площади круга:

S= 3,14*D²/4, где 3,14 – это Архимедово число, «D» — диаметр измеренной жилы. Формулу можно упростить: S=0,785*D².

Если провод состоит из нескольких жил, то замеряется диаметр каждой, вычисляется площадь, затем все показатели суммируются. А как вычислить сечение кабеля, если каждая его жила состоит из нескольких тоненьких проводков? Процесс немного усложняется, но не сильно. Для этого придется подсчитать количество проводков в одной жиле, измерить диаметр одного проводка, вычислить его площадь по описанной формуле и умножить данный показатель на количество проводков. Это и будет сечение одной жилы. Теперь необходимо это значение умножить на количество жил.

Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, надо просто замерить диаметр одной жилы, состоящий из нескольких проводов. Снимать размеры надо аккуратно, чтобы не смять жилу. Обратите внимание, что этот диаметр не является точным, потому что между проводками остается пространство. Поэтому полученную величину надо умножить на снижающий коэффициент – 0,91.

Соотношение тока и сечения

Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее будет проходить. То же самое и с проводами. Чем больше их площадь, тем большей силы ток, через них пройдет. При этом кабель не будет перегреваться, что является самым важным требованием правил пожарной безопасности.

Поэтому связка сечение – ток является основным критерием, который используется в подборе электрических проводов в разводке. Поэтому вам необходимо сначала разобраться, сколько бытовых приборов и какой общей мощности будет подключены к каждому шлейфу. К примеру, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновка, кофемолка и кофеварка, электрочайник иногда посудомоечная машина. То есть, все эти прибору могут в один момент быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и используется суммарная мощность помещения.

Узнать потребляемую мощность каждого прибора можно из паспорта изделия или на бирке. Для примера обозначим некоторые из них:

  • Чайник – 1-2 кВт.
  • Микроволновка и мясорубка 1,5-2,2 кВт.
  • Кофемолка и кофеварка – 0,5-1,5 кВт.
  • Холодильник 0,8 кВт.

Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, можно подобрать ее сечение из таблицы. Не будем рассматривать все показатели данной таблицы, покажем те, которые преобладают в быту.

  • Сила тока 16 А, сечение кабеля 2,7 мм², диаметр провода 1,87 мм.
  • 25 А – 4,2 – 2,32.
  • 32 А – 5,3 – 2.6.
  • 40 А – 6,7 – 2,92.

Но тут есть нюансы. К примеру, вам необходимо подключить стиральную машину. Специалисты рекомендуют к таким мощным приборам из распределительного щита проводить отдельный контур, запитав его на отдельный автомат. Так вот потребляемая мощность стиральной машины – 4 кВт, а это ток силой 18 А. В таблице ПУЭ этого показателя нет, поэтому необходимо доводить его до ближайшего большего, а это 20 А, к которому подходит контур сечением 3,3 мм² диаметром 2,05 мм. Опять-таки, провода с таким значением нет, значит, доводим и его до ближайшего большего. Это 4 мм². Кстати, таблица стандартных размеров электрических проводов также есть в интернете в свободном доступе.

Внимание! Если под рукой не оказалось кабеля нужного сечения, то можно его заменить двумя, тремя и так далее проводами меньшей площади, которые соединяются параллельно. При этом суммарное их сечение должно совпадать с сечением номинала. К примеру, чтобы заменить кабель сечением 10 мм², можно вместо него использовать или два провода по 5 мм², или три по 2, 3 и 5 мм², или четыре: два по 2 и два по 3.

Трехфазное подключение

Трехфазная сеть – это три провода, по которым и движется ток. Соответственно нагрузка прибора, подключенного на три фазы, уменьшается в три раза на каждой фазе. Поэтому для каждой фазы можно использовать кабель меньшего сечения. Здесь тоже соотношение – в три раза. То есть, если сечение кабеля в однофазной сети равно 4 мм², то для трехфазной можно брать 4/1,75=2,3 мм². Переводим в стандартный больший размер по таблице ПУЭ – 2,5 мм².

В достаточно большом количестве домов и квартир еще присутствует электрическая разводка алюминиевым кабелем. Ничего плохого о нем сказать нельзя. Алюминиевый кабель прекрасно служит, и как показала жизнь, срок его эксплуатации практически ничем не ограничен. Конечно, если правильно подобрать его по току и грамотно провести соединение.

Так же как и в случае с медным кабелем, проведем сравнение алюминиевого по сечению, силе тока и мощности. Опять-таки, не будем рассматривать все, возьмем только ходовые параметры.

  • Кабель сечением 2,5 мм² выдерживает силу тока, равную 16 А, и мощность потребителя 3,5 кВт.
  • 4 мм² — 21 А – 4,6 кВт.
  • 6 – 26 – 5,7.
  • 10 – 38 – 8,4.

Выбор провода

Делать внутреннюю разводку лучше всего из медных проводов. Хотя алюминиевые им не уступят. Но тут есть один нюанс, который связан с правильно проведенном соединении участков в распределительной коробке. Как показывает практика, места соединений часто выходят из строя из-за окисления алюминиевого провода.

Еще один вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость тока, поэтому именно его рекомендуют к применению в бытовой электрической разводке. Многожильный имеет высокую гибкость, что позволяет его сгибать в одном месте по несколько раз без ущерба качеству.

Выбор кабеля по маркам. Тут оптимальный вариант – кабель ВВГ. Это медные провода с двойной пластиковой изоляцией. Если вам встретится марка «NYM», то считайте, что это все тот же ВВГ, только зарубежного исполнения.

Внимание! Использовать сегодня провода марки ПУНП запрещено. Для этого есть постановление Главгосэнергонадзора, которое действует аж с 1990 года.

Заключение по теме

Как видите, провести выбор сечения кабеля по силе тока, действующего в потребительской сети, не очень сложно. Практически нет необходимости заниматься какими-то сложными математическими манипуляциями. Для удобства всегда можно воспользоваться таблицами из правил ПУЭ. Главное – правильно подсчитать общую мощность всех потребителей, установленных на одном электрическом контуре.

Похожие записи:

В процессе проведения ремонта обычно всегда осуществляют замену старой электропроводки. Это связано с тем, что в последнее время появилось много полезных бытовых приборов, которые облегчают жизнь домохозяек. Причем, потребляют они немало энергии, чего старая проводка, просто может не выдержать. К таким электроприборам следует отнести стиральные машины, электрические духовки, электрочайники, микроволновые печи и т.д.

Прокладывая электропровода, следует знать, какого сечения провод нужно проложить, чтобы запитать тот или иной электроприбор или группу электроприборов. Как правило, выбор осуществляется как по потребляемой мощности, так и по силе тока, который потребляют электроприборы. При этом, нужно учитывать, как способ укладки, так и длину провода.

Довольно просто осуществить выбор сечения прокладываемого кабеля по мощности нагрузки. Это может быть одна нагрузка или совокупность нагрузок.

Каждый бытовой прибор, тем более новый, сопровождается документом (паспортом), где указаны его основные технические данные. Кроме этого, такие же данные имеются на специальных табличках, прикрепленных к корпусу изделия. На этой табличке, которая располагается сбоку или сзади прибора, указывается страна изготовитель, его заводской номер и, конечно же, его потребляемая мощность в ватах (W) и ток, который потребляет аппарат в амперах (А). На изделиях отечественного производителя мощность может указываться в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). На импортных моделях присутствует буква W. Кроме этого, потребляемая мощность обозначается как «ТОТ» или «ТОТ MAX».

Пример подобной таблички, где указана основная информация о приборе. Такую табличку можно найти на любом техническом устройстве.

В случае, если узнать нужную информацию не удается (на табличке затерлась надпись или бытовой техники еще нет) можно узнать приблизительно, какую мощность имеют самые распространенные бытовые приборы. Все эти данные реально отыскать в таблице. В основном, электроприборы стандартизированы по потребляемой мощности и особого разброса данных нет.

В таблице выбираются именно те электроприборы, которые планируется приобрести, и записываются их потребляемый ток и мощность. Из списка лучше выбирать показатели, которые имеют максимальные величины. В таком случае не удастся просчитаться и проводка окажется более надежной. Дело в том, что чем толще кабель, тем лучше, так как проводка греется гораздо меньше.

Как осуществляется выбор

При выборе провода, следует просуммировать все нагрузки, которые будут подключены к этому проводу. При этом, следует проконтролировать, чтобы все показатели были выписаны или в ваттах, или киловаттах. Чтобы перевести показатели к одному значению, следует цифры или поделить, или умножить на 1000. Например, чтобы перевести в ватты, следует все цифры (если они в киловаттах) умножить на 1000: 1,5 кВт = 1,5х1000 = 1500 Вт. При обратном переводе действия производятся в обратном порядке: 1500 Вт = 1500/1000 = 1,5 кВт. Обычно, все расчеты производятся в ватах. После подобных расчетов производится выбор кабеля, воспользовавшись соответствующей таблицей.

Воспользоваться таблицей можно следующим образом: находят соответствующий столбик, где указано напряжение питания (220 или 380 вольт). В этом столбике находится цифра, которая соответствует мощности потребления (нужно брать чуть большее значение). В строчке, которая соответствует потребляемой мощности, в первом столбце указано сечение провода, которое допустимо использовать. Отправляясь в магазин за кабелем, следует искать провод, сечение которого соответствует записям.

Какой провод использовать – алюминиевый или медный?

В данном случае все зависит от потребляемой мощности. К тому же, медный провод выдерживает нагрузку в два раза больше, чем алюминиевый. Если нагрузки большие, то лучше отдать предпочтение медному проводу, так как он будет тоньше и его легче прокладывать. К тому же, его проще подключать к электрооборудованию, в том числе и к розеткам, и к выключателям. К сожалению, провод из меди имеет существенный минус: он стоит намного дороже провода из алюминия. Несмотря на это, он прослужит гораздо дольше.

Как рассчитать сечение кабеля по току

Большинство мастеров рассчитывают диаметры проводов по потребляемому току. Иногда это упрощает задачу, тем более, если знать какой ток выдерживает провод, имеющий ту или иную толщину. Для этого необходимо выписать все показатели потребляемого тока и просуммировать. Сечение провода можно подобрать по той же таблице, только теперь нужно искать столбик, где указан ток. Как правило, всегда выбирается большее значение для надежности.

Например, для подключения варочной поверхности, которая может потреблять максимальный ток до 16А, обязательно выбирается медный провод. Обратившись за помощью к таблице, искомый результат можно найти в третьей колонке слева. Поскольку там нет значения 16А, то выбираем ближайшее, большее – 19А. Под этот ток подходит значение сечения кабеля, равное 2,0 мм квадратных.

Как правило, подключая мощные бытовые приборы, их запитывают отдельными проводами, с установкой отдельных автоматов включения. Это существенно упрощает процесс подбора проводов. К тому же, это часть современных требований к электропроводке. Плюс ко всему, это практично. В аварийной ситуации не придется отключать электричество полностью, во всем жилище.

Не рекомендуется выбирать провода по меньшему значению. Если кабель постоянно будет работать при максимальных нагрузках, то это может привести к аварийным ситуациям в электрической сети. Результатом может послужить пожар, если неправильно подобраны автоматические выключатели. При этом, следует знать, что они от возгорания оболочки провода не защищают, а подобрать точно по току не удастся, чтобы он смог защитить провода от перегрузки. Дело в том, что они не регулируются и выпускаются на фиксированное значение тока. Например, на 6А, на 10А, на 16А и т.д.

Выбор провода с запасом позволит в дальнейшем установить на эту линию еще один электроприбор или даже несколько, если это будет соответствовать норме потребления по току.

Расчет кабеля по мощности и длине

Если взять во внимание среднестатистическую квартиру, то длина проводов не достигает таких величин, чтобы принимать во внимание этот фактор. Несмотря на это, бывают случаи, когда при выборе провода следует учитывать и их длину. Например, требуется подключить частный дом от ближайшего столба, который может находиться на значительном расстоянии от дома.

При значительных токах потребления, длинный провод может оказывать влияние на качество электропередачи. Это связано с потерями в самом проводе. Чем больше будет длина провода, тем больше окажутся потери в самом проводе. Другими словами, чем больше будет длина провода, тем больше окажется падения напряжения на данном участке. Применительно к нашему времени, когда качество электропитания оставляет желать лучшего, подобный фактор играет существенную роль.

Чтобы это знать, опять придется обратиться к таблице, где можно определить сечение провода, в зависимости от расстояния до точки питания.

Таблица определения толщины провода, в зависимости от мощности и расстояния.

Открытый и закрытый способ прокладки проводов

Ток, проходящий по проводнику, заставляет его нагреваться, так как он имеет определенное сопротивление. Итак, чем больше ток, тем больше тепла на нем выделяется, при условиях одинакового сечения. При одном и том же токе потребления, тепла выделяется на проводниках меньшего диаметра больше, чем на проводниках, имеющих большую толщину.

В зависимости от условий прокладки, изменяется и количество тепла, выделяемое на проводнике. При открытой прокладке, когда провод активно охлаждается воздухом, можно отдать предпочтение тоньшему проводу, а когда провод прокладывается закрытым и охлаждение его сведено к минимуму, то лучше выбирать более толстые провода.

Подобную информацию так же можно найти в таблице. Принцип выбора такой же, но с учетом еще одного фактора.

И, наконец, самое главное. Дело в том, что в наше время производитель пытается экономить на всем, в том числе и на материале для проводов. Очень часто, заявленное сечение не отвечает действительности. Если продавец не ставит в известность покупателя, то лучше на месте провести измерение толщины провода, если это критично. Для этого достаточно взять с собой штангенциркуль и замерить толщину провода в миллиметрах, после чего посчитать его сечение по простой формуле 2*Pi*D или Pi*R в квадрате. Где Pi — это постоянное число равное 3,14, а D – это диаметр провода. В другой формуле – соответственно Pi=3,14, а R в квадрате – это радиус в квадрате. Радиус вычислить очень просто, достаточно диаметр поделить на 2.

Некоторые продавцы прямо указывают на несоответствие заявленного сечения и действительного. Если провод выбирается с большим запасом – то это совсем не существенно. Главная проблема состоит в том, что цена провода, по сравнению с его сечением, не занижается.

От правильного выбора сечения электропроводки зависит комфорт и безопасность в доме. При перегрузке проводник перегревается, и изоляция может оплавиться, что приведет к пожару или короткому замыканию. Но сечение больше необходимого брать невыгодно, поскольку возрастает цена кабеля.

Вообще, его рассчитывают в зависимости от количества потребителей, для чего сначала определяют общую мощность, используемую квартирой, а затем умножают результат на 0,75. В ПУЭ применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. По ней можно легко определить диаметр жил, который зависит от материала и проходящего тока. Как правило, применяются медные проводники.

Сечение жилы кабеля должно точно соответствовать расчетному — в сторону увеличения стандартного размерного ряда. Наиболее опасно, когда оно занижено. Тогда проводник постоянно перегревается, и изоляция быстро выходит из строя. А если установить соответствующий автоматический выключатель, то будет происходить его частое срабатывание.

При завышении сечения провода, он обойдется дороже. Хотя определенный запас необходим, поскольку в дальнейшем, как правило, приходится подключать новое оборудование. Целесообразно применять коэффициент запаса порядка 1,5.

Расчет суммарной мощности

Общая потребляемая квартирой мощность приходится на главный ввод, который входит в распределительный щит, а после него разветвляется на линии:

  • освещение;
  • группы розеток;
  • отдельные мощные электроприборы.

Поэтому самое большое сечение силового кабеля — на входе. На отводящих линиях оно уменьшается, в зависимости от нагрузки. В первую очередь, определяется суммарная мощность всех нагрузок. Это несложно, так как на корпусах всех бытовых приборов и в паспортах к ним она обозначается.

Все мощности складываются. Аналогично производятся расчеты и по каждому контуру. Специалисты предлагают умножать сумму на 0,75. Это объясняется тем, что одновременно все приборы в сеть не включаются. Другие предлагают выбирать сечение большего размера. За счет этого создается резерв на последующий ввод в действие дополнительных электрических приборов, которые могут быть приобретены в будущем. Нужно отметить, что этот вариант расчета кабеля более надежен.

Как определить сечение провода?

Во всех расчетах фигурирует сечение кабеля. По диаметру его определить проще, если применять формулы:

  • S =
    π
    D²/4
    ;
  • D
    = √(4×
    S
    /π).

Где π = 3,14.

S = N×D²/1,27.

Многожильные провода применяются там, где требуется гибкость. Более дешевые цельные проводники используются при стационарном монтаже.

Как выбрать кабель по мощности?

Для того чтобы подобрать проводку, применяется таблица нагрузок по сечению кабеля:

  • Если линия открытого типа находится под напряжением 220 В, а суммарная мощность составляет 4 кВт, берется медный проводник сечением 1,5 мм². Данный размер обычно применяется для проводки освещения.
  • При мощности 6 кВт требуются жилы большего сечения — 2,5 мм². Провод применяется для розеток, к которым подключаются бытовые приборы.
  • Мощность 10 кВт требует использования проводки на 6 мм². Обычно она предназначена для кухни, где Подвод к подобной нагрузке производится по отдельной линии.

Какие кабели лучше?

Электрикам хорошо известен кабель немецкой марки NUM для офисных и жилых помещений. В России выпускают марки кабелей, которые по характеристикам ниже, хотя могут иметь то же название. Их можно отличить по подтекам компаунда в пространстве между жилами или по его отсутствию.

Провод выпускается монолитным и многопроволочным. Каждая жила, а также вся скрутка снаружи изолируется ПВХ, причем наполнитель между ними выполнен негорючим:

  • Так, кабель NUM применяется внутри помещений, поскольку изоляция на улице разрушается от солнечных лучей.
  • А в качестве внутренней и внешней электропроводки широко используется кабель марки ВВГ. Он дешев и достаточно надежен. Для прокладки в грунте его не рекомендуется применять.
  • Провод марки ВВГ изготавливается плоским и круглым. Между жилами наполнитель не применяется.
  • Кабель ВВГнг-П-LS делают с внешней оболочкой, не поддерживающей горения. Жилы изготавливаются круглые до сечения 16 мм², а свыше — секторные.
  • Марки и ШВВП делаются многопроволочными и используются преимущественно для подключения бытовых приборов. Его часто применяют в качестве домашней электропроводки. На улице многопроволочные жилы использовать не рекомендуется по причине коррозии. Кроме того, изоляция при изгибе трескается при низкой температуре.
  • На улице под землей прокладывают бронированные и устойчивые к влаге кабели АВБШв и ВБШв. Броня изготавливается из двух стальных лент, что повышает надежность кабеля и делает его устойчивым к механическим воздействиям.

Определение нагрузки по току

Более точный результат дает расчет сечения кабеля по мощности и току, где геометрические параметры связаны с электрическими.

Для домашней проводки должна учитывается не только активная нагрузка, но и реактивная. Сила тока определяется по формуле:

I = P/(U∙cosφ).

Реактивную нагрузку создают люминесцентные лампы и двигатели электроприборов (холодильника, пылесоса, электроинструмента и др.).

Пример по току

Давайте выясним, как быть, если необходимо определить сечение медного кабеля для подключения бытовой техники суммарной мощностью 25 кВт и трехфазных станков на 10 кВт. Такое подключение производится пятижильным кабелем, проложенным в грунте. Питание дома производится от трехфазной сети.

С учетом реактивной составляющей, мощность бытовой техники и оборудования составит:

  • P быт. = 25/0,7 = 35,7 кВт;
  • P обор. = 10/0,7 = 14,3 кВт.

Определяются токи на вводе:

  • I быт. = 35,7×1000/220 = 162 А;
  • I обор. = 14,3×1000/380 = 38 А.

Если распределить однофазные нагрузки равномерно по трем фазам, на одну будет приходиться ток:

I ф = 162/3 = 54 А.

I ф = 54 + 38 = 92 А.

Вся техника одновременно не будет работать. С учетом запаса на каждую фазу приходится ток:

I ф = 92×0,75×1,5 = 103,5 А.

В пятижильном кабеле учитываются только фазные жилы. Для кабеля, проложенного в грунте, можно определить для тока 103,5 А сечение жил 16 мм² (таблица нагрузок по сечению кабеля).

Уточненный расчет по силе тока позволяет сэкономить средства, поскольку требуется меньшее сечение. При более грубом расчете кабеля по мощности, сечение жилы составит 25 мм², что обойдется дороже.

Падение напряжения на кабеле

Проводники обладают сопротивлением, которое необходимо учитывать. Особенно это важно для большой длины кабеля или при его малом сечении. Установлены нормы ПЭУ, по которым падение напряжения на кабеле не должно превышать 5 %. Расчет делается следующим образом.

  1. Определяется сопротивление проводника: R = 2×(ρ×L)/S.
  2. Находится падение напряжения: U пад. = I×R.
    По отношению к линейному в процентах оно составит: U % = (U пад. /U лин.)×100.

В формулах приняты обозначения:

  • ρ — удельное сопротивление, Ом×мм²/м;
  • S — площадь поперечного сечения, мм².

Коэффициент 2 показывает, что ток течет по двум жилам.

Пример расчета кабеля по падению напряжения

  • Сопротивление провода составляет: R = 2(0,0175×20)/2,5 = 0,28 Ом
    .
  • Сила тока в проводнике: I = 7000/220 =31,8 А
    .
  • Падение напряжения на переноске: U пад. = 31,8×0,28 = 8,9 В
    .
  • Процент падения напряжения: U % = (8,9/220)×100 = 4,1
    %.

Переноска подходит для сварочного аппарата по требованиям правил эксплуатации электроустановок, поскольку процент падения на ней напряжения находится в пределах нормы. Однако его величина на питающем проводе остается большой, что может негативно повлиять на процесс сварки. Здесь необходима проверка нижнего допустимого предела напряжения питания для сварочного аппарата.

Заключение

Чтобы надежно защитить электропроводку от перегрева при длительном превышении номинального тока, сечения кабелей рассчитывают по длительно допустимым токам. Расчет упрощается, если применяется таблица нагрузок по сечению кабеля. Более точный результат получается, если вычисление производится по максимальной токовой нагрузке. А для стабильной и долговременной работы в цепи электропроводки устанавливают автоматический выключатель.

Расчет сечения кабеля, таблицы, программа

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

Расчет сечения кабеля по мощности

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

Таблица: Ориентировочная мощность потребления бытовых электроприборов.

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

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

I = P / U, где:

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

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

I = P /√3× U= P /1,73× U, где:

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

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

Расчет сечения кабеля по нагрузке

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

Таблица: Коэффициенты спроса различных потребителей (Kс).

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

Влияние длины проводника на сечение

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

dU = I×p×L/S, где:

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

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

Таблица: Подбор провода при напряжении 220 В.

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

Пример расчета сечения кабеля

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

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

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

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

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

Программа расчета кабеля cable 2.1

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

В программе cable 2.1 имеется два вида расчета:

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

Рассмотрим каждый из них.

В первом случае нужно ввести:

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

Расчет сечения по заданной мощности или току

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

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

Расчет максимального тока и мощности по сечению

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

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

Видео по теме

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

Формула расчета сечения кабеля по току. Выбор кабеля для электропроводки в квартире. Как практически выбрать нужное сечение проводов

Для долгой и надежной службы кабеля его необходимо правильно выбрать и рассчитать. Электрики при монтаже проводки большей частью выбирают сечение жил, основываясь в основном на опыте. Порой это приводит к ошибкам. Расчет необходим, прежде всего, в плане электробезопасности. Будет неправильно, если диаметр проводника будет меньше или больше требуемого.

Сечение кабеля занижено

Этот случай является наиболее опасным, поскольку проводники перегреваются от высокой при этом изоляция плавится и происходит короткое замыкание. При этом может также разрушиться электрооборудование, произойти пожар, а работники могут попасть под напряжение. Если для кабеля установить автоматический выключатель, он будет слишком часто срабатывать, что создаст определенный дискомфорт.

Сечение кабеля выше требуемого

Здесь главный фактор — экономический. Чем больше тем он дороже. Если сделать проводку всей квартиры с большим запасом, это обойдется в большую сумму. Иногда целесообразно делать главный ввод большего сечения, если предполагается дальнейшее увеличение нагрузки на домашнюю сеть.

Если для кабеля установить соответствующий автомат, будут перегружены следующие линии, когда на какой-либо из них не сработает свой

Как рассчитать сечение кабеля?

Перед монтажом целесообразно произвести расчет сечения кабеля по нагрузке. Каждый проводник обладает определенной мощностью, которая не должна быть меньше, чем у подключаемых электроприборов.

Расчет мощности

Самым простым способом является расчет суммарной нагрузки на вводной провод. Расчет сечения кабеля по нагрузке сводится к определению общей мощности потребителей. У каждого из них имеется свой номинал, указанный на корпусе или в паспорте. Затем суммарную мощность умножают на коэффициент 0,75. Это связано с тем, что все приборы не могут быть включены одновременно. Для окончательного определения необходимого размера применяется таблица расчета сечения кабеля.

Расчет сечения кабеля по току

Более точным методом является вычисление по токовой нагрузке. Расчет сечения кабеля производится через определение проходящего через него тока. Для однофазной сети применяется формула:

I расч. = P/(U ном ∙cosφ),

где P — мощность нагрузки, U ном. — напряжение сети (220 В).

Если общая мощность активных нагрузок в доме составляет 10 кВт, то расчетный ток I расч. = 10000/220 ≈ 46 А. Когда делается расчет сечения кабеля по току, вводится поправка на условия прокладки шнура (указываются в некоторых специальных таблицах), а также на перегрузку при включении электроприборов приблизительно в сторону увеличения на 5 А. В результате I расч. = 46 + 5 = 51 А.

Толщина жил определяется по справочнику. Расчет сечения кабеля с применением таблиц позволяет легко найти нужный размер по длительно допустимому току. Для трехжильного кабеля, проложенного в дом по воздуху, надо выбрать значение в сторону большего стандартного сечения. Оно составляет 10 мм 2 . Правильность самостоятельного расчета можно проверить, применив онлайн-калькулятор — расчет сечения кабеля, который можно найти на некоторых ресурсах.

Нагрев кабеля при прохождении тока

При работающей нагрузке в кабеле выделяется тепло:

Q = I 2 Rn вт/см,

где I — ток, R — электрическое сопротивление, n — количество жил.

Из выражения следует, что количество выделяемой мощности пропорционально квадрату проходимого по проводу тока.

Расчет допустимой силы тока по температуре разогрева проводника

Кабель не может бесконечно нагреваться, так как тепло рассеивается в окружающую среду. В конце концов наступает равновесие и устанавливается постоянная температура проводников.

Для установившегося процесса справедливо соотношение:

P = ∆t/∑S = (t ж — t ср)/(∑S),

где ∆t = t ж -t ср — разница между температурой среды и жилы, ∑S — температурное сопротивление.

Длительно допустимый ток, проходящий по кабелю, находится из выражения:

I доп = √((t доп — t ср)/(Rn∑S)),

где t доп — допустимая температура разогрева жил (зависит от типа кабеля и способа прокладки). Обычно она составляет 70 градусов в обычном режиме и 80 — в аварийном.

Условия отвода тепла при работающем кабеле

Когда кабель проложен в какой-либо среде, теплоотвод определяется ее составом и влажностью. Расчетное удельное сопротивление грунта обычно принимается равным 120 Ом∙°С/Вт (глина с песком при влажности 12-14 %). Для уточнения следует знать состав среды, после чего можно найти сопротивление материала по таблицам. Для увеличения теплопроводности траншею засыпают глиной. Не допускается наличие в ней строительного мусора и камней.

Теплоотдача от кабеля через воздух очень низкая. Она еще больше ухудшается при прокладке в кабель-канале, где появляются дополнительные воздушные прослойки. Здесь нагрузку по току следует снижать по сравнению с расчетной. В технических характеристиках кабелей и проводов приводят допустимую температуру короткого замыкания, составляющую 120 °С для изоляции ПВХ. Сопротивление грунта составляет 70 % от общего и является основным при расчетах. Со временем проводимость изоляции возрастает из-за ее высыхания. Это необходимо учитывать в расчетах.

Падение напряжения в кабеле

В связи с тем, что проводники обладают электрическим сопротивлением, часть напряжения уходит на их нагрев, и к потребителю его приходит меньше, чем было в начале линии. В результате по длине провода теряется потенциал из-за тепловых потерь.

Кабель надо не только выбирать по сечению, чтобы обеспечить его работоспособность, но также учитывать расстояние, на которое передается энергия. Увеличение нагрузки приводит к росту тока через проводник. При этом возрастают потери.

На точечные светильники подается небольшое напряжение. Если оно незначительно снижается, это сразу заметно. При неправильном выборе проводов дальше расположенные от блока питания лампочки выглядят тусклыми. Напряжение существенно снижается на каждом следующем участке, и это отражается на яркости освещения. Поэтому необходим расчет сечения кабеля по длине.

Самым важным участком кабеля является потребитель, расположенный дальше остальных. Потери считаются преимущественно для этой нагрузки.

На участке L проводника падение напряжения составит:

∆U = (Pr + Qx)L/U н,

где P и Q- активная и r и x — активное и реактивное сопротивление участка L, а U н — номинальная величина напряжения, при котором нагрузка нормально работает.

Допустимые ∆U от источников питания до главных вводов не превышают ±5 % для освещения жилых зданий и силовых цепей. От ввода до нагрузки потери не должны быть больше 4 %. Для линий с большой протяженностью нужно учитывать индуктивное сопротивление кабеля, которое зависит от расстояния между соседними проводниками.

Способы подключения потребителей

Нагрузки могут подключаться по-разному. Наиболее распространенными являются следующие способы:

  • в конце сети;
  • потребители распределены по линии равномерно;
  • к протяженному участку подключается линия с равномерно распределенными нагрузками.

Пример 1

Мощность электроприбора составляет 4 кВт. Длина кабеля равна 20 м, удельное сопротивление ρ = 0,0175 Ом∙мм 2 .

Ток определяется из соотношения: I = P/U ном = 4∙1000/220 = 18,2 А.

Затем берется таблица расчета сечения кабеля, и выбирается соответствующий размер. Для провода из меди он составит S = 1,5 мм 2 .

Формула расчета сечения кабеля: S = 2ρl/R. Через нее можно определить электрическое сопротивление кабеля: R = 2∙0,0175∙20/1,5 = 0,46 Ом.

По известной величине R можно определить ∆U = IR/U∙100 % = 18,2*100∙0,46/220∙100 = 3,8 %.

Результат расчета не превышает 5 %, значит, потери будут допустимыми. В случае больших потерь следовало бы увеличить сечение жил кабеля, выбрав соседнее, большей величины из стандартного ряда — 2,5 мм 2 .

Пример 2

Три цепи освещения подключены параллельно друг с другом на одну фазу трехфазной линии, сбалансированной по нагрузкам, состоящей из четырехжильного кабеля на 70 мм 2 длиной 50 м и проводящего ток 150 А. По каждой линии освещения длиной 20 м проходит ток 20 А.

Межфазные потери при действующей нагрузке составляют: ∆U фаз = 150∙0, 05∙0,55 = 4,1 В. Теперь следует определить потери между нейтралью и фазой, поскольку освещение подключается на напряжение 220 В: ∆U ф-н = 4,1/√3 = 2,36 В.

На одной подключенной цепи освещения падение напряжения составит: ∆U = 18∙20∙0,02=7,2 В. Общие потери определяются через сумму U общ = (2,4+7,2)/230∙100 = 4,2 %. Расчетное значение находится ниже допустимых потерь, которые составляют 6 %.

Заключение

Для предохранения проводников от перегрева при длительно работающей нагрузке с помощью таблиц делается расчет сечения кабеля по длительно допустимому току. Кроме того, необходимо правильно рассчитать провода и кабели, чтобы потери напряжения в них не были больше нормы. При этом с ними суммируются потери в цепи питания.

Для того чтобы правильно проложить электропроводку, обеспечить бесперебойную работу всей электросистемы и исключить риск возникновения пожара, необходимо перед закупкой кабеля осуществить расчет нагрузок на кабель для определения необходимого сечения.

Существует несколько видов нагрузок, и для максимально качественного монтажа электросистемы необходимо производить расчет нагрузок на кабель по всем показателям. Сечение кабеля определяется по нагрузке, мощности, току и напряжению.

Расчет сечения по мощности

Для того чтобы произвести , необходимо сложить все показатели электрооборудования, работающего в квартире. Расчет электрических нагрузок на кабель осуществляется только после этой операции.

Расчет сечения кабеля по напряжению

Расчет электрических нагрузок на провод обязательно включает в себя . Существует несколько видов электрической сети — однофазная на 220 вольт, а также трехфазная — на 380 вольт. В квартирах и жилых помещениях, как правило, используется однофазная сеть, поэтому в процессе расчета необходимо учитывать данный момент — в таблицах для расчета сечения обязательно указывается напряжение.

Расчет сечения кабеля по нагрузке

Таблица 1. Установленная мощность (кВт) для кабелей, прокладываемых открыто

Сечение жил, мм 2 Кабели с медными жилами Кабели с алюминиевыми жилами
220 В 380 В 220 В 380 В
0,5 2,4
0,75 3,3
1 3,7 6,4
1,5 5 8,7
2 5,7 9,8 4,6 7,9
2,5 6,6 11 5,2 9,1
4 9 15 7 12
5 11 19 8,5 14
10 17 30 13 22
16 22 38 16 28
25 30 53 23 39
35 37 64 28 49

Таблица 2. Установленная мощность (кВт) для кабелей, прокладываемых в штробе или трубе

Сечение жил, мм 2 Кабели с медными жилами Кабели с алюминиевыми жилами
220 В 380 В 220 В 380 В
0,5
0,75
1 3 5,3
1,5 3,3 5,7
2 4,1 7,2 3 5,3
2,5 4,6 7,9 3,5 6
4 5,9 10 4,6 7,9
5 7,4 12 5,7 9,8
10 11 19 8,3 14
16 17 30 12 20
25 22 38 14 24
35 29 51 16

Каждый электроприбор, установленный в доме, имеет определенную мощность — данный показатель указывается на шильдиках приборов или в техническом паспорте оборудования. Чтобы осуществить , необходимо подсчитать общую мощность. Производя расчет сечения кабеля по нагрузке, необходимо переписать все электрооборудование, а также нужно продумать, какое оборудование может добавиться в будущем. Поскольку монтаж производится на долгий срок, необходимо позаботиться о данном вопросе, чтобы резкое увеличение нагрузки не привело к аварийной ситуации.

Например, у вас получилась сумма общего напряжения 15 000 Вт. Поскольку в подавляющем большинстве жилых помещений напряжение составляет 220 В, мы рассчитаем систему электроснабжения с учетом однофазной нагрузки.

Далее необходимо продумать, какое количество оборудования может работать одновременно. В итоге у вас получится значительная цифра: 15 000 (Вт) х 0,7 (коэффициент одновременности 70 %) = 10 500 Вт (или 10,5 кВт) — на эту нагрузку должен быть рассчитан кабель.

Также вам необходимо определить, из какого материала будут выполнены жилы кабеля, поскольку разные металлы имеют разные проводящие свойства. В жилых помещениях в основном используют медный кабель, поскольку его проводящие свойства намного превышают показатели алюминия.

Стоит учитывать, что кабель обязательно должен иметь три жилы, поскольку в помещениях для системы электроснабжения требуется заземление. Кроме того, необходимо определить, какой вид монтажа вы будете использовать — открытый или скрытый (под штукатуркой или в трубах), поскольку от этого также зависит расчет сечения кабеля. После того как вы определились с нагрузкой, материалом жилы и видом монтажа, вы можете посмотреть нужное сечение кабеля в таблице.

Расчет сечения кабеля по току

Сначала необходимо осуществить расчет электрических нагрузок на кабель и выяснить мощность. Допустим, что мощность получилась 4,75 кВт, мы решили использовать медный кабель (провод) и прокладывать его в кабель-канале. производится по формуле I = W/U, где W — мощность, а U — напряжение, которое составляет 220 В. В соответствии с данной формулой, 4750/220 = 21,6 А. Далее смотрим по таблице 3, у нас получается 2,5 мм.

Таблица 3. Допустимые токовые нагрузки для кабеля с медными жилами прокладываемого скрыто

Сечение жил, мм Медные жилы, провода и кабели
Напряжение 220 В Напряжение 380 В
1,5 19 16
2,5 27 25
4 38 30
6 46 40
10 70 50
16 85 75
25 115 90
35 135 115
50 175 145
70 215 180
95 260 220
120 300 260

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока
: Выбрать Переменный ток Постоянный ток

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Выбрать Медь (Cu) Алюминий (Al)

Суммарная мощность подключаемой нагрузки

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

Введите мощность нагрузки: кВт

Номинальное напряжение

Введите напряжение: В

Только для переменного тока

Система электроснабжения: Выбрать Однофазная Трехфазная

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

Коэффициент мощности cosφ:

Способ прокладки кабеля

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

Выберите способ прокладки:

Выбрать Открытая проводка Скрытая проводка

Количество нагруженных проводов в пучке

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

Выберите количество проводов:

Выбрать Два провода в раздельной изоляции Три провода в раздельной изоляции Четыре провода в раздельной изоляции Два провода в общей изоляции Три провода в общей изоляции

Минимальное сечение кабеля: 0

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

Длина кабеля

Введите длину кабеля: м

Допустимое падение напряжения на нагрузке

Введите допустимое падение: %

Минимальное сечение кабеля с учетом длины: 0

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

Таблица сечения кабеля по мощности и току

Сечение

Медные жилы проводов и кабелей

Токопроводящие жилы

Напряжение 220В
Напряжение 380В

мм.кв.

Мощность, кВт

Мощность, кВт

Сечение

Алюминиевые жилы, проводов и кабелей

токопроводящие жилы

Напряжение, 220В
Напряжение, 380В

мм.кв.

ток, А

Мощность, кВт

Ток, А

Мощность, кВт

Для чего нужен расчет сечения?

Электрические кабели и провода – основа энергетической системы, если они подобраны неправильно, это сулит множество неприятностей. Делая ремонт в доме или квартире, а особенно при возведении новой конструкции, уделите должное внимание схеме проводки и выбору корректного сечения кабеля для питания мощности, которая в процессе эксплуатации может возрастать.

Специалисты нашей компании при монтаже стабилизаторов напряжения и систем резервного электропитания сталкиваются с халатным отношением электриков и строителей к организации проводки в частных домах, в квартирах и на промышленных объектах. Плохая проводка может быть не только в тех помещениях, где длительное время не было капитального ремонта, а также когда дом проектировался одним владельцем под однофазную сеть, а новый владелец решил «завести» трехфазную сеть, но уже не имел возможности подключить нагрузку равномерно к каждой из фаз. Нередко провод сомнительного качества и недостаточного сечения встречается в тех случаях, когда строительный подрядчик решил сэкономить на стоимости провода, а также возможны любые другие ситуации, когда рекомендуется делать энергоаудит.

Современный набор бытовых приборов требует индивидуального подхода для расчета сечения кабеля, поэтому нашими инженерами был разработан этот онлайн калькулятор по расчету сечения кабеля по мощности и току. Проектируя свой дом или выбирая стабилизатор напряжения, вы всегда можете проверить, какое сечение кабеля требуется для этой задачи. Все что от вас требуется, это внести корректные значения соответствующие вашей ситуации.

Обращаем ваше внимание, что недостаточное сечение кабеля ведет к перегреванию провода, тем самым существенно повышая возможность возникновения короткого замыкания в электрической сети, выходу из строя подключенного оборудования и возникновению пожара. Качество силовых кабелей и корректность выбора их сечения гарантирует долгие годы службы и безопасность эксплуатации.

Расчет сечения кабеля для постоянного тока

Данный калькулятор хорош также тем, что позволяет корректно рассчитать сечение кабеля для сетей постоянного тока. Это особенно актуально для систем резервного питания на основе мощных инверторов, где применяются аккумуляторы большой емкости, а разрядный постоянный ток может достигать 150 Ампер и более. В таких ситуациях учитывать сечение провода для постоянного тока крайне важно, поскольку при заряде аккумуляторов важна высокая точность напряжения, а при недостаточном сечении кабеля могут возникать ощутимые потери и, соответственно, аккумулятор будет получать недостаточный уровень напряжения заряда постоянного тока. Подобная ситуация может послужить ощутимым фактором сокращения срока службы батареи.

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

Основные правила

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

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

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

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

Важность правильного выбора сечения

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

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

P=UI
cos φ=I²*R

R – активное сопротивление.

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

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

ρ – удельное сопротивление;

l – длина проводника;

S– площадь поперечного сечения.

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

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

d – диаметр.

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

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

Расчет сечения провода по мощности и току

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

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

Зная мощность, по формуле определяют номинальную силу тока:

I=(PK)/(U
cos φ)

P – мощность в ваттах

U=220 Вольт

K=0,75 – коэффициент одновременного включения;

cos φ=1 для бытовых электроприборов;

Если сеть трехфазная, то применяют другую формулу:

I=P/(U√3
cos φ)

U=380 Вольт

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

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

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

Влияние длины проводки на выбор кабеля

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

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

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

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

Расчет потерь напряжения выполняется следующим образом:

∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uн

P — активная мощность, Вт.

Q — реактивная мощность, Вт.

r0 — активное сопротивление линии, Ом/м.

x0 — реактивное сопротивление линии, Ом/м.

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

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

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

I – сила тока, находят из закона Ома;

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

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

Тогда ΔU=18,2*0,46=8,37 В

В процентном соотношении

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

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

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока
: Выбрать Переменный ток Постоянный ток

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Выбрать Медь (Cu) Алюминий (Al)

Суммарная мощность подключаемой нагрузки

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

Введите мощность нагрузки: кВт

Номинальное напряжение

Введите напряжение: В

Только для переменного тока

Система электроснабжения: Выбрать Однофазная Трехфазная

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

Коэффициент мощности cosφ:

Способ прокладки кабеля

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

Выберите способ прокладки:

Выбрать Открытая проводка Скрытая проводка

Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного — фазный и нулевой, для переменного трехфазного — только фазные.0

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

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

Дорожки качения размера

для успешной установки

В соответствии с Национальным электротехническим кодексом количество проводников в кабельной канавке не должно превышать то, что может быть установлено или снято без повреждения проводников или изоляции проводов. Этого можно достичь, ограничив общую площадь проводников в дорожке качения, чтобы они не превышали процент площади поперечного сечения дорожки, как указано в таблице 1 главы 9 (, таблица 1, ).

Площадь поперечного сечения дорожки качения зависит от диаметра дорожки качения, который отличается для каждого типа дорожки качения.См. Таблицу 4 в Главе 9. Например, общая площадь поперечного сечения различных типов 1-дюймовых дорожек качения показана в Таблица 2

NEC не предъявляет требований о максимальном расстоянии между точками соединения или отвода. Однако в нем оговаривается, что не должно быть более 360 ° общих изгибов между окончаниями дорожек качения (глава 9, таблица 1, примечание 1 мелким шрифтом) ( рис. 1 ).

Определение размеров дорожки качения с использованием приложения C. Приложение C в NEC определяет количество проводников, разрешенных в дорожке качения, в соответствии с ограничениями по заполнению дорожки качения, указанными в таблице 1 главы 9, и площадью поперечного сечения данной дорожки.Однако эту таблицу в приложении можно использовать только в том случае, если все проводники имеют одинаковый размер и один и тот же тип изоляции.

Давайте рассмотрим несколько примеров, чтобы увидеть, как это работает.

Пример № 1: Сколько проводов 1/0 AWG THHN можно установить в 2-дюймовые металлические электрические трубки? ( Фиг.2 )

(a) 2 проводника
(b) 3 проводника
(c) 4 проводника
(d) 7 проводников

Ответ (г), 7 проводников.Вы получите этот ответ непосредственно из Таблицы C1 в Приложении C.

Пример № 2: Сколько компактных проводов 6 AWG XHHW можно установить в 1,25-дюймовые электрические неметаллические трубки?

(а) 10 проводников
(б) 6 проводников
(в) 16 проводников
(г) 13 проводников

Ответ (а), 10 проводников. Этот ответ взят непосредственно из Таблицы C2A в Приложении C.

Пример № 3: Сколько крепежных проводов TFFN 18 AWG можно установить в 0.75-дюймовый водонепроницаемый гибкий металлический кабелепровод?

(а) 40 проводников
(б) 26 проводников
(в) 30 проводников
(г) 39 проводников

Ответ: (d), 39. Этот ответ взят непосредственно из Таблицы C7 в Приложении C.

Размер дорожки качения по таблицам 4 и 5

Если устанавливаемые проводники различаются по размеру и / или имеют разные типы изоляции, выполните следующие действия, чтобы правильно определить размер дорожки качения.

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения каждого проводника.

  • Изолированные провода см. В Таблице 5, Глава 9.

  • Для получения информации о неизолированных проводниках см. Таблицу 8, глава 9 (примечание 3, таблица 1).

Шаг 2: Определите общую площадь поперечного сечения для всех проводников.

Шаг 3: Определите размер дорожки качения, используя Таблицу 4, Глава 9.

  • 40% для дорожек качения, содержащих три или более проводников [Таблица 1]

  • 60% для дорожек качения длиной 24 дюйма или менее (т.е.е. соски) [Примечание 4, Таблица 1]

Давайте взглянем на другой пример расчета, чтобы прояснить эту процедуру.

Пример № 4: Фидеры установлены в жестком неметаллическом кабелепроводе Schedule 40. Дорожка кабельного телевидения имеет длину более 200 футов и содержит три проводника THHN на 500 тыс. Км / мил, один провод THHN на 250 тыс. Км / дюйм и один проводник THHN 3 AWG. Кабельный канал RNC какого размера требуется для этих проводов?

(а) 2 дюйма
(б) 2.5 дюймов
(c) 3 дюйма
(d) 3,5 дюйма

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения каждого проводника, используя Таблицу 5, Глава 9.

500 тыс. Куб. Миль THHN = 0,7073 кв. Дюйма

250 тыс. Куб. Мил THHN = 0,3970 кв. Дюйма

3 AWG THHN = 0,0973 кв. Дюйма

Шаг 2: Определите общую площадь поперечного сечения всех проводников.

500 тыс. Куб. Мил THHN = 0,7073 кв. Дюйма × 3 провода = 2,1219 кв. Дюйма

250 тыс. Куб. Мил THHN = 0.3970 кв. Дюймов × 1 провод = 0,3970 кв. Дюймов

3 AWG THHN = 0,0973 кв. Дюйма × 1 провод = 0,0973 кв. Дюйма

Итого = 2,1219 + 0,3970 + 0,0973 = 2,6162 кв. Дюйма

Шаг 3: Определите размер дорожки качения RNC при заполнении 40% в соответствии с таблицей 4 главы 9.

2,5 дюйма = 1,878 кв. Дюйма (слишком мало)

3 дюйма = 2,907 кв. Дюйма (в самый раз)

3,5 дюйма = 3,895 кв. Дюйма (больше, чем требуется)

Правильный ответ (c), 3 дюйма.

Размеры кабельных каналов для низковольтных кабелей

Ограничения по заполнению проводника дорожки качения, содержащиеся в 300.17 относятся к следующим системам сигнализации:

  • Кабели управления и сигнализации [725,3 (A) и 725,28]

  • Кабели без ограничения мощности для пожарной сигнализации (760,28)

  • Волоконно-оптические кабели (с проложенными силовыми проводниками) (770,6)

  • Звуковая система (аудио) кабели (640.23)

За исключением волоконно-оптического кабеля, NEC запрещает смешивать технологические кабели с силовыми кабелями класса 1 или проводами цепи пожарной сигнализации без ограничения мощности в одном кабельном канале.

Используйте фактический диаметр кабеля для определения площади для заполнения канала [Глава 9, Таблица 1, Примечание 5]. Формула определения площади:

Площадь = 3,14 × (0,5 × диаметр) 2

Многожильный кабель считается одножильным при расчете заполнения кабелепровода [Глава 9, Таблица 1, Примечание 9].

Давайте рассмотрим другой пример, чтобы убедиться, что вы понимаете выполняемые вычисления.

Пример № 5: Электрометаллическая трубка какого размера требуется для двух непроводящих волоконно-оптических кабелей диаметром 0,6 мм.25 дюймов и восемь силовых проводов 12 AWG THHN?

(a) 0,5 дюйма
(b) 0,75 дюйма
(c) 1 дюйм
(d) 1,25 дюйма

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения каждого кабеля и проводника.

Площадь кабеля определяется по следующей формуле:

Площадь = 3,14 × (0,5 × диаметр) 2

Оптическое волокно = [3,14 × (0,5 × 0,250 дюйма) 2 ] = 0,0491 кв. Дюйма

12 AWG THHN [Глава 9, Таблица 5] = 0,0133 кв.дюйм

Шаг 2: Определите общую площадь поперечного сечения всех проводников.

Оптическое волокно = 0,0491 кв. Дюйма × 2 кабеля = 0,0982 кв. Дюйма

12 AWG THHN50.0133 кв. Дюйма × 8 проводников = 0,1064 кв. Дюйма

Итого = 0,0982 + 0,1064 = 0,2046 кв. Дюйма

Шаг 3: Определите размер дорожки качения ЕМТ при 40% заполнении в соответствии с таблицей 4 главы 9 NEC.

0,75 дюйма EMT = 0,213 кв. Дюйма

Следовательно, правильный ответ (b), 0,75 дюйма.

Рекомендации по заполнению дорожки качения

Следующие технологические кабели не требуются NEC для установки в кабельный канал:

  • Кабель CATV (коаксиальный) (арт.820)

  • Кабели класса 2 или 3 (725,52)

  • Волоконно-оптические кабели (770,3)

  • Кабели пожарной сигнализации с ограничением мощности (760,3)

  • Кабели широкополосной связи с питанием от сети (арт. 830)

  • Радио и телевизионные кабели (арт.810)

  • Кабели связи (витая пара) (арт. 800)

Однако, если какой-либо из этих кабелей установлен в кабельном канале, они должны быть установлены в соответствии с рекомендациями по установке, содержащимися в документе «Установка кабелей BICSI». Руководство по эксплуатации. В данном руководстве по установке рекомендуется, чтобы участки дорожки качения были ограничены длиной 100 футов, имели не более двух изгибов на 90 ° и максимальное тяговое усилие в 25 фунтов для Cat. 5 и имеют максимальное тяговое усилие 100 фунтов для волоконно-оптического кабеля.

Поскольку большинство установщиков не знают, как ограничить натяжение сигнальных или коммуникационных кабелей, общепринятой практикой является такой размер кабелепровода, чтобы кабели не превышали процент заполнения, указанный в таблице 1 главы 9 NEC.

Давайте посмотрим на другой пример.

Пример № 6: Электрический металлический шланг какого размера требуется для четырех кат. 5 пленочных кабелей (диаметр 0,167 дюйма), три 12-жильных непроводящих волоконно-оптических кабеля (диаметр 0.250 дюймов), два 24-жильных непроводящих волоконно-оптических кабеля (диаметр 0,438 дюйма) ( Рис. 3)?

(a) 0,5 дюйма
(b) 0,75 дюйма
(c) 1 дюйм
(d) 1,25 дюйма

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения каждого кабеля.

Кат. 5 (4 пары) = 3,14 × (0,5 × 0,167 дюйма) 2 = 0,0219 кв. Дюйма

Оптическое волокно (12-жильное) = 3,14 × (0,5 × 0,250 дюйма) 2 = 0,0491 кв. Дюйма

Оптическое волокно (24-жильное) = 3,14 × (0.5 × 0,438 дюйма) 2 = 0,1439 кв. Дюйма

Шаг 2: Определите общую площадь поперечного сечения всех проводников.

Кат. 5 (4 пары) = 0,0219 кв. Дюйма × 4 кабеля = 0,0876 кв. Дюйма

Оптическое волокно (12-жильное) = 0,0491 кв. Дюйма × 3 кабеля = 0,1473 кв. Дюйма

Оптическое волокно (24-жильное) = 0,1439 кв. Дюйма × 2 кабеля = 0,2878 кв. Дюйма

Итого = 0,0876 + 0,1473 + 0,2878 = 0,5227 кв. Дюйма

Шаг 3: Определите размер дорожки качения EMT при 40% заполнении в соответствии с таблицей 4, глава 9.

1,25 дюйма EMT = 0,5980 кв. Дюйма. Следовательно, правильный ответ (d), 1,25 дюйма.

Размер дорожек качения для «эллиптических технологических кабелей».

В примечании 9 к таблице 1 главы 9 указано, что для кабелей с эллиптическим поперечным сечением расчет площади должен основываться на большом диаметре эллипса.

Пример № 7: Электрический неметаллический шланг какого размера требуется для одного гибридного оптоволоконного кабеля / кабеля для передачи данных? Малый диаметр эллипса равен 0.188 дюймов, а наибольший диаметр эллипса в виде круга составляет 0,5 дюйма ( рис. 4 ).

(a) 0,5 дюйма
(b) 0,75 дюйма
(c) 1 дюйм
(d) 1,25 дюйма

Шаг 1: Определите площадь поперечного сечения кабеля, исходя из большого диаметра эллипса как диаметра окружности.

Гибридный кабель = 3,14 × (0,5 × 0,50 дюйма) 2 = 0,1960 кв. Дюйма

Шаг 2: Определите общую площадь поперечного сечения кабеля.

Гибридный кабель = 0,1960 кв. Дюйма × 1 = 0,1960 кв. Дюйма

Шаг 3: Определите размер ЛОР при заполнении на 53% (заполнение одного проводника) в соответствии с Таблицей 4, Глава 9.

0,5 дюйма ENT = 0,131 кв. Дюйма (слишком мало)

0,75 дюйма ENT = 0,240 кв. Дюйма (в самый раз)

1 дюйм ENT = 0,416 кв. Дюйма (больше, чем требуется)

Следовательно, правильный ответ (b), 0,75 дюйма.

Выбор сечения кабеля. Расчет падения напряжения в проводах

В процессе ремонта обычно всегда заменяют старую проводку.Это связано с тем, что в последнее время появилось много полезной бытовой техники, которая облегчает жизнь хозяйкам. Более того, они потребляют довольно много энергии, которой старая проводка просто может не выдержать. К таким электроприборам относятся стиральные машины, электрические духовки, электрочайники, микроволновые печи и т. Д.

Запирая электрическую трубу, следует знать, какое сечение следует проложить провод для питания электроприбора или группы электроприборов. Как правило, выбор осуществляется как по потребляемой мощности, так и по силе тока, которые потребляют электроприборы.При этом необходимо учитывать как способ прокладки, так и длину провода.

Выбрать сечение проложенного кабеля по мощности нагрузки достаточно просто. Это может быть одна загрузка или совокупность нагрузок.

Каждый бытовой прибор, тем более новый, сопровождается документом (паспортом), в котором указываются его основные технические данные. Кроме того, такие же данные имеются на специальных табличках, прикрепленных к корпусу продукта. На этой табличке, которая находится сбоку или сзади устройства, указана страна производителя, его заводской номер и, конечно же, его потребляемая мощность в ваттах (Вт) и ток, который потребляет устройство в амперах (A ).На продукции отечественного производителя Мощность может указываться в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). В импортных моделях есть буква W. Кроме того, энергопотребление указывается как «тот» или «тот макс».

Пример такого знака, где указана основная информация об устройстве. Такой знак можно встретить на любом техническом устройстве.

В том случае, если вы не можете распознать нужную информацию (надпись упала на табличку или бытовую технику Нет еще) Вы можете узнать о том, какой мощностью обладает наиболее распространенная бытовая техника.Все эти данные фактически находятся в таблице. В основном электроприборы стандартизированы по потребляемой мощности и особого разброса данных нет.

В таблице выбираются те электроприборы, которые планируется приобрести, и фиксируются их потребляемый ток и мощность. Из списка лучше выбирать индикаторы с максимальными значениями. В этом случае рассчитать не удастся и разводка будет надежнее. Дело в том, что чем толще кабель, тем лучше, потому что проводка греется намного меньше.

Как выбрать из

Когда выбран провод, все нагрузки должны суммироваться к этому проводу. При этом следует следить, чтобы все показатели были разряжены либо в ваттах, либо в киловаттах. Чтобы перевести показатели в одно значение, за числами следуют или делят, или умножают на 1000. Например, чтобы перевести в ватты, все числа следует (если они в киловаттах) умножить на 1000: 1,5 кВт = 1,5×1000 \ u003d 1500 Вт. При обратном рендеринге действия производятся в обратном порядке: 1500 Вт = 1500/1000 = 1.5 кВт. Обычно все расчеты производятся в ваттах. После таких расчетов кабель выбирается по соответствующей таблице.

Таблицу можно использовать следующим образом: Найдите соответствующий столбец, в котором указано напряжение питания (220 или 380 вольт). В этом столбце есть цифра, которая соответствует мощности потребления (нужно взять чуть поважнее). В строке, соответствующей потребляемой мощности, в первом столбце указано сечение провода, которое разрешено использовать.Отправляясь в магазин за кабелем, следует поискать провод, сечение которого соответствует рекордам.

Какой провод использовать — алюминиевый или медный?

В данном случае все зависит от потребляемой мощности. К тому же медный провод выдерживает нагрузку вдвое больше, чем алюминий. Если нагрузка большая, лучше отдать предпочтение медному проводу, так как он будет тоньше и его легче проложить. Кроме того, его проще подключить к электрооборудованию, в том числе к розеткам, и к выключателям.К сожалению, у медного провода есть существенный минус: он намного дороже провода из алюминия. Несмотря на это, он прослужит намного дольше.

Как рассчитать текущее сечение кабеля

Большинство мастеров просчитывают диаметры потребляемого тока. Иногда это упрощает задачу, особенно если знать, какой ток выдерживает провод той или иной толщины. Для этого нужно записать все показатели потребляемого тока и подвести итоги.Сечение провода можно выбрать по той же таблице, только теперь нужно искать столбец, в котором указан ток. Как правило, для надежности всегда выбирается большее значение.

Например, для подключения варочных панелей, которые могут потреблять максимальный ток до 16 А, потребуется медный провод. Обратившись к таблице, желаемый результат можно найти в третьем столбце слева. Так как значения 16a нет, то выбираем ближайшее, большее — 19a. К этому току подходит кабель сечением, равным 2.0 мм кв.

Как правило, при подключении мощных бытовых приборов они питаются отдельными проводами, с установкой индивидуальных автоматов включения. Это значительно упрощает процесс выбора проводов. Кроме того, это часть современных требований к электромонтажу. Плюс это практично. В экстренных случаях нет необходимости полностью отключать электричество во всем доме.

Не рекомендуется выбирать провода по меньшему значению. Если кабель будет постоянно работать при максимальных нагрузках, это может привести к аварийным ситуациям в электрической сети.Результатом может послужить пожар, если неправильно выбранные выключатели автоматики. При этом следует знать, что они не защищены от возгорания оболочки, и невозможно точно выбрать ток, чтобы он мог защитить провода от перегрузки. Дело в том, что они не регулируются и изготавливаются на фиксированное значение тока. Например, на 6а, на 10а, на 16а и т.д.

Подбор провода с запасом позволит в дальнейшем установить на эту линию еще один электроприбор или даже несколько, если он будет соответствовать норме потребления тока.

Расчет силового кабеля и длины

Если брать во внимание среднестатистическую квартиру, то длина проводов не достигает таких значений, чтобы учесть этот фактор. Несмотря на это, бывают случаи, когда при выборе провода следует учитывать и их длину. Например, вам нужно подключить частный дом от ближайшего столба, который может находиться на значительном удалении от дома.

При значительных токах потребления длинный провод может влиять на качество электроэнергии.Это связано с потерями в самом проводе. Чем больше длина провода, тем больше потери в самом проводе. Другими словами, чем больше длина провода, тем больше будет падение напряжения в этой области. Что касается нашего времени, когда качество блока питания оставляет желать лучшего, такой фактор играет немалую роль.

Чтобы это узнать, вам придется обратиться к таблице, где вы можете определить сечение провода в зависимости от расстояния до точки питания.

Таблица определения толщины провода в зависимости от мощности и расстояния.

Открытый и закрытый способ прокладки провода

Ток, проходящий через проводник, вызывает его нагрев, так как он имеет определенное сопротивление. Итак, чем больше ток, тем больше тепла на нем выделяется в условиях одного и того же поперечного сечения. При одинаковом потреблении тока тепло выделяется на удлинителях меньшего диаметра, чем на проводниках большей толщины.

В зависимости от условий прокладки, количество тепла, выделяемого на проводнике, изменяется. При открытой прокладке, когда проволока активно охлаждается воздухом, можно отдать предпочтение тонкой проволоке, а когда проволока уложена закрыто и охлаждение сведено к минимуму, лучше выбирать более толстые.

Такую информацию также можно найти в таблице. Принцип выбора тот же, но с учетом другого фактора.

И, наконец, самое главное.Дело в том, что в наше время производитель старается сэкономить на всем, в том числе и на материале для проводов. Очень часто заявленный раздел не соответствует действительности. Если продавец не сообщает покупателю, то лучше измерить толщину проволоки, если это критично. Для этого достаточно взять с собой штангенциркуль и измерить толщину провода в миллиметрах, после чего рассчитать его сечение по простой формуле 2 * пи * д или пи * r в квадрате.Где Pi — постоянное число, равное 3,14, а D — диаметр провода. В другой формуле соответственно пи = 3,14, а R в квадрате — это радиус в квадрате. Радиус очень простой, диаметра хватает на 2.

деления.

Некоторые продавцы прямо указывают на несоответствие заявленного раздела и действительного. Если провод подбирается с большим запасом — это совсем не существенно. Основная проблема заключается в том, что цена на провод по сравнению с его сечением не занижена.

Выбор сечения провода для постоянного тока. Падение напряжения (пояснения в статье)

Говорят, что в его время между Эдисоном и Теслой было соперничество — какой ток выбрать для передачи на большие расстояния — переменный или постоянный? Эдисон выступал за передачу электроэнергии с использованием постоянного тока. Тесла утверждал, что переменный ток легче передавать и преобразовывать.

Впоследствии, как известно, победила Тесла. Сейчас переменный ток применяется повсеместно, в России частотой 50 Гц.Такой ток дешевле передавать на большие расстояния. Хотя есть и линии электропередачи специального назначения постоянного тока.

А если вы используете высокое напряжение (например, 110 или 10 кВ), то на проводах есть значительная экономия по сравнению с низким напряжением. Об этом я рассказываю в статье об этом.

Падение напряжения на проводе

Статья будет конкретной, с теоретическими расчетами и формулами. Кому не интересно, что откуда и почему, советую сразу перейти к Таблица 2 — выбор сечения провода в зависимости от силы тока и падения напряжения.

2. Синий цвет

— Когда использование слишком толстой проволоки экономически и технически нецелесообразно и дорого. За порог взял перепад менее 1 В на длине 100 м.

Как пользоваться секционным столом?

Использовать Таблицу 2 очень просто. Например, вам нужно сохранить некий прибор на ток 10а и постоянное напряжение 12В. Длина линии — 5 м. На выходе блока питания можем выставить напряжение 12,5 В, следовательно, максимальное падение равно 0.5В.

В наличии — проволока сечением 1,5 кв. Что мы видим из таблицы? 5 метров при токе 10 и теряем 0,1167 в х 5м = 0,58 В. Вроде подходит, учитывая, что большинство потребителей терпят отклонение + -10%.

Но. Провода Ведь у нас на самом деле два, плюс и минус, эти два провода образуют кабель, на котором падает напряжение питания. А так как общая длина 10 метров, то фактически падение будет 0,58 + 0,58 = 1,16 В.

То есть при таком раскладе на выходе 12.5 вольт, а на входе устройства — 11,34. Этот пример актуален для.

И это без учета переходного сопротивления контактов и неидеальности провода («образец» меди не то что примеси и т.д.)

Поэтому такой кусок кабеля скорее всего не годится , нам понадобится провод сечением 2,5 кв. Это даст падение 0,7 В на линии 10 м, что приемлемо.

А если другого провода нет? Есть два способа уменьшить потерю напряжения в проводах.

1. Необходимо разместить блок питания 12,5 в нагрузке как можно ближе. Если взять пример выше, нам подойдут 5 метров. Так что всегда и заставляю экономить на проводе.

2. Увеличьте выходное напряжение блока питания. Дело в том, что при уменьшении тока нагрузки напряжение на нагрузке может возрасти до недопустимых пределов.

Например, в частном секторе на трансформаторном выходе (подстанции) установлено 250-260 вольт, в домах возле ламповой подстанции зажигаются как свечи.В каком-то смысле недолго. А жители на окраине района жалуются, что напряжение нестабильно, падает до 150-160 вольт. Потеряйте 100 вольт! Умножив на ток, можно вычислить мощность, которая слышит улицу, и кто за нее платит? Мы, график в квитанции «Убытки».

Заключение по последовательности сечения провода при постоянном напряжении:

Чем короче и толще провод, по которому протекает постоянный ток, тем меньше на нем падение напряжения, тем лучше .То есть потеря напряжений в проводах минимальна.

Если посмотреть на Таблицу 2, нужно выбрать значения сверху направо, не переходя в «синюю» зону.

Для переменного тока Ситуация такая же, но вопрос стоит не так остро — там мощность передается за счет повышения напряжения и понижения тока. См. Формулу (1).

В заключение таблица, в которой падение постоянного напряжения установлено на ограничение 2%, а напряжение питания составляет 12 В.Желаемый параметр — максимальная длина провода.

Внимание! Имеется в виду двухпроводная линия, например, кабель, содержащий 2 провода. То есть случай, когда через кабель длиной 1 м ток пробивается 2 м, туда. Привел такой вариант, т.к. он чаще всего встречается на практике. Для одного провода, чтобы узнать каплю на нем, необходимо число внутри таблицы умножить на 2. Спасибо внимательным читателям!

Таблица 3. Максимальная длина провода при падении постоянного напряжения 2%.

S, мм² 1
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
75
100
1
7 10,91 17,65 28,57 42,86 70,6 109,1 176,5 244,9
2
3,53 5,45 8,82 14,29 21,4 35,3 54,5 88,2 122,4 171,4
4
1,76 2,73 4,41 7,14 10,7 17,6 27,3 44,1 61,2 85,7 130,4
6
1,18 1,82 2,94 4,76 7,1 11,7 18,2 29,4 40,8 57,1 87 117,6
8
0,88 1,36 2,2 3,57 5,4 8,8 13,6 22 30,6 42,9 65,25 88,2
10
0,71 1 1,76 2,86 4,3 7,1 10,9 17,7 24,5 34,3 52,2 70,6
15
0,73 1,18 1,9 2,9 4,7 7,3 11,8 16,3 22,9 34,8 47,1
20
0,88 1,43 2,1 3,5 5,5 8,8 12,2 17,1 26,1 35,3
25
1,14 1,7 2,8 4,4 7,1 9,8 13,7 20,9 28,2
30
1,4 2,4 3,6 5,9 8,2 11,4 17,4 23,5
40
1,8 2,7 4,4 6,1 8,5 13 17,6
50
2,2 3,5 4,9 6,9 10,4 14,1
100
1,7 2,4 3,4 5,2 7,1
150
2,3 3,5 4,7
200
2,6 3,5

Полтора наших стола могут иметь длину не более 1 метра.Падение на нем будет 2%, или 0,24В. Проверяем формулу (4) — все сходится.

Если напряжение больше (например, 24 В постоянного тока), то длина может быть соответственно больше (в 2 раза).

Все вышесказанное касается не только постоянного, но и низкого напряжения. И при выборе площади сечения в таких случаях следует ориентироваться не только на нагрев провода, но и падение напряжения на нем. Например, при

Прокомментируйте, пожалуйста, статью, у кого теория совпадает с практикой?

В правилах контроля электроустановок четко прописано, сколько тока должна потреблять городская квартира, Итак, кабель какого сечения следует использовать.Его параметры: площадь сечения 2,5 мм², диаметр 1,8 мм, токовая нагрузка 16 А. Конечно, увеличение количества бытовой техники меняет эти показатели, поэтому советуем использовать медный кабель с площадью 4 мм², диаметром 2,26 мм, выдерживающая Токовую нагрузку в 25 А.

Для частного дома эти показатели эффективности тоже приемлемы. Но необходимо учитывать тот момент, что в электрической цепи квартиры или дома она разделена на контуры (шлейфы), которые будут подвергаться различным нагрузкам в зависимости от мощности потребителя.Поэтому придется подбирать сечение кабеля (таблица ПУЭ в этом случае хороший помощник).

Расчет сечения провода

Начнем не с таблицы, а с расчета. То есть каждый человек, не имея под рукой инета, где в свободном доступе есть ПУЭ с таблицами, может самостоятельно рассчитать сечение текущего кабеля. Для этого потребуется штангенциркуль и формула.

Если рассматривать сечение кабеля, то это круг определенного диаметра.Существует формула площади круга:

S = 3,14 * d² / 4, где 3,14 — архимедово число, «D» — диаметр измеряемой жилы. Формулу можно упростить: S = 0,785 * D².

Если провод состоит из нескольких жил, измеряется диаметр каждого, рассчитывается площадь, затем все показатели суммируются. А как рассчитать сечение кабеля, если каждый жетон жила состоит из нескольких тонких проводов? Процесс немного сложный, но ненамного.Для этого вам придется рассчитать количество проводов в одной базе, измерить диаметр одной проводки, рассчитать ее площадь по описанной формуле и умножить этот показатель на количество проводов. Это будет поперечное сечение одной жилы. Теперь необходимо умножить это на количество живого.

Если нет желания считать проводки и измерять их размеры, необходимо просто измерить диаметр одной жилы, состоящей из нескольких проводов. Необходимо снять габариты, чтобы не закаливать живое.Обратите внимание, что этот диаметр неточный, потому что между проводкой остается пространство. Поэтому полученное значение необходимо умножить на понижающий коэффициент — 0,91.

Ток и сечение

Чтобы понять, как работает электрический кабель, необходимо вспомнить обычную водопроводную трубу. Чем больше ее диаметр, тем больше воды через нее пройдет. То же и с проводами. Чем больше их площадь, тем больше сила тока, проходящего через них. При этом кабель не будет перегреваться, что является важнейшим требованием правил пожарной безопасности.

Следовательно, пучок сечения — сила тока является основным критерием, который используется при выборе электрических проводов в электропроводке. Поэтому сначала нужно выяснить, сколько бытовой техники и какая суммарная мощность будет подключена к каждому шлейфу. Например, на кухне обязательно устанавливается холодильник, микроволновая печь, кофемолка и кофеварка, иногда электрочайник и посудомоечная машина. То есть все эти инструменты могут быть включены одновременно. Поэтому в расчетах и ​​используется общая вместимость помещения.

Энергопотребление каждого устройства можно узнать из паспорта товара или на бирке. Например, обозначим некоторые из них:

  • Чайник — 1-2 кВт.
  • Микроволновая печь и мясорубка 1,5-2,2 кВт.
  • Кофемолка и кофеварка — 0,5-1,5 кВт.
  • Холодильник 0,8 кВт.

Узнав мощность, которая будет действовать на проводку, вы можете выбрать ее сечение из таблицы. Мы не будем рассматривать все показатели этой таблицы, покажем те, которые преобладают в повседневной жизни.

  • Ток тока 16 А, сечение кабеля 2,7 мм², диаметр провода 1,87 мм.
  • 25 А — 4,2 — 2,32.
  • 32 А — 5,3 — 2,6.
  • 40 А — 6,7 — 2,92.

Но здесь есть нюансы. Например, вам нужно подключить стиральную машину. Специалисты рекомендуют такие мощные аппараты из распределительного щита вести отдельный очерк, выпивая его на отдельную машину. Так вот, потребляемая мощность стиральной машины — 4 кВт, а это сила тока 18 А.в таблице ПУЭ этого показателя нет, поэтому необходимо довести его до ближайшего большего, а это 20 А, к которым подходит контур сечением 3,3 мм² при диаметре 2,05 мм. Опять же, проводов с таким номиналом нет, значит доведено до ближайшего больше. Это 4 мм². Кстати, Таблицы типоразмеров электрических проводов также есть в Интернете в свободном доступе.

Внимание! Если кабеля нужного сечения под рукой не оказалось, есть возможность заменить его двумя, тремя и так далее проводами меньшей площади, которые соединены параллельно.При этом суммарное сечение должно совпадать с сечением номинального. Например, для замены кабеля сечением 10 мм² можно использовать либо два провода сечением 5 мм², либо три на 2, 3 и 5 мм², или четыре: два на 2 и два на 3.

Трехфазное подключение

Трехфазная сеть — это три провода, по которым течет ток. Соответственно, нагрузка устройства, подключенного к трем фазам, уменьшается в три раза на каждой фазе.Поэтому для каждой фазы можно использовать кабель меньшего размера. Здесь тоже соотношение втрое. То есть, если сечение кабеля в однофазной сети 4 мм², то для трехфазного можно взять 4 / 1,75 = 2,3 мм². Перевод на стандартный больший По таблице ПУЭ — 2,5 мм².

В довольно большом количестве домов и квартир до сих пор остается электропроводка алюминиевым кабелем. О нем нельзя сказать ничего плохого. Алюминиевый кабель используется отлично, и, как показал срок эксплуатации, срок его службы практически неограничен.Конечно, если правильно подобрать по току и грамотно провести подключение.

Как и в случае с медным кабелем, мы сравним алюминий по поперечному сечению, силе тока и мощности. Опять же все рассматривать не будем, возьмем только рабочие параметры.

  • Кабель сечением 2,5 мм² выдерживает силу тока равную 16 А, а мощность потребителя 3,5 кВт.
  • 4 мм² — 21 А — 4,6 кВт.
  • 6 — 26 — 5,7.
  • 10 — 38 — 8,4.

Выбор провода

Сделайте внутреннюю проводку лучше всех медных проводов. Хотя алюминий обрабатывать не будет. Но здесь есть один нюанс, связанный с правильным подключением участков в распределительной коробке. Как показывает практика, стыки составов часто выходят из строя из-за окисления алюминиевой проволоки.

Еще вопрос, какой провод выбрать: одножильный или многожильный? Одножильный имеет лучшую проводимость по току, поэтому его рекомендуется использовать в бытовой электропроводке.Прогулка обладает высокой гибкостью, что позволяет несколько раз сгибаться в одном месте без ущерба для качества.

Подбор кабеля по маркам. Здесь оптимальный вариант — Cable JVG. Это медные провода с двойной пластиковой изоляцией. Если вы встретите бренд «NY», то считайте, что это все тот же VG, только иностранного исполнения.

Внимание! Использование на сегодняшний день проводов марки ПУНП запрещено. Для этого есть решение Главгосрегионадзора, которое действует с 1990 года.

Заключение по теме

Как видите, выбрать сечение кабеля для тока, действующего в потребительской сети, не очень сложно. Практически нет необходимости заниматься сложными математическими манипуляциями. Для удобства всегда можно воспользоваться таблицами из правил ПУЭ. Главное — правильно рассчитать суммарную мощность всех потребителей, установленных в одной электрической цепи.

Связанные записи:

главная »Электрик» Выбор сечения кабеля.Расчет падения напряжения в проводах

Почему предварительно отформованный литц-провод лучше всего подходит для сильноточных магнитных устройств

Почему предварительно отформованный литц-провод — ваш лучший выбор для сильноточных (диапазон кГц) магнитных устройств

Большая часть электронной промышленности сосредоточена на разработке для обеспечения высокой эффективности и форм-факторов, которые растут все меньше, инженеры все чаще проектируют магнитные катушки и обмотки для работы на высоких частотах в мегагерцовом диапазоне.Более высокие частоты создают более сильные магнитные поля и более тесную связь с меньшим количеством меди, которая подходит для небольших физических пространств. Этот переход на более высокие частоты обычно требует новых наборов микросхем, магнитных сердечников и других компонентов, подходящих для этих частот. В результате на рынке появились новые топологии обмоток. В частности, предварительно отформованная проволока Litz стала предпочтительным выбором для высокочастотных магнетиков из-за ее уникальной топологии и конструкции. В этой статье объясняется, что такое Litz-провод, как он устроен, как он помогает производить магнитные устройства, которые меньше, холоднее и эффективнее, и как уникальные преимущества предварительно отформованного Litz помогают инженерам достигать целей, которым должна соответствовать современная электроника.

Начнем с того, что проволока Litz предлагает три существенных преимущества в конструкции таких высокочастотных магнитных устройств. Во-первых, магнитные устройства, использующие намотанный медный литц-провод, работают более эффективно, чем устройства, использующие традиционный магнитный провод. Например, в диапазоне низких килогерц выигрыш в эффективности по сравнению с обычным проводом может превышать 50 процентов, а в диапазоне низких мегагерц — 100 процентов или более. Во-вторых, за счет предварительной формовки проволоки Литца коэффициент заполнения, иногда называемый плотностью упаковки, значительно улучшается.Литцевый провод чаще всего имеет квадратную, прямоугольную и трапецеидальную формы, что позволяет инженерам-разработчикам максимизировать добротность цепей и минимизировать потери и сопротивление устройства переменному току. В-третьих, в результате этого предварительного формования устройства, использующие предварительно сформованную проволоку Литца, помещают больше меди в меньшие физические размеры, чем устройства, использующие обычный магнитный провод.

Эти характеристики сделали Litz предпочтительным выбором инженеров-проектировщиков в течение многих лет.Тем не менее, ускоряющийся рост в электронной промышленности еще больше популяризировал проволоку Litz и, в частности, преобразил ее.

Беспрецедентный рост в электронике

Инновации в области искусственного интеллекта и робототехники, автономные транспортные средства для коммерческого, военного и частного использования, достижения в области медицинских технологий, вычислений и телекоммуникаций, а также десятки других сегментов рынка породили во всем мире ускоряющийся спрос на технологии продукты.

Включая потребительский, промышленный и военный сегменты рынка, электроника в совокупности составляет значительную и растущую часть национального и даже мирового валового внутреннего продукта.Например, по данным Consumer Technology Association (CTA) TM , в 2015 году только потребительский сектор произвел 1,9 триллиона долларов, что составляет 5,2 процента валового внутреннего продукта (ВВП) США. Еще несколько примеров дополнительно иллюстрируют быстрый рост сектора электроники…

  • Ожидается, что рост в технологическом секторе Индии достигнет 1 триллиона долларов в следующие несколько лет, в том числе 650 миллиардов долларов на производство оборудования и Интернета вещей.
  • Министерство обороны США представило бюджет на 2019 финансовый год на 12,93 миллиарда долларов на электронику, включая военные средства связи, телекоммуникации и разведывательные технологии.
  • С ростом потребительских расходов в развивающихся странах растет и спрос на электронную продукцию. В странах, производящих электронные устройства, растущая конкуренция снижает стоимость производства, делая эти устройства доступными для еще более широкого потребительского рынка.

В связи с мировым ростом производства электроники и необходимостью миниатюризации при одновременном увеличении плотности меди, в сочетании с необходимостью создания катушек индуктивности с более высокой добротностью и номинальными потерями, спрос на предварительно отформованные провода Litz соответствует аналогичной тенденции роста.

Litz Wire 101

Для тех, кто не знаком с основными характеристиками Litz Wire, обратите внимание на следующие факты.

Его происхождение

Проволока Litz получила свое название от немецкого litzendraht , что означает плетеный или многожильный провод. Литц-проволока изготавливается путем плетения или скручивания множества тонких жил изолированной проволоки по определенному рисунку. Литц-проволока была представлена ​​и коммерциализирована в Соединенных Штатах в 1898 году компанией New England Wire Technologies.

Основные характеристики

Литц-проволока состоит из ряда индивидуально изолированных магнитных проводов, скрученных или сплетенных в единый узор. В некоторых конструкциях Litz скрученные связки соединяются с другими связками, которые затем скручиваются в конечный продукт.

Благодаря уникальному скручиванию проволоки Litz каждая жилка размещается на внешней периферии проводника и в его центре в равной степени. Этот уникальный метод скручивания в сочетании с тщательно подобранным диаметром проволоки дает проволоке Litz возможность минимизировать потери от двух источников: скин-эффекта и эффекта близости.

  • Litz уменьшает потери скин-эффекта. Переменный ток, протекающий через провод, все больше перемещается к поверхности проводника с увеличением частоты. Этот скин-эффект увеличивает сопротивление провода переменному току прямо пропорционально частоте тока. Например, при токе 5 кГц, протекающем по обычному проводу, плотность тока в основном ограничивается внешними 42,3 мил проводника, а на частоте 100 кГц он протекает только через крайние 9,46 мил.Эти меры известны как глубина кожи. На частотах до нескольких мегагерц сопротивление переменному току в одном проводе может быть в 20 или более раз больше, чем у литцевского провода того же диаметра, что приводит к тепловым потерям, которые в сильноточных приложениях могут поставить под угрозу устройство.

Дизайнеры могут практически устранить скин-эффект с помощью проволоки Litz. Ключевым моментом является выбор диаметра отдельных жил проволоки, скрученных в конструкцию Litz, который подобен глубине скин-слоя для данной частоты.В результате ток протекает почти по всему поперечному сечению каждого провода, что сводит к минимуму сопротивление переменному току и тепловые потери.

  • Litz также снижает потери от эффекта близости. Переменный ток, протекающий через каждый проводник в катушке или обмотке, создает вокруг него переменное магнитное поле. Это поле индуцирует вихревые токи в соседних обмотках, изменяя общее распределение тока, протекающего через них, и создавая потери, которые проявляются в виде нежелательного тепла.В результате ток концентрируется в областях проводника, наиболее удаленных от соседних проводников, по которым ток проходит в том же направлении. Этот эффект близости увеличивается с частотой. На более высоких частотах эффект близости может повысить сопротивление проводника переменному току в десять раз по сравнению с сопротивлением постоянному току.

Уникальная схема скручивания проводов Litz обеспечивает почти одинаковое расположение каждой жилы внутри и снаружи кабеля, что уравновешивает потокосоединения и реактивные сопротивления отдельных жил.Это заставляет ток равномерно распространяться по проводнику. Соотношение сопротивлений (переменного и постоянного тока) тогда приближается к единице, что особенно желательно в схемах с высокой добротностью.

Базовая конструкция

Литц-провод изготавливается с индивидуально изолированными жилами, толщина которых может варьироваться от 28 до 48 AWG. Обычная пленочная изоляция магнитных проводов — поливинилформаль, полиуретан, полиуретан / нейлон, паяемый полиэфир, паяемый полиэфир / нейлон, полиэфир / полиамид-имид и полиимид — обычно используются для изоляции каждой жилы.

Наружная изоляция и изоляция на проводниках компонентов в некоторых стилях могут представлять собой порции или плетения из нейлона, хлопка, Nomex®, стекловолокна или керамики. Полиэфирные, термосвариваемые полиэфирные, полиимидные и тефлоновые ленты, а также экструзии из большинства термопластов также доступны в качестве внешней изоляции, если приложения диктуют особые требования к пробоям напряжения или защите окружающей среды.

Предварительно сформованная проволока Litz изначально имеет круглое поперечное сечение.Формованные конструкции — это те, в которых пучок проводов изменен и сформирован для создания геометрии, отличной от исходной круглой конструкции. Следует проявлять особую осторожность, чтобы изменить форму пучка, не повредив внешнюю пленочную изоляцию отдельных жил провода. Типичными формами формованной проволоки Litz являются прямоугольная, квадратная и трапецеидальная.

Типы и конструкции лицевых проводов

Литц-проволоки производятся в восьми различных стилях. Конструкции проводов типа 4, 5 и 6 Litz используют по крайней мере один инертный сердечник и используются в основном в схемах настройки для мощных радиопередатчиков.Меньшие конструкции из лицевых проводов типов 1 и 2 обычно используются в схемах с высокой добротностью, таких как тороидальные катушки и трансформаторы. Более крупные конструкции Litz-проводов типов 2 и 3 имеют большую пропускную способность по току, необходимую для высокочастотного источника питания, инвертора и заземления. Типы 7 и 8 скручены и сжаты в прямоугольный профиль. (Узнайте больше здесь).

Высокая эффективность проволоки Litz делает ее предпочтительным выбором в перечисленных здесь областях применения.

Трансформаторы

, ветряные турбины

9 0492 Катушки индукционного нагрева
Litz Applications Например …
Беспроводная передача энергии Системы зарядки транспортных средств
Схема высокого качества Катушки настройки 9049 и Tor3 Трансформаторы
Катушки индуктивности, дроссели Солнечные инверторы, моторные приводы (VFD)
Двигатели и генераторы, линейные асинхронные двигатели, двигатели с постоянными магнитами Поезда на маглеве, двигатели транспортных средств, Бурение на нефть и природный газ
Высокочастотные источники питания Катушки и трансформаторы
Инверторы DC to AC
Заземление с низким импедансом Промышленное оборудование
Конвертеры DC в DC

Индукционные варочные панели, герметизация бутылок, предварительный нагрев формы перед впрыском пластика
Балласт Флуоресцентное освещение
Распространение высокочастотного силового лицевого провода Приводит к оборудованию для индукционного нанесения тонкой пленки Нагреватель
Накопитель энергии маховика Накопитель энергии
Катушки удержания плазмы Stellarator, эксперименты по термоядерному соединению
Specialty Audio High Fidelity Speaker Wire, Audio Interconnect Поскольку Litz изготавливается в восьми стилях, конструкции Типа 8 и Тип 2 чаще всего используются для изготовления предварительно отформованной проволоки Litz.Тип 8 использует изолированные жилы квадратного или прямоугольного сечения. Более экономичный тип 2 имеет связки скрученных проводов, каждый из которых снова скручен вместе, а затем покрыт дополнительной внешней изоляцией. И тип 2, и тип 8 могут иметь квадратные, прямоугольные и трапецеидальные поперечные сечения.

Тип 2 обычно используется в схемах с высокой добротностью, таких как тороидальные катушки и трансформаторы на частотах примерно до 1 МГц. Конструкции типа 2 с более тяжелым калибром обладают большей допустимой нагрузкой по току, необходимой для высокочастотных источников питания, систем кондиционирования, инвертора и заземления.Тип 2 хорошо подходит для широкого спектра применений и быстро становится первым выбором для проектирования магнитных устройств.

Распространенные заблуждения о лицевом проводе

  • Литцевый провод нельзя паять.

Большинство проводов Litz имеют изоляцию с использованием паяемого полиуретана, паяемого полиуретана / нейлона или других покрытий. Для нескольких специальных конструкций Litz, в которых используется изоляция из высокотемпературной эмали, ряд простых процессов позволяет легко удалить эмаль, которая делает эти конструкции легко паяемыми.(Узнайте больше здесь и здесь).

  • Литцевый провод сложно определить для конкретного применения.

Изначально необходимо ответить на два ключевых вопроса при выборе типа лицевого провода, наиболее подходящего для конкретного применения. Во-первых, это ожидаемый среднеквадратичный ток, который помогает определить используемый калибр и конструкцию провода.

Секунда — это частота, которая будет использоваться в приложении. Важно выбрать калибр проволоки для отдельных жил, диаметр которых сопоставим с толщиной поверхностного слоя на используемой частоте.В таблице показано, как различные частоты отображаются (примерно) в диаметры провода AWG. Однако, когда стоимость является проблемой, использование более дешевого провода более толстого сечения с диаметром примерно в два раза больше глубины скин-слоя редко приводит к значительным потерям ниже 1 МГц.

20491

от 60 Гц до 1 кГц 28 AWG
от 1 кГц до 10 кГц 30 AWG
от 10 кГц до 20 кГц 33 AWG
36 AWG
от 50 кГц до 100 кГц 38 AWG
от 100 кГц до 200 кГц 40 AWG
от 200 кГц до 350 кГц 42 AWG кГц 44 AWG
от 850 кГц до 1.4 МГц 46 AWG
От 1,4 МГц до 2,8 МГц 48 AWG

Однако эти два фактора не определяют точную необходимую конструкцию Litz. Дальнейшие расчеты необходимы для достижения целей проекта. Чарльз Салливан (Дартмутский колледж) и Ричард Чжан (Массачусетский технологический институт) предлагают упрощенный подход к выбору количества и диаметра нитей в проволоке Литца, и они показывают, как выбрать количество нитей или частей пучков для объединения при каждой операции скручивания.

Или, чтобы получить более точную помощь в выборе кабеля Litz, наша команда инженеров по работе с клиентами может помочь определить лучшую конфигурацию Litz для конкретного приложения. Такая консультация часто приводит к обсуждению проекта; коллаборация по геометрии катушки; и, возможно, об использовании специальных программных средств компьютерного моделирования и других ресурсов.

  • Литц-провод слишком дорог.

Хотя Litz более дорогостоящий, чем простой магнитный провод, в некоторых случаях его необходимо использовать.

  • Магнитное устройство будет использовать переменный ток высокой частоты. Литц-проволока сводит к минимуму потери, возникающие на высоких частотах. Как отмечалось выше, многие приложения работают на 50–100% эффективнее с использованием литцовой проволоки, а не обычной магнитной проволоки.
  • Проект требует устройств меньшего размера и веса. Использование Litz, и особенно предварительно отформованного Litz, может уменьшить размер и вес готового устройства.
  • Требуется миниатюризация. Реальная ценность Litz становится очевидной, когда готовое устройство настолько эффективно, что конечный продукт может быть уменьшен.
  • Стоимость владения. Litz может способствовать снижению долгосрочной стоимости владения конечным продуктом за счет более эффективного использования энергии.
  • Аккумуляторные проекты. Более высокая эффективность и низкие потери Litz продлевают срок службы батареи. Например, электроника с батарейным питанием для спешившегося солдата должна работать с максимальной эффективностью, чтобы продолжать работать в расширенных миссиях, которые могут длиться до 72 часов.

Preformed Litz имеет небольшую разницу в цене по сравнению с круглой проволокой Litz.Однако предварительное формование дает еще меньшее, более легкое и более эффективное устройство (рассчитанное примерно на 10% более эффективное использование площади, энергоэффективность или сочетание того и другого), чем круглая проволока Litz. Если достижение 10% -ного прироста производительности в приложении является значительным, рост цен на предварительно отформованный Litz мало повлияет на стоимость сборки по сравнению с обычным круглым Litz.

Узнайте, как преформованная проволока Litz улучшает ваш дизайн

Производство предварительно формованной проволоки Litz — это специальность, которую компания New England Wire усовершенствовала после того, как более века поставляла круглые конструкции Litz для электронной промышленности.В последние годы компания разработала запатентованные технологии изготовления, позволяющие надежно обрабатывать круглые конструкции Litz с получением различной геометрии поперечного сечения — и все это без повреждения отдельных жил или их изоляции и при поддержке обширных программ компании по обеспечению качества.

Предварительно отформованная проволока Litz улучшает ваш дизайн не только за счет повышения эффективности вашего магнитного устройства. Для инженерных групп, которые используют подход «Дизайн для совершенства» (DFX), использование предварительно отформованной проволоки Litz может повлиять на ремонтопригодность, технологичность, экономичность, надежность и удобство обслуживания.Независимо от того, требует ли ваша задача проектирования магнитных устройств низкие потери, высокую добротность или малый форм-фактор, свяжитесь с нами и воспользуйтесь нашими знаниями, накопленными за десятилетия.

Скачать копию этого содержания для печати

Расчет падения напряжения

Общеизвестно, что потребители электроэнергии должны платить за общее количество киловатт-часов, поставляемых электроэнергетической компанией, измеренное соответствующим счетчиком мощности. Однако, поскольку ни один электрический проводник не является идеальным и даже самая качественная проводка имеет сопротивление, часть этого электричества теряется между измерителем мощности и точкой использования.

Что такое падение напряжения?

Одним из основных принципов электротехники является закон Ома, который гласит, что падение напряжения на проводнике или нагрузке эквивалентно произведению тока и сопротивления (V = I x R). Электрический ток определяется нагрузкой на цепь, а сопротивление определяется физическими свойствами проводника.


Получите профессиональный электротехнический проект для своего здания и избегайте проблем с напряжением.


Понятие падения напряжения используется для описания разницы между напряжением, подаваемым на источник, и напряжением, измеренным на нагрузке.Факторы, определяющие падение напряжения, приведены в следующей таблице:

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

ОПИСАНИЕ

A. Материал проводника

Некоторые материалы являются лучшими электрическими проводниками, чем другие. Например, медь более проводящая, чем алюминий.

B. Диаметр жилы

Более широкий проводник имеет лучшую проводимость, потому что больше материала для переноса электрического тока.

C. Длина проводника

Более длинные проводники имеют более высокое сопротивление, потому что ток должен проходить большее расстояние между источником и нагрузкой.

D. Температура проводника

Температура влияет на проводимость материалов. В зависимости от материала и фактической температуры проводимость может увеличиваться или уменьшаться при дальнейшем повышении температуры.

E.Ток, проводимый проводником

Ток прямо пропорционален падению напряжения. Если ток удваивается, а сопротивление остается неизменным, падение напряжения также удваивается.

F. Соединения в цепи

Соединение представляет собой разрыв материала проводника, и с этим связано контактное сопротивление. Неудовлетворительные соединения связаны с повышенным падением напряжения.

Как можно контролировать падение напряжения?

Поскольку идеального проводника не существует и все материалы обладают электрическим сопротивлением, полностью устранить падение напряжения невозможно.Однако есть много способов минимизировать его:

  1. Повышение эффективности системы
    При неизменной нагрузке повышение эффективности электрического оборудования снижает потребление энергии. Поскольку напряжение питания постоянно, повышенная эффективность приводит к меньшему току и снижению падения напряжения.
  2. Поиск и устранение неисправностей
    Некоторые электрические проблемы вызывают ненужное увеличение тока или сопротивления, что приводит к более высокому падению напряжения. Как только эти проблемы будут решены, падение напряжения вернется в норму.
  3. Корректировка сечения проводов
    Если проводники в цепи были выбраны неправильно, они могут испытать значительное падение напряжения. При выборе проводов важно учитывать такие факторы, как ток полной нагрузки, температура окружающей среды и количество проводников в кабелепроводе.
  4. Централизованное электрическое распределение
    Если главный электрический вал и распределительные щиты расположены близко к центру здания, проводка должна проходить меньшие расстояния, чтобы охватить различные нагрузки.Такой тип компоновки сводит к минимуму падение напряжения. С другой стороны, когда электрический вал и панели расположены на одном конце здания, цепи должны пересекать всю конструкцию, чтобы достичь нагрузок на противоположной стороне.
  5. Сбалансированное распределение нагрузки
    В крупных коммерческих зданиях обычно используются трехфазные цепи с тремя токоведущими проводниками, как следует из их названия. Если одна фаза слишком нагружена, она также будет испытывать больший ток и большее падение напряжения по сравнению с другими фазами.

Это особые меры, которые могут быть применены для уменьшения падения напряжения. В общем, любая мера, которая обеспечивает любой из следующих эффектов, является жизнеспособной, если это разрешено Электрическим кодексом Нью-Йорка:

  • Уменьшение тока нагрузки
  • Увеличение диаметра жилы
  • Увеличение количества параллельных проводов
  • Уменьшение длины проводника
  • Понижение температуры проводника

Допустимое падение напряжения в соответствии с NEC, издание 2011 г.

Национальный электротехнический кодекс NFPA (NEC), который является основой Электротехнического кодекса Нью-Йорка, устанавливает два условия для допустимого падения напряжения в электрических установках:

  • Максимально допустимое напряжение в ответвленной цепи составляет 3 процента, измеренное между соответствующей электрической панелью и самой дальней розеткой, обеспечивающей питание, обогрев, освещение или любую комбинацию таких нагрузок.
  • Максимальное суммарное падение напряжения на главных фидерах и ответвленных цепях составляет 5 процентов, измеренное от служебного подключения до самой дальней розетки.

Считается, что эти уровни падения напряжения обеспечивают разумную эффективность работы. Важно отметить, что при увеличении размеров проводников цепи для компенсации падения напряжения необходимо соответственно увеличить провод заземления оборудования.

Как рассчитать падение напряжения

Важно отметить, что формула падения напряжения меняется в зависимости от количества фаз в цепи (однофазные или трехфазные).В следующих уравнениях используются следующие переменные:

  • Z = полное сопротивление проводника (Ом на 1000 футов или Ом / км)
  • I = ток нагрузки (амперы)
  • L = Длина (фут)
ТИП УСТАНОВКИ ФОРМУЛА ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

Однофазная система

Трехфазная система

В падение = 2 x Z x I x L / 1000

Падение В = 1,73 x Z x I X L / 1000

Формулы делятся на 1000, поскольку стандартные значения импеданса предоставляются для каждых 1000 футов.Таким образом, они преобразуются в Ом на фут. В главе 9 NEC приведены свойства проводников, рассчитанные на номинальную температуру 75 ° C.

Для демонстрации процедуры предположим, что однофазная цепь на 120 В пропускает ток 22 А, где полное сопротивление проводника составляет 1,29 Ом на 1000 футов, а длина цепи составляет 50 футов. Падение напряжения будет:

  • Падение напряжения = (2 x 1,29 Ом / kft x 22A x 50 футов) / 1000 = 2,84 В
  • Падение напряжения в процентах = 2,84 В / 120 В = 0.0237 = 2,37%

Если имеется более одного проводника на фазу, вышеприведенный расчет необходимо разделить на количество проводов на фазу, поскольку сопротивление уменьшается. Например, если в приведенном выше примере на каждую фазу приходится два проводника, сопротивление уменьшается вдвое, и падение напряжения будет 1,42 В (1,18%).

Как выбрать размер провода?

Процедура, описанная выше, может быть изменена для выбора сечения проводника в зависимости от допустимого падения напряжения. Предположим, что цепь соответствует следующим условиям:

  • Рабочее напряжение = 120 В
  • Конфигурация: однофазный
  • Ток = 25 А
  • Длина = 100 футов

Формула падения напряжения может быть скорректирована следующим образом для расчета необходимого импеданса.

  • Падение напряжения = 2 x Z x I x L / 1000
  • Z = (1000 x падение напряжения) / (2 x I x L)

Подставляя указанные выше значения в формулу, получаем следующий результат:

  • Допустимое падение напряжения = 120 В x 3% = 3,6 В
  • Z = (1000 x 3,6 В) / (2 x 25 A x 100 футов) = 0,72 Ом / кВт

В соответствии с требованиями NEC, приведенными в таблице 8 главы 9, для удержания падения напряжения ниже 3% требуется размер проводника AWG №6 (0,510 Ом / kft). Следующий размер — AWG # 8, но его сопротивление слишком велико (0.809 Ом / kft), а падение напряжения превысит 3%.

Установка нескольких проводников в кабелепровод, кабель или кабельную коробку

Таблицы NEC с 310.16 по 310.19 предоставляют допустимые значения силы тока максимум для трех проводов в кабелепроводе, кабеле или кабелепроводе. Когда количество проводников равно четырем или более, допустимая допустимая токовая нагрузка уменьшается, как показано в следующей таблице:

КОЛИЧЕСТВО ПРОВОДНИКОВ ТОКА

ПРОЦЕНТ ЗНАЧЕНИЯ МОЩНОСТИ

4-6

7-9

10-20

21-30

31-40

41 или более

80%

70%

50%

45%

40%

35%

Проводники должны иметь достаточную допустимую нагрузку по току в соответствии с таблицами 310.От 16 до 310,19, при этом падение напряжения ниже максимально допустимого значения 3%. Также обратите внимание, что номинальная допустимая нагрузка снижается, когда несколько проводов проложены вместе. Чтобы электрическая установка соответствовала нормам, необходимо проверить все три фактора.

Сводка

NEC рекомендует максимальное падение напряжения 5% на фидерах и ответвленных цепях и 3% только на ответвленных цепях. Считается, что такой уровень падения напряжения обеспечивает правильные условия для оптимальной работы оборудования.Обратите внимание, что максимально допустимый уровень падения напряжения — это не мера безопасности, а мера производительности.

Калькулятор размера кабеля для светодиодной ленты — Hi-Line Lighting Ltd (GB)

Ниже мы приводим теорию, лежащую в основе расчета падения напряжения и понимаем, какая толщина сердечника кабеля требуется для определенных участков. Если вы предпочитаете более быстрый вариант, вы можете ознакомиться с инструментом для определения размеров кабеля постоянного тока компании Solar-Wind ЗДЕСЬ!

Выбор кабеля правильного размера имеет решающее значение для правильного функционирования светодиодных лент.Выбор правильного размера жилы кабелей позволяет избежать значительного падения напряжения (допустимо падение напряжения до 5% от источника до светодиодной ленты).

Площадь поперечного сечения жил ( 2 мм) кабелей, необходимая для каждой установки, рассчитывается с использованием шагов, перечисленных ниже.

Шаг 1: Расчет энергопотребления светодиодной ленты

Определите длину светодиодной ленты и рассчитайте мощность потребление светодиодной ленты, умножив мощность на длину светодиодной ленты, как показано в уравнении 3:

Уравнение 3:

Потребляемая мощность [Вт] = Длина светодиодной ленты [м] x мощность светодиодной ленты на метр [Вт / м]

Пример: Потребляемая мощность = 5 [м] x 14.4 [Вт / м] = 72 [Вт]

Шаг 2: Расчет тока (I) установки

Максимальный ток (I), проходящий через светодиодную ленту, рассчитывается по формуле 4.

Уравнение 4:

Ток (I) = Потребляемая мощность (P) Напряжение (В)

Пример:

Ток (I) = 72 [Вт] / 24 [В] = 3 [A]

Шаг 3: Расчет площади поперечного сечения кабелей

Требуемая площадь поперечного сечения зависит от требуемой длины кабеля и рассчитывается по формуле 5.Результат следует округлить до следующего стандартного кабеля с поперечным сечением, доступного на рынке.

Уравнение 5:

Свинцовая оболочка — обзор

Условия эксплуатации кабеля ESP очень жесткие , и правильный выбор его типа и размера во многих случаях напрямую влияет на срок службы установки ESP. С другой стороны, можно ожидать, что правильно подобранная и спроектированная кабельная система будет работать в течение многих лет при условии строгого соблюдения всех рекомендаций по обращению и других рекомендаций.

3.6.1 Материалы кабеля

Силовые кабели ESP представляют собой сложные конструкции со следующими конструктивными частями:

три металлических (обычно медных) проводников , несущих переменный ток,

индивидуальная изоляция каждого проводника, предотвращающая короткое замыкание и токи утечки между проводниками,

дополнительные покрытия поверх изоляции, обеспечивающие дополнительную прочность и защиту компонентов кабеля,

оболочка , защитное покрытие трех проводников, которое обеспечивает конструктивную прочность и механическую защиту кабеля и предотвращает контакт изоляции с скважинной средой,

металлическая броня (опция), обеспечивающая усиленную механическую защиту во время спуска и вытягивания как w как уменьшение разбухания (из-за контакта с скважинными флюидами) нижележащих изоляционных материалов.

Далее будут описаны обычные материалы каждого компонента кабеля вместе с их основными характеристиками.

Проводники в кабелях ESP могут быть изготовлены из меди или алюминия и доступны в конфигурациях сплошных круглых, многожильных или уплотненных . Сплошные провода являются самыми дешевыми и имеют наименьший диаметр, многожильные провода более гибкие, а уплотненные провода имеют диаметр примерно на 10% меньше, чем многожильные круглые провода.

Алюминий дешевле, но он обеспечивает только 61% проводимости эквивалентного медного провода, и его труднее сращивать. С другой стороны, медь очень чувствительна к коррозии H 2 S, но эту проблему можно решить с помощью сплошной свинцовой оболочки на изоляции.

Для соответствия самым строгим требованиям рекомендуется использовать одножильные медные проводники, поскольку они меньше, чем многожильные, и предотвращают проникновение газов или жидкостей вверх по кабелю. Дополнительным преимуществом является то, что они позволяют выполнять более надежные операции сращивания.

Изоляционные материалы , используемые при изготовлении индивидуальной изоляции проводов и оболочки кабеля, должны

выдерживать высокие рабочие температуры в скважине,

быть маслостойкими,

противодействуют миграции свободного газа в корпус кабеля.

Одним из наиболее важных эксплуатационных ограничений различных пластиковых материалов, используемых для изоляции кабелей ESP, является температура ; Срок службы кабеля экспоненциально уменьшается с увеличением температуры.Высокая температура кабеля в течение длительного периода времени вызывает охрупчивание изоляционных материалов и приводит к потере механических и диэлектрических свойств и возможным выходам из строя. Как показывает практика, срок службы изоляционных материалов сокращается на 50% на каждые 18 ° F (10 ° C) повышения рабочей температуры ( правило Аррениуса ).

Кроме того, кабели должны быть устойчивы к вредному воздействию сырой нефти и углеводородов и не должны смягчать или набухание при контакте со скважинными жидкостями.Еще более жестким требованием является устойчивость к проникновению природного и других газов под давлением. Если материал проницаемый, , то газы могут легко проникать в тело секций кабеля, расположенных глубже в скважине, обеспечивая миграцию молекул газа вверх в изоляции кабеля. Поскольку давление окружающей среды вокруг кабеля уменьшается на более низких глубинах скважины, пузырьки газа расширяются и могут разрушить изоляцию, вызывая повреждение декомпрессии . Небольшие трещины , образованные таким образом, не только уменьшают механическую прочность кабеля, но также позволяют агрессивным и электропроводящим скважинным флюидам достигать металлических проводов, вызывая короткие замыкания и, в конечном итоге, выход из строя всего кабеля.Предотвращение этих состояний требует тщательного выбора материалов. Большинство производителей используют запатентованные пластмассы; подробное описание доступных материалов и методов см. в API RP 11S5 [55].

К часто используемым [56,57] изоляционным материалам относятся следующие.

Полипропилен (термопластический материал) может использоваться до температуры около 200 ° F и обычно применяется в качестве изоляции проводов из-за его низкой стоимости.Он подвержен размягчению сырой нефтью и другими химическими веществами, а также растрескиванию под напряжением, вызываемому CO 2 и углеводородными газами. Контакт с медью ускоряет ее старение; поэтому медные проводники должны быть покрыты оловом.

Этиленпропилендиеновый мономер (EPDM), термореактивный пластик, может использоваться при рабочих температурах значительно выше 400 ° F. Он обладает хорошей химической стойкостью, но не допускает декомпрессии.Он в основном используется для изоляции проводов, а также для изготовления кабельных оболочек.

Нитриловые каучуки также используются для изготовления оболочек кабелей, поскольку они маслостойкие.

Покрытия — это дополнительные слои из специальных материалов, повышающие защиту и улучшающие характеристики кабеля. Они наносятся на изоляцию кабеля и могут иметь следующие формы.

Плетенки представляют собой тканые слои из синтетических материалов, обычно нейлона, и повышают прочность изоляции от вредного воздействия газов, которые проникают в изоляционный материал.

Барьерные ленты спирально наматываются на изоляцию с перекрытием между слоями и предотвращают попадание скважинных флюидов в кабель. Их использование приводит к увеличению срока службы кабеля.

Барьерные экструзии обеспечивают бесшовное покрытие изоляции без каких-либо зазоров, которые можно найти при использовании обычных оплеток или лент. Различные, обычно термопластичные, материалы обеспечивают химическую и механическую защиту и могут улучшить диэлектрическую прочность кабеля.

Свинцовая оболочка обеспечивает сплошное бесшовное покрытие и максимальную защиту от проникновения газа, а также максимальную рабочую температуру до 550 ° F. В средах, содержащих H 2 S, использование медных проводников требует, чтобы изоляция была покрыта свинцом.

Кожухи удерживают три проводника вместе и защищают изоляцию от механических повреждений во время спуска и вытягивания, а их свойства могут определять диапазон применения кабеля, особенно номинальную температуру кабеля.Обычными материалами оболочки являются нитрильный каучук и EPDM с температурными пределами 280 и 400 ° F соответственно. Нитриловый каучук обладает отличной стойкостью к маслам, но набухает при контакте с водой. EPDM, с другой стороны, может использоваться при более высоких температурах, но набухает при контакте с сырой нефтью.

Металлическая броня — это внешнее покрытие, обеспечивающее механическую защиту кабеля ESP при транспортировке. В дополнение к этой функции, броня также сдерживает набухание, или расширение изоляционных материалов, когда они подвергаются воздействию скважинных флюидов.Броня доступна из различных материалов (оцинкованная, нержавеющая сталь или монель) для различных агрессивных сред и производится в разных конфигурациях:

плоская броня обеспечивает наименьший наружный диаметр,

сблокированная броня минимизирует распутывание,

спирально наложенные круглые проволоки обеспечивают максимальную продольную прочность.

3.6.2 Конструкция кабеля

Кабели

ESP доступны в двух конфигурациях: круглый и плоский . Круглые кабели обычно используются вдоль колонны насосно-компрессорных труб, где кольцевое пространство не слишком критично, и кабель может проходить между наружным диаметром муфты НКТ и диаметром ствола обсадной колонны. С другой стороны, плоские кабели с гораздо меньшим радиальным пространством необходимы для небольших кольцевых конфигураций или вдоль блока УЭЦН, внешний диаметр которого значительно больше, чем у колонны насосно-компрессорных труб.

Конструкция типичного круглого и типичного плоского кабеля показана на рис. 3.46 и 3.47 соответственно. Оба показанных кабеля имеют дополнительную металлическую броню снаружи, которая предотвращает механическое повреждение во время спуска и тяги. Их куртка , помимо механического крепления трех изолированных проводов, обеспечивает барьер от сырой нефти и природного газа. На рис. 3.47 показана конструкция плоского кабеля с изоляцией из свинца для использования в средах H 2 S.

Рисунок 3.46. Конструкция круглого кабеля ЭЦН.

Рисунок 3.47. Строительство плоского кабеля ESP.

Кабель Размер определяется размером отдельных проводников, используемых в кабеле. Он указывается с использованием системы нумерации American Wire Gauge (AWG), обычно используемой в проволочной промышленности. Большее число AWG обозначает провод меньшего размера; обычные размеры, производимые в индустрии ESP, — это № 1, 2, 4 и 6.

Часто необходимо увеличивать длину кабеля ESP, когда необходимо соединить два отдельных кабеля с помощью правильно выполненных стыков .Сращивание требуется также для ремонта поврежденного кабеля , для соединения MLE с основным кабелем и т. Д. Большинство сращиваний выполняется путем наматывания ленты вокруг соединенных проводников, но также известны сращивания сформованных или вулканизированных . Целостность кабельных сращиваний зависит от используемых материалов и навыков человека, выполняющего сращивание. В большинстве случаев кабель без сращивания предпочтительнее для обеспечения дополнительной надежности. Для получения надлежащих инструкций по сварке обратитесь к документации производителя [54,58].

3.6.3 Рабочие характеристики

Основные свойства материалов кабеля (проводников, изоляторов и т. Д.), А также процедуры их испытаний представлены в публикации API RP 11S6 [59]. Технические параметры одного типа круглого кабеля, рассчитанного на работу при 400 ° F, с медными жилами и изоляцией из EPDM толщиной 0,075 дюйма от ведущего производителя [60], приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.6. Основные параметры круглого кабеля ЭЦН [60].

AWG No. Тип проводника Диаметр проводника (дюйм) Общий диаметр (дюйм) Сопротивление при 400 ° F (Ом / 1000 футов) Реактивное сопротивление при 60 Гц (Ом / 1000 футов) Вес кабеля (фунт / 1000 футов)
1 Многожильный 0,331 1,44 0,226 0,034 1,825
1 033 1,700
2 Многожильный 0,292 1,35 0,294 0,035 1,575
2 0492
4 Цельный 0,204 1,16 0,441 0,037 1,135
6 Цельный 0.162 1,07 0,700 0,040 910

Как видно из таблицы, индуктивное реактивное сопротивление кабелей ESP обычно низкое; поэтому в инженерных расчетах учитывается только резистивная составляющая их импеданса. Например, возьмем 1000 футов кабеля AWG 4 и рассчитаем импеданс кабеля в соответствии с формулой. (2.28):

Z = [0,441 2 + 0,037 2 ] 0,5 = 0.442 Ом, что лишь немногим больше, чем его сопротивление 0,441 Ом.

На условия эксплуатации кабеля ESP сильно влияет его температура . Поскольку кабель подвешен в кольцевом пространстве скважины в тесном контакте с колонной насосно-компрессорных труб, его установившаяся температура является результатом следующих факторов:

температура окружающей среды ( жидкость ) действительная в колонне насосно-компрессорных труб,

количество тепла , произведенное в кабеле из-за рабочего электрического тока,

количество тепла , рассеянное в застойной жидкости (жидкости или газе), присутствующей в кольцевое пространство.

Из-за этих эффектов температура кабеля изменяется вдоль колонны насосно-компрессорных труб таким образом, что она параллельна температуре трубки, но всегда выше этого значения. Разница зависит от баланса генерируемого и рассеиваемого тепла. Тепло рассеивается в кольцевом пространстве за счет естественной конвекции , эффективность которой во многом зависит от типа жидкости, заполняющей кольцевой объем. Вот почему разность температур кабеля отличается на ниже и выше динамического уровня жидкости в затрубном пространстве.

Поскольку естественная конвекция более эффективна в жидкостях, чем в газах, кабель охлаждается лучше ниже динамического уровня жидкости, чем в верхних секциях скважины, где затрубное пространство содержит только газ. Следовательно, глубина кольцевого уровня жидкости сильно влияет на максимальную температуру кабеля. При высоком уровне жидкости максимальная температура достигается на глубине установки двигателя. С другой стороны, если уровень жидкости близок к глубине двигателя, здесь может возникнуть максимальная температура кабеля.

Электрическое сопротивление кабеля увеличивается с температурой, и следующая формула используется для определения сопротивления (поскольку индуктивное реактивное сопротивление незначительно) при повышенных температурах (см. Также уравнение 2.36):

(3.23) RT = Lcr1, 0001 + 0,00214T − 77

, где

R T = полное сопротивление кабеля при температуре T , Ом

L c

футов

r = сопротивление проводника при 77 ° F, Ом / 1000 футов

T = температура кабеля, ° F.

Падение напряжения в кабелях является очень важным параметром и определяет неизбежные потери энергии , возникающие в кабеле, поскольку падение напряжения, умноженное на ток, приводит к потере электроэнергии в кабеле ESP. Падение напряжения меняется в зависимости от материала, размера и температуры проводника, но основным параметром является величина тока, протекающего в кабеле. Для определения падения трехфазного напряжения на кабеле используется следующая формула:

(3.24) ΔUcable = 3RTI = 1,732RTI

, где

Δ U кабель = падение напряжения в кабеле, В

R T = сопротивление кабеля при температуре Ом

I = ток двигателя, А.

В таблице 3.7 приведены типичные значения падений напряжения в медных проводниках на каждые 1000 футов длины кабеля, при условии, что ток равен 1 А [61].

Таблица 3.7. Типичные падения напряжения в медных проводниках

AWG Падение напряжения на 1 А (В / 1000 футов при 20 ° C)
1 0,26
2
4 0,53
6 0,84
8 1,32

После Брауна KE. Технология методов искусственного подъема, т. 2b. Талса, Оклахома: PennWell Books; 1980 г.

Рис. E.1 в Приложении E , как указано большинством производителей кабелей, можно использовать для расчета падения напряжения в обычных кабелях ESP. Поскольку температура имеет прямое влияние на электрическое сопротивление металлических проводов, значения, считанные на рисунке, должны быть скорректированы с учетом повышенных температур с использованием указанных поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты также могут быть рассчитаны по формуле. (3.23) введено ранее.

Трехфазная потеря мощности (в киловаттах) в кабеле рассчитывается на основе сопротивления кабеля и тока двигателя следующим образом:

(3.25) ΔPc = 3I2RT1,000

, где

Δ P c = потеря мощности в кабеле, кВт

R T сопротивление кабеля при температуре

    = сопротивление кабеля , Ом

I = ток двигателя, A.

Пример 3.5

Рассчитайте падение напряжения и потери энергии в кабеле AWG 4 длиной 4500 футов, если средняя температура кабеля составляет 350 ° F, сопротивление проводника при 77 ° F равно 0.271 Ом / 1000 футов, а ток двигателя составляет 30 А.

Решение

Общее сопротивление кабеля при данной температуре находится по формуле. (3.23) как

RT = 4,50,2711 + 0,00214350−77 = 1,221,58 = 2,5 Ом.

Падение напряжения на кабеле по формуле. (3.24) равно

ΔUcable = 1,7322,530 = 130V.

Наконец, потери мощности рассчитываются по формуле. (3.25) как

ΔPc = 33022,5 / 1000 = 6,8 кВт.

При анализе условий эксплуатации кабеля ESP необходимо учитывать, что температура кабеля является функцией температуры окружающей среды в скважине и теплового эффекта переменного тока, протекающего через него.Следовательно, при более высоких температурах в колодце, чтобы не превышать допустимую максимальную температуру кабеля, уровень тока в кабеле должен быть ограничен. Принятое решение — построение так называемых диаграмм ампер (от «амперной емкости») для имеющихся кабелей, в которых указывается максимально допустимый ток кабеля как функция максимальной температуры в колодце. На рис. 3.48 представлен пример для данного типа кабеля от крупного производителя [62] и показано неблагоприятное влияние температуры в скважине на допустимую силу тока в кабеле ESP.Хотя несколько лет назад использование оборудования ESP было сильно ограничено более высокими температурами, современные кабели можно использовать при температурах в скважинах выше 450 ° F.

Рисунок 3.48. Типовая диаграмма допустимой нагрузки кабеля ESP [62].

Все кабели, новые, повторно проложенные или сращенные, необходимо периодически проверять в полевых условиях в соответствии с рекомендациями API, изложенными в RP 11S6 [59].

Определение размеров проводников: методология и определение

Методология

(см. , рисунок G1)

Составные части электрической цепи и ее защиты определяются таким образом, чтобы выполнялись все нормальные и ненормальные условия эксплуатации.

После предварительного анализа требований к электропитанию установки, как описано в Подстанции потребителя с измерением низкого напряжения, проводится исследование кабельной разводки [1] и ее электрической защиты, начиная с источника установки и до промежуточного звена. от ступеней до конечных цепей.

Кабельная проводка и ее защита на каждом уровне должны удовлетворять нескольким условиям одновременно, чтобы обеспечить безопасную и надежную установку, например это должно:

  • Перенести постоянный ток полной нагрузки и нормальные кратковременные сверхтоки
  • Не вызывать перепадов напряжения, которые могут привести к ухудшению характеристик определенных нагрузок, например: чрезмерно длительный период ускорения при запуске двигателя и т. Д.

Кроме того, защитные устройства (автоматические выключатели или предохранители) должны:

  • Защита кабелей и шин от всех уровней перегрузки по току, вплоть до токов короткого замыкания
  • Обеспечьте защиту людей от опасностей косвенного прикосновения (защита от короткого замыкания), особенно в системах с заземлением TN и IT, где длина цепей может ограничивать величину токов короткого замыкания, тем самым задерживая автоматическое отключение (следует помнить, что TT — заземленные установки обязательно должны быть защищены в источнике УЗО, обычно рассчитанным на 300 мА).

Площадь поперечного сечения проводов определяется общим методом, описанным в Практическом методе определения наименьшей допустимой площади поперечного сечения проводников цепи данной главы. Помимо этого метода, некоторые национальные стандарты могут предписывать минимальную площадь поперечного сечения, которую необходимо соблюдать из соображений механической прочности. Для особых нагрузок (как указано в главе «Характеристики конкретных источников и нагрузок») требуется, чтобы питающий их кабель был большего размера, а также была изменена защита цепи.

Рис. G1 — Блок-схема выбора сечения кабеля и номинала защитного устройства для данной цепи

Определения

Максимальный ток нагрузки: I

B

  • На уровне конечных цепей этот расчетный ток (согласно IEV «Международный электротехнический словарь» ref 826-11-10) соответствует номинальной мощности нагрузки в кВА. В случае запуска двигателя или других нагрузок, требующих высокого пускового тока, особенно при частом запуске (например,грамм. подъемные двигатели, точечная сварка сопротивлением и т. д.) необходимо учитывать совокупное тепловое воздействие сверхтоков. Это касается как кабелей, так и реле теплового типа.
  • На всех уровнях входной цепи этот ток соответствует подаваемой кВА с учетом коэффициентов разнесения и использования, ks и ku соответственно, как показано на Рисунок G2.

Рис. G2 — Расчет максимального тока нагрузки I B

Максимально допустимый ток: I

z

Допустимая нагрузка по току I z — это максимально допустимая величина, которую кабели для цепи могут выдерживать неограниченное время без сокращения ее нормального срока службы.

Ток зависит для данной площади поперечного сечения проводов от нескольких параметров:

  • Состав кабеля и кабельной трассы (медные или алюминиевые жилы; изоляция из ПВХ или EPR и т. Д.; Количество активных жил)
  • Температура окружающей среды
  • Способ установки
  • Влияние соседних цепей

Максимальные токи

Перегрузка по току возникает каждый раз, когда значение тока превышает максимальный ток нагрузки IB для данной нагрузки.

Этот ток должен быть отключен с быстротой, зависящей от его величины, если необходимо избежать необратимого повреждения кабеля (и устройства, если перегрузка по току вызвана неисправным компонентом нагрузки).

Относительно короткие перегрузки по току могут возникать при нормальной работе; Различают два типа перегрузки по току:

Эти сверхтоки могут возникать в исправных электрических цепях, например, из-за ряда небольших кратковременных нагрузок, которые иногда возникают одновременно: пусковые нагрузки двигателя и так далее.Если хотя бы одно из этих условий сохраняется по истечении заданного периода времени (в зависимости от настроек защитного реле или номиналов предохранителей), цепь будет автоматически отключена.
Эти токи возникают в результате нарушения изоляции между токоведущими проводниками и / или между токоведущими проводниками и землей (в системах, имеющих нейтрали, заземленные через низкое сопротивление) в любой комбинации, а именно:

  • 3 фазы с коротким замыканием (и на нейтраль и / или землю, или нет)
  • Две фазы замкнуты накоротко (и на нейтраль и / или землю, или нет)
  • 1 фаза, замкнутая накоротко на нейтраль (и / или на землю)
  1. ^ Термин «кабельная разводка» в этой главе охватывает все изолированные проводники, включая многожильные и одножильные кабели, изолированные провода, протянутые в кабелепроводы и т.