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 |
Здравствуйте!
Наслышан о некоторых затруднениях, возникающих при выборе техники и её подключении (какая розетка необходима для духовки, варочной панели или стиральной машины). Для того чтобы Вы могли быстро и просто это решить, в качестве доброго совета предлагаю Вам ознакомится с представленными ниже таблицами.
| Виды техники | Входит в комплект | Что ещё необходимо |
| клеммы | ||
| Эл. панель (независимая) | клеммы | кабель, подведённый от автомата, с запасом не менее 1 метра (для подсоединения к клеммам) |
| евророзетка | ||
| Газовая панель | газовый шланг, евророзетка | |
| Газовый духовой шкаф | кабель и вилка для электроподжига | газовый шланг, евророзетка |
| Стиральная машина | ||
| Посудомоечная машина | кабель, вилка, шланги около 1300мм. (слив, залив) | для подключения к воде вывод ¾ или проходной кран, евророзетка |
| Холодильник, винный шкаф | кабель, вилка |
евророзетка |
| Вытяжка | кабель, вилкой может не комплектоваться | гофрированная труба (не менее 1 метра) или короб ПВХ, евророзетка |
| Кофемашина, пароварка, свч-печь | кабель, вилка | евророзетка |
| Виды техники | Розетка | Сечение кабель | Автомат+ УЗО⃰ в щите | ||
| Однофазное подключение | Трехфазное подключение | ||||
| Зависимый комплект: эл. панель, духовой шкаф |
около 11 Квт (9) |
6мм² (ПВС 3*6) (32-42) |
4мм² (ПВС 5*4) (25)*3 |
отдельный не менее 25А (только 380В) |
|
| Эл. панель (независимая) |
6-15 Квт (7) |
до 9 Квт/4мм² 9-11 Квт/6мм² 11-15Квт/10мм² (ПВС 4,6,10*3) |
до 15 Квт/ 4мм² (ПВС 4*5) |
отдельный не менее 25А | |
| Эл. духовой шкаф (независимый) | около 3,5 - 6 Квт | евророзетка | 2,5мм² | не менее 16А | |
| Газовая панель | евророзетка | 1,5мм² | 16А | ||
| Газовый духовой шкаф | евророзетка | 1,5мм² | 16А | ||
| Стиральная машина | 2,5 Квт | евророзетка | 2,5мм² | отдельный не менее 16А | |
| Посудомоечная машина | 2 Квт | евророзетка | 2,5мм² | отдельный не менее 16А | |
| Холодильник, винный шкаф | менее 1Квт | евророзетка | 1,5мм² | 16А | |
| Вытяжка | менее 1Квт | евророзетка | 1,5мм² | 16А | |
| Кофемашина, пароварка | до 2 Квт | евророзетка | 1,5мм² | 16А | |
⃰ Устройство защитного отключения
Электрическое подключение при напряжении 220В/380В
| Виды техники | Максимальная потребляемая мощность | Розетка | Сечение кабель | Автомат+ УЗО⃰ в щите | |
| Однофазное подключение | Трехфазное подключение | ||||
| Зависимый комплект: эл. панель, духовой шкаф | около 9.5Квт | Рассчитанная на потребляемую мощность комплекта |
6мм² (ПВС 3*3-4) (32-42) |
4мм² (ПВС 5*2.5-3) (25)*3 |
отдельный не менее 25А (только 380В) |
| Эл. панель (независимая) |
7-8 Квт (7) |
Рассчитанная на потребляемую мощность панели |
до 8 Квт/3.5-4мм² (ПВС 3*3-4) |
до 15 Квт/ 4мм² (ПВС 5*2-2.5) |
отдельный не менее 25А |
| Эл. духовой шкаф (независимый) | около 2-3 Квт | евророзетка | 2-2,5мм² | не менее 16А | |
| Газовая панель | евророзетка | 0.75-1.5мм² | 16А | ||
| Газовый духовой шкаф | евророзетка | 0.75-1,5мм² | 16А | ||
| Стиральная машина | 2,5-7(с сушкой) Квт | евророзетка | 1.5-2,5мм²(3-4 мм²) | отдельный не менее 16А-(32) | |
| Посудомоечная машина | 2 Квт | евророзетка | 1.5-2,5мм² | отдельный не менее 10-16А | |
| Холодильник, винный шкаф | менее 1Квт | евророзетка | 1,5мм² | 16А | |
| Вытяжка | менее 1Квт | евророзетка | 0.75-1,5мм² | 6-16А | |
| Кофемашина, пароварка | до 2 Квт | евророзетка | 1,5-2.5мм² | 16А | |
Выбирая провод, в первую очередь следует обратить внимание на номинальное напряжение, которое не должно быть меньше чем в сети. Во вторую очередь следует обратить внимание на материал жил. Медный провод имеет большую гибкость по сравнению с алюминиевым проводом, и его можно паять. Алюминиевые провода нельзя прокладывать по сгораемым материалам.
Также следует обратить внимание на сечение жил, которое должно соответствовать нагрузке в амперах. Определить силу тока в амперах можно разделив мощность (в ваттах) всех подключаемых устройств на напряжение в сети. Например, мощность всех устройств 4,5 кВт, напряжение 220 V, это 24,5 ампера. Найдем по таблице нужное сечение кабеля. Это будет медный провод с сечением 2 мм 2 или алюминиевый провод с сечением 3 мм 2 . Выбирая провод нужного вам сечения, учитывайте, легко ли его будет подключать к электро-устройствам. Изоляция провода должна соответствовать условиям прокладки.
| Проложенные открыто | ||||||
| S | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||||
| мм 2 | Ток | Мощность кВт | Ток | Мощность кВт | ||
| А | 220 В | 380 В | А | 220 В | 380 В | |
| 0,5 | 11 | 2,4 | ||||
| 0,75 | 15 | 3,3 | ||||
| 1 | 17 | 3,7 | 6,4 | |||
| 1,5 | 23 | 5 | 8,7 | |||
| 2 | 26 | 5,7 | 9,8 | 21 | 4,6 | 7,9 |
| 2,5 | 30 | 6,6 | 11 | 24 | 5,2 | 9,1 |
| 4 | 41 | 9 | 15 | 32 | 7 | 12 |
| 6 | 50 | 11 | 19 | 39 | 8,5 | 14 |
| 10 | 80 | 17 | 30 | 60 | 13 | 22 |
| 16 | 100 | 22 | 38 | 75 | 16 | 28 |
| 25 | 140 | 30 | 53 | 105 | 23 | 39 |
| 35 | 170 | 37 | 64 | 130 | 28 | 49 |
| Проложенные в трубе | ||||||
| S | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||||
| мм 2 | Ток | Мощность кВт | Ток | Мощность кВт | ||
| А | 220 В | 380 В | А | 220 В | 380 В | |
| 0,5 | ||||||
| 0,75 | ||||||
| 1 | 14 | 3 | 5,3 | |||
| 1,5 | 15 | 3,3 | 5,7 | |||
| 2 | 19 | 4,1 | 7,2 | 14 | 3 | 5,3 |
| 2,5 | 21 | 4,6 | 7,9 | 16 | 3,5 | 6 |
| 4 | 27 | 5,9 | 10 | 21 | 4,6 | 7,9 |
| 6 | 34 | 7,4 | 12 | 26 | 5,7 | 9,8 |
| 10 | 50 | 11 | 19 | 38 | 8,3 | 14 |
| 16 | 80 | 17 | 30 | 55 | 12 | 20 |
| 25 | 100 | 22 | 38 | 65 | 14 | 24 |
| 35 | 135 | 29 | 51 | 75 | 16 | 28 |
Маркировка проводов.
1 -я буква характеризует материал токопроводящей жилы:
алюминий — А, медь — буква опускается.
2-я буква обозначает:
П — провод.
3-я буква обозначает материал изоляции:
В — оболочка из поливинилхлоридного пластиката,
П — оболочка полиэтиленовая,
Р — оболочка резиновая,
Н — оболочка наиритовая.
В марках проводов и шнуров могут также присутствовать буквы, характеризующие другие элементы конструкции:
О — оплетка,
Т — для прокладки в трубах,
П — плоский,
Ф -т металлическая фальцованная оболочка,
Г — повышенная гибкость,
И — повышенные защитные свойства,
Р — оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанная противогнилостным составом, и т. д.
Например: ПВ — медный провод с поливинилхлоридной изоляцией.
Установочные провода ПВ-1, ПВ-3, ПВ-4 предназначены для подачи питания на электрические приборы и оборудование, а также для стационарной прокладки осветительных электросетей. ПВ-1 выпускается с одно-проволочной токопроводящей медной жилой, ПВ-3, ПВ-4 — со скрученными жилами из медной проволоки. Сечение проводов составляет 0,5-10 мм 2 . Провода имеют окрашенную ПВХ изоляцию. Применяются в цепях переменного с номинальным напряжением не более 450 В с частотой 400 Гц и в цепях постоянного тока с напряжением до 1000 В. Рабочая температура ограничена диапазоном -50…+70 °С.
Установочный провод ПВС предназначен для подключения электрических приборов и оборудования. Число жил может быть равным 2, 3, 4 или 5. Токопроводящая жила из мягкой медной проволоки имеет сечение 0,75-2,5 мм 2 . Выпускается со скрученными жилами в ПВХ-изоляции и такой же оболочке.
Применяется в электросетях с номинальным напряжением, не превышающим 380 В. Провод рассчитан на максимальное напряжение 4000 В, с частотой 50 Гц, приложенное в течение 1 мин. Рабочая температура — в диапазоне -40…+70 °С.
Установочный провод ПУНП предназначен для прокладки стационарных осветительных сетей. Число жил может быть равным 2,3 или 4. Жилы имеют сечение 1,0-6,0 мм 2 . Токопроводящая жила из мягкой медной проволоки имеет пластмассовую изоляцию в ПВХ-оболочке. Применяется в электросетях с номинальным напряжением не более 250 В с частотой 50 Гц. Провод рассчитан на максимальное напряжение 1500 В с частотой 50 Гц в течение 1 мин.
Силовые кабели марки ВВГ и ВВГнг предназначены для передачи электрической энергии в стационарных установках переменного тока. Жилы изготовлены из мягкой медной проволоки. Число жил может составлять 1-4. Сечение токопроводящих жил: 1,5-35,0 мм 2 . Кабели выпускаются с изоляционной оболочкой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Кабели ВВГнг обладают пониженной горючестью. Применяются с номинальным напряжением не более 660 В и частотой 50 Гц.
Силовой кабель марки NYM предназначен для промышленного и бытового стационарного монтажа внутри помещений и на открытом воздухе. Провода кабеля имеют одно-проволочную медную жилу сечением 1,5-4,0 мм 2 , изолированную ПВХ-пластикатом. Наружная оболочка, не поддерживающая горения, выполнена также из ПВХ-пластиката светло-серого цвета.
Вот, вроде бы главное, что желательно понимать при выборе техники и проводов к ним))
В статье рассмотрены основные критерии выбора сечения кабеля, даны примеры расчетов.
На рынках часто можно увидеть написанные от руки таблички, указывающие, какой необходимо приобрести покупателю в зависимости от ожидаемого тока нагрузки. Не верьте этим табличкам, так как они вводят Вас в заблуждение. Сечение кабеля выбирается не только по рабочему току, но и еще по нескольким параметрам.
Прежде всего, необходимо учитывать, что при использовании кабеля на пределе его возможностей жилы кабеля нагреваются на несколько десятков градусов. Приведенные на рисунке 1 величины тока предполагают нагрев жил кабеля до 65 градусов при температуре окружающей среды 25 градусов. Если в одной трубе или лотке проложено несколько кабелей, то вследствие их взаимного нагрева (каждый кабель нагревает все остальные кабели) максимально допустимый ток снижается на 10 - 30 процентов.
Также максимально возможный ток снижается при повышенной температуре окружающей среды. Поэтому в групповой сети (сеть от щитков до светильников, штепсельных розеток и других электроприемников) как правило, используют кабели при токах, не превышающих значений 0,6 - 0,7 от величин, приведенных на рисунке 1.
Рис. 1. Допустимый длительный ток кабелей с медными жилами
Исходя из этого повсеместное использование автоматических выключателей с номинальным токов 25А для защиты розеточных сетей, проложенных кабелями с медными жилами сечением 2,5 мм2 представляет опасность. Таблицы снижающих коэффициентов в зависимости от температуры и количества кабелей в одном лотке можно посмотреть в Правилах устройства электроустановок (ПУЭ).
Дополнительные ограничения возникают, когда кабель имеет большую длину. При этом потери напряжения в кабеле могут достичь недопустимых значений. Как правило, при расчете кабелей исходят из максимальных потерь в линии не более 5%. Потери рассчитать не сложно, если знать величину сопротивления жил кабелей и расчетный ток нагрузки. Но обычно для расчета потерь пользуются таблицами зависимости потерь от момента нагрузки. Момент нагрузки вычисляют как произведение длины кабеля в метрах на мощность в киловаттах.
Данные для расчета потерь при однофазном напряжении 220 В показаны в таблице1. Например для кабеля с медными жилами сечением 2,5 мм2 при длине кабеля 30 метров и мощности нагрузки 3 кВт момент нагрузки равен 30х3=90, и потери составят 3%. Если расчетное значение потерь превышает 5%, то необходимо выбрать кабель большего сечения.
Таблица 1. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 220 В при заданном сечении проводника
По таблице 2 можно определить потери в трехфазной линии. Сравнивая таблицы 1 и 2 можно заметить, что в трехфазной линии с медными проводниками сечением 2,5 мм2 потерям 3% соответствует в шесть раз больший момент нагрузки.
Тройное увеличение величины момента нагрузки происходит вследствие распределения мощности нагрузки по трем фазам, и двойное - за счет того, что в трехфазной сети при симметричной нагрузке (одинаковых токах в фазных проводниках) ток в нулевом проводнике равен нулю. При несимметричной нагрузке потери в кабеле возрастают, что необходимо учитывать при выборе сечения кабеля.
Таблица 2. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в трехфазной четырехпроводной линии с нулем на напряжение 380/220 В при заданном сечении проводника (чтобы увеличить таблицу, нажмите на рисунок)
Потери в кабеле сильно сказываются при использовании низковольтных, например галогенных ламп. Это и понятно: если на фазном и нулевом проводниках упадет по 3 Вольта, то при напряжении 220 В мы этого скорее всего не заметим, а при напряжении 12 В напряжение на лампе упадет вдвое до 6 В. Именно поэтому трансформаторы для питания галогенных ламп необходимо максимально приближать к лампам. Например при длине кабеля 4,5 метра сечением 2,5 мм2 и нагрузке 0,1 кВт (две лампы по 50 Вт) момент нагрузки равен 0,45, что соответствует потерям 5% (Таблица 3).
Таблица 3. Момент нагрузки, кВт х м, для медных проводников в двухпроводной линии на напряжение 12 В при заданном сечении проводника
Приведенные таблицы не учитывают увеличения сопротивления проводников от нагрева за счет протекания по ним тока. Поэтому если кабель используется при токах 0,5 и более от максимально допустимого тока кабеля данного сечения, то необходимо вводить поправку. В простейшем случае если Вы рассчитываете получить потери не более 5%, то рассчитывайте сечение исходя из потерь 4%. Также потери могут возрасти при наличии большого количества соединений жил кабелей.
Кабели с алюминиевыми жилами имеют сопротивление в 1,7 раза большее по сравнению с кабелями с медными жилами, соответственно и потери в них в 1,7 раза больше.
Вторым ограничивающим фактором при больших длинах кабеля является превышение допустимого значения сопротивления цепи фаза - ноль. Для защиты кабелей от перегрузок и коротких замыканий, как правило, используют автоматические выключатели с комбинированным расцепителем. Такие выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители.
Электромагнитный расцепитель обеспечивает мгновенное (десятые и даже сотые доли секунды) отключение аварийного участка сети при коротком замыкании. Например автоматический выключатель, имеющий обозначение С25, имеет тепловой расцепитель на 25 А и электромагнитный на 250А. Автоматические выключатели группы «С» имеют кратность отключающего тока электромагнитного расцепителя к тепловому от 5 до 10. Но при берется максимальное значение.
В общее сопротивление цепи фаза - ноль включаются: сопротивление понижающего трансформатора трансформаторной подстанции, сопротивление кабеля от подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания, сопротивление кабеля, проложенного от ВРУ к распределительному устройству (РУ) и сопротивление кабеля собственно групповой линии, сечение которого необходимо определить.
Если линия имеет большое количество соединений жил кабеля, например групповая линия из большого количества светильников, соединенных шлейфом, то сопротивление контактных соединений также подлежит учету. При очень точных расчетах учитывают сопротивление дуги в месте замыкания.
Полное сопротивление цепи фаза- ноль для четырехжильных кабелей приведены в таблице 4. В таблице учтены сопротивления как фазного, так и нулевого проводника. Значения сопротивлений приведены при температуре жил кабелей 65 градусов. Таблица справедлива и для двухпроводных линий.
Таблица 4. Полное сопротивление цепи фаза - ноль для 4-жильных кабелей, Ом/км при температуре жил 65 о С
В городских трансформаторных подстанциях, как правило, установлены трансформаторы мощностью от 630 кВ. А и более, имеющие выходное сопротивление Rтп менее 0,1 Ома. В сельских районах могут быть использованы трансформаторы на 160 - 250 кВ. А, имеющие выходное сопротивление порядка 0,15 Ом, и даже трансформаторы на 40 - 100 кВ. А, имеющие выходное сопротивление 0,65 - 0,25 Ом.
Кабели питающей сети от городских трансформаторных подстанций к ВРУ домов, как правило используют с алюминиевыми жилами с сечением фазных жил не менее 70 - 120 мм2. При длине этих линий менее 200 метров сопротивление цепи фаза - ноль питающего кабеля (Rпк) можно принять равным 0,3 Ом. Для более точного расчета необходимо знать длину и сечение кабеля, либо измерить это сопротивление. Один из приборов для таких измерений (прибор Вектор) показан на рис. 2.
Рис. 2. Прибор для измерения сопротивления цепи фаза-ноль "Вектор"
Сопротивление линии должно быть таким, чтобы при коротком замыкании ток в цепи гарантированно превысил ток срабатывания электромагнитного расцепителя. Соответственно, для автоматического выключателя С25 ток короткого замыкания в линии должен превысить величину 1,15х10х25=287 А, здесь 1,15 - коэффициент запаса. Следовательно, сопротивление цепи фаза - ноль для автоматического выключателя С25 должно быть не более 220В/287А=0,76 Ом. Соответственно для автоматического выключателя С16 сопротивление цепи не должно превышать 220В/1,15х160А=1,19 Ом и для автомата С10 - не более 220В/1,15х100=1,91 Ом.
Таким образом, для городского многоквартирного дома, принимая Rтп=0,1 Ом; Rпк=0,3 Ом при использовании в розеточной сети кабеля с медными жилами с сечением 2,5 мм2, защищенного автоматическим выключателем С16, сопротивление кабеля Rгр (фазного и нулевого проводников) не должно превышать Rгр=1,19 Ом - Rтп - Rпк = 1,19 - 0,1 - 0,3 = 0,79 Ом. По таблице 4 находим его длину - 0,79/17,46 = 0,045 км, или 45 метров. Для большинства квартир этой длины бывает достаточно.
При использовании автоматического выключателя С25 для защиты кабеля сечением 2,5 мм2 сопротивление цепи должно быть менее величины 0,76 - 0,4 = 0,36 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 0,36/17,46 = 0,02 км, или 20 метров.
При использовании автоматического выключателя С10 для защиты групповой линии освещения, выполненной кабелем с медными жилами сечением 1,5 мм2 получаем максимально допустимое сопротивление кабеля 1,91 - 0,4 = 1,51 Ом, что соответствует максимальной длине кабеля 1,51/29,1 = 0,052 км, или 52 метра. Если такую линию защищать автоматическим выключателем С16, то максимальная длина линии составит 0,79/29,1 = 0,027 км, или 27 метров.
Для правильного и безопасного монтажа кабелей для проводки обязательно нужно произвести предварительный расчет предполагаемой потребляемой мощности. Невыполнение требований по подбору сечения кабеля, используемого для проводки, может привести к оплавлению изоляции и пожару.
Расчет сечения кабеля для определенной системы электропроводки можно разбить на несколько этапов:
- разбивка потребителей электроэнергии по группам;
- определение максимального тока для каждого сегмента;
- выбор сечения кабеля.
Все потребляющие электроприборы следует разделить на несколько групп так, чтобы суммарная мощность потребления одной группой не была выше примерно 2,5-3 кВт. Это позволит подобрать медный кабель сечением не больше 2,5 кв. мм. Мощность некоторых основных бытовых приборов приведена в Таблице 1.
Таблица 1. Значение мощности основных бытовых приборов.
Потребители, объединенные в одну группу, должны находиться территориально примерно в одном месте, так как они подключаются к одному кабелю. Если весь подключаемый объект питается от однофазной сети, то количество групп и распределение потребителей не играют существенной роли.
Тогда процент расхождения можно рассчитать по формуле = 100% — (Pmin/Pmax*100%) , где Pmax – максимальная суммарная мощность, приходящаяся на одну фазу, Pmin– минимальная суммарная мощность, приходящаяся на одну фазу. Чем меньше процент расхождения мощности, тем лучше.
Расчет максимального тока для каждой группы потребителей
После того, как для каждой группы была найдена потребляемая мощность, можно рассчитать максимальный ток. Коэффициент спроса (Кс) лучше принять везде равным 1, так как не исключается использование одновременно всех элементов одной группы (например, вы можете включить одновременно все бытовые приборы, относящиеся к одной группе потребителей). Тогда формулы для однофазной и трехфазной сети будут иметь вид:
Iрасч = Pрасч / (Uном * cosφ)
для однофазной сети, в этом случае напряжение в сети 220 В,
Iрасч = Pрасч / (√3 * Uном * cosφ)
для трехфазной сети, напряжение в сети 380 В.
При монтаже электропроводки в последние десятилетия особенную популярность получил метод с использованием . Это объясняется целым набором свойств, которыми обладает гофрированная труба, но вместе с тем, при работе с ней необходимо придерживаться определенных правил.
Часто можно встретить и в теории, и на практике термины соединение треугольником и звездой, напряжение фазное и линейное — разобраться в их различиях поможет интересная .
Значение косинуса для бытовых приборов и освещения лампами накаливания принимается равным 1, для светодиодного освещения – 0,95, для люминесцентного освещения – 0,92. Для группы находится среднеарифметический косинус. Его значение зависит от того, какой косинус у прибора, потребляющего наибольшую мощность в данной группе. Таким образом, зная токи на всех участках проводки, можно приступить к выбору сечения проводов и кабелей.
Подбор сечения кабеля по мощности
При известных значениях расчетного максимального тока можно приступить к подбору кабелей. Это можно сделать двумя способами, но проще всего подобрать нужное сечение кабеля по табличным данным. Параметры для подбора медного и алюминиевого кабеля приведены в таблице ниже.
Таблица 2. Данные для выбора сечения кабеля с медными жилами и кабеля из алюминия.
При планировании электропроводки предпочтительно выбирать кабели из одного материала. Соединение медных и алюминиевых проводов обычной скруткой запрещено правилами пожарной безопасности, так как при колебаниях температуры эти металлы расширяются по-разному, что приводит к образованию зазоров между контактами и выделению тепла. Если возникает необходимость подключения кабелей из разных материалов, то лучше всего воспользоваться специально предназначенными для этого клеммами.
Видео с формулами расчета сечения кабеля
Грамотный подбор кабеля для восстановления или прокладки электропроводки гарантирует безупречную работу системы. Приборы будут получать питание в полноценном объеме. Не случится перегрева изоляции с последующими разрушительными последствиями. Разумный расчет сечения провода по мощности избавит и от угроз воспламенения, и от лишних затрат на покупку недешевого провода. Давайте разберемся в алгоритме расчетов.
Упрощенно кабель можно сравнить с трубопроводом, транспортирующим газ или воду. Точно так же по его жиле перемещается поток, параметры которого ограничены размером данного токоведущего канала. Следствием неверного подбора его сечения являются два распространенных ошибочных варианта:
- Слишком узкий токоведущий канал, из-за которого в разы возрастает плотность тока. Рост плотности тока влечет за собой перегрев изоляции, затем ее оплавление. В результате оплавления по минимуму появятся «слабые» места для регулярных утечек, по максимуму пожар.
- Излишне широкая жила, что, в сущности, совсем неплохо. Причем, наличие простора для транспортировки электро-потока весьма положительно отражается на функционале и эксплуатационных сроках проводки. Однако карман владельца облегчится на сумму, примерно вдвое превышающую по факту требующиеся деньги.
Первый из ошибочных вариантов представляет собой откровенную опасность, в лучшем случае повлечет увеличение оплаты за электроэнергию. Второй вариант не опасен, но крайне нежелателен.
«Протоптанные» пути вычислений
Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В. Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.
Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам. Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².
Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.
Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.
Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм². Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена. Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.
Обратите внимание! Площадь сечения и диаметр жилы кабеля – вещи разные. Первая обозначается в квадратных мм, второй просто в мм. Главное не перепутать!
Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:
Расчет размера сечения по нагрузке
Простейший способ подбора кабеля с нужным размером - расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.
Алгоритм расчетных действий следующий:
- для начала определимся с агрегатами, которые предположительно могут использоваться нами одновременно. Например, в период работы бойлера нам вдруг захочется включить кофемолку, фен и стиралку;
- затем согласно данным техпаспортов или согласно приблизительным сведениям из приведенной ниже таблицы банально суммируем мощность одновременно работающих по нашим планам бытовых агрегатов;
- предположим, что в сумме у нас вышло 9,2 кВт, но конкретно этого значения в таблицах ПУЭ нет. Значит, придется округлить в безопасную большую сторону – т.е. взять ближайшее значение с некоторым превышением мощности. Это будет 10,1 кВт и соответствующее ему значение сечения 6 мм².
Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.
Как рассчитать сечение по току?
Табличные значения не могут учесть индивидуальных особенностей устройства и эксплуатации сети. Специфика у таблиц среднестатистическая. Не приведены в них параметры максимально допустимых для конкретного кабеля токов, а ведь они отличаются у продукции с разными марками. Весьма поверхностно затронут в таблицах тип прокладки. Дотошным мастерам, отвергающим легкий путь поиска по таблицам, лучше воспользоваться способом расчетаразмера сечения провода по току. Точнее по его плотности.
Допустимая и рабочая плотность тока
Начнем с освоения азов: запомним на практике выведенный интервал 6 - 10. Это значения, полученные электриками многолетним «опытным путем». В указанных пределах варьирует сила тока, протекающего по 1 мм² медной жилы. Т.е. кабель с медной сердцевиной сечением 1 мм² без перегрева и оплавления изоляции предоставляет возможность току от 6 до 10 А спокойно достигать ожидающего его агрегата-потребителя. Разберемся, откуда взялась и что означает обозначенная интервальная вилка.
Согласно кодексу электрических законов ПУЭ 40% отводится кабелю на неопасный для его оболочки перегрев, значит:
- 6 А, распределенные на 1 мм² токоведущей сердцевины, являются нормальной рабочей плотностью тока. В данных условиях проводник работать может бесконечно долго без каких-либо ограничений по времени;
- 10 А, распределенные на 1 мм² медной жилы, протекать по проводнику могут краткосрочно. Например, при включении прибора.
Потоку энергии 12 А в медном миллиметровом канале будет изначально «тесно». От тесноты и толкучки электронов увеличится плотность тока. Следом повысится температура медной составляющей, что неизменно отразиться на состоянии изоляционной оболочки.
Обратите внимание, что для кабеля с алюминиевой токоведущей жилой плотность тока отображает интервал 4 – 6 Ампер, приходящийся на 1 мм² проводника.
Выяснили, что предельная величина плотности тока для проводника из электротехнической меди 10 А на площадь сечения 1 мм², а нормальные 6 А. Следовательно:
- кабель с жилой сечением 2,5 мм² сможет транспортировать ток в 25 А всего лишь несколько десятых секунды во время включения техники;
- он же бесконечно долго сможет передавать ток в 15А.
Приведенные выше значения плотности тока действительны для открытой проводки. Если кабель прокладывается в стене, в металлической гильзе или , указанную величину плотности тока нужно помножить на поправочный коэффициент 0,8. Запомните и еще одну тонкость в организации открытого типа проводки. Из соображений механической прочности кабель с сечением меньше 4 мм² в открытых схемах не используют.
Изучение схемы расчета
Суперсложных вычислений снова не будет, расчет провода по предстоящей нагрузке предельно прост.
- Сначала найдем предельно допустимую нагрузку. Для этого суммируем мощность приборов, которые предполагаем одновременно подключать к линии. Сложим, например, мощность стиральной машины 2000 Вт, фена 1000 Вт и произвольно какого-либо обогревателя 1500 Вт. Получили мы 4500 Вт или 4,5 кВт.
- Затем делим наш результат на стандартную величину напряжения бытовой сети 220 В. Мы получили 20,45…А, округляем до целого числа, как положено, в большую сторону.
- Далее вводим поправочный коэффициент, если в нем есть необходимость. Значение с коэффициентом будет равно 16,8, округленно 17 А, без коэффициента 21 А.
- Вспоминаем о том, что рассчитывали рабочие параметры мощности, а нужно еще учесть предельно допустимое значение. Для этого вычисленную нами силу тока умножаем на 1,4, ведь поправка на тепловое воздействие 40%. Получили: 23,8 А и 29,4 А соответственно.
- Значит, в нашем примере для безопасной работы открытой проводки потребуется кабель с сечением более 3 мм², а для скрытого варианта 2,5 мм².
Не забудем о том, что в силу разнообразных обстоятельств порой включаем одновременно больше агрегатов, чем рассчитывали. Что есть еще лампочки и прочие приборы, незначительно потребляющие энергию. Запасемся некоторым резервом сечения на случай увеличения парка бытовой техники и с расчетами отправимся за важной покупкой.
Видео-руководство для точных расчетов
Какой кабель лучше купить?
Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.
Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.
Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.