Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Как рассчитать сечение проводов: Как рассчитать сечение кабеля по мощности потребителя, длине и току

Содержание

Как рассчитать сечение кабеля по мощности потребителя, длине и току

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

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

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

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

Расчет по мощности электроприборов

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

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

Формула расчета имеет вид:

Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)*0.8,

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

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

Таблицы выбора сечения кабеля по мощности потребителя:

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

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

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

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

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

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

Расчет по токовой нагрузке

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

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

cos Фи- коэффициент мощности

Более подробно о формулах, связанных с вычислением мощности, можно прочитать в статье: https://samelectrik.ru/kak-najti-moshhnost-toka.html.

Далее все токи суммируются и по табличным значениям необходимо выбрать сечение кабеля по току.

Обращаем Ваше внимание на то, что от условий прокладки проводника будут зависеть значения табличных величин. При монтаже открытой электропроводки допустимые токовые нагрузки и мощность будут значительно большими, чем при прокладке проводки в трубе.

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

Таблица выбора сечения кабеля по току и мощности:

Расчет по длине

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

Для вычислений используется следующая методика:

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

R=(p*L)/S, где p – табличная величина

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

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

Uпотерь=Iнагрузки*Rпровода

ПОТЕРИ=(Uпотерь/Uном)*100%

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

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

Uпотерь=16*0,5=8 Вольт

ПОТЕРИ=(8/220)*100%=0,03636*100%=3,6%

Что вполне допустимо для большинства случаев, согласно ГОСТ 29322-14 «Стандартные напряжения». Подробнее в статье: https://samelectrik.ru/kakoe-otklonenie-napryazheniya-v-seti-schitaetsya-predelnym.html.

Таблица удельных сопротивлений:

 

Если Вы протягиваете линию на довольно протяженное расстояние, обязательно производите расчет с учетом потерь по длине, иначе будет высокая вероятность неправильного выбора сечения кабеля.

Видео примеры расчетов

Наглядные видео примеры всегда позволяют лучше усвоить информацию, поэтому предоставляем их к Вашему вниманию:

Видео инструкция: как самому рассчитать сечение жил

Видео инструкция: как правильно выбрать диаметр кабеля?

Калькулятор сечения - расчет кабеля по мощности и току онлайн

С помощью этого калькулятора можно рассчитать требуемое сечение провода или кабеля по току или заданной мощности:

Данный расчет можно применять, не учитывая индуктивность сопротивления кабельной линии на потерю напряжения, (допустимая потеря напряжения в данном калькуляторе взята из расчёта 5%, что является нормой по ГОСТ 13109-97) если выполняются нижеописанные условия:

  • Коэффициент мощности косинус фи (cos φ) = 1 (для линии сети переменного тока)
  • Линии сети постоянного тока
  • Сети (переменного тока с частотой 50 Гц), выполненные проводниками, если их сечения не превосходят указанных в следующей таблице:

Максимальные значения сечений кабельно-проводниковой продукции, для которой допустимо делать расчет на потерю напряжения

Коэффициент мощности 0.95 0.90 0.85 0.80 0.75 0.70
Материал жилы Cu Al Cu Al Cu Al Cu Al Cu Al Cu Al
Кабели до 1 кВ 70.0 120.0 50.0 95.0 35.0 70.0 35.0 50.0 25.0 50.0 25.0 35.0
Кабели 6-10 кВ 50.0 95.0 35.0 50.0 25.0 50.0 25.0 35.0 16.0 25.0 16.0 25.0
Провода в трубах 50.0 95.0 35.0 50.0 35.0 50.0 25.0 35.0 16.0 25.0 16.0 25.0

Этот расчет основан на методике описанной в пособии Козлова В.Н. и Карпова Ф.Ф. на странице 134. Его найти можно в интернете.

Внимание! Полученные значения нельзя считать в качестве окончательного варианта, в каждом конкретном случае необходим расчет квалифицированного специалиста, с замером сечений жил применяемой кабельно-проводниковой продукции.

Зачем вообще делать расчет сечения кабеля?

Каждый электрик, пусть даже и не очень опытный, должен знать методику расчета сечения кабеля. Без правильно рассчитанного кабеля, ожидать хорошей безопасности эксплуатации электричества не стоит. В чем же заключается такая важность этого расчета?

В первую очередь, это необходимо для безопасности помещения. Кабели и провода являются основным средством для передачи. А также распределения тока. Без кабелей электроэнергии просто не существует, поскольку ученые еще не придумали беспроводной передачи электричества. А с такими случаями, когда необходимо подключить дома электрическую кухонную плиту, поменять розетку или же повесить новый светильник, время от времени сталкивается практически каждый.

Одним словом, подбирать правильно сечение необходимо для того, чтобы обеспечить постоянный приток электроэнергии и избежать разных неприятных ситуаций, которые касаются повреждения электрической проводки.

В случае, если сечения кабеля недостаточно для нормальной функциональности электрических приборов с большой мощностью, то кабель будет перегреваться. А это уже приводит к разрушению его изоляции. Как следствие - уровень надежности и длительности эксплуатации электропроводки в здании резко снижается. Более того, несоответствующая нагрузка на проводку может привести к тому, что она может просто сгореть.

А пожаробезопасность и электробезопасность жилья не стоит "игр" с электричеством. Очень часты случаи, когда в целях экономии жильцы используют сечение кабелей меньшее, чем необходимо. Отсюда и возникает короткое замыкание.

Если не уделить достаточно внимания и времени на выбор расчета сечения кабеля, или сделать это халатно и непрофессионально во время электромонтажных работ, то в результате можно ожидать перегрев или потерю мощности. А также нецелесообразных денежных затрат на замену или ремонт электропроводки.

Итак, насколько правильно будет подобрано сечение кабелей и прокладываемых проводов, настолько качественной будет и дальнейшая работоспособность потребителей. Так что любой электромонтаж в квартире, доме или на производстве можно начинать только когда уже рассчитано сечение всех кабелей и проводов. В зависимости от потребностей жителей (другими словами - в зависимости от мощности используемых приборов).

Исходя из важности правильно подобранного сечения кабелей авббшв (ож), площадь этого сечения является, пожалуй, самым главным критерием, которым руководствуются профессионалы при выборе необходимых материалов для электромонтажных работ. Используемые провода - это основные элементы электрической проводки в доме или любом другом помещении. И именно поэтому так важно правильно подбирать их сечение.

Нужно помнить, что электричество не прощает ошибок и не дает второго шанса. Поэтому относиться к работе по электромонтажу халатно, не уделяя достаточно внимания качеству прокладываемых проводников - это просто недопустимо. Электробезопасность и надежность помещения - вот к чему стремится каждый профессиональный электрик, который делает электромонтажные работы на даче, доме, квартире или производстве.

Как определить сечение провода или жил кабеля: 7 способов

При монтаже электропроводки необходимо следить за тем, чтобы реальное сечение проводника соответствовало заложенному в проекте, так как этот параметр определяет сопротивление электрическому току, а при несоответствии возникнет перегрев и угроза возгорания. На практике встречаются такие ситуации, когда приобретенный провод вообще не маркирован или у электромонтажника возникают сомнения по поводу соответствия заявленных характеристик фактическим. В таком случае нужно знать, как определить сечение провода на месте проведения работ.

Почему возникает несоответствие?

Несмотря на то, что в условиях современной конкуренции производители всеми силами стремятся не упустить своих клиентов, некоторые из них берутся за надувательство. Для этого они экономят металл за счет уменьшения диаметра. Достаточно убрать всего лишь пару квадратных миллиметров, и на сотнях километров кабеля это  окупиться значительным снижением себестоимости.

А потом и покупателю цену снизят, и сами останутся довольными. Но вот потребитель, в конечном итоге, подводит себя под угрозу из-за того, что сопротивление проводника гораздо ниже заявленного. И в месте прокладки такого провода возникает вероятность возгорания.

Способы определения сечения провода пошагово

Существует несколько способов для измерения сечения по диаметру жилы. Если провод одножильный, то замеры будут производиться сразу на нем, а вот из бухты кабеля необходимо выпутать один проводник. После этого его очищают от изоляции, чтобы остался только металл.

Рис. 1. Удаление изоляции с провода

Чтобы вычислить площадь круга через величину радиуса, применяется расчет по формуле: S = π × R2­, где:

  • π – константа равная 3,14;
  • R – радиус окружности.

Но, в связи с тем, что с практической точки зрения гораздо проще вычислить диаметр, равный двум радиусам,  формула расчета примет такой вид: S = π × (D/2)2.

Рис. 2. Диаметр провода

В зависимости от способов замеров диаметра выделяют несколько методов вычисления сечения провода и жил кабеля. Рассмотрим их.

По диаметру с помощью штангенциркуля или микрометра

Наиболее актуальным вариантом, чтобы измерить диаметр являются такие приборы, как штангенциркуль и микрометр. Данные устройства позволяют измерить диаметр максимально точно. Для этого вам понадобится провод и микрометр

Рис. 3: Провод и микрометр

Рассмотрите пример определения сечения для одножильного провода (рисунок 4).

Рис. 4. Измерение микрометром

Для этого фиксатор Б переводится в открытое положение. Ручка микрометра откручивается на такое расстояние, чтобы провод легко поместился в пространстве между щупами А. Затем при помощи ручки Г прибор закручивается до срабатывания трещотки. После этого фиксируются показания по всем трем шкалам в точке В.

В данном примере диаметр составляет 1,4 мм, следовательно, чтобы вычислить сечение, необходимо S =  3,14 × 1,4 × 1,4 / 4 = 1,53 мм2.  Такую же процедуру определения сечения можно произвести, используя штангенциркуль.

Преимуществом такого метода является возможность измерить любой проводник круглого сечения, даже если он уже установлен и эксплуатируется для питания какого-либо электрического прибора. Основной недостаток метода – это высокая стоимость приспособлений, естественно, что приобретать их для пары замеров совершенно нецелесообразно.

По диаметру с помощью карандаша или ручки

Данный способ определения сечения основан на том факте, что по всей длине у провода одинаковый диаметр. Возьмите обычный карандаш, ручку или фломастер, на который намотайте провод по спирали.  Чтобы исключить толщину изоляции, ее необходимо срезать по всей длине. Кольца должны располагаться максимально плотно, чем больше пространство между кольцами, тем ниже точность.

Рис. 5: Определение сечения карандашом

Так как все провода имеют одинаковую толщину, то для определения диаметра медных проводов, измерьте длину всей намотки и разделите на количество витков. В данном примере D = 15 мм / 15 витков = 1 мм, соответственно, используя ту же формулу расчета, получим сечение S =  3,14 × 1 × 1 / 4 = 0,78 мм2. Заметьте, чем больше витков вы сделаете, тем более точно определите сечение.

Стоит отметить, что преимущество такого метода в том, что для определения сечения можно использовать только подручные средства. Недостаток – низкая точность и возможность намотки только тонких проводников. В примере использовался относительно тонкий провод, но расстояние между витками уже просматривается. Из-за чего точность оставляет желать лучшего, разумеется, что алюминиевую проволоку таким способом согнуть не удастся.

По диаметру с помощью линейки

Сразу оговоримся, что для измерения линейкой можно брать только относительно толстый провод, чем меньше толщина, тем ниже точность. Диаметр жилки при этом может определяться ниткой или бумагой, второй вариант является наиболее предпочтительным, так как дает большую точность.

Рис. 6: Подготовка бумаги для замера

Оторвите небольшую полоску и загните ее с одной стороны. Предпочтительнее более тонкая бумага, поэтому не нужно складывать листок в несколько раз.

Рисунок 7: Обматывание бумагой провода

Затем бумагу прикладывают к проводу и заворачивают по окружности до соприкосновения полоски. В месте соприкосновения ее загибают второй раз и прикладывают к линейке для измерения.

Рисунок 8: измерение при помощи линейки

Через полученную длину окружности L находят диаметр жилки D = L / 2 π, а расчет сечения выполняется как показывалось ранее.  Данный метод определения сечения хорошо подходит для крупных алюминиевых жил. Но точность в этом методе наиболее низкая.

По диаметру с помощью готовых таблиц

Этот метод подходит для проводов стандартного сечения. К примеру, вы уже определили диаметр по одному из вышеприведенных методов. После чего вы используете таблицу для определения сечения.

Таблица 1: определение сечения через диаметр провода

Диаметр проводника Сечение проводника
0,8 мм 0,5 мм2
0,98 мм 0,75 мм2
1,13 мм 1 мм2
1,38 мм 1,5 мм2
1,6 мм 2,0 мм2
1,78 мм 2,5 мм2
2,26 мм 4,0 мм2
2,76 мм 6,0 мм2
3,57 мм 10,0 мм2
4,51 мм 16,0 мм2
5,64 мм 25,0 мм2
 

К примеру, если у вас диаметр получился 1,8 мм, то это значит, что сечение по таблице будет равно 2,5 мм2.

По мощности или току

Если известна проводящая способность жилы, то с ее помощью можно определить сечение. Для этого понадобится один из параметров токопроводящей жилы – ток или мощность. Тоже можно сделать, если вы сможете рассчитать нагрузку. После чего из нижеприведенных таблиц необходимо выбрать соответствующий вариант. Но при этом необходимо учитывать алюминиевыми или медными жилами выполнен провод.

Таблица 2: для выбора сечения медного провода, в зависимости от силы потребляемого тока

Максимальный расчетный ток, А 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 10,0 16,0 20,0 25,0 32,0 40,0 50,0 63,0
Стандартное сечение медного провода, мм2 0,35 0,35 0,50 0,75 1,0 1,2 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0
Диаметр провода, мм 0,67 0,67 0,80 0,98 1,1 1,2 1,6 1,8 2,0 2,3 2,5 2,7 3,2 3,6

Таблица 3: для выбора сечения медного провода, в зависимости от потребляемой мощности

Мощность электроприбора, ватт (Вт) 100 300 500 700 900 1000 1200 1500 1800 2000 2500 3000 3500 4000
Стандартное сечение жилы медного провода, мм2 0,35 0,35 0,35 0,5 0,75 0,75 1,0 1,2 1,5 1,5 2,0 2,5 2,5 3,0

Таблица 4: для определения сечения жил из алюминиевого провода

Диаметр провода, мм 1,6 1,8 2,0 2,3 2,5 2,7 3,2 3,6 4,5 5,6 6,2
Сечение провода, мм2 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0 10,0 16,0 25,0 35,0
Максимальный ток
при длительной нагрузке, А
14 16 18 21 24 26 32 38 55 65 75
Максимальная мощность нагрузки,
киловатт (кВт)
3,0 3,5 4,0 4,6 5,3 5,7 6,8 8,4 12,1 14,3 16,5

К примеру, если  при монтаже электропроводки из алюминия вам известно, что максимальный ток, который провод может пропускать при длительной нагрузке, составляет 21 А, то чтобы выбрать сечение необходимо посмотреть строку выше —  4 мм2.

Расчет сечения многожильного провода

Если используется многожильный провод, в котором все проводники одинаковые, общее сечение определяется путем  сложения площади всех. К примеру, измеряют размер для одной жилы любым из вышеприведенных методов. После чего фактическое сечение определяется по формуле So = n ×  Si, где

  • So – это общее сечение всего проводника;
  • n – число проводников одинакового диаметра;
  • Si – сечение одного провода.

Расчет сечения кабеля с помощью онлайн калькуляторов

Советы от электрика

Если вы подбираете провод или кабель ВВГНГ для того, чтобы запитать электрическую сеть, обратите внимание на следующие моменты:

  • Посмотрите на цвет медного и алюминиевого провода, так как изготовитель мог сэкономить и использовать сплав, что значительно увеличивает электрическое сопротивление и не позволяет использовать допустимые нагрузки по сечению.
  • Насколько бы тонкой изоляцией не обладал гибкий кабель, для расчета сечения вам все равно необходимо измерять только жилу. Так как лишние миллиметры позволят использовать провод меньшим сечением для запитки чрезмерной нагрузки, а это чревато повреждениями.
  • Если на каком-то этапе вы засомневались в достаточности сечения или поняли, что применять приборы меньшей мощности не получится, лучше смонтировать проводку более толстым проводом.

Как определить соответствие параметров?

Как правило, избежать подобных казусов во время покупки позволяет предельная внимательность с вашей стороны:

  • На нормальном проводе обязательно присутствует его маркировка, которая предоставляет покупателю всю информацию о модели, особенностях эксплуатации, параметрах. В случае столкновения с сомнительной продукцией, можно обнаружить, что данные об изделии представлены не в полном объеме или вовсе отсутствуют.
  • Если проводник действительно хорош, на него обязательно должны предоставить сертификаты качества. Техническая документация свидетельствует о том, что такой он не только изготовлен в соответствии с  НД, но и прошел соответствующие испытания.
  • Хороший провод не может стоить копейки – так как цена материалов достаточно высока, дешевизна должна заставить задуматься о том, не кроется ли в этом какой-то подвох. При желании вы можете прийти в магазин с микрометром или штангенциркулем и выполнить проверку, чтобы развеять сомнения.

Видео версия

Как рассчитать сечение провода, кабеля при ремонте проводки в квартире

Если вы собрались менять или прокладывать электропроводку своими руками, то прежде чем взяться за дело, необходимо подсчитать необходимое вам сечение электрических проводов. Правильный выбор материала проводника и его сечение в дальнейшем могут оградить вас от множества проблем. Неправильно рассчитанное сечение проводника может привести к выгоранию проводки, а также пожару, который может возникнуть от перегрева проводов или короткого замыкания.
Поэтому лучше вооружиться калькулятором и уделить немного времени расчетам сечения провода для вашей квартиры или дома.

Расчет сечения по мощности

Для расчета размера сечения медного кабеля по мощности вам нужно будет подсчитать предполагаемое количество бытовых приборов и потребляемую ими мощность. Алюминиевый кабель мы рассматривать не будем ввиду его нецелесообразности при ремонте современной квартиры.
Например вы хотите подключить на одном кабеле встраиваемый духовой шкаф мощностью 2800 Вт и микроволновую печь мощностью 1000 Вт. Итого получается 3800 Вт на одном проводе. Далее приступим к расчетам. Как известно, чтобы узнать силу тока нам нужно поделить суммарную мощность на напряжение, которое в бытовой электрической сети составляет 220 В.
J = 3800/220 = 17,3 А.
Из расчета видно, что нам нужен кабель, токопроводящая способность которого будет выше 17,3 А. Для этого воспользуемся таблицей ПУЭ (правила устройства электроустановок).

Сечение токопро водящей жилы, мм Медные жилы, проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
1,5 19 4,1 16 10,5
2,5 27 5,9 25 16,5
4 38 8,3 30 19,8
6 46 10,1 40 26,4
10 70 15,4 50 33,0
16 85 18,7 75 49,5
25 115 25,3 90 59,4
35 135 29,7 115 75,9
50 175 38,5 145 95,7
70 215 47,3 180 118,8
95 260 57,2 220 145,2
120 300 66,0 260 171,6

 

 

Как видно из таблицы нам достаточно медного кабеля сечением 1,5 мм. кв. Но опытные электрики рекомендуют прокладывать электрическую сеть с запасом, отсюда и берется рекомендация для розеточных групп использовать кабель сечением 2,5 мм. кв.

Рассчитываем сечение по силе тока
Если перед вами стоит задача рассчитать сечение медного кабеля по силе тока, то тут все гораздо проще, необходимо лишь выбрать сечение кабеля из таблицы, также при выборе сечения обратите внимание, что при скрытой проводке требования к сечению кабеля несколько выше, чем при открытой проводке, т.к. без доступа воздуха, кабель имеет способность сильнее нагреваться под нагрузкой.

Для выбора сечения кабеля по силе тока при скрытой проводке воспользуемся следующей таблицей.

Таблица для расчета

Как мы видим из предыдущего примера по расчету сечения кабеля по мощности, для подключения приборов с суммарной силой тока 17,3 А при закрытой проводке нам потребуется провод сечением не менее 2 мм. кв.

Ознакомиться с Правилами устройства электроустановок вы можете скачав документ ПУЭ-7.

 

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

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.

Как рассчитать сечение провода по нагрузке

Кабель, передающий электрический ток, – один из важнейших элементов электрической сети. В случае выхода кабеля из строя работа всей системы становится невозможной, поэтому для предотвращения отказов, а также опасности возгорания от перегрева, следует произвести точный расчёт сечения кабеля по нагрузке. Такой расчёт дает уверенность в безопасной и надёжной работе сети и приборов, но что ещё важнее – безопасности людей. Выбор сечения, недостаточного для токовой нагрузки, приводит к перегреву, оплавлению и повреждению изоляции, а это, в свою очередь, – к короткому замыканию и даже пожару. Так что для проведения расчётов и тщательного выбора подходящего кабеля есть масса причин.

Что необходимо для расчёта сечения кабеля по нагрузке

Основной показатель, помогающий рассчитать сечение и марку кабеля – предельно допустимая длительная нагрузка (по току). Если проще, то это – величина тока, которую кабель способен пропускать в условиях его прокладки без перегрева достаточно долго. Для этого необходимо простое арифметическое суммирование мощностей всех электроприборов, которые будут включаться в сеть. Рассмотрим пример: вот перечень некоторых, наиболее часто встречающихся бытовых приборов, который представлен в таблице ниже.

таблице ниже.

Электроприбор

Мощность, Вт

LCD телевизор

140-300

Холодильник

300-800

Бойлер

1500-2500

Пылесос

500-2000

Утюг

1000-2000

Электрочайник

1000-2500

Микроволновая печь

700-1500

Стиральная машина

2500

Компьютер

300-600

Освещение

300-1500

Фен

1000-2500

Всего (примерно)

10000-20000

Следующим важным этапом, позволяющим достичь безопасности, является расчёт сечения кабеля по нагрузке, для чего необходимо подсчитать силу тока, используя формулу:

1. Для однофазной сети напряжением 220 В:

,где:

- Р – это суммарная мощность для всех электроприборов, Вт;

- U - напряжение сети, В;

- КИ = 0.75 - коэффициент одновременности;

Получив точное значение величины тока, следует обратиться к таблицам, позволяющим найти кабель или провод требуемого сечения и материала. Но если полученное значение величины тока не совсем совпадает с табличным значением, то не стоит «экономить», а лучше выбрать ближайшее, но большее значение сечения кабеля. Пример: при напряжении сети 220 В полученное значение величины тока составило 22 ампера, ближайшее большее значение (27 А) имеет медный провод или кабель из меди, сечением 2,5 мм кв. Это означает, что оптимальным выбором станет именно такой кабель, а не с сечением 1,5 мм кв., имеющим значение допустимого длительного тока 19 А. Если выбирается кабель с алюминиевыми жилами, то лучше взять сечение жилы не 2,5, а 4 мм кв.

Сечение токо- 
проводящих 
жил. мм

Медные жилы проводов и кабелей

Напряжение 220В

Напряжение 380В

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

16

80

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

265

57.2

220

145.2

120

300

66

260

171.6

Сечение

Tоко- 
проводящих 
жил. мм

Алюминиевых жилы проводов и кабелей

Напряжение 220В

Напряжение 380В

Ток. А

Мощность. кВТ

Ток. А

Мощность кВТ

2.5

22

4.4

19

12.5

4

28

6.1

23

15.1

6

36

7.9

30

19.8

10

50

11

39

25.7

16

60

13.2

55

36.3

25

85

18.7

70

46.2

35

100

22

85

56.1

50

135

29.7

110

72.6

70

165

36.3

140

92.4

95

200

44

170

112.2

120

230

50.6

200

132

Расчёт сечения кабеля по нагрузке для помещений

Предыдущий расчёт позволил точно вычислить материал и сечение вводного кабеля, по которому будет идти общая максимальная нагрузка. Теперь следует произвести аналогичные расчёты по каждому помещению и его группам. И вот почему: нагрузка на розеточные группы может значительно отличаться. Так, розетки с подключённой стиральной машиной и феном нагружены гораздо больше, чем розетка для миксера и кофеварки на кухне. Поэтому не стоит «упрощать» задачу, без раздумий укладывая провод сечением 2,5 квадрата на розетки, так как иногда этого просто не хватит.

Следует помнить, что суммарная нагрузка в помещении состоит из 1) силовой и 2) осветительной. И если с осветительной нагрузкой всё ясно – она выполняется медным проводом с сечением в 1,5 мм кв., то с розетками не так всё просто. Следует помнить, что обычно кухня и ванная комната – наиболее «нагруженные» линии, так как именно там расположены холодильник, электрочайник, бойлер, микроволновка, а иногда и стиральная машинка. Поэтому лучше всего распределить эту нагрузку по различным розеточным группам, а не использовать блок на 5-6 розеток. Если такой возможности нет, то питающий помещение и подводной кабель к розеткам должен быть сечением, 4 мм кв. и выше. При монтаже электропроводки чаще всего применяют провода и кабели ВВГ-ВВГнг, ПУНП, ПУГНП или ПВС.

Иногда от «специалистов» можно услышать, что для розеток в остальных помещениях достаточно и «кабеля-полторушки», однако выдели бы вы те чёрные полосы, видные из-под обоев, которые оставляет после себя прогоревший кабель после включения в него масляного обогревателя или тепловентилятора! Здесь не место для экспериментов, это – жизнь и здоровье родных, близких, и Ваши собственные!

Как самостоятельно рассчитать сечение кабеля по мощности?

Во всех странах Европы и СНГ принята стандартизация кабелей по площади поперечного сечения. Регуляция этих параметров выполняется согласно соответствующего ПЭУ, или, как называют еще этот норматив, «Правила устройства электроустановок». Выбор нужного сечения кабеля по допустимым параметрам тока осуществляется посредством специальных таблиц.

Расчеты «на глаз» являются неправильными и грозят нарушением техники безопасности, что может спровоцировать КЗ, пробои в проводке и т.п. Данный показатель может существенно отличаться для каждого отдельного жилья, в зависимости от количества установленных там потребителей электропитания, их мощности. Отсутствие правильного предварительного расчета перед монтажом проводки может обернуться дорогостоящим ремонтом квартиры или электросети, угрозой жизни людям.

Для чего нужен расчет сечения кабеля?

Правильный выбор сечения электрического кабеля позволит смонтировать проводку таким образом, чтобы жители квартиры были в безопасности, как и их имущество. В погоне за экономией многие выбираются для разводки по квартире кабеля меньшей толщины или нужной, только вместо медной сердцевины останавливаются на алюминиевой.

Это приводит к таким последствиям:

  • Прохождение токов большой мощности по несоответствующему кабелю приводит к его нагреванию, что разрушает изоляцию или просто перегорает, оставляя слабую цепь без питания.
  • В некоторых случаях резкие скачки электричества способны настолько разогреть металл проводов, что возникает возгорание за счет термического воздействия на окружающие воспламеняющиеся объекты, например, обои, вагонку или другие покрытия стены.
  • С повышением температуры кабеля в цепи растет сопротивление, что провоцирует изменения вольтамперных характеристик участка электропитания, для многих приборов такое «соседство» чревато поломками.
  • Разрушенная изоляция оголяет провод, который для человека может быть опасным при контакте с ним, уберечься достаточно сложно, если место дефекта неизвестно.
  • Найти проблемный сегмент проводки, вмурованной в стену, достаточно сложно, что в некоторых случаях требует замены проводки по всей длине от источника к проблемному месту. В конечном итоге выливается в крупную сумму, поскольку необходимо заплатить за работу электрика, купить новый, но уже с нормальными характеристиками, кабель, произвести ремонтные работы по ходу залегания провода.

Очевидно, что экономия на организации электросети в доме – это не лучший вариант сохранения своих средств. Тем более, что помимо финансовых затрат на ремонт проводки и квартиры в местах ее демонтажа, есть риск здоровью и всему имуществу. Пожаро- и электробезопасность является приоритетным правилом.

Чтобы правильно подобрать нужный кабель, необходимо выполнить следующие предварительные расчеты:

  • Посчитать, для каждого помещения общее число установленных электроприборов.
  • Для каждой точки подключения к электросети рассчитать рабочую суммарную нагрузку.

ПРИМЕР: К первой розетке будет подключаться вытяжка мощностью 500 Вт, электроплита на 5 кВт и посудомоечная машина 2 кВт. От второй розетки питается холодильник 800 Вт, микроволновая печь на 1,5 кВт и электрочайник на 2 кВт. Тогда суммарная нагрузка на первую точку составит 7,5 кВт, а на другую – 4,3 кВт, таким образом, на кухню будет идти нагрузка на 11,8 кВт. Это без учета светильника, поэтому всегда необходимо делать запас минимум на 20-30%, чтобы не только обезопасить себя, но и иметь возможность в будущем добавить какой-то электроприбор и не заставлять работать проводку на своем экстремальном пороге.

Выбрав материал проводника (алюминий или медь), необходимо произвести расчет нужного сечения в соответствии с полученной величиной нагрузки на отдельное помещение.

Все зависит от того, как будет организовываться сеть, предусмотрен электрораспределительный считок с разводкой по потребителям, точки планируется соединять параллельно или последовательно.

ВАЖНО: Электропроводимость меди больше, чем алюминия, поэтому провода из этих материалов одинакового сечения не будут давать равный результат при расчете по мощности, что необходимо учитывать.

Что влияет на нагрев проводов?

Причина перегрева проводки может крыться в разных проблемах сети, поэтому для правильного расчета необходимо знать основные «слабые места» кабелей, из-за которых у них поднимается температура. При прохождении тока по металлу, материал нагревается всегда, однако снижение этого параметра достигается разными методами.

Провода греются, в зависимости от:

  • Качество и материал изоляционного покрытия не соответствуют требуемым параметрам. Низкокачественный диэлектрический материал оболочек кабелей легко подвергается разрушению от термического воздействия при прямом контакте, проводя тепло лучше.
  • Какой способ укладки проводки использовался. Для открытых проводов показатель нагрева гораздо ниже, чем для плотно «упакованных» в закрытую пластиковую трубу.
  • Тип жил в кабеле. Различают многожильные и одножильные. Разница заключается в том, что одинакового сечения моножильная проводка способна выдержать большую силу тока, чем несколько более тонких проводков, хотя многожильный кабель более гибкий и удобный для монтажа.
  • Материал сердцевины. Величина нагрева зависит от физических качеств металла. Медь обладает более низким сопротивлением, чем алюминий, поэтому меньше греется и может передавать токи более высокого напряжения и силы при одинаковом сечении.
  • Площадь поперечного сечения кабеля. Все изучали в школе скин-эффект – течение электрического тока по поверхности проводника. Чем больше площадь сечения – тем больше площадь поверхности, по которой передается электричество, поэтому толстые провода способны передавать значительные нагрузки, а тонкие при таких показателях просто перегорают.

Устройство кабеля

Для лучшего понимания процесса расчета проводника по сечению в зависимости от мощности потребляемого тока, необходимо понимать суть процесса передачи электричества. Для наглядности лучше представить несколько тонких водопроводных труб, которые необходимо располагать по окружности параллельно друг другу.

Чем шире эта окружность, тем большее количество таких труб поместится при плотном расположении. Напор на выходе крупной систем будет гораздо больше, чем у маленькой. С электричеством также, в силу того, что ток течет по поверхности проводника, толстые кабели смогут поддерживать большие нагрузки.

Неправильное вычисление сечения по мощности выполняется, когда:

  • Токоведущая жила слишком широкая. Затраты на проводку возрастают существенно, нерационально используется ресурс кабеля.
  • Ширина токоведущего канала меньше необходимой. Плотность тока возрастает, нагревая проводник и изоляцию, что приводит к утечке электричества и образованию «слабых мест» на кабеле, повышая пожароопасность проводки.

В первом случае для жизни опасности нет, но неоправданно высокие затраты на материал.

Простой способ

Формула мощности заключается в вычислении посредством умножения напряжения в проводнике на силу протекающего тока. Бытовая сеть рассчитана на напряжение 220 В, поэтому для определения сечения кабеля необходимо знать мощность и силу тока в цепи. После расчета предполагаемой нагрузки и силы тока по таблицам ПЭУ находится размер кабеля. Этот расчет подходит для розеток.

Для питания осветительных приборов, которые подключаются к отдельному выходу с распределителя, традиционно берется кабель сечением 1,5 кв. мм. Если розетки будут использоваться для питания нескольких мощных приборов, например, телевизора или фена, то нужно правильно распределять нагрузку, соотнося ее с диаметром провода согласно показателям мощности потребителей. При отсутствии возможности разбития розеточных групп рекомендуется приобретать медный кабель с сечением 6 кв. мм.

Площадь сечения и диаметр

Определить площадь сечения кабеля проще всего по диаметру сердцевины. Диаметр измеряется в мм, а площадь – в кв. мм. Согласно этим показателям можно найти в таблице допустимую мощность по типу и размеру провода. При отсутствии данных о диаметре проводки, площадь находится по такой формуле:

S = 3,14 * D2 / 4 = 0,785D2,
где:
S – площадь поперечного сечения кабеля;
D – значение диаметра.

Если форма сердцевины проводника квадратная или прямоугольная, то сечение вычисляется умножением ширины на длину, как площадь прямоугольника.

Выбор сечения проводника

Критерии соответствия сечения выбранных проводников:

  1. Конфигурация электрощита. Питание всех имеющихся потребителей от одного автоматического выключателя создаст непосильную нагрузку на него, что провоцирует нагрев клемм и регулярное срабатывание. Для устранения проблемы рекомендуется разделить на несколько групп электропроводку с отдельным выключателем в щитке.
  2. Тип используемого кабеля. Медный провод более дорогой и качественный, но правильный расчет алюминиевой проводки позволит собрать нужную конфигурацию с меньшими затратами.
  3. Длина проводника. Является главным критерием для кабелей из алюминия. При большом метраже наблюдаются существенные потери электричества в сети, поэтому следует делать большую прибавку запаса. Для меди при скрытом монтаже достаточно прибавки в размере 20-30 %.

Точный расчет сечения кабеля должен производиться с учетом таких показателей:

  • Тип и вид изоляции.
  • Длина участков и их конфигурация.
  • Вариант и способ прокладки (наружная или скрытая).
  • Температурный режим помещения.
  • Процент и уровень влажности в комнате.
  • Максимально допустимый перегрев.
  • Разница показателей мощности потребителей, подключаемых к одной розетке.

Существуют нижние границы размера сечения кабеля для разных участков бытовой электросети:

  • Для розеток нужен провод с сечением не меньше 3,5 кв. мм.
  • Подключение элементов освещения питаются от проводки не тоньше 1,5 кв. мм.
  • Питание оборудования с повышенной мощностью требует кабеля с сечением от 4-6 кв. мм.

Это правило действует при разграничении групп потребителей по мощности в электрощите для повышения защиты оборудования, безопасности всей системы.

Расчет на основе нагрузки

Процесс расчета примерного сечения нужной проводки для квартиры можно произвести самостоятельно, сделать это не сложно. Однако все работы по устройству электросети в помещении следует доверять опытным специалистам.

Расчет поперечного сечения проводника производится в следующем порядке:

  1. Все приборы, которые находятся в помещении и питаются от электросети, подсчитываются и заносятся в список.
  2. Согласно имеющимся у приборов паспортам, записывается напротив каждого устройства значение номинальной мощности.
  3. Определяется продолжительность подключения каждого прибора при одновременной работе, также вносится в список.
  4. Рассчитывается поправочный коэффициент, который зависит от времени работы в сутки и вычисляется в процентном соотношении к 24 часам, записывается напротив каждого прибора.
  5. После умножения номинальной мощности оборудования на поправочный коэффициент, производится суммирование всех полученных значений приборов списка.
  6. Полученное значение необходимо найти в специальной таблице, в зависимости от выбранного материала проводки, прибавить к нему примерно 15 % «про запас».

ВАЖНО: Полученные цифры, как и указанные в паспорте устройств данные по номинальной мощности, являются усредненными показателями, поэтому следует прибавить еще 5 % к этим значениям.

Существует очень распространенное заблуждение о возможности монтажа проводки с различным диаметром сердцевины, в зависимости от потребителя. Это может привести к возгоранию (редко, но случается), разрушению изоляционного слоя, короткому замыканию, поскольку в одном помещении пущенная от одного распределителя электрика будет разрушительно действовать на несоответствующие по мощности светильники или другие мелкие потребители, запитанные на тонкие кабели. Такая ситуация не редкая для подключения нескольких электроприборов к одной точке, например, стиральной машины, кофеварки и мультиварки.

Особенности расчета мощности скрытой проводки


Вычисление для скрытой проводки отличается, чем для кабелей, уложенных открытым способом. Все зависит от изменения свойств проводников, их изоляции в закрытом пространстве.

Если проводник расположен на поверхности и контактирует с воздухом, то получает большую возможность отдавать вырабатываемое тепло, сохраняя низкую температуру. Плотно упакованные провода не могут настолько хорошо остужаться за счет отсутствия циркулирующего воздуха, поэтому нагреваются более интенсивно.

Первое правило для монтажа скрытой проводки гласит о необходимости проведения расчетов с запасом примерно 20-30 %, чтобы в процессе эксплуатации избежать перегрева. Согласно второй норме, наличие нескольких проводников в одном канале требует запаса не меньше 40 %.

ВАЖНО: Единственный корректный способ вычисления сечения кабеля –значение потребляемой мощности.

Не рекомендуется делать плотную укладку кабелей, лучше для каждого из самостоятельных проводов оборудовать отдельную гофротрубу.

Расчет сечения кабеля по мощности

После произведения подсчета мощности для отдельного помещения или группы потребителей, следует провести вычисление силы тока в бытовой сети с напряжением 220 В. Для этого существует формула:

I = (P1 + P2 + … + Pn) / U220,
где:
I – искомая сила тока;
P1 … Pn – мощность каждого потребителя по списку – от первого до n-ого;
U220 – напряжение в сети, в нашем случае это 220 В.

Формула расчета для трехфазной сети с напряжением 380 В выглядит так:

I = (P1 + P2 + …. + Pn) / √3 / U380
где:
U380 – напряжение в трехфазной сети, равное 380 В.

Сила тока I, полученная в расчетах измеряется в Амперах, обозначается А.

Таблицы составляются согласно показателю пропускной способности металла в проводнике. Для меди это значение равно 10 А на 1 мм, для алюминия – 8 А на 1 мм.

Определить сечение согласно пропускной способности следует по такой формуле:

S = I / Z,
где:
Z – пропускная способность кабеля.

ПРИМЕР: Сеть бытовая с напряжением 220 В. Для кухни требуется рассчитать сечение проводника при учете подключения потребителей с общей мощностью 5 кВт.
I = (P1 + P2 + …. + Pn) / U220 = Pобщ / U220 = 5 000 / 220 = 22,73 ≈ 23 (А)
Для расчета запаса следует воспользоваться правилом «5 А», что означает к полученному значению прибавить еще 5 Ампер:
I = 23 + 5 = 28 (А)
Учитывая монтаж проводки с использованием трехжильных кабелей, по таблице для полученного значения тока минимальная площадь сечения провода будет равной 3 кв. мм.

Таблица соотношения величины тока и минимального сечения кабеля

Сечение сердцевины проводника, кв. мм

Сила тока в проводниках, положенных в одной трубе, А

Сила тока в кабеле, положенном открытым способом, А
один 3-жильныйодин 2-жильныйчетыре 1-жильныхтри 1-жильныхдва 1-жильных
0,511
0,7515
1141514151617
1,214,51615161820
1,5151816171923
2192320222426
2,5212525252730
3242826283234
4273230353841
5313734394246
6344040424650
8434846515462
10505550607080
167080758085100
258510090100115140
35100125115125135170
50135160150170185215
70175195185210225270
95215245225255275330
120250295260290315385
150330360440
185510
240605
300695
400830

Таблица мощности, тока и сечения медных проводов

Согласно ПЭУ, допускается расчет сечения проводника в зависимости мощности потребителей. Для медного сердечника кабеля приведены в таблице вычисления для сети с напряжением 380 В и 220 В.

Сечение сердцевины проводника, кв. мм

Медные сердцевины кабелей

Напряжение сети 380 ВНапряжение сети 220 В
Мощность, ВтСила тока, АМощность, ВтСила тока, А
1,510,5164,119
2,516,5255,927
419,8308,338
626,44010,146
10335015,470
1649,57518,780
2559,49025,3115
3575,911529,7135
5095,714538,5175
70118,818047,3215
95145,222057,2265
120171,626066300

Согласно данному документу, в жилых зданиях рекомендуется прокладывать кабеля с медными жилами. Для обеспечения питания инженерного оборудования некоторых типов допускается посредством алюминиевой проводки с минимальным сечением не менее 2,5 кв. мм.

Таблица мощности, тока и сечения алюминиевых проводов

Согласно данным таблицы, для определения сечения алюминиевой сердцевины проводки следует учитывать такие поправочные коэффициенты: согласно расположению (в земле, скрыто, открыто), по температурному режиму, в зависимости от влажности и т.п. В приведенной ниже таблицы расчеты верны для проводов с резиновой или пластмассовой изоляцией марок АППВ, ВВГ, АВВГ, ВПП, ППВ, ПВС, ВВП и др. Кабели с бумажным экранированием или без изоляции должны рассчитываться по соответствующим их типу таблицам.

Сечение сердцевины проводника, кв. мм

Медные сердцевины кабелей

Напряжение сети 380 ВНапряжение сети 220 В
Мощность, ВтСила тока, АМощность, ВтСила тока, А
2,512,5194,422
415,1236,128
619,8307,936
1025,7391150
1636,35513,260
2546,27018,785
3556,18522100
5072,611029,7135
7092,414036,3165
95112,217044200
12013220050,6230

Длина и сечение

Из полученного значения расчетов по сечению кабеля нужно определять допустимую длину электропроводки. Это особенно актуально при создании удлинителей. Точные значения, которые получаются в расчетах, дополнительно следует увеличивать на 15 см (коммутационный запас для обжима, сварки или пайки). Эта операция особенно важна для участков с большими дополнительными нагрузками при эксплуатации электросети.

Для бытового вычисления используется следующая формула:

I = P / U * cosφ,
где:
Р – мощность потребителей, Вт;
I – сила тока, А;
U – напряжение электросети, В;
сosφ = 1 – поправочный коэффициент поправки по фазе.

Плотность тока

Для медного кабеля с сечением сердечника 1 кв. мм среднее значение этого показателя варьируется в пределах от 6 до 10 А. По медной проводке с сечением 1 кв. мм может протекать ток, силой 6-10 А без перегрева или оплавления изоляционного покрытия. По стандартам ПЭУ, прибавляется 40 % запаса для защиты от возможного перегрева оболочек.

Нижняя граница в 6 А позволяет использовать проводку без ограничений по времени, верхняя, в 10 А – это допустимые значения кратковременных нагрузок на сеть. Возрастание силы тока до значения 12 А (большего за верхнюю границу для выбранного сечения) ведет к увеличению плотности тока, ее перегреву с последующим оплавлением защитной оболочки.

Заключение

Самостоятельный расчет толщины требуемого для проводки кабеля легко осуществляется без посторонней помощи. Если в помещении есть распределительных щиток с разведением потребителей по группам мощности, а также нет каких-то особых сложных систем в монтаже, то ремонтные работы можно произвести без привлечения специалистов. Однако наличие повышенных показателей температурного режима, влажности или подведения электричества от одного автоматического выключателя требует помощи профессионалов.

Расчет диаметра провода и площади поперечного сечения

В этом блоге мы рассмотрим концепцию сопротивления, удельного сопротивления и шагов 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 между основным сопротивлением 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 рассчитать минимальную площадь поперечного сечения и диаметр любого желаемого проводника.

Пример: Каковы 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 =

=

г =

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.

Калькулятор калибра проволоки

Калькулятор калибра проволоки позволяет узнать диаметр диаметра и поперечное сечение площадь выбранного вами провода, а также электрическое сопротивление на единицу длины . Все это очень полезно, если вы подключаете колонки к системе домашнего кинотеатра и искали калькулятор калибра проводов колонок.

Используйте этот калькулятор размера проволоки вместо того, чтобы пробираться через утомительную таблицу размеров проволоки.Он поддерживает как стандарт American Wire Gauge (AWG) , так и систему Standard Wire Gauge (SWG) . Прочтите, чтобы узнать больше об этих способах измерения сечения проводов.

Американский стандарт калибра проводов (AWG)

Американский калибр проволоки - это система калибра проволоки с логарифмическим шагом, используемая в основном в Северной Америке с 1857 года. Она применяется к сплошному, круглому, цветному, электрическому проводу. AWG также обычно используется для обозначения размера ювелирных изделий , а именно пирсинга .

Для увеличивающихся номеров AWG диаметр и площадь поперечного сечения провода становятся на меньше. Шкала определяется в двух точках по диаметру проволоки. Номер 36 AWG имеет диаметр 0,005 дюйма , а провод 0000 (4/0) AWG имеет диаметр 0,46 дюйма . Соотношение этих двух диаметров составляет 1:92 , и между ними имеется 40 калибров , что дает 39 ступеней .Разница в диаметре каждого последующего калибра является постоянным соотношением 92 1/39 . Между двумя шагами номера шкалы разница в соотношении составляет 92 2/39 и так далее. Формула диаметра для любого номера AWG, n , выглядит так:

диаметр (дюйм) = 0,005 дюйма * 92 (36-n) / 39
диаметр (мм) = 0,127 мм * 92 (36-n) / 39

Для калибровочных номеров AWG 00 , 000 и 0000 необходимо использовать отрицательное число для n .Итак, для датчика 00 используйте n = -1 ; 000, используйте n = -2 ; а для 0000 используйте n = -3 .

Как показывает опыт, если вы уменьшите AWG на шесть , диаметр проволоки увеличится на вдвое, на . Если хотите, проверьте это в калькуляторе калибра провода.

Площадь поперечного сечения по номеру AWG n можно найти, используя площадь круга:

площадь = (π / 4) * диаметр²
площадь (дюйм²) = 0.000019635 дюйм² * 92 (36-n) /19,5
площадь (мм²) = 0,012668 мм² * 92 (36-n) /19,5

Расчет сопротивления на единицу длины (обсуждается позже) требует вычисления площади поперечного сечения провода.

Стандартный калибр проводов (SWG)

Этот калькулятор калибра проволоки также поддерживает британский стандартный калибр проволоки (SWG) , также известный как имперский калибр проволоки или британский стандартный калибр. SWG не так популярен в наши дни, но он все еще используется для определения толщины гитарных струн , а также некоторых типов электропроводки.

SWG построен на базовой единице мил, которая составляет 0,001 дюйма , или тысячную долю дюйма. Номер калибра определяет диаметр провода и варьируется от самого большого, номер 7/0 при 500 мил (0,5 дюйма) , до самого маленького, номер 50 при 1 мил (0,001 дюйма) . Каждый шаг шкалы уменьшает вес на единицу длины примерно на 20 процентов . Вес на единицу длины провода пропорционален его площади поперечного сечения , которая, в свою очередь, связана с квадратным корнем из диаметра:

Уменьшение диаметра за шаг = (1 - √ (1 - 0.2)) * 100 = 10,6%

К сожалению, шкала SWG не соответствует точно этому соотношению. Шаги между датчиками остаются постоянными в диапазоне датчиков, прежде чем перейти на новую постоянную для следующего диапазона. Эти изменения на этапах приблизительно следуют экспоненциальной кривой. Эта система означает, что для определения диаметра определенного калибра вам необходимо найти его в таблице размеров (показанной ниже).

Таблица калибра проводов для стандартной системы калибра проволоки
Калибр SWG Диаметр (дюйм) Диаметр (мм) Шаг (дюйм)
7/0 0.5 12,7 0,036
6/0 0,464 11,786 0,032
5/0 0,432 10,973
4/0 0,4 10,16 0,028
3/0 0,372 9.449 0,024
2/0 0,348 8,839
0 0,324 8,23
1 0,3 7,62
2 0,276 7,01
3 0,252 6.401 0,02
4 0,232 5,893
5 0,212 5,385
6 0,192 4,877 0,016
7 0,176 4,47
8 0.16 4,064
9 0,144 3,658
10 0,128 3,251 0,012
11 0,116 2,946
12 0,104 2,642
13 0.092 2,337
14 0,08 2,032 0,008
15 0,072 1,829
16 0,064 1,626
17 0,056 1,422
18 0.048 1,219
19 0,04 1,016 0,004
20 0,036 0,914
21 0,032 0,813
22 0,028 0,711
23 0.024 0,61 0,002
24 0,022 0,559
25 0,02 0,508
26 0,018 0,4572 0,0016
27 0,0164 0,4166
28 0.0148 0,3759 0,0012
29 0,0136 0,3454
30 0,0124 0,315 0,0008
31 0,0116 0,2946
32 0,0108 0,2743
33 0.01 0,254
34 0,0092 0,2337
35 0,0084 0,2134
36 0,0076 0,193
37 0,0068 0,1727
38 0,006 0.1524
39 0,0052 0,1321 0,0004
40 0,0048 0,1219
41 0,0044 0,1118
42 0,004 0,1016
43 0,0036 0.0914
44 0,0032 0,0813
45 0,0028 0,0711
46 0,0024 0,061
47 0,002 0,0508
48 0,0016 0,0406
49 0.0012 0,0305 0,0002
50 0,001 0,0254

Электрическое сопротивление на единицу длины

Этот калькулятор калибра провода также рассчитывает электрическое сопротивление на единицу длины провода. Чтобы рассчитать это, нам нужно знать фундаментальное свойство материала электрического проводника, который образует сердечник провода - удельное сопротивление .Вот его уравнение:

где:

  • R - электрическое сопротивление
  • А - площадь поперечного сечения провода
  • l - длина провода

Чтобы найти сопротивление на единицу длины провода , мы можем переписать уравнение удельного сопротивления в виде R / l :

Итак, это просто случай, когда делит удельное сопротивление на площадь поперечного сечения . Чтобы получить общее сопротивление конкретного провода, умножьте полученный выше результат на длину провода или воспользуйтесь нашим калькулятором сопротивления проводов.И если вам интересно узнать падение напряжения вдоль вашего провода, калькулятор падения напряжения - это то, что вам нужно.

Как пользоваться калькулятором калибра проволоки?

Давайте теперь шаг за шагом рассмотрим, как пользоваться калькулятором калибра провода. Это довольно просто.

  1. Выберите стандарты калибра проводов AWG и SWG .
  2. Выберите необходимый калибр проволоки номер .
  3. Выберите материал сердечника провода .Для большинства проводов это будет медь . Расчет сопротивления предполагает, что провод имеет комнатную температуру. Расширенный режим : Если материала сердечника провода нет в списке, войдите в расширенный режим, и вы сможете ввести пользовательское значение для сопротивления материала .
  4. Время результатов! Затем появятся диаметра , площади поперечного сечения и электрического сопротивления на длину .
  5. От
  6. до измените любую из единиц. этих величин, просто щелкните текущую единицу и выберите новую единицу из выпадающего меню.

Рабочий пример на американском калькуляторе калибра проволоки - проволока 12 калибра

В заключение, вот рабочий пример того, как рассчитать диаметр провода, площадь поперечного сечения и электрическое сопротивление на единицу длины провода 12 калибра . Сначала рассчитаем диаметр проволоки:

диаметр = 0,005 дюйма * 92 (36-12) / 39 = 0,0808081 дюйма

Далее следует площадь поперечного сечения Расчет :

площадь = (π / 4) * диаметр² = 0.785398 * 0,08081² = 0,0051286 дюйма²

Если материал электрического проводника провода - , медь, , мы бы использовали значение удельного сопротивления для меди при комнатной температуре, которое составляет 1,68 * 10 -8 Ом · м в метрических единицах. Учитывая, что в метре 39,37 дюйма, это:

.

1,68 * 10 -8 * 39,37 = 6,6142 * 10 -7 Ом · дюйм

Тогда можно рассчитать сопротивление на единицу длины:

сопротивление на дюйм = 6.6142 * 10 -7 / 0,0051286 = 0,00012896 Ом / дюйм

Обычно сопротивление на единицу длины в имперской системе указывается как Ом на 1000 футов или килофит (kft) . Поскольку на фут 12 дюймов, вы умножаете указанное выше число на 12000:

.

сопротивление на кв.фут = 0,00012895 Ом / дюйм * 12000 = 1,5476 Ом / кВт

Сопротивление провода, онлайн-калькулятор и формула


Онлайн-калькуляторы и формулы для расчета сопротивления проводов

Расчет сопротивления провода онлайн


На этой странице электрическое сопротивление рассчитывается исходя из длины и поперечного сечения провода.Необходимо знать удельное сопротивление или проводимость материала провода.

Обратите внимание, что сопротивление указанной простой длины рассчитывается. Если вы хотите рассчитать общее сопротивление двухполюсного кабеля, например кабель громкоговорителя, вы должны умножить значение на 2. Общее сопротивление = прямая линия + обратная линия.

Удельные значения проводимости наиболее распространенных кабелей:
Материал
Электропроводность
Медь 56.0
Серебристый 62,5
Алюминий 35,0

Для просмотра списка других значений удельного сопротивления и проводимости щелкните здесь.


Калькулятор сопротивления проводов

Легенда

\ (\ displaystyle A \) Площадь поперечного сечения (мм 2 )

\ (\ displaystyle l \) Длина провода (м)

\ (\ displaystyle R \) Сопротивление провода

\ (\ Displaystyle S \) Проводимость провода

\ (\ displaystyle ρ \) Удельное сопротивление

\ (\ Displaystyle σ \) Удельная проводимость


Формулы сопротивления проводов

Сопротивление провода \ (\ Displaystyle R = \ гидроразрыва {ρ · l} {A} \) \ (\ displaystyle = \ frac {l} {σ · A} \)
Длина провода \ (\ Displaystyle л = \ гидроразрыва {R · A} {ρ} \) \ (\ Displaystyle = р · А · σ \)
Площадь поперечного сечения провода \ (\ Displaystyle А = \ гидроразрыва {l} {R · σ} \) \ (\ Displaystyle = \ гидроразрыва {л · ρ} {R} \)

Эта страница полезна? да Нет

Спасибо за ваш отзыв!

Извините за это

Как мы можем это улучшить?

послать


Как рассчитать объем в проволоке

Обновлено 5 декабря 2020 г.

Крис Дезил

Несмотря на то, что вы можете сгибать и скручивать ее в различные формы, проволока в основном представляет собой цилиндр.2 L} {4}

Сохраняйте единицы согласованными

Диаметр провода в большинстве случаев на несколько порядков меньше его длины. Возможно, вы захотите измерить диаметр в дюймах или сантиметрах, а длину - в футах или метрах. Не забудьте преобразовать единицы перед вычислением объема, иначе расчет будет бессмысленным. Обычно лучше преобразовать длину в единицы измерения диаметра, чем наоборот. Это дает большое число для длины, но с ним легче работать, чем с чрезвычайно маленьким числом, которое вы получите для диаметра, если преобразовать его в метры или футы.3

1. У электрика осталось 5 кубических сантиметров свободного места в электрическом ящике. Сможет ли он вставить в коробку провод 4-го калибра длиной 1 фут?

Диаметр проволоки 4-го калибра 5,19 миллиметра. 2 L = \ pi (0.3

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

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, потому что система быстро выйдет из строя и перестанет работать. 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 того, как вы нажмете кнопку «рассчитать» и будете готовы к результату.
Такой расчет падения напряжения в линии можно смело использовать, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

  1. Коэффициент мощности наведения cos phi равен единице.
  2. Линия сети постоянного тока.
  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 не оплачивают кошельки «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 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

разомкнутая 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



Сопротивление и удельное сопротивление | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните понятие удельного сопротивления.
  • Используйте удельное сопротивление для расчета сопротивления материалов указанной конфигурации.
  • Используйте термический коэффициент удельного сопротивления для расчета изменения сопротивления в зависимости от температуры.

Зависимость сопротивления от материала и формы

Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он сделан. Цилиндрический резистор на Рисунке 1 легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм.Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L , подобно сопротивлению трубы потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционален площади поперечного сечения цилиндра A .

Рисунок 1.Однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление. Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление ρ вещества так, чтобы сопротивление R объекта было прямо пропорционально ρ .Удельное сопротивление ρ - это внутреннее свойство материала, независимо от его формы или размера. Сопротивление R однородного цилиндра длиной L , площадью поперечного сечения A , изготовленного из материала с удельным сопротивлением ρ , составляет

.

[латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \\ [/ латекс].

В таблице 1 приведены репрезентативные значения ρ . Материалы, перечисленные в таблице, разделены на категории проводников, полупроводников и изоляторов на основе широких групп удельных сопротивлений.У проводников наименьшее удельное сопротивление, а у изоляторов наибольшее; полупроводники имеют промежуточное удельное сопротивление. Проводники имеют различную, но большую плотность свободных зарядов, тогда как большинство зарядов в изоляторах связаны с атомами и не могут двигаться. Полупроводники являются промежуточными, имеют гораздо меньше свободных зарядов, чем проводники, но обладают свойствами, из-за которых количество свободных зарядов сильно зависит от типа и количества примесей в полупроводнике. Эти уникальные свойства полупроводников находят применение в современной электронике, о чем мы поговорим в следующих главах.

Таблица 1. Удельное сопротивление ρ различных материалов при 20º C
Материал Удельное сопротивление ρ ( Ом м )
Проводники
Серебристый 1. 59 × 10 −8
Медь 1. 72 × 10 −8
Золото 2. 44 × 10 −8
Алюминий 2.65 × 10 −8
Вольфрам 5. 6 × 10 −8
Утюг 9. 71 × 10 −8
Платина 10. 6 × 10 −8
Сталь 20 × 10 −8
Свинец 22 × 10 −8
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni) 44 × 10 −8
Константан (сплав Cu, Ni) 49 × 10 −8
Меркурий 96 × 10 −8
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr) 100 × 10 −8
Полупроводники
Углерод (чистый) 3.5 × 10 5
Углерод (3,5 - 60) × 10 5
Германий (чистый) 600 × 10 −3
Германий (1−600) × 10 −3
Кремний (чистый) 2300
Кремний 0,1–2300
Изоляторы
Янтарь 5 × 10 14
Стекло 10 9 - 10 14
Люцит > 10 13
Слюда 10 11 - 10 15
Кварц (плавленый) 75 × 10 16
Резина (твердая) 10 13 - 10 16
сера 10 15
тефлон > 10 13
Дерево 10 8 - 10 11

Пример 1.Расчет диаметра резистора: нить накала фары

Нить накала автомобильной фары изготовлена ​​из вольфрама и имеет сопротивление холоду 0,350 Ом. Если нить представляет собой цилиндр длиной 4,00 см (ее можно свернуть в бухту для экономии места), каков ее диаметр?

Стратегия

Мы можем переписать уравнение [латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \\ [/ latex], чтобы найти площадь поперечного сечения A нити на основе данной информации. Тогда его диаметр можно определить, предположив, что он имеет круглое поперечное сечение.{-5} \ text {m} \ end {array} \\ [/ latex].

Обсуждение

Диаметр чуть меньше десятой миллиметра. Он состоит только из двух цифр, потому что ρ известен только из двух цифр.

Температурное изменение сопротивления

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые даже становятся сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах. (См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник до примерно 4.2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление резко возрастает, а затем увеличивается почти линейно с температурой.

И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, совершают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление. При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или менее) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры Δ T , как выражается в следующем уравнении

ρ = ρ 0 (1 + α Δ T ),

, где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления .(См. Значения α в Таблице 2 ниже.) Для более значительных изменений температуры α может измениться, или может потребоваться нелинейное уравнение, чтобы найти ρ . Обратите внимание, что α является положительным для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, у манганина (который состоит из меди, марганца и никеля) α близок к нулю (к трем цифрам на шкале в таблице 2), и поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется в зависимости от температуры.Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Таблица 2. Температурные коэффициенты удельного сопротивления α
Материал Коэффициент (1 / ° C)
Проводники
Серебристый 3,8 × 10 −3
Медь 3,9 × 10 −3
Золото 3.4 × 10 −3
Алюминий 3,9 × 10 −3
Вольфрам 4,5 × 10 −3
Утюг 5,0 × 10 −3
Платина 3,93 × 10 −3
Свинец 3,9 × 10 −3
Манганин (сплав Cu, Mn, Ni) 0,000 × 10 −3
Константан (сплав Cu, Ni) 0.002 × 10 −3
Меркурий 0,89 × 10 −3
Нихром (сплав Ni, Fe, Cr) 0,4 × 10 −3
Полупроводники
Углерод (чистый) −0,5 × 10 −3
Германий (чистый) −50 × 10 −3
Кремний (чистый) −70 × 10 −3

Отметим также, что α отрицателен для полупроводников, перечисленных в таблице 2, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с увеличением температуры.Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока. Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках. Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ . Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A , и поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь такую ​​же температурную зависимость, как ρ .(Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ .) Таким образом,

R = R 0 (1 + α Δ T )

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры Δ T .Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление. (См. Рис. 3.) Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры. Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Рис. 3. Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.(Источник: Biol, Wikimedia Commons)

Пример 2. Расчет сопротивления: сопротивление горячей нити

Хотя следует проявлять осторожность при применении ρ = ρ 0 (1 + α Δ T ) и R = R 0 (1 + α Δ T ) для изменений температуры более 100 ° C, для вольфрама уравнения достаточно хорошо работают при очень больших изменениях температуры. Каково же тогда сопротивление вольфрамовой нити в предыдущем примере, если ее температура повышается с комнатной температуры (20ºC) до типичной рабочей температуры 2850ºC?

Стратегия

Это прямое приложение R = R 0 (1 + α Δ T ), поскольку исходное сопротивление нити было задано равным R 0 = 0.{-3} / º \ text {C} \ right) \ left (2830º \ text {C} \ right) \ right] \\ & = & {4.8 \ Omega} \ end {array} \\ [/ latex] .

Обсуждение

Это значение соответствует примеру сопротивления фары в Законе Ома: сопротивление и простые цепи.

Исследования PhET: сопротивление в проводе

Узнайте о физике сопротивления в проводе. Измените его удельное сопротивление, длину и площадь, чтобы увидеть, как они влияют на сопротивление провода. Размеры символов в уравнении меняются вместе со схемой провода.

Щелкните, чтобы запустить моделирование.

Сводка раздела

  • Сопротивление R цилиндра длиной L и площадью поперечного сечения A составляет [латекс] R = \ frac {\ rho L} {A} \ [/ латекс], где ρ - удельное сопротивление материала.
  • Значения ρ в таблице 1 показывают, что материалы делятся на три группы - проводников, полупроводников и изоляторов .
  • Температура влияет на удельное сопротивление; при относительно небольших изменениях температуры Δ T удельное сопротивление равно [латекс] \ rho = {\ rho} _ {0} \ left (\ text {1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а [латекс] \ text {\ alpha} [/ latex] - температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • В таблице 2 приведены значения для α , температурного коэффициента удельного сопротивления.
  • Сопротивление R объекта также зависит от температуры: [латекс] R = {R} _ {0} \ left (\ text {1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры.

Концептуальные вопросы

1. В каком из трех полупроводниковых материалов, перечисленных в таблице 1, примеси дают свободные заряды? (Подсказка: изучите диапазон удельного сопротивления для каждого из них и определите, имеет ли чистый полупроводник большую или меньшую проводимость.)

2. Зависит ли сопротивление объекта от пути тока, проходящего через него? Рассмотрим, например, прямоугольный стержень - одинаково ли его сопротивление по длине и по ширине? (См. Рисунок 5.)

Рис. 5. Встречается ли ток, проходящий двумя разными путями через один и тот же объект, с разным сопротивлением?

3. Если алюминиевый и медный провода одинаковой длины имеют одинаковое сопротивление, какой из них имеет больший диаметр? Почему?

4. Объясните, почему [латекс] R = {R} _ {0} \ left (1+ \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex] для изменения сопротивления R объекта температуры не так точен, как [латекс] \ rho = {\ rho} _ {0} \ left ({1} + \ alpha \ Delta T \ right) \\ [/ latex], что дает температурное изменение удельного сопротивления ρ .

Задачи и упражнения

1. Каково сопротивление отрезка медного провода 12-го калибра длиной 20,0 м и диаметром 2,053 мм?

2. Диаметр медного провода нулевого сечения - 8,252 мм. Найдите сопротивление такого провода длиной 1,00 км, используемого для передачи энергии.

3. Если вольфрамовая нить диаметром 0,100 мм в лампочке должна иметь сопротивление 0,200 Ом при 20 ° C, какой длины она должна быть?

4. Найдите отношение диаметра алюминиевого провода к медному, если они имеют одинаковое сопротивление на единицу длины (как в бытовой электропроводке).

5. Какой ток протекает через стержень из чистого кремния диаметром 2,54 см и длиной 20,0 см при приложении к нему 1,00 × 10 3 В? (Такой стержень можно использовать, например, для изготовления детекторов ядерных частиц.)

6. (a) До какой температуры нужно нагреть медный провод, изначально равный 20,0 ° C, чтобы удвоить его сопротивление, не обращая внимания на любые изменения в размерах? (б) Происходит ли это в бытовой электропроводке при обычных обстоятельствах?

7. Резистор из нихромовой проволоки используется там, где его сопротивление не может изменяться более чем на 1.00% от его значения при 20,0ºC. В каком температурном диапазоне его можно использовать?

8. Из какого материала изготовлен резистор, если его сопротивление на 40,0% больше при 100 ° C, чем при 20,0 ° C?

9. Электронное устройство, предназначенное для работы при любой температуре в диапазоне от –10,0 ° C до 55,0 ° C, содержит резисторы из чистого углерода. В какой степени их сопротивление увеличивается в этом диапазоне?

10. (a) Из какого материала изготовлена ​​проволока, если она имеет длину 25,0 м, диаметр 0,100 мм и сопротивление 77.7 Ом при 20,0 ° C? (б) Каково его сопротивление при 150 ° C?

11. При условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления, каков максимальный процент уменьшения сопротивления константановой проволоки, начиная с 20,0 ° C?

12. Через матрицу протягивают проволоку, растягивая ее в четыре раза по сравнению с исходной длиной. По какому фактору увеличивается его сопротивляемость?

13. Медный провод имеет сопротивление 0,500 Ом при 20,0 ° C, а железный провод имеет сопротивление 0,525 Ом при той же температуре.При какой температуре их сопротивления равны?

14. (a) Цифровые медицинские термометры определяют температуру путем измерения сопротивления полупроводникового прибора, называемого термистором (который имеет α = –0,0600 / ºC), когда он находится при той же температуре, что и пациент. Какова температура пациента, если сопротивление термистора при этой температуре составляет 82,0% от его значения при 37,0 ° C (нормальная температура тела)? (b) Отрицательное значение для α не может поддерживаться при очень низких температурах.Обсудите, почему и так ли здесь. (Подсказка: сопротивление не может стать отрицательным.)

15. Integrated Concepts (a) Повторите упражнение 2 с учетом теплового расширения вольфрамовой нити. Вы можете принять коэффициент теплового расширения 12 × 10 −6 / ºC. б) На какой процент ваш ответ отличается от приведенного в примере?

16. Необоснованные результаты (a) До какой температуры нужно нагреть резистор из константана, чтобы удвоить его сопротивление, при условии постоянного температурного коэффициента удельного сопротивления? б) разрезать пополам? (c) Что необоснованного в этих результатах? (d) Какие допущения необоснованны или какие посылки несовместимы?

Сноски

  1. 1 Значения сильно зависят от количества и типа примесей
  2. 2 значения при 20 ° C.

Глоссарий

удельное сопротивление:
внутреннее свойство материала, независимо от его формы или размера, прямо пропорциональное сопротивлению, обозначаемое как ρ
температурный коэффициент удельного сопротивления:
эмпирическая величина, обозначаемая как α , которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала при температуре

Избранные решения проблем и упражнения

1.0,104 Ом

3. 2,8 × 10 −2 м

5. 1,10 × 10 −3 A

7. от −5ºC до 45ºC

9. 1.03

11. 0,06%

13. −17ºC

15. (a) 4,7 Ом (всего) (b) уменьшение на 3,0%


Калькулятор размеров калибра проводов и сопротивления

Вычислите диаметр, площадь поперечного сечения и сопротивление провода с учетом его калибра или найдите калибр провода с учетом диаметра.

Калькулятор калибра проволоки

Результатов:

Диаметр

дюймов: дюймов
миллиметров: мм

Площадь поперечного сечения

тысячелий: тысячелистников
квадратных дюймов: дюймов 2
квадратные миллиметры: мм 2

Сопротивление

Удельное сопротивление: Ом · м
Общее сопротивление: Ом


Формулы калибра проволоки

Калибр проволоки - это стандартная единица измерения диаметра проволоки, а американский калибр проволоки, или AWG, является стандартом, используемым в Северной Америке.Диаметр и площадь поперечного сечения провода можно определить с помощью калибра провода и нескольких простых формул.

Диаметр проволоки

Формула для определения диаметра проволоки в дюймах:

диаметр (дюйм) = 0,005 × 92 (36 - AWG) ÷ 39

Формула для определения диаметра проволоки в миллиметрах:

диаметр (мм) = .127 × 92 (36 - AWG) ÷ 39

Шаги для определения диаметра

Сначала - найдите показатель степени в уравнении, вычтя калибр проволоки из 36, а затем разделив на 39.

Нахождение экспоненты для проволоки калибра 00, 000 и 0000 немного отличается. Замените -1, -2 и -3 для манометра в приведенной выше формуле вместо значения AWG.

Секунда - найти 92 в степени, рассчитанной на предыдущем шаге.

Третий - умножьте значение второго шага на 0,005 дюйма или 0,127 мм, чтобы найти диаметр провода в дюймах или миллиметрах соответственно.

Площадь поперечного сечения провода

Формула для определения площади поперечного сечения провода в килокружных милах или килограммах:

площадь (тыс. мил) = 1000 × диаметр 2

Формула для определения площади поперечного сечения провода в квадратных миллиметрах:

площадь (мм 2 ) = (π ÷ 4) × диаметр 2

Шаги для определения площади поперечного сечения

Сначала - найдите диаметр проволоки.Используйте приведенную выше формулу для расчета ширины, если известно AWG.

Секунда - умножьте диаметр на 1000, чтобы найти площадь в километрах, или на (3,1415 ÷ 4), чтобы вычислить квадратные миллиметры.

Диаграмма диаметра, площади и сопротивления проволоки

Значения диаметра, площади поперечного сечения и сопротивления для различных американских калибров провода (AWG).
AWG Диаметр Площадь поперечного сечения Сопротивление
(дюймы) (мм) (килограмм) (мм 2 ) Ом на 1000 футов Ом на 1000м
0000 (4/0) 0.46 11,684 211,6 107,22 0,049 0,1608
000 (3/0) 0,4096 10,405 167,81 85,029 0,0618 0,2028
00 (2/0) 0,3648 9,266 133,08 67,431 0,0779 0,2557
0 (1/0) 0,3249 8.251 105,53 53,475 0,0983 0,3224
1 0,2893 7,348 83,693 42,408 0,1239 0,4066
2 0,2576 6.544 66.371 33,631 0,1563 0,5127
3 0,2294 5,827 52,635 26.67 0,197 0,6464
4 0,2043 5,189 41,741 21,151 0,2485 0,8152
5 0,1819 4,621 33.102 16,773 0,3133 1,028
6 0,162 4,115 26,251 13.302 0,3951 1.296
7 0,1443 3,665 20,818 10,549 0,4982 1,634
8 0,1285 3,264 16,51 8,366 0,6282 2,061
9 0,1144 2,906 13.093 6,634 0,7921 2,599
10 0.1019 2,588 10,383 5,261 0,9988 3,277
11 0,0907 2.305 8,234 4,172 1,26 4,132
12 0,0808 2,053 6,53 3,309 1,588 5,211
13 0,072 1,828 5,178 2.624 2,003 6,571
14 0,0641 1,628 4,107 2,081 2,525 8,285
15 0,0571 1,45 3,257 1,65 3,184 10,448
16 0,0508 1,291 2,583 1,309 4,015 13,174
17 0.0453 1,15 2,048 1,038 5,063 16,612
18 0,0403 1,024 1,624 0,823 6.385 20,948
19 0,0359 0,9116 1,288 0,6527 8,051 26,415
20 0,032 0,8118 1.022 0,5176 10,152 33,308
21 0,0285 0,7229 0,8101 0,4105 12,802 42.001
22 0,0253 0,6438 0,6424 0,3255 16,143 52,962
23 0,0226 0,5733 0,5095 0,2582 20.356 66,784
24 0,0201 0,5106 0,404 0,2047 25,668 84,213
25 0,0179 0,4547 0,3204 0,1624 32,367 106,19
26 0,0159 0,4049 0,2541 0,128 40,814 133,9
27 0.0142 0,3606 0.2015 0,1021 51,466 168,85
28 0,0126 0,3211 0,1598 0,081 64,897 212,92
29 0,0113 0,2859 0,1267 0,0642 81,833 268,48
30 0,01 0,2546 0.1005 0,0509 103,19 338,55
31 0,008928 0,2268 0,0797 0,0404 130,12 426,9
32 0,00795 0,2019 0,0632 0,032 164,08 538,32
33 0,00708 0,1798 0,0501 0,0254 206.9 678,8
34 0,006305 0,1601 0,0398 0,0201 260,9 855,96
35 0,005615 0,1426 0,0315 0,016 328,98 1 079,3 90 260
36 0,005 0,127 0,025 0,0127 414,84 1,361
37 0.004453 0,1131 0,0198 0,01 523,1 1716,2
38 0,003965 0,1007 0,0157 0,007967 659,62 2 164,1
39 0,003531 0,0897 0,0125 0,006318 831,77 2 728,9
40 0,003145 0.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *