Правильный выбор электрического кабеля для питания электрооборудования – залог длительной и стабильной работы установок. Использование неподходящего провода влечет за собой серьезные негативные последствия.
Физика процесса порчи электрической линии вследствие использования неподходящего провода такова: из-за недостатка места в кабельной жиле для свободного передвижения электронов повышается плотность тока; это приводит к избыточному выделению энергии и повышению температуры металла. Когда температура становится слишком высокой, оплавляется изоляционная оболочка линии, что может стать причиной пожара.
Чтобы избежать неприятностей, необходимо использовать кабель с жилами подходящей толщины. Один из способов определить площадь сечения кабеля – отталкиваться от диаметра его жил.
Калькулятор расчета сечения по диаметру
Для простоты вычислений разработан калькулятор расчета сечения кабеля по диаметру. В его основе лежат формулы, по которым можно найти площадь сечения одножильных и многожильных проводов.
Измерять сечение нужно измеряя жилу без изоляции иначе нечего не получится.
Когда речь идет о вычислении десятков и сотен значений, онлайн-калькулятор способен существенно упростить жизнь электрикам и проектировщикам электрических сетей за счет удобства и повышения скорости расчетов. Достаточно ввести значение диаметра жилы, а при необходимости указать количество проволок, если кабель многожильный, и сервис покажет искомое сечение провода.
Формула расчета
Вычислить площадь сечения электрического провода можно разными способами в зависимости от его типа. Для всех случаев применяется единая формула расчета сечения кабеля по диаметру. Она имеет следующий вид:
D – диаметр жилы.
Диаметр жилы обычно указывается на оплетке провода или на общем ярлыке с другими техническими характеристиками. При необходимости определить это значение можно двумя способами: с применением штангенциркуля и вручную.
Первым способом измерить диаметр жилы очень просто. Для этого ее необходимо очистить от изоляционной оболочки, после чего воспользоваться штангенциркулем. Значение, которое он покажет, и есть диаметр жилы.
Если провод многожильный, необходимо распустить пучок, пересчитать проволоки и измерить штангенциркулем только одну из них. Определять диаметр пучка целиком смысла нет – такой результат будет некорректным из-за наличия пустот. В этом случае формула расчета сечения будет иметь вид:
D – диаметр жилы;
а – количество проволок в жиле.
При отсутствии штангенциркуля диаметр жилы можно определить вручную. Для этого ее небольшой отрезок необходимо освободить от изоляционной оболочки и намотать на тонкий цилиндрический предмет, например, на карандаш. Витки должны плотно прилегать друг к другу. В этом случае формула вычисления диаметра жилы провода выглядит так:
L – длина намотки проволоки;
N – число полных витков.
Чем больше длина намотки жилы, тем точнее получится результат.
Выбор по таблице
Зная диаметр провода, можно определить его сечение по готовой таблице зависимости. Таблица расчета сечения кабеля по диаметру жилы выглядит таким образом:
| Диаметр проводника, мм | Сечение проводника, мм2 |
| 0.8 | 0.5 |
| 1 | 0.75 |
| 1.1 | 1 |
| 1.2 | 1.2 |
| 1.4 | 1.5 |
| 1.6 | 2 |
| 1.8 | 2.5 |
| 2 | 3 |
| 2.3 | 4 |
| 2.5 | 5 |
| 2.8 | 6 |
| 3.2 | 8 |
| 3.6 | 10 |
| 4.5 | 16 |
Когда сечение известно, можно определить значения допустимых мощности и тока для медного или алюминиевого провода. Таким образом удастся выяснить, на какие параметры нагрузки рассчитана токопроводящая жила. Для этого понадобится таблица зависимости сечения от максимального тока и мощности.
| В воздухе (лотки, короба,пустоты,каналы) | Сечение,кв.мм | В земле | |||||||||
| Медные жилы | Алюминиевые жилы | Медные жилы | Алюминиевые жилы | ||||||||
| Ток. А | Мощность, кВт | Тон. А | Мощность, кВт | Ток, А | Мощность, кВт | Ток. А | Мощность,кВт | ||||
| 220 (В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | 380 (В) | 220(В) | |||||
| 19 | 4.1 | 17.5 | 1,5 | 77 | 5.9 | 17.7 | |||||
| 35 | 5.5 | 16.4 | 19 | 4.1 | 17.5 | 7,5 | 38 | 8.3 | 75 | 79 | 6.3 |
| 35 | 7.7 | 73 | 77 | 5.9 | 17.7 | 4 | 49 | 10.7 | 33.S | 38 | 8.4 |
| *2 | 9.7 | 77.6 | 37 | 7 | 71 | 6 | 60 | 13.3 | 39.5 | 46 | 10.1 |
| 55 | 17.1 | 36.7 | 47 | 9.7 | 77.6 | 10 | 90 | 19.8 | S9.7 | 70 | 15.4 |
| 75 | 16.5 | 49.3 | 60 | 13.7 | 39.5 | 16 | 115 | 753 | 75.7 | 90 | 19,8 |
| 95 | 70,9 | 67.5 | 75 | 16.5 | 49.3 | 75 | 150 | 33 | 98.7 | 115 | 75.3 |
| 170 | 76.4 | 78.9 | 90 | 19.8 | 59.7 | 35 | 180 | 39.6 | 118.5 | 140 | 30.8 |
| 145 | 31.9 | 95.4 | 110 | 74.7 | 77.4 | 50 | 775 | 493 | 148 | 175 | 38.5 |
| ISO | 39.6 | 118.4 | 140 | 30.8 | 97.1 | 70 | 775 | 60.5 | 181 | 710 | 46.7 |
| 770 | 48.4 | 144.8 | 170 | 37.4 | 111.9 | 95 | 310 | 77.6 | 717.7 | 755 | 56.1 |
| 760 | 57,7 | 171.1 | 700 | 44 | 131,6 | 170 | 385 | 84.7 | 753.4 | 795 | 6S |
| 305 | 67.1 | 700.7 | 735 | 51.7 | 154.6 | 150 | 435 | 95.7 | 786.3 | 335 | 73.7 |
| 350 | 77 | 730.3 | 770 | 59.4 | 177.7 | 185 | 500 | 110 | 379 | 385 | 84.7 |
Перевод ватт в киловатты
Чтобы правильно воспользоваться таблицей зависимости сечения провода от мощности, важно правильно перевести ватты в киловатты.
1 киловатт = 1000 ватт. Соответственно, чтобы получить значение в киловаттах, мощность в ваттах необходимо разделить на 1000. Например, 4300 Вт = 4,3 кВт.
Примеры
Пример 1. Необходимо определить значения допустимых тока и мощности для медного провода с диаметром жилы 2,3 мм. Напряжение питания – 220 В.
В первую очередь следует определить площадь сечения жилы. Сделать это можно по таблице или по формуле. В первом случае получается значение 4 мм 2 , во втором – 4,15 мм 2 .
Расчетное значение всегда более точное, чем табличное.
С помощью таблицы зависимости сечения кабеля от мощности и тока, можно выяснить, что для сечения медной жилы площадью 4,15 мм 2 допустима мощность 7,7 кВт и ток 35 А.
Пример 2. Необходимо вычислить значения тока и мощности для алюминиевого многожильного провода. Диаметр жилы – 0,2 мм, число проволок – 36, напряжение – 220 В.
В случае с многожильным проводом пользоваться табличными значениями нецелесообразно, лучше применить формулу расчета площади сечения:
Теперь можно определить значения мощности и тока для многожильного алюминиевого провода сечением 2,26 мм 2 . Мощность – 4,1 кВт, ток – 19 А.
Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:
P = (P1+P2+..PN)*K*J ,
- P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
- P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.
Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.
Теперь предстоит выбор необходимого сечения по таблице 1.
Таблица 1. Сечение жил проводов всегда необходимо выбирать в ближайшую большую сторону (+)
Этап #1 - расчет реактивной и активной мощности
Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с реактивной мощностью.
Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД, в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.
К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.
Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:
P = U * I ,
- P – мощность в Вт;
- U – напряжение в В;
- I – сила тока в А.
Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.
При нулевом смещении фаз мощность P=U*I всегда имеет положительное значение. Такой график фаз силы тока и напряжения имеют устройства с активным видом нагрузки (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14)
К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.
Когда есть смещение фаз между синусоидой силы тока и синусоидой напряжения, мощность P=U*I может быть отрицательной (I, i — сила тока, U, u — напряжение, π — число пи, равное 3,14). Устройство с реактивной мощностью возвращает накопленную энергию обратно источнику
Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.
Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.
Для нахождения полной мощности применяют формулу:
P = P р / cosφ ,
Где P р – реактивная мощность в Вт.
Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.
Пример : в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 Вт и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:
P = 1200/0,7 = 1714 Вт
Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.
Этап #2 - поиск коэффициентов одновременности и запаса
K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.
Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.
J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.
Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.
Этап #3 - выполнение расчета геометрическим методом
Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм 2 .
Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать проволоки проводника.
В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:
S = π*R 2 = π*D 2 /4 , или наоборот
D = √(4*S / π)
Для проводников прямоугольного сечения:
S = h * m
,
- S – площадь жилы в мм 2 ;
- R – радиус жилы в мм;
- D – диаметр жилы в мм;
- h, m – ширина и высота соответственно в мм;
- π — число пи, равное 3,14.
Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:
S = N*D 2 /1,27 ,
Где N – число проволочек в жиле.
Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы, в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.
Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.
Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.
Этап #4 -рассчитываем сечение по мощности на практике
Задача : общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.
Таблица 2. Если вы планируете в будущем подключение дополнительных потребителей, в таблице представлены необходимые мощности распространенных бытовых приборов (+)
Решение :
Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:
P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт
Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.
Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм 2 . Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм 2 .
Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.
Галерея изображений
Расчет сечения по току
Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.
Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:
- выбор мощности всех потребителей;
- расчет токов, проходящих по проводнику;
- выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.
Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.
Этап #1 - расчет силы тока по формулам
Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:
«Классическое колесо» наглядно демонстрирует взаимосвязь формул и взаимозависимость характеристик электрического тока (I - сила тока, P - мощность, U - напряжение, R - радиус жилы)
Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:
I = P/U л ,
- I - cила тока, принимается в амперах;
- P - мощность в ваттах;
- U л - линейное напряжение в вольтах.
Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.
Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:
- U л = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
- U л = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.
Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:
- U л = 220 В для однофазного напряжения.
- U л = 380 В для трехфазного напряжения.
I = (I1+I2+…IN)*K*J ,
- I – суммарная сила тока в амперах;
- I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
- K – коэффициент одновременности;
- J – коэффициент запаса.
Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.
Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.
Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.
Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост - вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.
Этап #2 - выбор подходящего сечения по таблицам
В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.
Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.
При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.
Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.
Таблица 3. Первое, необходимо выбрать способ укладки проводов, от этого зависит, на сколько эффективно происходит охлаждение (+)
Кабель отличается от провода тем, что у кабеля все жилы, оснащенные собственной изоляцией, скручены в пучок и заключены в общую изоляционную оболочку. Более подробно о различиях и видах кабельных изделий написано в этой .
Таблица 4. Открытый способ указан для всех значений сечения проводников, однако на практике сечения ниже 3 мм2 открыто не прокладывают по соображениям механической прочности (+)
При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:
- 0,68 если 5-6 жил;
- 0,63 если 7-9 жил;
- 0,6 если 10-12 жил.
Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».
Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.
По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.
Следующие две таблицы (5 и 6) показывают зависимость допустимого длительного тока при прокладке его в земле.
Таблица 5. Зависимости допустимого длительного тока для медных кабелей при прокладке в воздухе или земле
Токовая нагрузка при прокладке открыто и при углублении в землю различаются. Их принимают равными, если прокладка в земле проводится с применением лотков.
Таблица 6. Зависимости допустимого длительного тока для алюминиевых кабелей при прокладке в воздухе или земле
Для устройства временных линий снабжения электроэнергией (переноски, если для частного пользования) применяется следующая таблица (7).
Таблица 7. Допустимый длительный ток при использовании переносных шланговых шнуров, переносных шланговых и шахтных кабелей, прожекторных кабелей, гибких переносных проводов. Применяется только медных проводников
Когда прокладка кабелей производится в грунте помимо теплоотводных свойств необходимо учитывать удельное сопротивление, что отражено в следующей таблице (8):
Таблица 8. Поправочный коэффициент в зависимости от типа и удельного сопротивления грунта на допустимый длительный ток, при расчете сечения кабелей (+)
Расчет и выбор медных жил до 6 мм 2 или алюминиевых до 10 мм 2 ведется как для длительного тока.
В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:
0,875 * √Т пв
где T пв - отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.
Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.
При выборе кабеля для разводки электричества в особое внимание уделяют его огнестойкости.
Этап #3 - расчет сечения проводника по току на примере
Расчет падения напряжения
Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения.
Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.
Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)
В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения.
Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:
R = 2*(ρ * L) / S ,
U пад = I * R ,
U % = (U пад / U лин) * 100 ,
- 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
- R – сопротивление проводника, Ом;
- ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм 2 /м;
- S – сечение проводника, мм 2 ;
- U пад – напряжение падения, В;
- U % — падение напряжения по отношению к U лин,%.
Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.
Пример расчета переноски
Желающим подключить бытовой сварочный аппарат к ветке электросети следует учесть ситу тока, на которую рассчитан применяемый кабель. Вполне возможно, что общая мощность работающих приборов может быть выше. Оптимальный вариант - подключение потребителей к отдельным веткам
Шаг # 1. Рассчитываем сопротивление медного провода, используя таблицу 9:
R = 2*(0,0175 * 20) / 1,5 = 0,47 Ом
Шаг # 2. Сила тока, протекающая по проводнику:
I = 7000 / 220 = 31.8 А
Шаг # 3. Падение напряжения на проводе:
U пад = 31,8 * 0,47 = 14,95 В
Шаг # 4. Вычисляем процент падения напряжения:
U % = (14,95 / 220) * 100 = 6,8%
Вывод: для подключения сварочного аппарата необходим проводник с большим сечением.
Выводы и полезное видео по теме
Расчет сечения проводника по формулам:
Приведенные расчёты справедливы для медных и алюминиевых проводников промышленного назначения. Для других типов проводников предварительно рассчитывается полная теплоотдача.
На основе этих данных производится расчет максимального тока способного протекать по проводнику, не вызывая чрезмерного нагрева.
Каждый мастер желает знать... как рассчитать сечение кабеля для той или иной нагрузки. С этим приходится сталкиваться при проведении проводки в доме или гараже, даже при подключении станков - нужно быть уверенным, что выбранный сетевой шнур не задымится при включении станка...
Я решил создать калькулятор расчета сечения кабеля по мощности, т.е. калькулятор считает потребляемый ток, а затем определяет требуемое сечение провода, а также рекомендует ближайший по значению автоматический выключатель.
Силовые кабели ГОСТ 31996-2012
Расчет сечения кабеля по мощности производится в соответствии с таблицами нормативного документа ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией». При этом сечение указывается с запасом по току во избежания нагрева и возгорания провода, работающего на максимальном токе. А также я ввел коэффициент 10%, т.е. к максимальному току добавляется еще 10% для спокойной работы кабеля 🙂
Например, берем мощность нагрузки 7000 Вт при напряжении 250 Вольт, получаем ток 30.8 Ампер (добавив про запас 10%), будем использовать медный одножильный провод с прокладкой по воздуху, в результате получим сечение: 4 кв.мм., т.е. кабель с максимальным током 39 Ампер. Кабель сечением 2.5 кв.мм. на ток 30 Ампер использовать не рекомендуется, т.к. провод будет эксплуатироваться на максимально допустимых значениях силы тока, что может привести к нагреву провода с последующим разрушением электро изоляции.
Таблица сечения кабеля по току и мощности для медного провода
Ознакомьтесь также с этими статьями
| Сечение жилы мм 2 | Для кабеля с медными жилами | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток А | Мощность кВт | Ток А | Мощность кВт | |
| 1,5 | 19 | 4,1 | 16 | 10,5 |
| 2,5 | 27 | 5,9 | 25 | 16,5 |
| 4 | 38 | 8,3 | 30 | 19,8 |
| 6 | 46 | 10,1 | 40 | 26,4 |
| 10 | 70 | 15,4 | 50 | 33,0 |
| 16 | 85 | 18,7 | 75 | 49,5 |
| 25 | 115 | 25,3 | 90 | 59,4 |
| 35 | 135 | 29,7 | 115 | 75,9 |
| 50 | 175 | 38,5 | 145 | 95,7 |
| 70 | 215 | 47,3 | 180 | 118,8 |
| 95 | 260 | 57,2 | 220 | 145,2 |
| 120 | 300 | 66 | 260 | 171,6 |
Данные в таблицах приведены для ОТКРЫТОЙ проводки!!!
Таблица сечения алюминиевого провода по потребляемой мощности и силе тока
| Сечение жилы мм 2 | Для кабеля с алюминиевыми жилами | |||
|---|---|---|---|---|
| Напряжение 220 В | Напряжение 380 В | |||
| Ток А | Мощность кВт | Ток А | Мощность кВт | |
| 2,5 | 20 | 4,4 | 19 | 12,5 |
| 4 | 28 | 6,1 | 23 | 15,1 |
| 6 | 36 | 7,9 | 30 | 19,8 |
| 10 | 50 | 11 | 39 | 25,7 |
| 16 | 60 | 13,2 | 55 | 36,3 |
| 25 | 85 | 18,7 | 70 | 46,2 |
| 35 | 100 | 22 | 85 | 56,1 |
| 50 | 135 | 29,7 | 110 | 72,6 |
| 70 | 165 | 36,3 | 140 | 92,4 |
| 95 | 200 | 44,0 | 170 | 112,2 |
| 120 | 230 | 50,6 | 200 | 132,0 |
Калькулятор расчета сечения кабеля
Онлайн калькулятор предназначен для расчета сечения кабеля по мощности.
Вы можете выбрать требуемые электроприборы, отметив их галочкой, для автоматического определения их мощности, либо ввести мощность в ватах (не в киловатах!) в поле ниже, затем выбрать остальные данные: напряжение сети, металл проводника, тип кабеля, где прокладывается и калькулятор произведет расчет сечения провода по мощности и подскажет какой автоматический выключатель поставить.
Надеюсь, мой калькулятор поможет многим мастерам.
Расчет сечения кабеля по мощности:
Требуемая мощность (выберите потребителей из таблицы):Сечение провода по току и мощности – это параметры, которые указывают на предназначение того или иного кабеля. Другими словами, где провод можно использовать и где нельзя.
Сбор данных
Сечение подбирается по мощности или току приборов, которые впоследствии будут подключены. Такой метод называется «по нагрузке», так как приборы и есть – нагрузка на кабель. Если аппаратура требует больших энергетических затрат, то, соответственно, и кабель к ней придётся подключать мощный. Если не требует, то и провода с небольшим сечением будет вполне достаточно. Как выбрать сам кабель и чем руководствоваться?
Прежде всего, нужно собрать данные о тех приборах, к которым будут идти провода. Такие данные называются паспортными, они в обязательном порядке пишутся в техническом паспорте на аппарат. Там содержатся такие данные, как:
- модель прибора;
- напряжение;
- потребляемая мощность;
- знак сертификата;
- страна-производитель;
- дата производства;
- знак утилизации;
- класс защиты и так далее.
Кроме того, если техпаспорт, скажем, вы потеряли, то на приборах ставят специальные таблички или клеят наклейки. На них отображаются основные данные. В том числе, потребляемая мощность, которая нам и нужна. Можно выбрать сечение провода по мощности и без этого.
Если и таблички с наклейкой не осталось, но вы помните модель (она может быть написана на корпусе), то не беда. Попробуйте поискать информацию о приборе в сети Интернет. Уж совсем, в крайнем случае, воспользуйтесь данными средней статистики. Существует специальная таблица ориентировочной мощности потребления различных приборов, таких как: дрель, тостер, холодильник, стиральная машина, кондиционер и так далее.
Только тут есть один важный нюанс. Видите, в таблице даётся диапазон мощности? Трудно догадаться: что выбрать.
Всегда берите по максимуму!
Когда вы начнёте делать расчёт сечения кабеля по мощности, то в результате вы получите завышенную мощность прибора. Это очень хорошо, в результате вам нужен будет кабель с большим сечением. Такие кабели мало греются и, соответственно, дольше работают.
Если аппарат требует большую мощность, то провод с малым сечением просто сгорит.
Метод нагрузки
Как уже говорилось, нагрузка – это и есть прибор. Он может быть один, а может быть несколько. Сколько бы их ни было, всегда складывайте все мощности приборов, к которым вы подключите проводник. Все эти мощности должны выражаться только в одной единице измерения! В ваттах или киловаттах, иначе запутаетесь в расчётах.
«Кило» - это умножение на тысячу. 1 кВт = 1000 Вт.
Если значения мощностей приборов разные, то делаем их одинаковыми – переводим. Допустим, у нас один прибор потребляет 100 Вт, а другой – 3,5 кВт. Оставляем значение первого нетронутым, а значение последнего переводим, получаем 3500 Вт. Если хотите Ватты перевести в киловатты, то делите на тысячу.
Мощность посчитали. Теперь выбираем сечение кабеля. Таблица мощности кабеля по сечению представлена ниже. В ней ничего сложного нет, так как необходимо просто выбрать столбики, где указаны фазы. Если у вас одна фаза в сети, то берём напряжение 220 Вольт. Если три – 380 Вольт.
Затем находим число, которое чуть-чуть больше мощности, что вы насчитали. Нашли? Слева указано соответствующее сечение проводника и его диаметр. Вот такой кабель вам и нужен. Если под рукой есть таблица сечения кабеля по мощности, то никаких трудностей не возникнет.
В этой таблице значения для медных и алюминиевых жил разные. Какая жила вам нужна – в таких столбиках и смотрите.
Возникают иногда трудности с выбором материала, из которого сделаны жилы кабеля. В качестве проводки домов и квартир используют медь. Считается, что медные провода гибкие, практичные и надёжные. Правда, они дороже алюминиевых кабелей стоят. Разумеется, если медная жила имеет большое сечение (когда высокая нагрузка в доме), то её гибкой уже не назовёшь. И цена будет выше. Поэтому в таких случаях смело берите алюминиевые провода – хорошая экономия.
По мощности и длине
Выбор сечения кабеля по мощности и длине делается немного по-другому. Бывает, когда проводник имеет длину в несколько десятков, а то и сотен метров. Потери в самих кабелях придётся учитывать, иначе энергии может быть недостаточно для аппаратуры. Есть ещё одна таблица, которая подскажет дальнейшие действия, с учётом всех потерь.
Нужно знать мощность, которая выделяется на дом или здание. Выделенная мощность – это мощность всей аппаратуры, которая работает в доме. И расстояние от столба до здания, откуда идёт кабель. Это расстояние легко измерить самому.
Обязательно берите небольшой запас сечения провода перед тем, как проложить проводку.
При большем сечении провод меньше греется и изоляция, вместе с ним. Значит, вероятность возникновения пожара или замыкания снижается. Ещё, очень часто бывает, что в доме количество приборов может прибавиться. Допустим, вы поставили холодильник, кондиционер и электрическую плиту. А через год решили купить компьютер, тостер, два телевизора и ещё чего-нибудь работающего на электричестве. Проводке просто не хватит мощности выдержать такое количество техники. Вам придётся следить, чтобы мощная аппаратура не была включена одновременно, либо полностью менять проводку. А можно просто заранее прокладывать проводку с запасом сечения. Так рациональнее: мучиться потом не придётся.
Расчёт по току
Также возможен выбор сечения кабеля по току. Для этого необходимо провести такой же сбор данных по стикерам, табличкам или техническому паспорту. Только теперь нам нужна не мощность в ваттах, а сила тока в амперах. В характеристиках указывается ток, который максимально потребляется прибором.
Снова собираем данные со всех приборов и суммируем. И также переводим всё в одну единицу, аналогично: 1мА (миллиампер) = 0,001 А и 1А = 1000 мА. Например, 2,3А – это 2300 мА. Просто иногда зачем-то указывают именно в миллиамперах.
Самая первая таблица, показанная выше, может определить сечение не только по количеству ватт. Она же является таблицей определения сечения проводов по мощности и току одновременно. То есть работать придётся снова с ней. Обратите внимание: числа есть не все. Например, у вас потребляемый ток составляет 25 ампер, и вам нужен медный провод. В таблице этого числа нет. Выбираем большее значение. Оно равно двадцати семи амперам – поэтому и ориентируйтесь. Получается, нужное сечение кабеля по току – 4 квадратных миллиметра.
Никогда не выбирайте меньшее значение, чтобы сэкономить! В лучшем случае, сработает защитный автомат, прекратив подачу электричества. Если такого автомата нет, а это – худший случай, то есть высокая вероятность выхода техники из строя или даже возникновения пожара. Не экономьте на безопасности вашего дома и вас самих.
Прокладка проводов
Всё же, при прохождении тока по проводу, проводник нагревается. Много тока – много тепла. О чём речь: прокладка провода может быть закрытой или открытой. Закрытая – это когда провод находится под специальной трубой. Открытая – когда он ничем не накрыт, то есть, голый провод, прикреплённый к стене.
Тут можно схитрить. Температура будет разной, при разных сечениях проводника, даже если значение тока останется неизменным. Значит, если прокладка кабеля открытая, то меньшее сечение вполне допустимо. Тепло будет уходить в воздух, а провод, соответственно, охладится.
Провода с небольшим сечением, в трубах, кабель-каналах или стене не смогут остыть – теплу же некуда уходить. Поэтому, когда прокладка провода закрыта, необходимо только большее сечение, иначе испортится изоляция. Есть также таблица, которая поможет выбрать проводник с учётом его прокладки. Принцип остаётся таким же: медные или алюминиевые жилы, ток и мощность.
Таблица прокладки кабеля:
Но запутаться можно. Например, нам нужен медный проводник, по мощности в 7,3 кВт (7300 Вт). Сеть однофазная, класть будем закрыто. Смотрим в табличку. Мы помним, что всё берётся по максимальным значениям. Находим число 7,4 кВт. И видим, что нужное сечение составит 6 квадратных миллиметров.
Или же, мы хотим алюминиевый проводник проложить открыто. Нам известно, что раздаточный ток равен 40 амперам. В таблице есть число 39. Нельзя! Берём большее – шестьдесят ампер. Видим, что проводник мы купим с сечением в десять квадратных миллиметров. А если закрыто проложим, то 16. И не ошиблись, и запас есть. Перед тем, как покупать провод, возьмите с собой штангенциркуль и первую табличку. На всякий случай проверьте: такой ли у него диаметр? Если, на самом деле, он окажется меньше заявленного, то не берите этот провод!
Понимание всех параметров и процессов происходящих с электричеством, является залогом правильного выбора кабеля. Данная статья поэтапно объясняет взаимосвязи физических величин, влияющих на надёжную работу энергосети, её безопасную эксплуатацию.
Известно, что все металлы имеют свободные электроны, которые двигаются при наличии приложенного электрического напряжения, создавая электрический ток. Ударяясь об атомы, они теряют энергию, которая переходит в тепловую. Чем больше ток, — тем гуще поток частиц, и чем меньше поперечный разрез проводника, через который они проходят, тем им «тесней», — столкновения чаще, теряется полезная энергия, увеличивается выделение бесполезного, а зачастую опасного тепла.
Лавина тепла
Важно! При росте температуры, растёт удельное сопротивление, увеличивается выделение тепла, что приводит к лавинообразному процессу быстрого разогрева с катастрофическими последствиями.
Существуют сложные формулы, рассчитывающие тепловой баланс, использующие коэффициент плавления и термический коэффициент сопротивления проводника, для определения площади сечения токопроводящей жилы.
Но, в быту применяются уже готовые таблицы, в которых учтена возможность перегрева кабеля в скрытой проводке — в этом случае для одинаковых значений по току и мощности, сечение предписывается большим для кабеля в плохо вентилируемых и термоизолированных местах, чтобы нагрев не был больше допустимого.
Решение на практике
Осуществляется использованием специальных таблиц, стандартов ПУЭ, по которым происходит выбор сечения кабеля. Значение поперечного сечения проводника выбирают несколькими способами:
- Расчет сечения провода по мощности;
- Выбор провода по току;
- Если провод уже есть, но неизвестного сечения.
Выбор по мощности
На каждом электроприборе указывается его номинальная мощность. Суммируя мощности электроприборов, которые планируется подключать к проектируемой электросети одновременно — получить некоторое число, и по таблице подобрать соответствующее сечение медного или алюминиевого кабеля, выбирая подходящее значение мощности.
Прежде всего необходимо учитывать какая предполагается нагрузка на электропроводку, которую мы собираемся прокладывать. В случае когда на одном участке электросети будет находиться несколько электроприборов, то для подсчета предполагаемой нагрузки мы складываем все их мощности. После подсчета этого показателя мы анализируем способ, каким будем прокладывать электросети (открытый или закрытый), а также воздействие какого температурного режима будет оказываться на провода.
Также рассчитать правильную величину сечения кабеля очень важно по той причине, что ошибки в подсчетах приведут к потерям мощности в проводах. Если для бытовых приборов это не столь существенно, то в промышленных масштабах это может привести к достаточно серьезным растратам.
Итак, берем листок и ручку выписываем все электроприборы находящиеся у Вас в квартире и складываем их мощности:
P=P1+P2+P3+…Pn (Вт),
где P1- это мощность, например, чайника в 1,5 кВт, P2-мощность пылесоса в 1,6 кВт и т.д.
После того как все мощности сложили необходимо суммарную мощность умножить на коэффициент одновременности K=0.8 . Этот коэффициент показывает что в определенный период времени все электроприборы в квартире будут работать, но не продолжительное время, а короткий промежуток времени, это нужно обязательно учитывать, т.к. если вы будете выбирать сечение провода только по мощности вы выберете сечение провода больше, а это может оказаться существенно дороже.
Итак, у нас получается:
Pобщ.=P*K (Вт)
После подсчета общей мощности выбираем сечение провода (медный или алюминиевый) в таблице 1:
Таблица 1 — Выбор сечения провода по мощности
Важно! Если в будущем вы собираетесь увеличивать нагрузку, то необходимо заранее увеличить сечение провода это замечание применяется для всех способов определения сечения провода.
Выбор по току
В таблице 2 можно найти соответствия сечений к номинальному току. Подбор по этому параметру считается более точным. Необходимо посмотреть в паспорта и на бирки электроприборов, обычно указывается номинальная мощность, и далее проделать те же процедуры что и в выше описанном способе.
где Pобщ. — общая мощность электроприборов (Вт).
Есть возможность измерить амперметром ток для каждого потребителя в отдельности своими руками и далее просто просуммировать ток.
Для этого тестер подключают в разрыв цепи — на практике можно взять кусок сетевого провода с вилкой, подключить одну жилу к клемме розетки, другую подать на измерительный прибор. Другой щуп амперметра подсоединить к свободной клемме розетки, и в неё поочерёдно включать имеющуюся бытовую технику, в разных режимах работы, сверяясь с параметрами, заявленными производителями.
Если у Вас трехфазная сеть, необходимо ток найти по этой формуле:
После того как просуммировали токи электроприборов, выбираем по таблице сечение проводника:
Таблица 2 Соотношение силы тока и сечения проводника
Еще один момент, если в вашей трехфазной сети присутствуют электрические двигатели, то ток этого двигателя определяется по формуле:
где — P это мощность двигателя, n- КПД двигателя (есть на бирке двигателя), COS f- коэффициент мощности (также смотрим на бирку) .
И последнее, в трехфазной сети суммируем рассчитанные токи двигателей и рассчитанные токи электроприборов и выбираем из таблицы 2 сечение проводника.
Нужно учитывать еще один момент — это . Она может быть открытого типа или закрытого, соответственно и токовые нагрузки будут различаться, поэтому при выборе сечения провода обратите на это внимание. В таблице 2 вы можете проанализировать этот момент
Провод уже есть
В обратной ситуации, когда имеется кабель, но не видно маркировки, необходимо узнать его номинальный ток и мощность, для этого измеряем диаметр провода штангенциркулем, или микрометром. Можно обойтись линейкой, если жила достаточно гибкая, намотать её на тонкий прут, измерить длину получившейся спирали, разделить на количество витков — результат будет соответствовать диаметру.
По формуле вычисляем площадь поперечного сечения проводника:
S=πD²/4 (мм²) ,
где π- 3,14 , D — диаметр проводника, можно взять штангенциркуль и померить диаметр (мм)
Методом подбора по сечению из таблицы 1 , можно узнать, для какой мощности сгодится имеющийся кабель.
Выбирать сечение кабеля лучше с запасом.
Запрещается эксплуатация кабеля, смотанного в бухту(катушку), ввиду её индуктивного сопротивления.
Монтаж алюминиевого кабеля проводить с особой осторожностью — частое сгибание и разгибание продуцирует невидимые трещины, которые уменьшают сечение, в этом месте растёт сопротивление и происходит точечный перегрев.
Проверка по длине
Фактор длины проводника l также увеличивает сопротивление в сети. Им можно пренебречь на небольшом расстоянии, но по мере его увеличения, падение напряжения на нагрузке будет всё ощутимым, и оно может стать ниже номинального значения — 5 %.
Разберем подробнее, во избежание этого, рассчитывают площадь поперечного сечения всего кабеля, допуская некоторое его значение и используя его в формуле определения сопротивления:
где l — длина провода (м), ϱ — удельное сопротивление проводника (Ом*мм²/м) (см. в таблице 2), S — площадь поперечного сечения проводника, определяется из вышеописанного способа (мм²)
Таблица 3- удельное сопротивления металлов:
Далее, по закону Ома находим падение напряжения:
где I — это суммарная сила тока в вашей сети (А), R — рассчитанное сопротивление (Ом).
И последнее, определяем потери в сети. Рассчитанное падение напряжения делим на напряжение в сети и умножаем на 100 %.
Если полученное значение превышает 5% от напряжения сети — сечение кабеля необходимо увеличить по в таблице 1.