Формула расчета сечения кабеля по мощности: Расчет сечения кабеля | Таблицы, формулы и примеры

Разное

Содержание

Расчет сечения кабеля | Таблицы, формулы и примеры

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

R = ρ · L/S (2),

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

  • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
  • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

  • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
  • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

  • Суммарная мощность всех приборов.
  • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
  • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
  • Материал проводника: медь или алюминий.
  • Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

ΣP = (P₁ + Р₂ + … + Рₙ) · Кс · Кз,

где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

  • для двух одновременно включенных приборов – 1;
  • для 3-4 – 0,8;
  • для 5-6 – 0,75;
  • для большего количества – 0,7.

Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм2.

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

  • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
  • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм2·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
  • I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = 8000/220 = 36 А,

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

R = ρ · L/S.

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

dU = 0,05 · 220 В = 11 В.

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

S = ρ · L/R = 0,0175 · 40/0,31 = 2,25 мм2.

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм2. Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1. 3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ).

Для трехфазной сети используется другая формула:

I=P/(U√3cos φ),

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

I = (P · Кс) / (U · cos ϕ) = (5000 · 0,75) / (220 · 1) = 17,05 А, при округлении 18 А.

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм2. У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r2 = 3,14 · (1,5/2)2 = 1,8 мм2, что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм2. У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

S = π · r2 = 3,14 · (4,5/2)2 = 15,89 мм2.

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Расчет сечения проводов и кабелей по потребляемой мощности, таблицы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет сечения провода для сети с одной фазой (однофазной)

Расчет сечения провода осуществляется с помощью следующей формулы:

I = (P × K и ) / (U × cos(φ) )

где:

  • I — сила тока;

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

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

I = P / U

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

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

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

Также приведем таблицу для расчета потребляемого тока алюминиевого кабеля:

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

Расчет сечения провода сети с тремя фазами (трехфазной)

А теперь разберем формулу подсчета сечения провода для трехфазных сетей.

Для рассчета сечения питающего кабеля воспользуемся следующей формулой:

I = P / (√3 × U × cos(φ))

Где:

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

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

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

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

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

U линейное = √3 × U фазное

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

Понятие длительного тока

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

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

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

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

Расчёт сечения кабеля по мощности и току: формулы и примеры

Вы планируете заняться или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Содержание статьи:

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Галерея изображений

Фото из

Различные виды кабеля для устройства проводки

Разная толщина у проводников для бытовой эксплуатации

Число жил в различных марках кабеля

Варианты многожильного кабеля

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+. .PN)*K*J,

Где:

  • 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,

Где:

  • 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.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

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 = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр 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 мм2.

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать проволоки проводника.

В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R2 = π*D2/4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

Где:

  • S – площадь жилы в мм2;
  • 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*D2/1,27,

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 мм2. Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм2.

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

Фото из

Помещение с максимальным числом бытовой техники

Техническое оснащение ванных комнат и совмещенных санузлов

Подключение мощных энергопотребителей

Блок-розетка для маломощного оборудования

Варочная поверхность требует правильного подключения

Силовая электролиния для стиральной машины

Отдельные силовые ветки для холодильников

Мощные потребители энергии в санузлах и ванных

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/Uл,

Где:

  • I — cила тока, принимается в амперах;
  • P — мощность в ваттах;
  • Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

  1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
  2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

  1. Uл = 220 В для однофазного напряжения.
  2. Uл = 380 В для трехфазного напряжения.

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

Где:

  • 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 мм2 или алюминиевых до 10 мм2 ведется как для длительного тока.

В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Тпв

где Tпв — 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

Задача: медного кабеля для подключения:

  • трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
  • трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
  • бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Изоляция кабельно-проводниковой продукции рассчитывается на конкретное значение рабочего напряжения. Следует учитывать, что указанное производителем рабочее напряжение его изделия должно быть выше напряжения в сети

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380 В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

Iтех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

Iтех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм2.

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм2. Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

О взаимосвязях значений напряжения и силы тока подробнее можно прочесть .

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,

Uпад = I * R,

U% = (Uпад / Uлин) * 100,

Где:

  • 2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам;
  • R – сопротивление проводника, Ом;
  • ρ – удельное сопротивление проводника, Ом*мм2/м;
  • S – сечение проводника, мм2;
  • Uпад – напряжение падения, В;
  • U% – падение напряжения по отношению к Uлин,%.

Используя формулы, можно самостоятельно выполнить вне необходимые вычисления.

Пример расчета переноски

Задача: рассчитать падение напряжения для медного провода с поперечным сечением одной жилы 1,5 мм2. Провод необходим для подключения однофазного электросварочного аппарата полной мощностью 7 кВт. Длина провода 20 м.

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

Решение:

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:

Uпад = 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:

Рекомендации специалистов по подбору кабельно-проводниковой продукции:

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.

Если остались какие-либо вопросы по методике расчета сечения кабеля или есть желание поделиться личным опытом, пожалуйста, оставляйте комментарии к этой статье. Блок для отзывов расположен ниже.

Расчет сечения кабеля. По мощности, току, длине

Как рассчитать кабель по току, напряжению и длине. Кабели, 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=U*I* 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.

R=ρ*l/S

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.

Площадь рассчитывается по формуле:

S=π*d²/4

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 сечения 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=(P*K)/(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 мм². 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.

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

L — длинна линии, м.

Ну а если попроще для бытовых условий:

ΔU=I*R

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 автоматические выключатели с тепловыми и электромагнитными расцепителями.

Похожие темы:

Таблицы и формулы для выбора сечения кабеля

Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.

Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) — выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос — определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.

Выбор и расчет сечения кабелей напряжением до 1кВ (для квартиры, дома)

Электрические сети до 1кВ самые многочисленные — это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества — простые владельцы недвижимости.

Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до розеток, в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.

В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью — стиралку, бойлер, тэн, плиту.

Выбор сечения кабеля по мощности

Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.

Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки — однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.

Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.

Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.

Электроприбор Вероятная мощность, Вт
Стиральная машина 4000
Микроволновка 1500-2000
Телевизор 100-400
Экран Э
Холодильник 150-2000
Чайник электрический 1000-3000
Обогреватель 1000-2500
Плита электрическая 1100-6000
Компьютер (тут всякое возможно) 400-800
Фен для волос 450-2000
Кондиционер 1000-3000
Дрель 400-800
Шлифовальная машина 650-2200
Перфоратор 600-1400

Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…

Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.

За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке — к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.

Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.

Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.

Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие — открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе — это на 220В, либо четыре одножильных в трубе — на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.

Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с алюминием.

Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.

Посчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт — 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт — тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.

Выбор сечения кабеля по току

Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.

Выбор сечения провода с резиновой или ПВХ изоляцией по допустимому току

Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.

Расчет кабеля по мощности и длине

В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.

Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.

В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.

Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:

Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:

  • сеть постоянного тока
  • сеть переменного тока, при cos=1
  • сети, выполненные кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах, если их сечение не больше определенной величины, но не будем углубляться дальше.

В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:

где р — удельное сопротивление (для меди — 0,0175, а для алюминия — 0,03)

Далее два варианта расчета:

а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.

б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.

В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.

А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы — наше всё!

Определение сечения кабеля по диаметру

Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.

Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении.
Хотите, вот таблица элементарная — измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.

Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.

расчет сечения кабеля по мощности

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


Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока: ВыбратьПеременный токПостоянный ток


Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

ВыбратьМедь (Cu)Алюминий (Al)


Суммарная мощность подключаемой нагрузки

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

Введите мощность нагрузки: кВт


Номинальное напряжение

Введите напряжение: В


Только для переменного тока

Система электроснабжения: ВыбратьОднофазнаяТрехфазная

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

Коэффициент мощности cosφ:


Способ прокладки кабеля

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

Выберите способ прокладки:

ВыбратьОткрытая проводкаСкрытая проводка


Количество нагруженных проводов в пучке

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

Выберите количество проводов:

ВыбратьДва провода в раздельной изоляцииТри провода в раздельной изоляцииЧетыре провода в раздельной изоляцииДва провода в общей изоляцииТри провода в общей изоляции


Минимальное сечение кабеля: 0

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

Длина кабеля

Введите длину кабеля: м


Допустимое падение напряжения на нагрузке

Введите допустимое падение: %


Минимальное сечение кабеля с учетом длины: 0

Рассчитанное значение 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.

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

66,0

260

171,6

Сечение

Алюминиевые жилы, проводов и кабелей

токопроводящие жилы

Напряжение, 220В Напряжение, 380В

мм.кв.

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

11,0

39

25,7

16

60

13,2

55

36,3

25

85

18,7

70

46,2

35

100

22,0

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

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.

 

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!

Площадь поперечного сечения к диаметру пересечение круга пересечения диаметр поперечного сечения электрического кабеля формула проводника диаметр провода и расчетное сечение провода AGW American Wire Gauge Толстая площадь сплошного провода формула удельное сопротивление многожильный провод литц длина ток

Площадь поперечного сечения к диаметру преобразование круг пересечение поперечное сечение диаметр электрический кабель формула проводника диаметр провода и сечение проводки и расчетное сечение AGW American Wire Gauge толщина сплошного провода формула удельное сопротивление многожильный провод длина литца ток — sengpielaudio Sengpiel Berlin

Преобразование и расчет — поперечное сечение <> диаметр

Диаметр кабеля по окружности площадь поперечного сечения и наоборот

электрический кабель , провод , провод , шнур ,
строка ,
проводка и веревка

Поперечное сечение — это просто двухмерный вид среза через объект.
Часто задаваемый вопрос: как преобразовать диаметр круглого провода d = 2 × r в площадь поперечного сечения круга
или площадь поперечного сечения A (плоскость среза) в кабель диаметр d ?
Почему значение диаметра больше, чем значение площади? Потому что это не то же самое.
Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения провода.

Требуемое сечение электрической линии зависит от следующих факторов:
1) Номинальное напряжение.Чистая форма. (Трехфазный (DS) / AC (WS))
2) Предохранитель — резервный восходящий поток = Максимально допустимый ток (А)
3) По графику передаваемая мощность (кВА)
4) Длина кабеля в метрах (м)
5) Допустимое падение напряжения (% от номинального напряжения)
6) Материал линии. Медь (Cu) или алюминий (Al)

Используемый браузер не поддерживает JavaScript.
Вы увидите программу, но функция работать не будет.

«Единицей» обычно являются миллиметры, но также могут быть дюймы, футы, ярды, метры (метры),
или сантиметры, если за площадь принять квадрат этой меры.

Литц-провод (многожильный провод), состоящий из множества тонких проводов, требует на 14% большего диаметра по сравнению со сплошным проводом.

Площадь поперечного сечения не диаметр.

Поперечное сечение — это площадь.
Диаметр — это линейная мера.
Это не может быть то же самое.

Диаметр кабеля в миллиметрах
— это не поперечное сечение кабеля в
квадратных миллиметрах.

Поперечное сечение или площадь поперечного сечения — это площадь такого разреза.
Это не обязательно должен быть круг.

Имеющийся в продаже размер провода (кабеля) как площадь поперечного сечения:
0,75 мм 2 , 1,5 мм 2 , 2,5 мм 2 , 4 мм 2 , 6 мм 2 , 10 мм 2 , 16 мм 2 .

Расчет поперечного сечения A , ввод диаметра d = 2 r :

r = радиус провода или кабеля
d = 2 r = диаметр провод или кабель

Расчет диаметра d = 2 r , вход в сечение A :

Жила (электрокабель)

На сопротивление проводника влияют четыре фактора:
1) площадь поперечного сечения проводника A , рассчитанная по диаметру d
2) длина проводника
3) температура в проводнике
4) материал, составляющий проводник

Нет точной формулы для минимального сечения провода из максимального тока .
Это зависит от многих обстоятельств, таких как, например, если расчет выполняется для постоянного, переменного тока или
даже для трехфазного тока, отпускается ли кабель свободно или проложен под землей
. Кроме того, это зависит от температуры окружающей среды, допустимой плотности тока и допустимого падения напряжения
, а также от наличия одножильного или гибкого провода. И всегда есть хороший, но неудовлетворительный совет
использовать по соображениям безопасности более толстый и, следовательно, более дорогой кабель
.Часто задаваемые вопросы касаются падения напряжения на проводах.

Падение напряжения Δ В

Формула падения напряжения с удельным сопротивлением (удельным сопротивлением) ρ (rho):

Δ V = I × R = I × (2 × l × ρ / A )

I = ток в амперах
l = длина провода (кабеля) в метрах (умноженная на 2, потому что всегда есть обратный провод)
ρ = rho, удельное электрическое сопротивление (также известное как удельное электрическое сопротивление или объемное
удельное сопротивление) меди = 0.01724 Ом × мм 2 / м (также Ом × м)
(Ом для l = длина 1 м и A = 1 мм 2 площадь поперечного сечения провода) ρ = 1/ σ
A = Площадь поперечного сечения в мм 2
σ = сигма, электрическая проводимость (электропроводность) меди = 58 S · м / мм 2

Количество сопротивления
R = сопротивление Ом
ρ = удельное сопротивление Ом × м
l = двойная длина кабеля м
A = поперечное сечение мм 2

Производная единица удельного электрического сопротивления в системе СИ ρ — Ом × м, сокращенная от
прозрачный Ω × мм / м.
Электропроводность, обратная величине удельного электрического сопротивления.

Электропроводность и удельное сопротивление κ или σ = 1/ ρ
Электропроводность и электрическое сопротивление
ρ = 1/ κ = 1/ σ

Разница между удельным электрическим сопротивлением и электропроводностью

Проводимость в сименсах обратно пропорциональна сопротивлению в омах.

Чтобы использовать калькулятор, просто введите значение.
Калькулятор работает в обоих направлениях знака .

Значение электропроводности (проводимости) и удельного электрического сопротивления
(удельное сопротивление) зависит от температуры материала постоянной. Чаще всего его дают при 20 или 25 ° C.

Сопротивление = удельное сопротивление x длина / площадь

Удельное сопротивление проводников изменяется с температурой.
В ограниченном диапазоне температур это примерно линейно:

, где α — температурный коэффициент, T — температура и T 0 — любая температура,
, например T 0 = 293,15 K = 20C, при котором известно удельное электрическое сопротивление ρ ( T 0 ).

Преобразование сопротивления в электрическую проводимость
Преобразование обратного сименса в ом
1 Ом [Ом] = 1 / сименс [1 / S]
1 сименс [S] = 1 / Ом [1 / Ом]

Чтобы использовать калькулятор, просто введите значение.
Калькулятор работает в обоих направлениях знака .

1 миллисименс = 0,001 МО = 1000 Ом

Математически проводимость обратно пропорциональна сопротивлению:

Символом проводимости является заглавная буква «G», а единицей измерения является
мхо, что означает «ом», записанное в обратном порядке. Позже блок mho был заменен блоком
на блок Siemens — сокращенно буквой «S».

Калькулятор: закон Ома

Таблица типовых кабелей для громкоговорителей

Диаметр кабеля d 0.798 мм 0,977 мм 1,128 мм 1,382 мм 1.784 мм 2,257 мм 2.764 мм 3.568 мм
Номинальное сечение кабеля A 0,5 мм 2 0,75 мм 2 1,0 мм 2 1,5 мм 2 2,5 мм 2 4,0 мм 2 6,0 мм 2 10.0 мм 2
Максимальный электрический ток 3 А 7,6 А 10,4 А 13,5 А 18,3 А 25 А 32 А

Всегда учитывайте, что поперечное сечение должно быть больше при большей мощности и большей длине
кабеля, но также и с меньшим импедансом. Вот таблица, в которой указаны возможные потери мощности.

Длина кабеля
в м
Сечение
в мм 2
Сопротивление
Ом
Потеря мощности при Коэффициент демпфирования при
Импеданс
8 Ом
Импеданс
4 Ом
Импеданс
8 Ом
Импеданс
4 Ом
1 0.75 0,042 0,53% 1,05% 98 49
1,50 0,021 0,31% 0,63% 123 62
2,50 0,013 0,16% 0,33% 151 75
4,00 0,008 0,10% 0,20% 167 83
2 0.75 0,084 1,06% 2,10% 65 33
1,50 0,042 0,62% 1,26% 85 43
2,50 0,026 0,32% 0,66% 113 56
4,00 0,016 0,20% 0,40% 133 66
5 0.75 0,210 2,63% 5,25% 32 16
1,50 0,125 1,56% 3,13% 48 24
2,50 0,065 0,81% 1,63% 76 38
4,00 0,040 0,50% 1,00% 100 50
10 0.75 0,420 5,25% 10,50% 17 9
1,50 0,250 3,13% 6,25% 28 14
2,50 0,130 1,63% 3,25% 47 24
4,00 0,080 1,00% 2,00% 67 33
20 0.75 0,840 10,50% 21,00% 9 5
1,50 0,500 6,25% 12,50% 15 7
2,50 0,260 3,25% 6,50% 27 13
4,00 0,160 2,00% 4,00% 40 20

Значения коэффициента демпфирования показывают, что осталось от принятого коэффициента демпфирования 200
в зависимости от длины кабеля, поперечного сечения и импеданса громкоговорителя.
Преобразование и расчет диаметра кабеля в AWG
и AWG в диаметр кабеля в мм — American Wire Gauge

Чаще всего мы используем четные числа, например 18, 16, 14 и т. Д.
Если вы получили нечетный ответ, например 17, 19 и т. Д., Используйте следующее меньшее четное число.

AWG означает American Wire Gauge и относится к прочности проводов.
Эти номера AWG показывают диаметр и, соответственно, поперечное сечение в виде кода.
Используются только в США. Иногда номера AWG можно найти также в каталогах
и технических данных в Европе.

Американский калибр проводов — диаграмма AWG

AWG
номер
46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34
Диаметр
дюйм
0.0016 0,0018 0,0020 0,0022 0,0024 0,0027 0,0031 0,0035 0,0040 0,0045 0,0050 0,0056 0,0063
Диаметр (Ø)
в мм
0,04 0,05 0,05 0,06 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0.13 0,14 0,16
Поперечное сечение
в мм 2
0,0013 0,0016 0,0020 0,0025 0,0029 0,0037 0,0049 0,0062 0,0081 0,010 0,013 0,016 0,020
AWG
номер
33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
Диаметр
дюйм
0.0071 0,0079 0,0089 0,0100 0,0113 0,0126 0,0142 0,0159 0,0179 0,0201 0,0226 0,0253 0,0285
Диаметр (Ø)
в мм
0,18 0,20 0,23 0,25 0,29 0,32 0,36 0,40 0,45 0,51 0.57 0,64 0,72
Поперечное сечение
в мм 2
0,026 0,032 0,040 0,051 0,065 0,080 0,10 0,13 0,16 0,20 0,26 0,32 0,41
AWG
номер
20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8
Диаметр
дюйм
0.0319 0,0359 0,0403 0,0453 0,0508 0,0571 0,0641 0,0719 0,0808 0,0907 0,1019 0,1144 0,1285
Диаметр (Ø)
в мм
0,81 0,91 1.02 1,15 1,29 1,45 1,63 1,83 2,05 2.30 2.59 2,91 3,26
Поперечное сечение
в мм 2
0,52 0,65 0,82 1,0 1,3 1,7 2,1 2,6 3,3 4,2 5,3 6,6 8,4
AWG
номер
7 6 5 4 3 2 1 0
(1/0)
(0)
00
(2/0)
(-1)
000
(3/0)
(-2)
0000
(4/0)
(-3)
00000
(5/0)
(-4)
000000
(6/0)
(-5)
Диаметр
дюйм
0.1443 0,1620 0,1819 0,2043 0,2294 0,2576 0,2893 0,3249 0,3648 0,4096 0,4600 0,5165 0,5800
Диаметр (Ø)
в мм
3,67 4,11 4,62 5,19 5,83 6.54 7,35 8,25 9,27 10,40 11.68 13,13 14,73
Поперечное сечение
в мм 2
10,6 13,3 16,8 21,1 26,7 33,6 42,4 53,5 67,4 85,0 107,2 135,2 170,5

Как высокие частоты демпфируются длиной кабеля?

Расчет диаметра провода и площади поперечного сечения

В этом блоге мы рассмотрим концепцию сопротивления, удельного сопротивления и шаги для расчета минимальной площади поперечного сечения и диаметра любого желаемого проводника.

Что такое сопротивление?

Свойство устройства или цепи, препятствующее прохождению через нее тока. Сопротивление измеряется в Ом (Ом). Прочность любого материала с равномерной площадью поперечного сечения определяется следующими четырьмя факторами:

  1. Вид материала
  2. Длина
  3. Площадь поперечного сечения
  4. Температура

Что такое удельное сопротивление?

Удельное сопротивление — это мера того, насколько данный размер конкретного материала сопротивляется току.Хотя материалы сопротивляются прохождению электрического тока, некоторые из них проводят его лучше, чем другие. Удельное сопротивление используется для сравнения характеристик внутреннего сопротивления различных материалов. Материалы, которые легко проводят ток, называются проводниками. Проводники обладают низким удельным сопротивлением. В то время как материалы, которые с трудом проводят ток, называются изоляторами. Изоляторы обладают высоким сопротивлением. Удельное сопротивление материала играет важную роль при выборе материалов, используемых для электрического провода.

Теперь, когда мы ясно понимаем концепции сопротивления и удельного сопротивления, давайте рассмотрим общую взаимосвязь основного сопротивления проводника, которая предполагает, что сопротивление данного проводника равно удельному сопротивлению материала, умноженному на отношение его длины к площади его поперечного сечения. . Это может помочь нам рассчитать минимальную площадь поперечного сечения и диаметр любого желаемого проводника.

Давайте рассмотрим пример, чтобы понять, как вычислить минимальную площадь поперечного сечения и диаметр любого желаемого проводника.

Пример: Какова минимальная площадь поперечного сечения и диаметр проводника для медного провода длиной 750 метров с максимальным сопротивлением 0,2 Ом?

Минимальная площадь поперечного сечения:

Чтобы решить эту проблему, мы будем использовать общее соотношение для расчета сопротивления проводника по следующей формуле:

Сопротивление = Удельное сопротивление * (Длина / Площадь)

R =

R = сопротивление материала, Ом

Ρ = Удельное сопротивление материала, Ом на метр

L = Длина проводника, в метрах

A = Площадь поперечного сечения, в квадратных метрах

Чтобы использовать это общее соотношение для решения нашей примерной задачи, нам требуется удельное сопротивление или удельное сопротивление меди.Обратите внимание, что мы получаем удельное сопротивление материалов проводников из таблицы удельных сопротивлений проводников, и теперь мы знаем, что удельное сопротивление меди составляет 1,72 x 10e-8 Ом на метр.

При вычислении сопротивления проводника не забудьте выразить сопротивление в омах, удельное сопротивление материала в омах на метр, длину проводника в метрах и площадь поперечного сечения в квадратных метрах, чтобы это соотношение было действительным. Затем мы можем перейти к вычислению площади поперечного сечения провода, подставив известные величины в примере.

A = Ур. (1)

Диаметр жилы:

Площадь круга может быть представлена ​​с помощью формулы ниже. Чтобы найти диаметр, нам придется изменить формулу.

А =

4 * А =

=

d =

Теперь мы можем заменить наше полученное значение площади поперечного сечения из уравнения. (1) в это соотношение и рассчитайте диаметр медной проволоки, чтобы получить диаметр 0.2 и диаметром не менее 9,062 мм.

Онлайн-калькулятор для расчета необходимого сечения кабеля и учета потерь

Как правильно и точно сделать сечение кабеля расчета потери напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения проводника. Если кабель не подключен должным образом, это повлечет за собой многочисленные материальные затраты, поскольку система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать.Благодаря сайтам-помощникам, где есть готовая программа для расчета сечения кабеля и проезд по нему, это можно сделать легко и быстро.

Как пользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу внесите информацию по выбранному материалу кабеля, нагрузке энергосистемы, напряжению сети, температуре кабеля и способу его прокладки. После нажатия кнопки «рассчитать» и готовьтесь к результату.
Такой расчет падения напряжения в линии можно смело использовать, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

  1. Указательный коэффициент мощности cos phi равен единице.
  2. Линия постоянного тока сети.
  3. Электропитание переменного тока частотой 50 Гц, жилы сечением 25,0-95,0.

Полученные результаты необходимо использовать в каждом отдельном случае, учитывая все погрешности кабелей и проводов.

Обязательно заполните все значения!

Расчет потерь мощности в кабеле по школьной формуле

Получить необходимые данные можно следующим образом:, используя индикаторы последовательности подсчета: ΔU = I · RL (потеря сетевого напряжения = ток * сопротивление кабельного ввода).

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

Излишнее рассеивание энергии в кабеле может привести к значительным потерям мощности, чрезмерному нагреву и повреждению изоляции кабеля. Это опасно для людей и животных. При большой протяженности линии это сказывается на стоимости света, что также отрицательно сказывается на материальном состоянии помещения собственника.

Кроме того, неконтролируемое пропадание напряжения в кабеле может стать причиной выхода из строя многих приборов, а также их полного разрушения.Очень часто жильцы используют кабель с сечением меньше необходимого (в целях экономии), что вскоре вызывает короткое замыкание. А будущие затраты на замену или ремонт проводки кошелькам не оплачивают «экономные» пользователи. Именно поэтому так важно правильно подобрать кабели сечения проложенных проводов. Любая разводка в жилых домах инициируется только после тщательного расчета потерь в кабеле. Важно помнить, что электричество — не дает второго шанса, а потому все, что нужно сделать изначально правильно и аккуратно.

Способы снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно уменьшить несколькими способами:

  • увеличить площадь поперечного сечения кабеля;
  • уменьшение длины материала;
  • падение нагрузки.

Часто с двумя последними пунктами бывает сложнее, и поэтому приходится делать это за счет увеличения площади поперечного сечения жилы электрического кабеля. Это поможет снизить сопротивление. У такого варианта есть несколько дорогостоящих моментов. Во-первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, и поэтому необходимо правильно выбирать сечение кабеля, чтобы снизить потери мощности в пороге кабеля.

Онлайн-расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, со всеми дополнительными характеристиками. Для тех, кто желает перепроверить результаты вручную, существует физико-математическая формула для расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это идеальный компаньон для каждого проектировщика электросетей.

Таблица для расчета сечения силовых проводов

Сечение кабеля, мм 2

открытая проводка

Прокладка в каналах

медь

алюминий

медь

алюминий

текущий

Мощность, кВт

текущий

Мощность, кВт

текущий

Мощность, кВт

текущий

Мощность, кВт

НО

220АТ

380АТ

НО

220АТ

380АТ

НО

220АТ

380АТ

НО

220АТ

380АТ

0,5

11

2,4

0,75

15

3,3

1,0

17

3,7

6,4

14

3,0

5,3

1,5

23

5,0

8,7

15

3,3

5,7

2,0

26

5,7

9,8

21

4,6

7,9

19

4,1

7,2

14,0

3,0

5,3

2,5

30

6,6

11,0

24

5,2

9,1

21

4,6

7,9

16,0

3,5

6,0

4,0

41

9,0

15,0

32

7,0

12,0

27

5,9

10,0

21,0

4,6

7,9

6,0

50

11,0

19,0

39

8,5

14,0

34

7,4

12,0

26,0

5,7

9,8

10,0

80

17,0

30,0

60

13,0

22,0

50

11,0

19,0

38,0

8,3

14,0

16,0

100

22,0

38,0

75

16,0

28,0

80

17,0

30,0

55,0

12,0

20,0

25,0

140

30,0

53,0

105

23,0

39,0

100

22,0

38,0

65,0

14,0

24,0

35,0

170

37,0

64,0

130

28,0

49,0

135

29,0

51,0

75,0

16,0

28,0

Видео о правильном выборе калибра провода и типичных ошибках



5 шагов для расчета диаметра связанного кабеля

Один из часто получаемых нами запросов — указать общий диаметр (OD) заказываемых кабельных жгутов.Этот запрос возникает часто, поскольку электрические подрядчики должны иметь возможность оценить, согласуются ли их планы друг с другом, а приблизительная оценка дает им ощущение, что их первоначальные предположения и расчеты верны, или если они хотят добавить небольшую маржу. ошибки в стоимости кабелепровода, или если им действительно придется вычислить цифры, чтобы убедиться, что все соответствует стандартам Национального электротехнического кодекса (NEC).

Как производитель оригинального оборудования, занимающийся переработкой предварительно изготовленной проволоки, мы не производим саму проволоку, и каждый производитель имеет свои собственные допуски по внешнему диаметру для каждого типа оболочки провода.

Здесь мы используем средние значения спецификаций производителя, чтобы дать нам возможность оценить внешний диаметр пучка проводов для наших собственных необходимых расчетов, то есть емкости катушки. Сам расчет является математическим, и с известными данными можно сформулировать и рассчитать, используя простые электронные таблицы Excel.

Этот расчет помогает определить, правильный ли размер запланированного трубопровода. Самый простой способ измерить пучок кабелей — это использовать небольшой измерительный инструмент, называемый OD-Tape.OD-ленты используются в электрических и сантехнических областях для измерения как длины, так и общего внешнего диаметра. Чтобы оценить жгут, отрежьте по одной 3-дюймовой части для каждого проводника в жгуте, скрепите их все вместе и используйте ленту для наружного диаметра, чтобы измерить внешний вид.

Вычислить диаметр так же просто, как измерить его с помощью более сложного математического подхода.

Вот 5 шагов:

1. Найдите наружный диаметр одиночного проводника одного из проводов.Это измерение, вероятно, будет в дюймах или миллиметрах.

2. Используйте стандартную формулу для вычисления площади поперечного сечения этого провода, используя формулу площади для круга, то есть площадь равна квадрату диаметра, умноженному на 3,14 (пи), деленному на четыре. Например, 2-дюймовый провод будет иметь площадь 3,14 квадратного дюйма, потому что 2 x 2 x 3,14 разделить на 4 = 3,14.

3. Подсчитайте количество проводов в жгуте.

4. Умножьте количество проводов на площадь одного провода.Это даст вам общую площадь. Чтобы продолжить пример, предположим, что у вас есть 30 проводов одинакового размера. Общая площадь будет 94,2 квадратных дюйма (3,14 x 30). Этот пример относится к пучку проводов того же диаметра в пучке. Для композитного жгута с несколькими проводниками сечением AWG это лишь немного сложнее. Чтобы вычислить, вы просто выполните вычисления площади для каждого размера провода, то есть вычислите площадь одного провода и умножьте ее на количество проводов одинакового размера (так, если # 14 — это 10 проводов, тогда умножьте OD на 10; если # 12 равно 20, тогда умножьте OD на 20).Наконец, вы должны сложить все области вместе, чтобы вычислить общую площадь.

5. Вычислите диаметр жгута, используя ту же формулу площади, измененную для определения диаметра: Диаметр = квадратный корень (площадь 4 / 3,14) В примере: Диаметр = квадратный корень (4 x (94,2 / 3,14) = 4 х 30 = 120)

Диаметр = квадратный корень (120) Диаметр = 10,95 дюйма

(обратите внимание, что эти наружные диаметры не являются фактическими наружными диаметрами для определенного размера AWG или типа любого данного производителя, и внешний диаметр каждого производителя может отличаться в пределах руководящих указаний UL)

Пример: композитный пучок с разными размерами AWG: 3 x # 14 (.Диаметр 140 дюймов) 5 x # 12 (диаметр 0,120 дюйма) 1 x # 8 (диаметр 0,250 дюйма)

D = 1,2 В (3 x 1,19² + 5 x 1,40² + 1 x 1,65²)

(1,19² = 0,0196 + 1,40² = 0,0144 + 1,65² = 0,0625)

D = 1,2 v (3 x 0,0196 + 5 x 0,0144 + 1 x 0,0625)

D = 1,2 v (0,0588 + 0,0720 +,0625)

D = 1,2 v (.1933) D = 1,2 x 0,4397

D = 0,5244

С нашей точки зрения, это то, что нам нужно для расчета заполняющей способности катушек для намотки кабеля.

В полевых условиях подрядчик по электротехнике должен использовать другие формулы и вычисления для определения коэффициентов заполнения и изменений наружного диаметра для любого заданного радиуса изгиба кабеля. Некоторые кабели сохраняют свою гибкость, другие имеют выступы, которые расширяют внешний диаметр в одном направлении и сглаживают его в другом. Перед тем, как заказывать кабель и протягивать его в конкретный кабелепровод, всегда полезно просмотреть цифры.

Узнайте больше о различных конфигурациях наших кабелей в комплекте.

Калькулятор падения напряжения

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

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

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

Существует четыре основных причины падения напряжения:

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

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

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

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

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

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

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

Расчет падения напряжения

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

V падение = I · R

куда:

I: ток через провод, измеренный в амперах

R: сопротивление проводов, измеренное в Ом

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

V падение = 2 · I · R · L

Формула трехфазной цепи принимает следующий вид:

V падение = √3 · I · R · L

куда:

I: ток через провод

R: сопротивление проводов, зависящее от длины

L: длина в одну сторону

Типичные сечения проводов AWG

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

AWG Диаметр витков провода Площадь Сопротивление меди
дюймов мм на дюйм на см тыс. Килограмм мм 2 Ом / км Ом / 1000 футов
0000 (4/0) 0.4600 11,684 2,17 0,856 212 107 0,1608 0,04901
000 (3/0) 0,4096 10,404 2,44 0,961 168 85,0 0,2028 0,06180
00 (2/0) 0.3648 9,266 2,74 1.08 133 67,4 0,2557 0,07793
0 (1/0) 0,3249 8,252 3,08 1,21 106 53,5 0,3224 0,09827
1 0,2893 7.348 3,46 1,36 83,7 42,4 0,4066 0,1239
2 0,2576 6.544 3,88 1,53 66,4 33,6 0,5127 0,1563
3 0,2294 5,827 4.36 1,72 52,6 26,7 0,6465 0,1970
4 0,2043 5,189 4,89 1,93 41,7 21,2 0,8152 0,2485
5 0,1819 4,621 5,50 2.16 33,1 16,8 1.028 0,3133
6 0,1620 4,115 6,17 2,43 26,3 13,3 1,296 0,3951
7 0,1443 3,665 6,93 2,73 20.8 10,5 1,634 0,4982
8 0,1285 3,264 7,78 3,06 16,5 8,37 2,061 0,6282
9 0,1144 2,906 8,74 3,44 13,1 6.63 2,599 0,7921
10 0,1019 2,588 9,81 3,86 10,4 5,26 3,277 0,9989
11 0,0907 2.305 11,0 4,34 8,23 4,17 4.132 1,260
12 0,0808 2,053 12,4 4,87 6.53 3,31 5,211 1,588
13 0,0720 1,828 13,9 5,47 5,18 2,62 6.571 2.003
14 0,0641 1,628 15,6 6,14 4,11 2,08 8,286 2,525
15 0,0571 1,450 17,5 6,90 3,26 1,65 10,45 3,184
16 0.0508 1,291 19,7 7,75 2,58 1,31 13,17 4,016
17 0,0453 1,150 22,1 8,70 2,05 1,04 16,61 5,064
18 0,0403 1.024 24,8 9,77 1,62 0,823 20,95 6.385
19 0,0359 0,912 27,9 11,0 1,29 0,653 26,42 8,051
20 0,0320 0,812 31.3 12,3 1.02 0,518 33,31 10,15
21 0,0285 0,723 35,1 13,8 0,810 0,410 42,00 12,80
22 0,0253 0,644 39,5 15.5 0,642 0,326 52,96 16,14
23 0,0226 0,573 44,3 17,4 0,509 0,258 66,79 20,36
24 0,0201 0,511 49,7 19,6 0.404 0,205 84,22 25,67
25 0,0179 0,455 55,9 22,0 0,320 0,162 106,2 32,37
26 0,0159 0,405 62,7 24,7 0,254 0.129 133,9 40,81
27 0,0142 0,361 70,4 27,7 0,202 0,102 168,9 51,47
28 0,0126 0,321 79,1 31,1 0,160 0,0810 212.9 64,90
29 0,0113 0,286 88,8 35,0 0,127 0,0642 268,5 81,84
30 0,0100 0,255 99,7 39,3 0,101 0,0509 338,6 103.2
31 0,00893 0,227 112 44,1 0,0797 0,0404 426,9 130,1
32 0,00795 0,202 126 49,5 0,0632 0,0320 538,3 164,1
33 0.00708 0,180 141 55,6 0,0501 0,0254 678,8 206,9
34 0,00630 0,160 159 62,4 0,0398 0,0201 856,0 260,9
35 0,00561 0.143 178 70,1 0,0315 0,0160 1079 329,0
36 0,00500 0,127 200 78,7 0,0250 0,0127 1361 414,8
37 0,00445 0,113 225 88.4 0,0198 0,0100 1716 523,1
38 0,00397 0,101 252 99,3 0,0157 0,00797 2164 659,6
39 0,00353 0,0897 283 111 0.0125 0,00632 2729 831,8
40 0,00314 0,0799 318 125 0,00989 0,00501 3441 1049

Дальность передачи электроэнергии — Дельта

Для систем видеонаблюдения часто требуются длинные кабели питания для питания подключенных электронных устройств, например.г. камеры; Таким образом, необходимо учитывать «падение напряжения» на кабеле питания — ключевой параметр. Во многих случаях монтажники не осведомлены о влиянии тока, протекающего через кабели питания, в то время как источник питания является ключевой проблемой при проектировании систем видеонаблюдения. системы.

Производители часто указывают конкретное напряжение питания, например 12 В постоянного тока для своих устройств, без допустимого диапазона (минимального и максимального напряжения). Практические испытания показывают, что для камеры на 12 В напряжение может упасть до 11 В.Ниже этого значения могут быть помехи и потеря видеосигнала. Падение напряжения на кабеле между блоком питания и камерой не должно превышать 1 В. Многие клиенты используют различные калькуляторы блоков питания без каких-либо теоретических и практических знаний, поэтому мы обсудим их в этой статье.

Электрическое сопротивление любого кабеля больше 0. Когда ток течет по кабелю с определенным сопротивлением, можно наблюдать два эффекта.

1. Напряжение падает по закону Ома.

2. Электрическая энергия преобразуется в тепловую в соответствии с законом Ома.

или

Все кабели резистивные. Схема двухжильного кабеля (с учетом только сопротивления) показана ниже.

Падение напряжения должно быть разрешено в обоих жилах; таким образом, полное сопротивление (R) двухжильного кабеля составляет R = R1 + R2.

Принципиальная схема падения напряжения в двухжильном кабеле:

где:
U in — напряжение питания, например от источника питания
I — ток в цепи,
R1 — сопротивление на первой жиле,
R2 — сопротивление на второй жиле,
U R1 — падение напряжения на первой жиле,
U R2 — напряжение падение на второй жиле,
L — длина кабеля,
R L — нагрузка, т.е.г. камера,
У RL — напряжение на нагрузке.

После подачи напряжения от источника питания (U в ) на кабель и подключения нагрузки (R L ) ток (I) течет по цепи, что приводит к падению напряжения (U R1 + U R2 ) через кабель. Взаимосвязь следующая: выходное напряжение на нагрузке уменьшается из-за падения напряжения на кабеле.

Падение напряжения (Ud) рассчитывается по следующей формуле для постоянного и переменного (однофазного) напряжения:

где:
Ud — падение напряжения в (В),
2 — константа для падения напряжения на двух жилах,
L — длина жилы в (м),
R — сопротивление одиночной жилы в (Ом) / км),
I — потребляемый ток нагрузки в (А).

Падение напряжения зависит не от входного напряжения, а от входного тока , длины сердечника и сопротивления .

Подавляющее большинство камер видеонаблюдения имеют вход переменного тока. Ночью ток на входе увеличивается с помощью ИК-осветителя; например, потребляемая мощность днем ​​составляет 150 мА, а ночью — 600 мА. На камеру не должно подаваться более высокое напряжение, чтобы компенсировать потери на кабеле питания, поскольку падение напряжения меняется.Для длинного кабеля питания с включенным ИК-осветителем напряжения питания будет достаточно, однако при выключенном ИК-осветителе потребляемый ток будет уменьшаться, увеличивая напряжение на нагрузке, что может привести к повреждению камеры.

Для расчета падения напряжения необходимо знать сопротивление одиночной жилы в Ом / км. Методы расчета обсуждаются в следующем разделе. В таблице приведены данные для выбранных площадей поперечного сечения керна.

Площадь поперечного сечения сердечника [мм 2 ] Сопротивление [Ом / км] (одна жила)
0,5 35,6
0,75 23,73
1 17,8
1,5 11,87
0,19625 (UTP K5 Ø0,5 мм) 90, 7
0,246176 (UTP K6 Ø0,56 мм) 72,31

Пример

Источник питания 12 В постоянного тока, двухжильный кабель, площадь поперечного сечения 0.5 мм 2 , длина 50 м, вход питания камеры (нагрузки) 0,5 А (500 мА). Используя эти значения в формуле:

Расчеты показывают, что падение напряжения на двухжильном кабеле составляет 1,78 В (2 x 0,89 В) — полное падение напряжения на обеих жилах. Напряжение на нагрузке будет уменьшено до:
12 В — 1,78 В = 10,22 В , как показано на следующей диаграмме.

Процент потери напряжения на кабеле питания можно легко рассчитать по следующей формуле:

где:
Ud% — процент потерь напряжения на кабеле (%),
Ud — падение напряжения,
Uin — входное напряжение.

После подстановки формулы можно рассчитать потерю напряжения в процентах на нагрузке, то есть потерю напряжения на линии электропитания.

Падение напряжения, особенно при низком напряжении питания, является серьезной проблемой. При увеличении напряжения питания падение напряжения на кабеле будет таким же, но процентное падение напряжения на нагрузке будет меньше.

Пример

Как в предыдущем примере: двухжильный кабель, площадь поперечного сечения 0.5 мм 2 , длина 50 м, токовый вход камеры (нагрузки) 0,5 А (500 мА), источник питания 24 В постоянного тока.

Падение напряжения на линии электропитания:

Падение напряжения на кабеле составляет 1,78 В , что снижает напряжение на нагрузке с 24 В до 22,22 В, т.е. на 7,4%, что не повлияет на работу нагрузки.

Пример

Как и в предыдущих примерах: двухжильный кабель, площадь поперечного сечения 0.5 мм 2 , длина 50 м, токовый вход камеры (нагрузки) 0,5 А (500 мА), источник питания 230 В постоянного тока.

Падение напряжения на линии электропитания:

Падение напряжения на кабеле составляет 1,78 В снижает напряжение на нагрузке с 230 В до 228,2 В, т.е. на 0,77%, что не повлияет на работу нагрузки.

Разберем три варианта блоков питания для разных напряжений.Падение напряжения одинаково во всех случаях и не зависит от напряжения питания. В системах с напряжением 230 В падение напряжения на нагрузке на несколько вольт незначительно, однако в системе с напряжением 12 В падение напряжения может быть серьезной проблемой, приводящей к некорректной работе подключенных устройств.

Для расчетов необходимо известное сопротивление кабеля в Ом / км. Сопротивление одиночной жилы рассчитывается в соответствии со вторым законом Ома. Он утверждает, что сопротивление однородного проводника постоянного поперечного сечения прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально площади его поперечного сечения.

Выражается формулой для расчета сопротивления кабеля длиной L и площадью поперечного сечения S:

где:
R — сопротивление проводника в (Ом),
p — удельное сопротивление (удельное сопротивление) проводника (Ом мм 2 / м), характерное для используемого материала ( 0,0178 для медь),
L — длина жилы в (м),
S — площадь поперечного сечения в (мм 2 ).

Для меди удельное сопротивление составляет 0,0178 (Ом мм 2 / м), что означает, что 1 м кабеля с площадью поперечного сечения 1 мм 2 имеет сопротивление 0,0178 Ом (для чистой меди). Это приблизительное значение, зависящее от чистоты и используемых методов обработки. Например, дешевые кабели китайского производства могут быть сделаны из меди и алюминиевых сплавов или могут быть легированы другими металлами, увеличивая удельное сопротивление, сопротивление и падение напряжения.Для алюминия удельное сопротивление составляет 0,0278 (Ом · мм 2 / м).

Пример

Рассчитаем сопротивление медного проводника длиной 1000 м и площадью поперечного сечения 0,75 мм 2 .

Одиночный провод длиной 1000 м имеет сопротивление 23,73 Ом.

На основе приведенной выше формулы и закона Ома мы можем легко рассчитать максимальный ток для определенной длины проводника с определенной площадью поперечного сечения (в мм 2 ).Добавляем 2 в формулу, так как мы рассчитаем реальную длину 2 проводов.

Пример

Для кабеля длиной 30 м с площадью поперечного сечения 2 x 0,75 мм 2 :

Сначала определим сопротивление проводника.

Для системы 12 В падение напряжения составляет 1 В, что означает, что напряжение на нагрузке равно 11 В.Максимальный ток можно рассчитать по закону Ома.

Пример

Кабель витой пары имеет 4 пары проводников. Мы рассчитаем падение напряжения на одной паре проводов при входном токе нагрузки 500 мА (0,5 А) для кабеля витой пары UTP K5 длиной 40 м с площадью поперечного сечения 0,19625 мм 2 , подключенного к кабелю 12 Система V.

Рассчитаем сопротивление проводника (кабель витой пары UTP K5 имеет площадь поперечного сечения 0.19625 мм 2 ):

Используя закон Ома, мы рассчитаем общее падение напряжения на двух сердечниках при входном токе 500 мА (0,5 А).

Т.е. падение напряжения на линии питания 3,62 В, а напряжение на нагрузке 8,38 В (12 В — 3,62 В = 8,38 В).

Максимальный ток для падения напряжения 1 В для системы 12 В также можно рассчитать с помощью уравнения закона Ома, где напряжение на нагрузке снижается до 11 В.

Расчеты проводились для одной пары витой пары. 2, 3 или 4 пары кабеля витой пары часто используются для уменьшения падения напряжения. Пары соединены параллельно, чтобы увеличить площадь поперечного сечения и уменьшить сопротивление линии, что приводит к снижению потерь напряжения.

Расчеты для тех же параметров: витая пара UTP K5, вход питания 500 мА (0.5 А), длина 30 м длина, питание 12 В:

  • 1 пара — напряжение на нагрузке = 8,38 В,
  • 2 пары — напряжение на нагрузке = 10,16 В,
  • 3 пары — напряжение на нагрузке = 10,8 В,
  • 4 пары — напряжение на нагрузке = 11,1 В.
  • В таблице указан максимальный ток, который может быть передан кабелем определенной длины и площади сечения, где падение напряжения на нагрузке не превышает 1 В. Расчеты производились для двух жил.

    Длина кабеля (мм) Максимальный ток — медный кабель 2 x 0,5 мм 2 [A] Максимальный ток — медный кабель 2 x 0,75 мм 2 [A] Максимум ток — медный кабель 2 x 1 мм 2 [A] Максимальный ток — медный кабель 2 x 1,5 мм 2 [A] Максимальный ток — медный кабель 2 x 2,5 мм 2 [ A]
    10 1,40 2,10 2,80 4,21 7,02
    20 0,70 1,05 1 , 40 2,10 3,51
    30 0,46 0,70 0,93 1,40 2,34
    40 0 , 35 0,52 0,70 1,05 1,75
    50 0,28 0,42 0,56 0,84 1,40
    60 0,23 0,35 0,46 0,70 1,17
    70 0,20 0,30 0,40 0,60 1,00
    80 0,17 0,26 0,35 0,52 0,87
    90 0,15 0,23 0,31 0,46 0,78
    100 0,14 0,21 0,28 0,42 0,70
    110 0,12 0,19 0,25 0,38 0,63
    120 0,11 0,17 0,23 0,35 0,58
    130 0,10 0,16 0,21 0,32 0,54
    140 0,10 0,15 0,20 0,30 0,50
    150 0,09 0,14 0,18 0,28 0,46

    В следующей таблице показан максимальный ток, передаваемый по кабелю витой пары определенной длины, где падение напряжения на нагрузке не превышает 1 В.Расчеты проводились для мощности, передаваемой через 1, 2, 3 и 4 пары кабеля витой пары (кат. 5 и 6).

    Длина кабеля (мм) Максимальный ток — кабель витой пары UTP K5 1 пара
    2 x 0,19625 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K5 2 пары
    4 x 0 , 19625 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K5 3 пары
    6 x 0,19625 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K5 4 пары
    8 x 0 , 19625 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K6 1 пара
    2 x 0,246176 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K6 2 пары
    4 x 0 , 246176 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K6 3 пары
    6 x 0,246176 мм 2 [A]
    Максимальный ток — кабель витой пары UTP K6 4 пары
    8 x 0 , 246176 мм 2 [A]
    10 0,55 1,10 1,65 2,20 0,69 1,38 2,07 2,76
    20 0,27 0,55 0,82 1,10 0,34 0,69 1,03 1,38
    30 0,18 0,36 0,55 0,73 0,23 0,46 0,69 0,92
    40 0,13 0,27 0,41 0,55 0,17 0,34 0,51 0,69
    50 0,11 0,22 0,33 0,44 0,13 0,27 0,41 0,55
    60 0,09 0,18 0,27 0,36 0,11 0,23 0,34 0,4 6
    70 0,07 0,15 0,23 0,31 0,09 0,19 0,29 0,39
    80 0,06 0,13 0,20 0,27 0,08 0,17 0,25 0,34
    90 0, 06 0,12 0,18 0,24 0,07 0,15 0,23 0,30
    100 0,05 0, 11 0,16 0,22 0,06 0,13 0,20 0,27

    Необходимо знать площадь поперечного сечения проводника в квадратных миллиметрах. Этот параметр не совпадает с диаметром.

    Для более толстых кабелей, например силовые кабели производители и дистрибьюторы указывают площадь поперечного сечения в квадратных миллиметрах ( мм 2 ). Для более тонких кабелей, например телекоммуникации, IT, диаметр кабеля указывается в миллиметрах (мм) и должен быть преобразован в площадь поперечного сечения.

    На схеме показана разница между диаметром и площадью поперечного сечения кабеля:

    где:
    S — площадь поперечного сечения кабеля в квадратных миллиметрах ( 2 мм),
    D — диаметр кабеля в миллиметрах (мм),
    r — радиус кабеля (половина его диаметра) в миллиметрах (мм),
    L — длина кабеля.

    Площадь поперечного сечения:

    или

    π — математическая константа = 3,14

    Пример

    Кат. 5e UTP. Диаметр, указанный производителем, составляет 0,5 мм. Площадь поперечного сечения рассчитываем в мм 2 .

    или

    Кабель диаметром 0.5 мм имеет площадь поперечного сечения 0,19625 мм 2 .

    Основные факторы, влияющие на падение напряжения:

  • ток — по закону Ома: чем больше ток, тем больше падение напряжения;
  • диаметр кабеля или площадь сечения — чем тоньше кабель, тем больше падение напряжения;
  • длина кабеля — по логическим рассуждениям: чем длиннее кабель, тем выше сопротивление и падение напряжения;
  • материал кабеля .Большинство кабелей изготовлено из меди, которая обладает хорошими проводящими свойствами. На рынке также доступны дешевые кабели китайского производства, похожие на медь, но сделанные из сплава, содержащего алюминий и магний, а также стальные кабели с тонким медным покрытием. Эти кабели показывают гораздо более высокое сопротивление и повышенное падение напряжения.
  • Расчет падения напряжения — инструкции

    Как рассчитать падение напряжения в медном проводе

    Для расчета падения напряжения в медном проводе используйте следующую формулу:

    Вольт = Длина x Ток x 0.017
    Площадь

    Вольт = Падение напряжения.
    Длина = Общая длина провода в метрах (включая любой провод заземления).
    Ток = Ток (в амперах) через провод.
    Площадь = Площадь поперечного сечения меди в квадратных миллиметрах.

    Банкноты

    • Эта формула применима только к меди при 25 ° C, падение напряжения увеличивается с увеличением температуры провода, примерно при 0.4% на ° C.
    • 0,017- Эта цифра применима только к меди.
    • Площадь указана в квадратных миллиметрах меди, может возникнуть путаница в том, как рассчитан размер кабеля, поскольку некоторые производители указывают диаметр провода, а не площадь, некоторые даже включают изоляцию. Объяснение этого можно увидеть по номеру , здесь .

    Пример

    У прицепа 50 м проводов сечением 4 квадратных мм, так сколько же падения напряжения при 20 А?

    50 х 20 х 0.017 = 17 . Разделите это на 4 (площадь поперечного сечения провода): 17/4 = 4,25 В .

    В этом примере падение составляет 4,25 В. Это означало бы, что если бы в передней части прицепа было 12 В, то сзади было бы только 7,75 В — свет был бы очень тусклым.

    Это когда температура провода составляет 25 ° C, если температура провода составляет 35 ° C, будет падение 4,42 В, то есть только 7,37 В в задней части прицепа.

    Не забывайте, что ток, протекающий через провод, нагревает его, поэтому даже при температуре всего 25 ° C провод будет более горячим, что приведет к увеличению падения напряжения.

    Это значение будет увеличиваться до тех пор, пока охлаждающее воздействие окружающего воздуха на провод не уравновесит нагревательное воздействие тока.

    Это демонстрирует, почему важно не экономить на размере провода при подключении прицепа.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *